石油烴裂解-石油烴裂解氣分離過程

裂解氣分離流程組織01裂解氣的組成02裂解氣的分離原理及方法目錄CONTENTS03深冷分離流程提出問題思考：如何對裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離純化？石油烴氣態(tài)產(chǎn)物液態(tài)產(chǎn)物固態(tài)產(chǎn)物熱裂解裂解氣（乙烯、丙烯）焦、碳裂解汽油裂解輕柴油燃料油裂解氣的組成01裂解氣的組成Compositionofcrackedgas01PART組分原料來源乙烷裂解石腦油裂解輕柴油裂解氫氣36.714.69.9甲烷3.728.527.6乙炔0.20.60.1乙烯30.932.420.3乙烷27.15.77.7丙烯1.410.513.1丙烷1.40.71.7丁二烯1.42.51.6丁烯1.44.35.6丁烷1.40.20.2碳五1.4不計(jì)12.2合計(jì)100100100裂解氣主要由氫氣、低級烴類及少量雜質(zhì)組成裂解氣的分離原理及方法02裂解氣的分離原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART目的：要得到高純度的單一的烴原料純度要求不同，分離的程度不同。裂解氣的分離原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART方法：精餾氫氣沸點(diǎn)：-263℃、甲烷沸點(diǎn)：-161.5℃，很難液化，難分離碳二以上的餾分相對容易液化（乙烯沸點(diǎn)-103.68℃），易分離。所以分離過程的主要矛盾是如何將裂解氣中的甲烷和氫氣先行分離。裂解氣的分離原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART工業(yè)生產(chǎn)上最常用的方法有兩種。深冷分離油吸收精餾分離裂解氣的分離原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART深冷分離冷凍溫度高于-50℃稱為淺度冷凍(簡稱淺冷)；冷凍溫度在-50～-l00℃之間稱為中度冷凍；(簡稱中冷)冷凍溫度等于或低于-100℃稱為深度冷凍(簡稱深冷)。在-100℃左右的低溫下，將裂解氣中除了氫和甲烷以外的其它烴類全部冷凝。然后利用各種烴類的相對揮發(fā)度不同，以精餾的方法將各組分分離開來。裂解氣的分離原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART深冷分離深冷分離法適宜于加工精度高的大工業(yè)生產(chǎn)。應(yīng)用最廣泛；它的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)；產(chǎn)品純度高，分離效果好。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)投資較大，流程復(fù)雜，動力設(shè)備較多，需要大量的耐低溫合金鋼。裂解氣的分離原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART油吸收法流程簡單，動力設(shè)備少，投資少，但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和產(chǎn)品純度差。利用裂解氣中各組分在某種吸收劑中的溶解度不同，用吸收劑吸收除甲烷和氫氣以外的其它組分，然后用精餾的方法，把各組分從吸收劑中逐一分離。深冷分離流程03深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART深冷分離的任務(wù)就是根據(jù)裂解氣中各低碳烴相對揮發(fā)度的不同，用精餾的方法逐一進(jìn)行分離，最后獲得純度符合要求的乙烯和丙烯產(chǎn)品。深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART1.壓縮冷凍系統(tǒng)加壓、降溫，以保證分離過程順利進(jìn)行。2.氣體凈化系統(tǒng)排除對后繼操作的干擾，提高產(chǎn)品的純度。3、低溫精餾分離系統(tǒng)深冷分離的核心，其任務(wù)是將各組分進(jìn)行分離并將乙烯、丙烯產(chǎn)品精制提純。深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART目前具有代表性三種分離流程是：010203順序分離流程；前脫乙烷分離流程；前脫丙烷分離流程。深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART1.順序分離流程順序分離流程圖深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART1.順序分離流程順序分離流程是按裂解氣中各組分摩爾質(zhì)量增加的順序進(jìn)行分離。