乙烯1-5第一章乙烯生產(chǎn)(5)課件

1、15裂解氣的凈化與分離 P701.5.1裂解氣的預(yù)分離裂解氣的預(yù)分離是將裂解氣中的裂解燃料油、裂解汽油、C4以上餾分分離。裂解汽油是烴類裂解的副產(chǎn)品，C5至204餾分。裂解燃料油 是烴類裂解副產(chǎn)品，指沸點(diǎn)在200以上的重組分。沸程在200360的餾分稱為裂解輕質(zhì)燃料油，相當(dāng)于柴油餾分，但大部分為雜環(huán)芳烴，其中，烷基萘含量較高，可作為脫烷基制萘的原料。沸程在360以上的餾分稱為裂解重質(zhì)燃料油，相當(dāng)于常壓重油餾分。除作燃料外，由于裂解重質(zhì)燃料油的灰分低，是生產(chǎn)碳黑的良好原料。1預(yù)分餾過程高溫裂解氣經(jīng)急冷鍋爐和急冷器冷卻，溫度降至200300；然后將裂解氣進(jìn)一步冷卻至常溫，并在冷卻過程中將重組分及水

2、分離出來。這個過程是裂解氣的預(yù)分餾。預(yù)分餾后的裂解氣經(jīng)壓縮后送入分離系統(tǒng)分離為各種產(chǎn)品。裂解氣先經(jīng)油洗塔冷卻將重質(zhì)燃料油餾分先分離出來，然后再經(jīng)水洗塔冷卻，分離出裂解汽油和水分。輕烴裂解的裂解氣中重質(zhì)餾分少，預(yù)分餾流程不必經(jīng)過油洗塔。 圖1-20裂解氣預(yù)分餾流程示意圖 850 450 200300 180200 100110 40 80 2油洗系統(tǒng)裂解氣在急冷器中經(jīng)急冷油急冷后,與急冷油一起進(jìn)入油洗塔,塔頂用裂解汽油噴淋冷卻。水蒸汽和裂解汽油以下輕組分沿用至今塔上行從塔頂采出進(jìn)入水洗塔。輕柴油餾分從塔側(cè)線采出。急冷油和重餾分油從塔底采出，過濾除去碎焦，部分作裂解燃料油，部分作急冷油循環(huán)使用。少

3、部分作塔中段回流。急冷油先去稀釋蒸汽發(fā)生器換熱冷卻。操作溫度：塔頂100110，塔底180200。塔頂溫度保證水蒸汽全部由塔頂氣體帶出，塔頂氣體又不致含重餾分。塔底溫度高有利于減少稀釋蒸汽發(fā)生器換熱面積，溫度低可降低急冷油粘度。塔底溫度應(yīng)保證急冷油的粘度在適當(dāng)水平，通常為4.55.5cm2/s（50）。為保證急冷油粘度，可調(diào)入調(diào)質(zhì)油，一般是芳烴含量高的二次加工油。油洗塔塔板數(shù)約2030塊。上段也可用填料。 3水洗系統(tǒng)油洗塔頂?shù)牧呀鈿膺M(jìn)入水洗塔底部，塔頂用急冷水噴淋、冷卻。輕組分沿塔上行，從塔頂采出進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)壓縮。水和裂解汽油從塔底出進(jìn)入油水分離器。裂解汽油大部分去油洗塔作噴淋，部分作為品

4、送出裝置。油水分離器分離出來水經(jīng)汽提后送去稀釋蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。塔頂溫度40左右。塔頂溫度低可減少水分和重組分帶入裂解氣壓縮機(jī)。塔底溫度8090。塔底溫度高有利于急冷水熱量回收。急冷水和工藝水在160170的較高溫度下，腐蝕較嚴(yán)重。通常調(diào)節(jié)PH值和加入緩蝕劑，減輕腐蝕。水洗塔塔板數(shù)約1220塊。也可用填料塔。 152裂解氣的凈化1裂解氣分離過程裂解氣的分離由三個系統(tǒng)構(gòu)成：氣體凈化系統(tǒng)，壓縮與冷凍系統(tǒng)，精餾分離系統(tǒng)。分離方法： 深冷分離法（目前廣泛采用的方法）；油吸收分離法（在-40下，用C3、C4或芳烴將C2以上的餾分吸收下來，然后精餾分離出乙烯）; 絡(luò)合物分離法（用金屬鹽絡(luò)合烯烴，分離出烯烴）。

