裂解气的净化与分离1课件

第三第三节节 裂解气的裂解气的净净化与分离化与分离7/23/20241A主要内容v分离方法概述v酸性气体的脱除v脱水v脱炔v压缩7/23/20242Av石石油油烃烃气气态产态产物物液液态产态产物物固固态产态产物物裂解气（乙裂解气（乙烯烯、丙、丙烯烯）裂解汽油裂解汽油裂解裂解轻轻柴油柴油燃料油燃料油焦、碳焦、碳7/23/20243A裂裂解解气气的的组组成成及及分分离离方方法法一、裂解气的一、裂解气的组组成成及分离要求及分离要求二、裂解气分离方法二、裂解气分离方法简简介介 1、组组成成2、分离要求分离要求低低级烃类级烃类氢氢气气少量少量杂质杂质深冷分离深冷分离油吸收精油吸收精馏馏分离分离深冷操作的系深冷操作的系统统 组组成成7/23/20244A要得到高要得到高纯纯度的度的单单一的一的烃烃，如重要的基本有机原料，如重要的基本有机原料乙乙烯烯、丙、丙烯烯等，就需要将它等，就需要将它们们与其它与其它烃类烃类和和杂质杂质等等分离开来，并根据工分离开来，并根据工业业上的需要，使之达到一定的上的需要，使之达到一定的纯纯度，度，这这一操作一操作过过程，称程，称为为裂解气的分离。裂解气的分离。各种有机各种有机产产品的合成，品的合成，对对于原料于原料纯纯度的要求是不同的。度的要求是不同的。所以分离的程度可根据后所以分离的程度可根据后续产续产品合成的要求来确定。品合成的要求来确定。有的有的产产品品对对原料原料纯纯度要求不高，例如用度要求不高，例如用乙乙烯烯与苯与苯烷烷基化生基化生产产乙苯乙苯时时，对对乙乙烯纯烯纯度要求不太高，度要求不太高，则则可以分离可以分离纯纯度低一些，度低一些，用丙用丙烯烯与苯与苯烷烷基化生基化生产产异丙苯异丙苯时时，甚至，甚至可以用丙可以用丙烯烯-丙丙烷烷混合混合馏馏分。分。对对于聚合用的乙于聚合用的乙烯烯和丙和丙烯烯的的质质量要求量要求则则很很严严，生，生产产聚乙聚乙烯烯、聚丙、聚丙烯烯要求乙要求乙烯烯、丙、丙烯烯纯纯度在度在99.9%或或99.5%以上，其中有机以上，其中有机杂质杂质不允不允许许超超过过510PPm。这这就要求就要求对对裂解气裂解气进进行精行精细细的分离和提的分离和提纯纯。分离要求7/23/20245A裂解气分离方法裂解气分离方法简简介介裂解气的提裂解气的提浓浓、提、提纯纯工作，是以工作，是以精精馏馏方法完成方法完成的。的。精精馏馏方法要求将方法要求将组组分冷凝分冷凝为为液液态态。氢氢气常气常压压沸点沸点为为263、甲、甲烷烷-161.5，很，很难难液化，碳二以上的液化，碳二以上的馏馏分相分相对对地比地比较较容易液化容易液化(乙乙烯烯沸点沸点103.68 ）。因）。因此，裂解气在除去甲此，裂解气在除去甲烷烷、氢氢气以后，其它气以后，其它组组分的分离分的分离就比就比较较容易容易分离分离过过程的程的主要矛盾主要矛盾是如何将裂解气中是如何将裂解气中的的甲甲烷烷和和氢氢气气先行分离。先行分离。工工业业生生产产上采用的裂解气分离方法上采用的裂解气分离方法主要有主要有深冷分离深冷分离和和油吸收精油吸收精馏馏分离分离两种。两种。7/23/20246A深冷分离深冷分离 特点：特点：经济经济技技术术指指标标先先进进，产产品品纯纯度高，分离效果好，但投度高，分离效果好，但投资较资较大，流程复大，流程复杂杂，动动力力设备较设备较多，需要大量的耐低多，需要大量的耐低温合金温合金钢钢。