烴類裂解設(shè)備與工藝教學(xué)資料

1、烴類裂解設(shè)備與工藝(一) 管式裂解爐管式裂解爐主要由爐體和裂解管兩大部分組成。爐體用鋼構(gòu)體和耐火材料砌筑，分為對(duì)流室和輻射室.原料預(yù)熱管及蒸汽加熱管安裝在對(duì)流室內(nèi)，裂解管布置在輻射室內(nèi)。在輻射室的爐側(cè)壁和爐頂或爐底安裝了一定數(shù)量的燒嘴(燃料噴嘴、火嘴等)。由于裂解管布置方式和燒嘴安裝位置及燃燒方式的不同，管式爐的爐型有多種。早年使用裂解管水平布置的方箱式爐，由于熱強(qiáng)度低，裂解管受熱彎曲，耐熱吊裝件安裝不易，維修預(yù)留地大等原因，已被淘汰。近年各國(guó)競(jìng)相發(fā)展垂直管雙面輻射管式裂解爐，爐型各具特色，其中美國(guó)爐姆斯公司開發(fā)的短停留時(shí)間裂解爐采用的國(guó)家較多。1. 魯姆斯srt型爐（lummus short

2、 residence time type ）srt型爐，即短停留時(shí)間裂解爐，是60年代開發(fā)的，最先為srt型，后為srt型。近來(lái)發(fā)展到srt、srt、srtv、srtvi型等。srt各型裂解爐外形大體相同，而裂解爐的管徑及排布方法則不相同：型為均徑管，、型為變徑管。爐型示意圖見圖1-10，srt、型工藝特性見表1-18。從爐型和爐管工藝特性的變化，可以看到裂解技術(shù)的進(jìn)步：1) 實(shí)現(xiàn)了高溫、短停留時(shí)間、低烴分壓的原理為了在短停留時(shí)間內(nèi)使原料能迅速升到高溫進(jìn)行裂解反應(yīng)，必須有高熱強(qiáng)度的輻射爐管，因此采用雙面輻射的單排管，能最大限度的接收輻射熱量。最初使用的srt-i型裂解爐，爐管是均徑的。采用均徑

3、爐管的主要缺點(diǎn)：反應(yīng)初期通熱量??；采用均徑爐管不適用于體積增大的反應(yīng)（后部阻力大，烴分壓大）；停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于二次反應(yīng)，乙烯收率降低；容易結(jié)焦，操作周期縮短。srt型爐采用變徑爐管，克服了上述缺點(diǎn)。管徑排列為4-2-1-1-1-1，管徑先細(xì)后粗。小管徑有利于強(qiáng)化傳熱（傳熱面積增大），使原料迅速升溫，縮短停留時(shí)間。管裂后部管徑變粗，有利于減少p，降低烴分壓，減少二次反應(yīng)的發(fā)生，二次反應(yīng)的焦量也減少，不會(huì)很塊阻塞管道和爐管，因而延長(zhǎng)操作周期，提高乙烯收率。srt型和srt型的管內(nèi)氣體溫度分布及烴分壓見圖1-11及圖1-12。顯然，達(dá)到同樣的出口溫度時(shí)srt型比srt型的停留時(shí)間要短，烴分壓小，因

4、而，srt型比srt型得乙烯收率提高2%(質(zhì)量)。srt型吸收srt型的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步縮短停留時(shí)間。為此，將管組后部減為2程，即4-2-1-1，這一改進(jìn)的關(guān)鍵是開發(fā)了新的管材hp-40,爐管耐熱溫度更高，因而提高了爐管的表面熱強(qiáng)度，加大了熱通量，使裂解原料更進(jìn)一步升溫，進(jìn)一步提高了乙烯收率。srt型爐的對(duì)流段預(yù)熱管布置更合理（見圖1-13），充分利用了低溫位的熱源，用以加熱原料、鍋爐、高壓蒸氣等，使煙出口溫度從srt型的180200降到130140，加熱爐的熱效率提高93.5%。近年來(lái)，魯斯公司又推出了srt-iv、srt-v、srt-vi型等，其爐型結(jié)構(gòu)與srt型差異不大，但在工藝流程上采用了