先分離甲烷—?dú)?，其次是脫乙烷和乙烯—乙烷分離，接著是脫丙烷和丙烷—丙烯分離，最后是脫丁烷，塔底得碳五餾分。深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART2.前脫乙烷分離流程前脫乙烷流程圖深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART前脫乙烷分離流程是以脫乙烷塔為界限，將物料分成兩部分，一部分是輕餾分，即甲烷、氫、乙烷和乙烯等組分；另一部分是重組分，即丙烯、丙烷、丁烯、丁烷以及碳五以上的烴類。然后再將這兩部分各自進(jìn)行分離，2.前脫乙烷分離流程深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART3.前脫丙烷分離流程前脫丙烷流程圖深冷分離流程Cryogenicseparationprocess03PART前脫丙烷分離流程是以脫丙烷塔為界限，將物料分為兩部分，一部分為丙烷及比丙烷更輕的組分；另一部分為碳四及比碳四更重的組分。然后再將這兩部分各自進(jìn)行分離，獲得所需產(chǎn)品。3.前脫丙烷分離流程小結(jié)裂解氣的組成裂解氣的分離原理及方法深冷分離流程裂解氣的壓縮提出問題在生產(chǎn)工藝過程中，各裂解爐產(chǎn)生的裂解氣經(jīng)急冷和洗滌凈化后，其溫度為40℃左右，壓力略高于大氣壓，而深冷分離工藝要求裂解氣壓為一般在3.34~3.75MPa。采用裂解氣壓縮機(jī)把低壓裂解氣加壓，使其達(dá)到深冷分離所需壓力。那么，壓縮過程是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？01裂解氣壓縮目的02裂解氣壓縮原理目錄CONTENTS03裂解氣的多段壓縮裂解氣壓縮目的01裂解氣壓縮目的Thepurposeofcrackinggascompression01PART裂解氣壓縮目的Thepurposeofcrackinggascompression01PART0102提高深冷分離的操作溫度，從而節(jié)省低溫能量和省去低溫材料；促使裂解氣中的水和重質(zhì)烴冷凝，可以除去相當(dāng)量的水分和重質(zhì)烴，從而減少了干燥脫水和精餾分離的負(fù)擔(dān)。裂解氣壓縮目的Thepurposeofcrackinggascompression01PART適當(dāng)提高分離壓力，可以使分離溫度提高。但是分離溫度有最高值，溫度不超過某一數(shù)值---臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化所必需的最小壓力叫臨界壓力。裂解氣壓縮原理02裂解氣壓縮原理Principleofcrackinggascompression02PART壓力/MPa0.11.01.52.02.53.0氫氣-263-244-239-238-237-235甲烷-162-129-114-107-101-95乙烯-104-55-39-29-20-13乙烷-88-33-18-7311丙烯-47.792937.143.847不同壓力下裂解氣某些組分的冷凝溫度物質(zhì)的冷凝溫度隨壓力的增加而升高。裂解氣壓縮原理Principleofcrackinggascompression02PART裂解氣的深冷分離溫度與相應(yīng)的壓力分離壓力/MPa甲烷塔塔頂溫度/℃0.15~0.3-1400.6~1-1303~4-96裂解氣的多段壓縮03裂解氣的多段壓縮流程Multi-stagecompressionprocessofcrackinggas03PART裂解氣的壓縮主要是通過裂解氣的多段壓縮和冷卻相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)的，段與段之間設(shè)置中間冷卻器。裂解氣的多段壓縮流程Multi-stagecompressionprocessofcrackinggas03PART1.多段壓縮多段壓縮中，被壓縮機(jī)吸入的氣體先進(jìn)行一段壓縮，壓縮后壓力、溫度均升高，經(jīng)冷卻，降低氣體溫度并分離出凝液，再進(jìn)二段壓縮，壓縮后氣體經(jīng)冷卻分離再進(jìn)一步壓縮，以此類推。每一次壓縮稱為一段，經(jīng)過幾次壓縮才能達(dá)到終壓，就稱為幾段壓縮。裂解氣的多段壓縮流程Multi-stagecompressionprocessofcrackinggas03PART1.多段壓縮多段壓縮優(yōu)點(diǎn)：0102降低出口溫度段間凈化分離03PART2.典型的五段壓縮工藝流程裂解氣壓縮部分流程圖小結(jié)裂解氣多段壓縮的流程裂解氣壓縮的原理裂解氣壓縮的目的制冷過程提出問題脫甲烷塔系統(tǒng)，必須提供-100℃以下的低溫，工藝上就有一個降溫和向低溫設(shè)備供冷的任務(wù)，這個任務(wù)就是由制冷系統(tǒng)來承擔(dān)的。