适宜于加工精度高的大工适宜于加工精度高的大工业业生生产产。深冷分离是在深冷分离是在-100左右左右的低温下，将裂解气中除的低温下，将裂解气中除了了氢氢和甲和甲烷烷以外的其它以外的其它烃类烃类全部全部冷凝冷凝下来。然后利下来。然后利用裂解气中各种用裂解气中各种烃类烃类的相的相对挥发对挥发度不同，在合适的度不同，在合适的温度和温度和压压力下，以力下，以精精馏馏的方法将各的方法将各组组分分离开来，分分离开来，达到分离的目的。达到分离的目的。冷凝精冷凝精馏馏深冷分离深冷分离7/23/20247A油吸收法油吸收法是利用裂解气中各油吸收法是利用裂解气中各组组分在某种吸收分在某种吸收剂剂中的溶中的溶解度不同，用吸收解度不同，用吸收剂剂吸收吸收除除甲甲烷烷和和氢氢气气以外的其它以外的其它组组分，然后用分，然后用精精馏馏的方法，把各的方法，把各组组分从吸收分从吸收剂剂中逐一分中逐一分离。离。吸收精吸收精馏馏特点特点方法流程方法流程简单简单，动动力力设备设备少，投少，投资资少，少，但技但技术经济术经济指指标标和和产产品品纯纯度差。度差。已被已被淘汰淘汰7/23/20248A深冷操作的系统组成 1、压缩压缩冷冷冻冻系系统统 该该系系统统的任的任务务是加是加压压、降温，以保、降温，以保证证分离分离过过程程顺顺利利进进行。行。2、气体、气体净净化系化系统统 为为了排除了排除对对后后继继操作的干操作的干扰扰，提高，提高产产品的品的纯纯度，度，通常通常设设置有脱酸性气体、脱水、脱炔和脱一氧化置有脱酸性气体、脱水、脱炔和脱一氧化碳等操作碳等操作过过程。程。3、低温精、低温精馏馏分离系分离系统统 这这是深冷分离的核心，其任是深冷分离的核心，其任务务是将各是将各组组分分进进行分离行分离并将乙并将乙烯烯、丙、丙烯产烯产品精制提品精制提纯纯。它由一系列塔器构。它由一系列塔器构成，如脱甲成，如脱甲烷烷塔，乙塔，乙烯烯精精馏馏塔和丙塔和丙烯烯精精馏馏塔等。塔等。自自学学7/23/20249A一一 酸性气体的脱除酸性气体的脱除组组成成脱除脱除方法方法危害危害来源来源7/23/202410A组成vCO2，H2S和和少量的有机硫化物，如氧硫化少量的有机硫化物，如氧硫化碳碳(COS)、二硫化碳、二硫化碳(CS2)、硫、硫醚醚(RSR)、硫、硫醇醇(RSH)、噻噻吩等吩等7/23/202411Av酸性气体的来源酸性气体的来源（1）气体裂解原料）气体裂解原料带带入的气体硫化物和入的气体硫化物和CO2（2）液体裂解原料中所含的硫化物高温）液体裂解原料中所含的硫化物高温氢氢解生成的解生成的CO2和和H2S（3）烃烃、焦炭与水蒸气反、焦炭与水蒸气反应应生成生成CO2 7/23/202412A酸性气体的危害酸性气体的危害v两方面两方面：v具体：具体：裂解气分离装置；下游加工装置裂解气分离装置；下游加工装置1、乙、乙烯烯、丙、丙烯纯烯纯度降低度降低2、H2S：腐：腐蚀设备蚀设备管道；分子管道；分子筛筛寿命降寿命降低；使加低；使加氢氢脱炔用催化脱炔用催化剂剂中毒中毒3、CO2：低温下：低温下结结成干冰堵塞成干冰堵塞设备设备管道；管道；在生在生产产聚乙聚乙烯烯等等时时酸性气体酸性气体积积累造成聚合累造成聚合速度降低、聚乙速度降低、聚乙烯烯的分子量降低的分子量降低7/23/202413A脱除酸性气体的方法脱除酸性气体的方法吸收吸收剂剂有有：化学吸收法（酸碱中和）化学吸收法（酸碱中和）NaOH溶液（碱洗法）、乙醇胺溶液、溶液（碱洗法）、乙醇胺溶液、N-甲基吡咯甲基吡咯烷酮烷酮等等7/23/202414A7/23/202415A两段碱洗工两段碱洗工艺艺流程流程7/23/202416A乙醇胺脱出酸性气工乙醇胺脱出酸性气工艺艺流程流程7/23/202417A二 