5、燃?xì)馔钙?，從而大大降低了能耗。srt、型都采用計(jì)算機(jī)控制，使裂解爐工礦更穩(wěn)定，能在最佳工藝條件下操作，能保持裂解爐的最該生產(chǎn)能力。2) 更合理的爐型結(jié)構(gòu) 輻射室底部側(cè)壁均有均勻分布的加熱燒嘴，使?fàn)t管周邊溫的分布更均勻，爐管上下溫差較小; 爐管能上下自由伸長(zhǎng)縮短，不因溫度效應(yīng)而變形； 爐管吊裝件埋在上部隔熱層內(nèi)，避免高溫輻射； 爐頂上部預(yù)留空間，利于檢修換管，不占地面； 在裂解管出口上方即接裝急冷換熱器，使裂解氣更快急冷，以減少二次反應(yīng)發(fā)生的機(jī)會(huì)。2. 凱洛格毫秒裂解爐和分區(qū)裂解爐（1） 凱洛格毫秒裂解爐（milli second furnace）(簡(jiǎn)稱msf)毫秒裂解爐停留時(shí)間為0.050.1

6、s秒，為一般裂解爐停留時(shí)間的1/41/6。毫秒裂解爐的乙烯收率較高。以石腦油為例，當(dāng)以石腦油為裂解原料時(shí)，乙烯單程收率提高到3234.4%（質(zhì)量），而短時(shí)間裂解爐（srt型裂解爐）乙烯單程收率只有28%左右。毫秒裂解爐系統(tǒng)如圖1-14所示，爐管裝置見圖1-15。毫秒裂解爐的特點(diǎn)： 管徑細(xì)，熱通量大，裂解溫度高； 阻力降?。▎喂艹蹋?烴分壓低； 停留時(shí)間短； 乙烯收率高。 表1-19給出了毫秒裂解爐與短時(shí)間停留爐在相同裂解溫度時(shí)，乙烯和燃料油收率比較。表1-19 乙烯單程收率比較 項(xiàng)目石腦油輕柴油重柴油短停留時(shí)間爐毫秒爐 短停留時(shí)間爐毫秒爐 短停留時(shí)間爐毫秒爐 c2h428.632.224.4

7、27.019.521.6燃料油3.53.320.317.227.524.7毫秒裂解爐的缺點(diǎn)是爐管多，流量不容易平均分配。采用豬尾管來(lái)分配流量，效果較好.（2） 分區(qū)域裂解爐分區(qū)域爐的設(shè)計(jì)依據(jù)：反應(yīng)前后期所需熱量不同，前大后?。还嵋狭呀膺^程的供熱規(guī)律。分區(qū)域爐（也稱“多區(qū)域裂解爐”）的示意圖如圖1-16所示。3. 斯普韋勃斯特超選擇性裂解爐usc(ultra-selectivity cracking furnace)超選擇性裂解爐，連同兩段急冷（ultra+tlx）,構(gòu)成三位一體的裂解系統(tǒng)，如圖1-17所示。4. 倒梯臺(tái)爐 三、由烴類熱裂解制低級(jí)烯烴和芳烴 1. 裂解產(chǎn)品低級(jí)烯烴通常指乙烯

8、、丙烯、丁烯、異丁烯和丁二烯。由石油烴熱裂解制得的芳烴主要是苯、甲苯、二甲苯和萘。這些烯烴和芳烴都是有機(jī)合成重要的基礎(chǔ)原料,在石油化工中具有舉足輕重的地位。由它們制得的有機(jī)物分別示于表5-1-05、表5-1-06、表5-1-07和表5-1-08。乙烯在早期由乙醇脫水制得: 催化劑 -à 催化劑為al或zsm分子篩,反應(yīng)溫度360420,乙醇轉(zhuǎn)化率接近100%,乙烯收率約95%左右,由于乙醇來(lái)自含淀粉物質(zhì)或糖蜜的發(fā)酵,產(chǎn)量受到限制,除制造乙烯外,乙醇還有很多工業(yè)用途,是重要的化工原料和溶劑,因此在石油化工比較發(fā)達(dá)的國(guó)家,乙醇是用乙烯來(lái)合成的。 有一些國(guó)家對(duì)以甲烷、合成氣(co+h）或甲