那么，制冷過程是如何實(shí)現(xiàn)的？01制冷原理目錄CONTENTS02氨蒸氣壓縮制冷過程03制冷四大設(shè)備04制冷劑的選擇05節(jié)流膨脹制冷制冷原理01制冷原理Therefrigerationprinciple01PART制冷是利用制冷劑在液態(tài)汽化時，要從物料吸收熱量，使物料溫度降低的過程。所吸收的熱量，在熱值上等于它的汽化潛熱。氨蒸氣壓縮制冷過程02氨蒸氣壓縮制冷過程Ammoniavaporcompressionrefrigerationprocess02PART氨蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)示意圖氨蒸氣壓縮制冷過程Ammoniavaporcompressionrefrigerationprocess02PART蒸發(fā)01壓縮02冷凝03膨脹04制冷四大設(shè)備03制冷四大設(shè)備Fourmajorrefrigerationequipment03PART蒸發(fā)器01制冷劑由液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)，吸收冷量用戶的熱量，達(dá)到制冷目的。制冷四大設(shè)備Fourmajorrefrigerationequipment03PART壓縮機(jī)02外界對系統(tǒng)做壓縮功，提高制冷劑的壓力，提高冷凝溫度。制冷四大設(shè)備Fourmajorrefrigerationequipment03PART冷凝器03制冷劑由氣相被冷凝為液態(tài)，將熱量排給冷卻水或其他冷劑制冷四大設(shè)備Fourmajorrefrigerationequipment03PART膨脹閥04高壓液態(tài)制冷劑在膨脹閥中降壓，由于壓力降低，相應(yīng)的沸點(diǎn)就降低。膨脹后的低溫制冷劑用于用戶，蒸發(fā)后氣相進(jìn)行壓縮進(jìn)入下循環(huán)。制冷劑的選擇04制冷劑的選擇Refrigerantselection04PART制冷劑的選擇Refrigerantselection04PART對乙烯裝置而言，裝置產(chǎn)品為乙烯、丙烯，已有貯存設(shè)施，且乙烯和丙烯已具有良好的熱力學(xué)特性，因而均選用乙烯、丙烯作為乙烯裝置制冷系統(tǒng)的制冷劑。乙烯-丙烯復(fù)疊制冷循環(huán)圖節(jié)流膨脹制冷05節(jié)流膨脹制冷Throttledexpansionrefrigeration05PART氣體由較高的壓力通過一個節(jié)流閥迅速膨脹到較低的壓力，由于過程進(jìn)行得非?？欤瑏聿患芭c外界發(fā)生熱交換，膨脹所需的熱量，必然由自身供給，從而引起溫度降低。小結(jié)1.制冷的原理2.氨蒸汽壓縮制冷過程3.制冷四大設(shè)備4.制冷劑的選擇5.節(jié)流膨脹制冷深冷分離中的節(jié)能措施提出問題在深冷分離過程中，可以采取哪些節(jié)能措施呢？01設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器02逐級分凝，多股進(jìn)料目錄CONTENTS03利用熱泵實(shí)現(xiàn)從低溫到高溫的熱量傳遞設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器01設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART脫甲烷塔中間再沸器流程設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART由于增加了中間再沸器，提餾段氣相回流比減小，必須要在提餾段增加幾塊塔板，才能證分離精確度的要求。實(shí)際上，由于增加了中間再沸器，相應(yīng)要增加脫甲烷塔的塔板數(shù)。設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART中間換熱器設(shè)置圖設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART在精餾塔中精餾段適當(dāng)位置增設(shè)中間冷凝器提供部分低質(zhì)的冷量(如冷卻水)，可降低塔頂高品位制冷劑的用量。在精餾塔中提餾段適當(dāng)位置增設(shè)中間再沸器提供部分低質(zhì)的熱量(如廢熱)，可降低塔底高品位加熱介質(zhì)的用量。逐級分凝，多股進(jìn)料02逐級分凝，多股進(jìn)料Stagebystagepointscoagulation,multi-stockfeed02PART1-冷箱換熱器;2-氣液分離罐;3-脫甲烷塔;c，e，g，i-脫甲烷塔四股進(jìn)料;j-富氫;k-甲烷;l-甲烷(分子篩再生用載氣);m-甲烷(燃料);p-乙烷(裂解原料)脫甲烷塔流程利用熱泵實(shí)現(xiàn)從低溫到高溫的熱量