脱水7/23/202418A水的来源v稀释蒸汽、v急冷水、v脱酸碱洗500-700ppm7/23/202419A危害危害v低温下，水低温下，水冻结冻结成冰，而且与成冰，而且与轻质烃轻质烃形成白形成白色色结结晶水合物，如晶水合物，如CH46H20、C2H67H20、C3H87H20等。等。固体附着在管壁上，既增加固体附着在管壁上，既增加动动能能消耗，又堵塞管道。消耗，又堵塞管道。7/23/202420A方法方法vv 吸附干燥吸附干燥 吸附吸附剂剂：分子分子筛筛、硅胶、活性氧化、硅胶、活性氧化铝铝 工工业业上常用上常用3A型分子型分子筛筛7/23/202421A三 脱炔7/23/202422A来源v在裂解反在裂解反应应中，二次反中，二次反应应的存在，使裂解气的存在，使裂解气含有一定量的乙炔，含有一定量的乙炔，还还有少量的丙炔、丙二有少量的丙炔、丙二烯烯。7/23/202423A危害v少量乙炔、丙炔和丙二少量乙炔、丙炔和丙二烯烯的存在的存在严严重地影响重地影响乙乙烯烯、丙、丙烯烯的的质质量。量。v乙炔的存在乙炔的存在还还将影响合成催化将影响合成催化剂剂寿命，寿命，恶恶化化乙乙烯烯聚合物性能，若聚合物性能，若积积累累过过多多还还具有爆炸的具有爆炸的危危险险。v丙炔和丙二丙炔和丙二烯烯的存在，将影响丙的存在，将影响丙烯烯聚合反聚合反应应的的顺顺利利进进行。行。7/23/202424A脱炔方法脱炔方法v要求：要求：乙乙烯烯中：乙炔中：乙炔5106，丙丙烯烯中：丙二中：丙二烯烯 1105 丙炔丙炔5106 (mol分数分数)v方法：方法：溶溶剂剂吸收法和催化加吸收法和催化加氢氢法法7/23/202425Av吸收裂解气中的乙炔吸收裂解气中的乙炔v同同时时回收一定量的乙炔回收一定量的乙炔v常用的溶常用的溶剂剂二甲基甲二甲基甲酰酰胺（胺（DMF）N-甲基吡咯甲基吡咯烷酮烷酮（NMP）丙丙酮酮 溶溶剂吸收法吸收法7/23/202426AC2H2+2H2 C2H6+H2 C2H4+H2 C2H6+（H2 H1）mC2H2+nH2 低聚物（低聚物（绿绿油）油）C2H2+H2 C2H4+H1 p将裂解气中乙炔加将裂解气中乙炔加氢氢成成为为乙乙烯烯或乙或乙烷烷，由此达到脱除乙炔的目的由此达到脱除乙炔的目的K1主反主反应应：副反副反应应：K2催化加催化加氢法法分分为为：前加：前加氢氢后加后加氢氢7/23/202427A前加氢v前加前加氢氢在脱甲在脱甲烷烷前前进进行，由于行，由于氢氢气自气自给给，故，故流程流程简单简单，能量，能量消耗低消耗低v不足不足：v一是一是加加氢过氢过程中，乙炔程中，乙炔浓浓度很低，度很低，氢氢分分压较压较高，因此，高，因此，加加氢氢选择选择性性较较差差，乙，乙烯损烯损失量多；同失量多；同时时副反副反应应的的剧剧烈烈发发生，生，不不仅仅造成乙造成乙烯烯、丙、丙烯烯加加氢氢遭受遭受损损失，而且可能失，而且可能导导致反致反应应温度温度的失控，乃至出的失控，乃至出现现催化催化剂剂床床层层温度温度飞飞速上升；速上升；v二是二是当原料中乙炔、丙炔、丙二当原料中乙炔、丙炔、丙二烯烯共存共存时时，当乙炔脱除，当乙炔脱除到合格指到合格指标时标时，丙炔、丙二，丙炔、丙二烯烯却达不到要求的脱除指却达不到要求的脱除指标标；7/23/202428Av三是三是在在顺顺序分离流程中，裂解气的所有序分离流程中，裂解气的所有组组分分均均进进入加入加氢氢除炔反除炔反应应器，丁二器，丁二烯烯未分出，未分出，导导致致丁二丁二烯损烯损失量失量较较高高，v 