9、醇為原料合成乙烯進(jìn)行了廣泛的研究,有的已建立了中試工廠,但成本上還難以與石油烴熱裂解法制乙烯相匹敵。 現(xiàn)在,乙烯、丙烯、丁烯主要靠石油烴熱裂解制得,而芳烴除部分從石油烴熱裂解制得外,大部分來(lái)自石油烴的催化重整。煤焦化所得煤焦油經(jīng)蒸餾,也可獲得部分芳烴。表5-1-05乙烯系統(tǒng)主要產(chǎn)品 表5-1-08 芳烴系統(tǒng)主要產(chǎn)品 圖5-1-03 由天然氣制造烯烴的過程說明圖 2. 裂解工藝 (1)由天然氣生產(chǎn)烯烴 如前所述,天然氣中除甲烷外,還含有少量乙烷、丙烷、碳四及碳四以上烴類,而用作裂解原料的僅是乙烷、丙烷和正丁烷。因此,必須將甲烷及碳四以上重質(zhì)烴類從天然氣中分出,常用的分離方法有油吸收法、深冷分離法

10、或超吸附法。由天然氣生產(chǎn)烯烴的流程見圖5-1-03。圖中裂解氣的分離和精制,我們將在后面闡述。從天然氣裝置中分了的甲烷氣,若用來(lái)生產(chǎn)乙炔,則有部分乙烯生成,因此甲烷也可看作生產(chǎn)乙烯的原料。 (2)由煉廠氣生產(chǎn)烯烴 圖5-1-04 由煉廠氣生產(chǎn)烯烴的過程 煉廠氣是煉油廠各生產(chǎn)裝置(如常減壓、催化裂化)所產(chǎn)氣體的總稱。常將它們匯總后送氣體車間處理,首先分出已有的乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等氣體,剩余的氣態(tài)烴則作裂解原料。有時(shí)為了提高乙烯或丙烯的收率,也有將乙烷和丙烷分出,單獨(dú)送裂解爐裂解的。現(xiàn)在,正丁烷和異丁烷也是重要的工業(yè)原料，常將它們從煉氣中分出,而不再用作裂解原料。由煉廠氣制造低級(jí)混合烯烴的流

11、程示于圖5-1-04。 (3)由液態(tài)烴生產(chǎn)烯烴 常用的原料有石腦油(粗汽油)、輕油、直餾汽油、輕柴油等。現(xiàn)在,有些國(guó)家因輕質(zhì)液態(tài)烴來(lái)源困難或價(jià)格較貴,也采用部分重質(zhì)油,如重柴油、渣油、重油或原油作裂解原料。由液態(tài)烴生產(chǎn)烯烴是目前制取乙烯、丙烯等低級(jí)烯烴的主要方法.圖5-1-05所示為輕柴油裂解的工藝流程。原料油經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入裂解爐,在預(yù)熱段(對(duì)流段)與稀釋水蒸氣混合后進(jìn)入輻射段進(jìn)行裂解,出裂解爐的裂解氣進(jìn)入急冷換熱器冷卻以終止裂解反應(yīng),再去油急冷器用急冷油進(jìn)一步冷卻,然后進(jìn)入油洗塔(汽油初餾塔)。急冷換熱器產(chǎn)生11mpa的高壓蒸氣,再過熱至447攝氏度后供蒸氣透平使用。急冷油和裂解氣一起進(jìn)入油洗

12、塔,塔頂出h、氣態(tài)烴、裂解汽油和稀釋水蒸氣,塔側(cè)線出裂解輕柴油餾分,經(jīng)汽提塔脫除輕組分后,作為裂解輕柴油產(chǎn)品,因它含有大量烷基萘,是制萘的好原料,常稱為制萘餾分。油洗塔塔釜出重質(zhì)燃料油,經(jīng)汽提除去輕組分后,大部分用作循環(huán)急冷油。 油洗塔頂出料進(jìn)入水洗塔,將稀釋水蒸氣和裂化汽油冷凝下來(lái)。經(jīng)分離,水重新循環(huán)使用,裂化汽油作產(chǎn)品送出。除去絕大部分水和汽油的裂解氣,溫度約40攝氏度,送分離裝置的壓縮工序。3. 裂解爐裂解爐爐型有許多種,比較古老的,至今還在中國(guó)一些工廠使用的有蓄熱式裂解爐,它與生產(chǎn)乙炔的蓄熱爐相仿,是間歇操作的,分單筒、雙筒和三筒三種,用得比較普遍的是雙筒式蓄熱爐。它的操作又分順向和逆