5、 表1-20裂解氣的典型組成 P75裂解原料乙烷輕烴石腦油輕柴油減壓柴油轉(zhuǎn)化率65%中深度中深度高深度組成%（體）H234.0018.2014.0913.1812.75COCO2 H2S 0.190.330.320.270.36CH44.3919.8326.7821.2420.89C2H20.190.460.410.370.46C2H431.5128.8126.1029.3429.62C2H624.359.275.787.587.03C3H40.520.480.540.48C3H60.767.6810.3011.4210.34C3H81.550.340.360.22C40.183.444.85

6、5.215.36C50.090.951.040.511.29C62042.704.534.585.05H2O4.366.264.955.406.15平均分子量18.8924.9026.8328.0128.38（1）深冷分離法通常用精餾方法將裂解氣組分進(jìn)行分離，精餾塔頂必需有液相回流。所以裂解氣組分必需能在塔頂冷凝冷卻系統(tǒng)冷凝下來。在一定壓力下，C3以上餾分可在常溫下進(jìn)行分離，C2餾分需要在-40左右分離，氫和甲烷要在-90以下低溫才能分離。這種深度低溫精餾分離的方法稱為深冷分離法。深冷分離法能耗低、烯烴回收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，可得到高純度氫氣和甲烷。為工業(yè)上普遍采用。 低級烴類的主要物理常數(shù) 名

7、稱沸點(diǎn)/ 臨界溫度/ 臨界壓力/ MPa名稱沸點(diǎn)/ 臨界溫度/ 臨界壓力/ MPaH2-252.5-239.81.307C3H8-42.0796.84.306CO-191.5-140.23.469i-C4H10-11.71353.696CH4-161.5-82.34.641i-C4H8-6.9144.74.002C2H2-83.635.76.242C4H8-1-6.261464.018C2H4-103.89.75.1321,3- C4H6-4.41524.356C2H6-88.633.04.924n-C4H10-0.50152.23.780C3H4c-C4H8-23.71604.204C3H6

8、-47.791.44.600t-C4H8-20.91554.102深冷分離流程可分類深冷分離流程可分為三類：順序分離流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程。 a. 順序分離流程，是最傳統(tǒng)的流程，工藝簡單，適用于所有裂解原料。見P76圖1-21。裂解氣經(jīng)壓縮、堿洗、干燥后，依次進(jìn)入脫甲烷塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔系統(tǒng)，按C1C2C3C4的順序進(jìn)行分離。流程應(yīng)這種用最廣泛。b 前脫乙烷流程 通常被認(rèn)為適合于以乙烷為原料的乙烯裝置，但也有公司將其用于液體原料。裂解氣經(jīng)壓縮、堿洗、干燥后，先進(jìn)入脫乙烷塔系統(tǒng)，將C2以下餾分與C3以上餾分分開，然后再分別進(jìn)行分離。Linde公司采用這種流程。c 前脫丙烷

9、流程，適用于液體原料，由于流程簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、開車時間短等特點(diǎn)受到用戶好評。裂解氣經(jīng)壓縮、堿洗、干燥后，先進(jìn)入脫丙烷塔系統(tǒng)，將C3以下餾分與C4以上餾分分開，C3以下餾分再經(jīng)裂解氣壓縮機(jī)高壓段繼續(xù)壓縮，然后按C1C2C3的順序分離。 圖1-21 典型順序深冷分離流程（Lummus公司）在多組分系統(tǒng)的精餾分離中，合理地組織好流程，對于建設(shè)投資、能量消耗、操作費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)周期、產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、生產(chǎn)安全都有極大的關(guān)系。 表 深冷分離三種代表性流程的比較項目順序流程前脫乙烷流程前脫丙烷流程操作中的問題脫甲烷塔居首，釜溫低，不易堵再沸器脫乙烷塔居首，壓力高，釜溫高，如C4以上烴含量多，二烯烴在再沸器聚合