此外此外裂解气中裂解气中较较重重组组分的存在，分的存在，对对加加氢氢催化催化剂剂性能有性能有较较大的影响，使催化大的影响，使催化剂剂寿命寿命缩缩短。短。v7/23/202429A后加氢v后加后加氢氢是是对对裂解气分离得到的碳二裂解气分离得到的碳二馏馏分和碳分和碳三三馏馏分，分分，分别进别进行催化行催化选择选择加加氢氢，将碳二，将碳二馏馏分中的乙炔，碳三分中的乙炔，碳三馏馏分中的丙炔和丙二分中的丙炔和丙二烯烯脱脱除，其除，其优优点点有：有：v 一是一是因因为为是在脱甲是在脱甲烷烷塔之后塔之后进进行，行，氢氢气气已分出，加已分出，加氢氢所用所用氢氢气按比例加入，气按比例加入，加加氢选氢选择择性高性高，乙，乙烯烯几乎没有几乎没有损损失失v 二是二是加加氢产氢产品品质质量量稳稳定，加定，加氢氢原料中所原料中所含含乙炔、丙炔和丙二乙炔、丙炔和丙二烯烯的脱除的脱除均能达到指均能达到指标标要求；要求；7/23/202430Av三是三是加加氢氢原料气体中原料气体中杂质杂质少，催化少，催化剂剂使用周使用周期期长长，产产品品纯纯度也高度也高。v但但后加后加氢氢属外加属外加氢氢操作，通入的本装置所操作，通入的本装置所产氢产氢气中常含有甲气中常含有甲烷烷。为为了保了保证证乙乙烯烯的的纯纯度，度，加加氢氢后后还还需要将需要将氢氢气气带带入的甲入的甲烷烷和剩余的和剩余的氢氢脱除，因此，脱除，因此，需需设设第二脱甲第二脱甲烷烷塔，塔，导导致流程致流程复复杂杂，设备费设备费用高。用高。7/23/202431A后加后加氢工工艺流程流程7/23/202432A四、压缩7/23/202433A概述 低低级烃类级烃类在在常温常常温常压压下是气体，其沸点很低，如在下是气体，其沸点很低，如在常常压压条件下把它条件下把它们们冷凝冷凝下来下来进进行分离，就要冷却到极低的温度。行分离，就要冷却到极低的温度。这这不不仅仅需要需要大量的冷量大量的冷量，而且要用，而且要用很多耐低温很多耐低温钢钢材材制造的制造的设设备备，在，在经济经济上不上不够够合理。合理。根据物根据物质质的的冷凝温度随冷凝温度随压压力增加而升高力增加而升高的的规规律，可律，可对对裂裂解气解气加加压压，从而使各，从而使各组组分的分的冷凝点升高冷凝点升高，即，即提高提高深冷分离的深冷分离的操作操作温度温度，这这既有利于分离，又可既有利于分离，又可节约节约冷冷冻冻量和低温材料。量和低温材料。此外，此外，对对裂解气裂解气压缩压缩冷却，冷却，还还能除掉相当量的水份和重能除掉相当量的水份和重质烃质烃，以，以减少后减少后继继干燥及低温分离的干燥及低温分离的负负担担。但但不能任意加不能任意加压压，压压力增高，力增高，对设备对设备材料材料强强度要求增高，度要求增高，动动力消耗增大；加大力消耗增大；加大压压力后，也会使低温分离系力后，也会使低温分离系统统精精馏馏塔釜塔釜温升高，易引起一些不温升高，易引起一些不饱饱和和烃烃的聚合，的聚合，进进而，使而，使烃类烃类相相对挥对挥发发度降低，增加了分离的困度降低，增加了分离的困难难。