13、向兩種,其中以逆向操作的居多。所謂順向是燃燒后的煙道氣與裂解氣的流向相同,逆向則兩者的流向相反。使用的原料較廣,氣態(tài)、液態(tài)烴可用,輕質(zhì)烴和重質(zhì)烴亦可用。一般采用的是重油,因?yàn)樗容^便宜。但本法生產(chǎn)率低,熱效率亦低,只在小型石油化工廠使用。 用重質(zhì)油作裂解原料的還有砂子裂解爐。中國(guó)蘭州化學(xué)工業(yè)公司在1970年由西德引進(jìn)年產(chǎn)3.6× t乙烯的砂子裂解爐。用砂子作熱載體,先通空氣將砂子表層的積炭除去,并將砂子加熱到850900攝氏度,然后將砂子用提升機(jī)送入反應(yīng)器。原料烴與砂子接觸發(fā)生裂解反應(yīng),砂子表面積炭,溫度下降,再回到燃燒室燒焦和升溫。裂解氣從反應(yīng)器上部逸出,經(jīng)急冷終上反應(yīng)后,送分離車

14、間處理。這種裝置操作復(fù)雜,投資大,占地多,在中國(guó)沒有進(jìn)一步推廣,在國(guó)外采用的也不多。圖5-1-06 srt-型裂解爐 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外廣泛采用的是管式裂解爐。裂解反應(yīng)在一根細(xì)長(zhǎng)的管中進(jìn)行,圍繞著如何提高熱效率和如何防止二次反應(yīng)的發(fā)生,對(duì)管式爐的結(jié)構(gòu)作了不少改進(jìn),形成了多種管式裂解爐的爐型。比較著名的有垂直管雙面輻射管式爐、倒梯臺(tái)式垂直管裂解爐、超選擇性u(píng)sc裂解爐和毫秒裂解爐等。圖5-1-06為垂直管雙面輻射管式爐中比較典型的一種爐型。左邊為正視圖,右邊為側(cè)視圖,一個(gè)爐子有4組裂解管。可以用氣態(tài)烴和輕質(zhì)液態(tài)烴作原料,裂解溫度800900攝氏度,停留時(shí)間愈短,所需裂解溫度愈高。srt(short re

15、sidence time)裂解爐已由srt-發(fā)展到srt-,成功地開發(fā)了以入口側(cè)強(qiáng)烈加熱來(lái)縮短高溫停留時(shí)間的分支爐管技術(shù)(圖5-1-06所示的srt-裂解爐為4程管4-2-1-1排列,srt- hc型為4程管8-4-2-1排列)和以減少出口側(cè)壓頭損失為目的的異型管技術(shù)。srt-型還在輻射段的第一程管內(nèi)設(shè)置傳熱用翅片,以增加傳熱量,加快一次反應(yīng)速度。相應(yīng)的出口側(cè)爐管溫度比srt-低,減少二次反應(yīng)和結(jié)炭,運(yùn)轉(zhuǎn)周期比srt-型可以長(zhǎng)一些;凱洛格(kellogg)公司的毫秒爐,停留時(shí)間僅0.0450.1 s,是普通裂解停留時(shí)間的1/41/6,以石腦油為裂解原料時(shí),乙烯單程收率可達(dá)32%34.4%(w)