10、，影響操作且損失丁二烯脫丙烷塔居首,置于壓縮機(jī)段間除去C4以上烴,再送入脫甲烷塔、脫乙烷、可防止二烯烴聚合以原料的適應(yīng)性不論裂解氣是輕、是重，都能適應(yīng)不能處理含丁二烯多的裂解氣,最適合含C3、C4烴較多,但丁二烯少的氣體,如煉廠氣分離后裂解的裂解氣脫丙烷塔居首，可先除去C4及更重的烴，故可處理較重裂解氣，對含C4輕較多的裂解氣，此流程更能體現(xiàn)出其優(yōu)點(diǎn)冷量消耗全餾分進(jìn)入甲烷塔，加重甲烷，加重甲烷塔冷凍負(fù)荷，消耗高能位的冷量多，消耗高能位的冷量多，冷量利用不夠合理C3、C4烴不在甲烷塔冷凝，而在脫乙烷塔冷凝，消耗低能位的冷量，冷量利用合理C4烴在脫丙烷塔冷凝，冷量利用比較合理分子篩干燥負(fù)荷分子篩干

11、燥是放在流程中壓力較高溫度較低的位置，吸附有利，容易保證裂解氣的露點(diǎn)，負(fù)荷小情況同左由于脫丙烷塔移在壓縮機(jī)三段出口，分子篩干燥只能放在壓力較低的位置，且三段出口C3以上重?zé)N不能較多冷凝下來，影響分子篩吸附性能，所以負(fù)荷大，費(fèi)用大塔徑大小因全餾分進(jìn)入甲烷塔，負(fù)荷大，深冷塔直徑大，耐低溫合金鋼耗用多因脫乙烷塔已除C3以上烴，甲烷塔負(fù)荷輕，直徑小，耐低溫合金鋼可節(jié)省。而脫乙烷塔因壓力高提餾段液體表面張力小，脫乙烷塔直徑大情況介乎前兩流程之間設(shè)備流程長，設(shè)備多視采用加氫方案不同而異采用前加氫時，設(shè)備較少（2）油吸收分離法油吸收分離法是利用吸收劑（例如C3C4）吸收裂解氣中C2以上餾分，分離出氫和甲烷，

12、再用精餾分離方法將C2以上餾分分開。分離過程 只需-40左右的低溫，制冷系統(tǒng)大為簡化，投資相應(yīng)降低。但不能得到氫氣產(chǎn)品。另外，該法需大量循環(huán)劑量，能耗高，烯烴損失大，已被深冷分離法取代。裂解氣分離過程主要由凈化系統(tǒng)、壓縮的制冷系統(tǒng)、精餾分離系統(tǒng)三部分組成。 2酸性氣脫除裂解氣中的酸性雜質(zhì)是指H2S、CO2，還有少量有機(jī)硫化物。這些雜質(zhì)對深冷分離過程有很大危害：腐蝕、催化劑中毒、CO2會在低溫下結(jié)成干冰，造成深冷分離系統(tǒng)設(shè)備和管道堵塞。而且這些雜質(zhì)不脫除，進(jìn)入乙烯，丙烯產(chǎn)品，使產(chǎn)品達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。所以必須脫除這些雜質(zhì)，對裂解氣進(jìn)行凈化。（1）堿洗法酸性雜質(zhì)含量較低的裂解氣，可用堿洗法。在405

13、0、11.8MPa條件下，用1020%的NaOH溶液中和酸性氣。堿洗在裂解氣壓縮機(jī)的段間進(jìn)行。堿洗過程中，裂解氣中的不飽和烴會發(fā)生少量聚合，生成黃色粘稠物質(zhì)“黃油”，可注入裂解汽油溶解。 圖1-22堿洗工藝流程圖 （2）胺吸收法酸性雜質(zhì)含量較高的裂解氣，堿洗法耗堿量大、堿渣多。這時可用能再生的胺吸收法。胺吸收法是用吸收劑在高壓低溫（11.5MPa,4550）下吸收裂解氣中的H2S、CO2,在低壓高溫（0.15MPa,110140）下解吸。吸收反應(yīng)是可逆的，解吸出來的H2S、CO2可回收利用，吸收劑可反復(fù)循環(huán)使用。常用的吸收劑是1030%的乙醇胺水溶液。乙醇胺吸收能力強(qiáng)，可循環(huán)使用，消耗低，但不