因此，在深冷分离中要采用因此，在深冷分离中要采用经济经济上合理而技上合理而技术术上可行的上可行的压压力，一般力，一般为为3.543.95MPa。7/23/202434A压缩后的气体温度必须要限制 裂解气裂解气经压缩经压缩后，不后，不仅仅会使会使压压力升高，而且力升高，而且气体温度也会升高气体温度也会升高，这对这对某些某些烃类烃类尤其是丁二尤其是丁二烯烯之之类类的二的二烯烃烯烃，容易在，容易在较较高的温高的温度下度下发发生生聚合和聚合和结结焦焦。这这些聚合物和些聚合物和结结焦物的存在，会焦物的存在，会堵塞堵塞压缩压缩机机阀阀片和磨片和磨损损气缸，或沉气缸，或沉积积在叶在叶轮轮上。上。同同时时温度升高，温度升高，还还会使会使压缩压缩机机润润滑油粘度下降滑油粘度下降，从而使，从而使压缩压缩机运机运转转不能正常不能正常进进行。行。因此，因此，裂解气裂解气压缩压缩后的气体温度必后的气体温度必须须要限制要限制，当裂解，当裂解气中含有碳四、碳五等重气中含有碳四、碳五等重组组分分时时，压缩压缩机出口温度一般不能机出口温度一般不能超超过过100110，在生，在生产产上主要是通上主要是通过过裂解气的裂解气的多段多段压缩压缩和和冷却冷却相相结结合的方法来合的方法来实现实现。7/23/202435A多段压缩 在多段在多段压缩压缩中，被中，被压缩压缩机吸入的气体先机吸入的气体先进进行一段行一段压缩压缩，压缩压缩后后压压力、温度均升高，力、温度均升高，经经冷却冷却，降低气体温度并分离出，降低气体温度并分离出凝液，再凝液，再进进二段二段压缩压缩，以此，以此类类推。推。压缩压缩机每段气体出口温度机每段气体出口温度都不高于都不高于规规定范定范围围。根据深冷分离法根据深冷分离法对对裂解气的裂解气的压压力要求及裂解气力要求及裂解气压缩过压缩过程程中的特点，目前工中的特点，目前工业业上上对对裂解气裂解气大多采用三段至五段大多采用三段至五段压缩压缩。石油裂解气石油裂解气压缩压缩的分段方法和工的分段方法和工艺艺流程，通常随裂解气流程，通常随裂解气组组成成的不同而有所差异。的不同而有所差异。同同时时，压缩压缩机采用多段机采用多段压缩压缩也便于在也便于在压缩压缩段之段之间进间进行行净净化与分离，化与分离，例如脱硫、干燥和脱重例如脱硫、干燥和脱重组组分可以安排在段分可以安排在段间进间进行。行。在深冷分离操作中，裂解气的在深冷分离操作中，裂解气的压缩压缩常采用往复式常采用往复式压缩压缩机和机和离心式离心式压缩压缩机，由于裂解炉的机，由于裂解炉的废热锅废热锅炉副炉副产产高高压压水蒸汽，水蒸汽，因此多用因此多用蒸气透平蒸气透平驱动驱动离心式离心式压缩压缩机，达到能量合理利用。机，达到能量合理利用。现现在大在大规规模生模生产产厂的裂解气厂的裂解气压缩压缩机广泛机广泛采用离心式采用离心式的。的。