16、,裂解爐系統(tǒng)見圖5-1-07。爐管布置見圖5-1-08。其輻射管為單程直管,管內(nèi)徑為2428 mm,管長(zhǎng)為1013 m。原料烴和稀釋蒸氣混合物在對(duì)流段預(yù)熱至物料橫跨溫度后,通過橫跨管(共2根)和豬尾管(起均布流體作用) 圖5-1-07 毫秒裂解爐示意圖 1燒嘴;2輻射段;3裂解爐管;4對(duì)流段;5急冷換熱器;6汽包 圖5-1-08 毫秒裂解爐爐管組 由裂解爐底部送入輻射管,物料由下向上流動(dòng),由輻射室頂部出輻射管進(jìn)入第一廢熱鍋爐。毫秒裂解爐由于停留時(shí)間短,裂解溫度高,因此裂解所得產(chǎn)品中炔烴收率大幅度提高,比停留時(shí)間為0.30.4 s的普通裂解爐高出80%以上,甲基乙炔和丙二烯等的收率可增加近1倍,

17、這為后續(xù)的裂解氣分離帶來(lái)一定的麻煩,c餾分和c餾分的加氫脫炔必須大大加強(qiáng)。此外,清焦周期大為縮短,一般為4045天,毫秒裂解爐則為1215天,對(duì)提高生產(chǎn)率不利;超選擇性u(píng)sc裂解爐是s&w公司設(shè)計(jì)制造,結(jié)構(gòu)剖面圖示于圖5-1-09。s&w公司認(rèn)為,在低烴分壓的條件下停留時(shí)間對(duì)裂解選擇性的影響遠(yuǎn)比烴分壓的影響更為顯著。停留時(shí)間與質(zhì)量流速成反比,與輻射盤管長(zhǎng)度成正比。由于質(zhì)量流速的提高受阻力降的限制,因此,縮短停留時(shí)間最有效的途徑就是縮短輻圖5-1-09 usc型裂解爐結(jié)構(gòu)剖面圖 射盤管的長(zhǎng)度。在給定的裂解深度和質(zhì)量流速下,只有通過縮小輻射管直徑,增加表面熱強(qiáng)度才能達(dá)到此目的,輻射

18、盤管直徑縮小,在相同的生產(chǎn)能力下,意味著輻射盤管的數(shù)量要增加,輻射盤管有u型和w型兩種,與srt爐不同,它們均為不分支變徑管,每臺(tái)usc爐有16、24或32組管,每組4根,成w型,4程4次變徑,依次為63.5 mm,69.9 mm,76.2 mm,82.9 mm,管長(zhǎng)43.9 m,停留時(shí)間0.35 s;u型輻射盤管為2程2次變徑,依次為51 mm,63.5 mm,管長(zhǎng)26.9 m,停留時(shí)間0.20.25 s。usc裂解爐原料為乙烷到柴油之間的各種烴類。用輕柴油作裂解原料時(shí),乙烯收率27.7%(w),丙烯收率13.65%(w),可以100天不清焦;倒梯臺(tái)垂直管裂解爐由日本三菱油化公司設(shè)計(jì)和制造,

19、裂解爐結(jié)構(gòu)及裂解管排布見圖5-1-10。裂解爐上部為輻射段,下部為對(duì)流段,急冷廢熱鍋爐設(shè)置在爐頂裂解管出口的正上方。該爐采用5程分枝變徑管,第1、2程用橢圓管,第3、4、5程用大口徑圓管。采用橢圓管的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)它與圓管具有同樣截面積時(shí),單位長(zhǎng)度的傳熱面積更大,增加了傳熱強(qiáng)度。加熱用燒嘴安裝方向向下,頂層和中段兩側(cè)各有8個(gè)燒嘴,燒嘴垂直向下噴射,不易結(jié)焦,沒有一般爐子上部溫度過高的缺點(diǎn),爐管加熱均勻,空氣過剩系數(shù)較小,熱效率較高。裂解原料可使用乙烷到煤油餾分,反應(yīng)停留時(shí)間0.45 s,可以80天不清焦。表5-1-09示出了引進(jìn)的幾種裂解爐1985年的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比。表中的kt型爐由荷蘭selas