14、如堿洗徹底。一般情況下用堿洗法，或兩種方法相結(jié)合。 3CO脫除CO沸點(diǎn)在甲烷和氫氣之間，為得到合格的氫氣產(chǎn)品，需脫除CO。脫除CO主要有甲烷化法和變壓吸附法。甲烷化法是在鎳催化劑存在下，CO和氫轉(zhuǎn)化為甲烷。CO+3H2CH4+H2O+Q （1-47）預(yù)熱溫度260290，反應(yīng)器最高溫度約430。圖1-23 甲烷化工藝流程 P804水份脫除為避免水份在深冷分離過程中凍結(jié)或形成白色結(jié)晶水合物（如CH46H2O，C2H67H2O，C3H88H2O等）而堵塞管道和設(shè)備，要對裂解氣、氫氣、乙烯、丙烯進(jìn)行脫水處理。裂解氣在壓縮過程中，隨壓力升高、段間冷凝，已分離出大部分水份，但仍有500ppm的飽和水份含

15、量。要求將水份脫除到1ppm以下（相當(dāng)于露點(diǎn)-70以下）。甲烷化后的氫氣含水600ppm左右，也需脫除。C2C3餾分也要進(jìn)行脫水干燥。干燥方法：分子篩或活性氧化鋁吸附脫水。裂解氣干燥用3A分子篩，氫氣、C2C3餾分兩者都有采用。干燥器采用兩臺固定床，一脫水干燥，一再生或備用。圖1-24 干燥及再生工藝流程圖。 P81 5炔烴脫除炔烴是裂解過程中生成，含量0.20.5%（V）。影響乙烯、丙烯產(chǎn)呂質(zhì)量。要求脫至5ppm以下。脫除乙炔的方法：催化加氫法和溶劑吸附法。催化加氫法在催化劑存在下進(jìn)行選擇性加氫，將乙炔轉(zhuǎn)化為乙烯或乙烷。溶劑吸附法是用溶劑將裂解氣中的乙炔吸收，解吸時回收高純度乙炔。溶劑有二甲

16、基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和丙酮等。脫除丙炔和丙二烯的的方法也采用催化加氫法，也可采用精餾法。精餾法法流程簡單，投資?。坏兹矡N含量過高可能發(fā)生爆炸。已很少用。 （1）催化加氫脫乙炔C2H2+H2C2H4 174.75KJ/mol （1-48）C2H2+H2C2H6 311.67KJ/mol （1-49）C2H4+H2C2H6 136.92KJ/mol （1-50）nC2H2+mH2低聚物(綠油) （1-51） 催化加氫分前加氫和后加氫兩種工藝。前加氫是在脫甲烷、氫之前，流程可簡化、冷量利用合理。但氣體組成復(fù)雜，催化劑選擇性不理想，烯烴損失較大。后加氫是在分離甲烷、氫之后

17、，分別對C2C3餾分加氫，流程較復(fù)雜，但可獲得較理想的反應(yīng)條件，提高烯烴收率和穩(wěn)定性，大多數(shù)廠家采用后加氫工藝。 催化加氫催化劑催化加氫催化劑：鈷（Co）、鎳（Ni）、鈀（Pd）作活性組分，鐵（Fe）、銀（Ag）作助催化劑，a-Al2O3作載體。后加氫脫乙炔典型工藝流程見圖1-25。 反應(yīng)后的氣體進(jìn)入綠油塔，脫去綠油后的C2餾分送去干燥，然后進(jìn)行乙烯精餾。 圖1-25 C2餾分加氫脫除乙炔工藝流程 P83圖中加氫產(chǎn)物水冷卻器可能放錯了，該冷卻器應(yīng)放在加氫產(chǎn)物進(jìn)綠油罐前。 （2）催化加氫脫丙炔和丙二烯C3餾分中炔烴加氫生成丙烯比丙烯加氫生成丙烷容易，選擇性比乙炔加氫好。控制反應(yīng)溫度以抑制副反應(yīng)。C3餾分加氫有氣相法和