7/23/202436A第四节 裂解气的深冷分离流程7/23/202437Av深冷分离流程的深冷分离流程的组织组织v深冷分离流程的深冷分离流程的评评价指价指标标v关关键设备键设备v脱甲脱甲烷烷塔、乙塔、乙烯烯精精馏馏塔塔v能量利用能量利用v中中间间再沸器、中再沸器、中间间冷凝器冷凝器7/23/202438A裂解原料裂解原料乙乙烷烷轻烃轻烃石石脑脑油油轻轻柴油柴油减减压压柴油柴油转转化率化率65%中深度中深度中深度中深度高深度高深度CO+CO2+H2S0.190.330.320.270.36H2O4.366.264.985.46.15C2H20.190.460.410.370.46C3H40.520.480.540.48C2H431.5128.8126.1029.3429.62C3H60.767.6810.3011.4210.34 H234.0018.2014.0913.1812.75CH44.3919.8326.7821.2420.89C2H624.359.275.787.587.03C3H81.550.340.360.22C4以上以上0.277.0910.4210.3011.70平均分子量平均分子量18.8924.9026.8328.0128.38经预经预分分馏馏后裂解气后裂解气组组成成7/23/202439A一 分离流程的组织7/23/202440Av1深冷分离的任深冷分离的任务务v裂解气裂解气经压缩经压缩和制冷、和制冷、净净化化过过程程为为深冷深冷分离分离创创造了条件造了条件高高压压、低温、低温、净净化。化。v深冷分离的任深冷分离的任务务就是根据裂解气中各低就是根据裂解气中各低碳碳烃烃相相对挥发对挥发度的不同，用精度的不同，用精馏馏的方法逐一的方法逐一进进行分离，最后行分离，最后获获得得纯纯度符合要求度符合要求的乙的乙烯烯和和丙丙烯产烯产品。品。v2三种深冷分离流程三种深冷分离流程v裂解气深冷分离工裂解气深冷分离工艺艺流程，包括流程，包括许许多个多个操作操作单单元。每个元。每个单单元所元所处处的位置不同，可以的位置不同，可以构成不同的流程。构成不同的流程。v 目前具有代表性三种分离流程是：目前具有代表性三种分离流程是：顺顺序序分离流程，前脱乙分离流程，前脱乙烷烷分离流程和前脱丙分离流程和前脱丙烷烷分分离流程。离流程。7/23/202441A产产品品规规格格v 聚合聚合级级乙乙烯烯v 乙乙烯烯含量（含量（mol百分比）达到百分比）达到99.9以上以上v 甲甲烷烷和乙和乙烷烷：1000ppm以下以下v 丙稀：丙稀：250ppm以下以下v 杂质杂质：10ppm以下以下v 聚合聚合级级丙稀丙稀：v 丙稀（丙稀（mol百分含量）百分含量）99.9以上以上v 丙丙烷烷：5000ppm以下以下v 乙乙烯烯：50ppm以下以下v CO，CO2：5ppm以下以下v S，O：1ppm以下以下7/23/202442A精精馏馏分离方案分离方案 脱甲脱甲烷烷 脱乙脱乙烷烷 脱丙脱丙烷烷的的顺顺序序脱甲脱甲烷烷 脱乙脱乙烷烷 脱丙脱丙烷烷 顺顺序分离流程序分离流程脱乙脱乙烷烷 脱甲脱甲烷烷 脱丙脱丙烷烷 前脱乙前脱乙烷烷流程流程脱丙脱丙烷烷 脱甲脱甲烷烷 脱乙脱乙烷烷 前脱丙前脱丙烷烷流程流程净净化方案化方案 脱乙炔塔的安排脱乙炔塔的安排 前加前加氢氢 脱乙炔塔在脱甲脱乙炔塔在脱甲烷烷塔前塔前 后加后加氢氢 脱乙炔塔在脱甲脱乙炔塔在脱甲烷烷塔后塔后7/23/202443Au顺顺序分离流程（后加序分离流程（后加氢氢）u前脱乙前脱乙烷烷前加前加氢氢流程流程u前脱乙前脱乙烷烷后加后加氢氢流程流程u前脱丙前脱丙烷烷前加前加氢氢流程流程u前脱丙前脱丙烷烷后加后加氢氢流程流程共同点：先分离不同碳原子数的共同点：先分离不同碳原子数的烃烃 再分离同碳原子数的再分离同碳原子数的烷烃烷烃和和烯烃烯烃五种流程五种流程组织组织方案方案7/23/202444A7/23/202445A二 脱甲烷塔(投资大、能耗多)7/23/202446A 脱甲脱甲烷烷塔的塔的中心任中心任务务:将裂解气中将裂解气中甲甲烷烷氢氢和乙和乙烯烯及比乙及比乙烯烯更重的更重的组组分分进进行分离，分离行分离，分离过过程是利用低温，使裂程是利用低温，使裂解气中除甲解气中除甲烷烷氢氢外的各外的各组组分全部液化，然分全部液化，然后将不凝气体甲后将不凝气体甲烷烷氢氢分出。