20、公司設(shè)計(jì)和制造,已由早期的gk-發(fā)展到gk-型,采用分支變徑管,大體上保持沿管長(zhǎng)截面積不變。目前,管式裂解爐不能用重質(zhì)烴(重柴油、重油、渣油等)為原料,主要原因是在裂解時(shí),爐管易結(jié)焦、造成清焦操作頻繁,生產(chǎn)中稍有不慎,還會(huì)堵塞爐管,釀成爐管燒裂等事故;若采用高溫短停留工藝,對(duì)爐管材質(zhì)的要求很高,也不容易解決。管式爐的生產(chǎn)能力很大,中國(guó)進(jìn)口的30×10 t/a乙烯裂解裝置,都采用管式裂解爐.國(guó)際上通用的是生產(chǎn)規(guī)模為(4560)× t/a乙烯裝置,中國(guó)前幾年上了不少生產(chǎn)能力較小(例如11× t/a)的乙烯生產(chǎn)裝置,經(jīng)濟(jì)效益不高,為此國(guó)家在“九·五”期間,準(zhǔn)備

21、對(duì)現(xiàn)有乙烯裝置搞技術(shù)改造,將生產(chǎn)能力為30× t/a的裝置提高到(4050)× t/a,將(1114)× t/a的裝置提高到(2030)× t/a,新建的乙烯裝置生產(chǎn)能力應(yīng)為(4560)× t/a,最好是60× t/a,這樣就能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,也有利于副產(chǎn)品的綜合利用。 圖5-1-10 倒梯臺(tái)垂直管裂解爐及裂解管布管 1、2、3、4.橢圓管;5、6、7.圓管;a.急冷廢熱鍋爐;b.燒嘴;c.輻射室;d.裂解管;e.隔墻;f.對(duì)流室;g.預(yù)熱管;h.煙道 * 毫秒爐產(chǎn)量取決于爐管組數(shù)。* 在線蒸氣清焦12 h。 為了提高裂解爐的熱效

22、率,美國(guó)和日本等國(guó)紛紛采用裂解爐/燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合工藝技術(shù),將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為裂解爐燃燒用空氣(其中含氧量約15%17%),可有效利用燃?xì)廨啓C(jī)的排氣中所含有的60%75%的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒熱。通?？蓪⑷?xì)廨啓C(jī)安裝在稍微離開裂解爐的地方,將空氣壓縮至0.981mpa,燃料氣壓縮至1.37mpa,供給燃燒器,產(chǎn)生的燃燒氣在膨脹機(jī)中膨脹到0.00226mpa,溫度達(dá)到500,用以發(fā)電。排氣送入裂解爐燃燒器。裂解爐與燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合使用時(shí),裂解爐的燃料消耗量減少8%12%,但由于廢氣量增加,需要加大對(duì)流段。4. 裂解氣的分離裂解氣是一個(gè)組分很復(fù)雜的混合物,這些組分的沸點(diǎn)相差很大,現(xiàn)在多采用精餾法來(lái)分離。為了得到

23、聚合級(jí)的乙烯和丙烯,有些精餾塔的溫度是相當(dāng)?shù)偷?。而像混合芳烴這樣的產(chǎn)物,沸點(diǎn)則比較高,裂解氣冷卻到100 攝氏度左右,它們就能從氣相中凝析出來(lái),形成液體產(chǎn)物,因此真正進(jìn)入深冷分離系統(tǒng)的裂解氣主要是碳五以下的烴類。 進(jìn)入分離系統(tǒng)的裂解氣,其分離過程可以概括成三大部分:1)氣體凈化系統(tǒng)。包括脫除酸性氣體、脫水、脫一氧化碳(用催化劑將co和co轉(zhuǎn)化成甲烷,即常說的甲烷化)和脫炔。酸性氣體不僅會(huì)腐蝕設(shè)備和管路,而且還會(huì)使脫炔催化劑中毒。乙炔和丙二炔的存在不僅使高純乙烯和丙烯聚合時(shí)采用的催化劑中毒,而且還會(huì)在系統(tǒng)里自聚,生成液體產(chǎn)物綠油。水分和co在低溫下會(huì)結(jié)冰、堵塞管路,因此必須將它們除去。2)壓縮和

24、冷凍系統(tǒng)。將裂解氣加壓、降溫,為分離創(chuàng)造條件。3)精餾分離系統(tǒng)。用一系列精餾塔將h、ch、乙烯、丙烯、c及c餾分等分出。進(jìn)入分離系統(tǒng)的物料組成見表5-1-10。表中的cs和cs表示混合c組分和混合c組分。c（攝氏度)餾分中富含芳烴,是抽提芳烴的重要原料。由表5-1-10可以看出,不同的裂解原料得到的裂解氣組成是不同的。為獲得較多乙烯,最好的裂解原料是乙烷,為獲得較多的丙烯和c混合烴,最好的原料是石腦油和輕柴油。表5-1-11列出了低級(jí)烴類的主要物理常數(shù),它們?cè)诤罄m(xù)的精餾工序中是十分有用的。 (1)分離方法 將凈化后的裂化氣進(jìn)行分離和精制有以下4種方法: 深冷分離法采用-100攝氏度左右的低溫將

25、烴類按沸點(diǎn)不同逐個(gè)用精餾方法分離出來(lái)。這一方法產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好,是目前生產(chǎn)聚合級(jí)烯烴的主要方法,但能耗較大,流程復(fù)雜。吸收(精餾)法 采用系統(tǒng)自產(chǎn)的c、c或芳烴作吸收劑,在-70攝氏度將c以上餾分吸收下來(lái),與甲烷和氫氣分開,然后采用精餾方法逐個(gè)將乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、cs、cs和芳烴分開,制得產(chǎn)品。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是冷凍溫度比深冷法高、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資省。缺點(diǎn)是產(chǎn)品收率低(特別是乙烯)、純度不高,達(dá)不到聚合級(jí)要求,只能用作一般有機(jī)合成原料。該法在20世紀(jì)70年代在中國(guó)不少中、小型石油化工廠采用。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，中、小型石油廠擴(kuò)產(chǎn)和技術(shù)改造,采用該法的廠家已越來(lái)越少。吸附分離法

26、采用活性炭等吸附劑,在低溫和高壓條件下,將c以上烴類吸附下來(lái),然后在高溫和低壓下逐個(gè)將烴類解吸出來(lái)。為了降低解吸時(shí)烴的分壓,在解吸時(shí)通常通入水蒸氣。吸附在活性炭移動(dòng)床中進(jìn)行,冷的活性炭從上向下移動(dòng)而進(jìn)入吸附段,與自下向上的進(jìn)料氣相遇,其中最不易吸附的組分(h和ch),在吸附段上部排出,其余氣體都被吸附在活性炭中。進(jìn)入解吸段(也叫分餾段),活性炭與自下而上的氣體逆流而行,溫度逐漸上升,被吸附的各組分按分子量大小逐一解吸出來(lái)。在分餾段上部是分子量最小的氣體,底部是分子量最大的氣體,它們分別從側(cè)線引出,分餾段下面是管殼式加熱器,將活性炭吸附的重組分解吸出來(lái),活性炭獲得再生,重新返回塔頂使用。這種裝置

27、又稱超吸附裝置,早在40年代已建成中試裝置,但至今未見工業(yè)化報(bào)道。絡(luò)合物分離法 圖5-1-11 裂解氣分離流程分類示意圖 利用某些金屬鹽(如cucl、cuno、agno和agbf等)能與烯烴生成絡(luò)合物的性質(zhì),將烯烴從裂解氣中分離出來(lái)。這種方法已建有2× t/a的工業(yè)生產(chǎn)裝置,缺點(diǎn)是得到的是混合烯烴,要將混合烯烴分離,仍需采用低溫工藝,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)亦差,故沒能得到推廣。 (2)分離流程 在深冷分離法中,按餾分切割不同,已有如圖5-1-11所示的幾種分離流程。其中的a,是按1、2、3順序進(jìn)行切割分餾,通常稱為順序分離流程,b和d為先脫乙烷和先脫丙烷餾分流程,它們因加氫(脫炔)工序的位置不同,又分為前加氫和后加氫流程,如b、c或d、e。而順序分離流程一般是按后加氫的方案進(jìn)行組織的。 3種分離流程各塔操作條件示于表5-1-12。圖5-1-12 甲烷對(duì)乙烯相對(duì)發(fā)揮度與壓力的關(guān)系 由表5-1-12可見,脫甲烷塔頂溫度有的是-96攝氏度，有的是-120攝氏度,這是脫甲烷塔采用不同壓力操作之故。脫甲烷塔的