分出。7/23/202447A 分离的关分离的关键组键组分分轻轻关关键组键组分分是甲是甲烷烷，重关重关键组键组分分为为乙乙烯烯。希望希望塔釜塔釜中甲中甲烷烷的含量的含量应应该该尽可能低，以利于提高尽可能低，以利于提高乙乙烯烯的的纯纯度。度。塔塔顶顶尾气中乙尾气中乙烯烯的含量的含量应应尽可能少，以利于提高乙尽可能少，以利于提高乙烯烯的回收率，所以脱甲的回收率，所以脱甲烷烷塔塔对对保保证证乙乙烯烯的回收率和的回收率和纯纯度起着决定性的作用度起着决定性的作用脱甲脱甲烷烷塔塔是分离是分离过过程中程中温度最低的塔温度最低的塔，能量消耗也最多能量消耗也最多，所以脱甲所以脱甲烷烷塔是精塔是精馏过馏过程中关程中关键键塔之一。塔之一。7/23/202448AvT、P取决于取决于裂解气裂解气组组成、乙成、乙烯烯回收率回收率 由露点由露点计计算算T Pv提高提高 P 避免采用避免采用过过低制冷温度低制冷温度 甲甲烷对烷对乙乙烯烯降低降低v降低降低 P 材材质质要求高要求高 操作复操作复杂杂 提高提高 可能降低能耗可能降低能耗操作操作T P的的选选取取7/23/202449A 操作温度和操作操作温度和操作压压力力脱甲脱甲烷烷塔塔7/23/202450Av高压脱甲烷：（3.03.2 MPa）技术成熟v低压脱甲烷：（0.6-0.7MPa）发展方向7/23/202451A三 乙烯塔和丙烯塔 7/23/202452Av乙乙烯烯精精馏馏的目的是以混合碳二的目的是以混合碳二馏馏分分为为原料，分离原料，分离出合格的乙出合格的乙烯产烯产品，并在塔釜得到乙品，并在塔釜得到乙烷产烷产品。品。v碳二碳二馏馏分分经经加加氢氢脱炔后，主要含有乙脱炔后，主要含有乙烷烷和乙和乙烯烯。v乙乙烷烷乙乙烯馏烯馏分在乙分在乙烯烯塔中塔中进进行精行精馏馏，塔，塔顶顶得到聚合得到聚合级级乙乙烯烯，塔釜液，塔釜液为为乙乙烷烷，乙，乙烷烷可返回裂可返回裂解炉解炉进进行裂解。行裂解。v乙乙烯烯精精馏馏塔是出成品的塔，它消耗冷量塔是出成品的塔，它消耗冷量较较大，大，约为总约为总制冷量的制冷量的3844%，仅仅次于脱甲次于脱甲烷烷塔。因塔。因此它的操作好坏，直接影响着此它的操作好坏，直接影响着产产品的品的纯纯度、收率度、收率和成本，所以乙和成本，所以乙烯烯精精馏馏塔也是深冷分离中的一个塔也是深冷分离中的一个关关键键塔。塔。（一）乙（一）乙烯烯塔塔7/23/202453Av操作操作压压力由制冷的能量消耗，力由制冷的能量消耗，设备设备投投资资，产产品乙品乙烯烯要求的要求的输输出出压压力以力以及脱甲及脱甲烷烷塔的操作塔的操作压压力等因素来决力等因素来决定的。定的。高高压压法法 低低压压法法乙乙烯烯塔操作塔操作压压力的确定力的确定7/23/202454Av有利影响：有利影响：塔温升高，降低能量消耗及制冷系塔温升高，降低能量消耗及制冷系统统设备费设备费用，也降低用，也降低对设备对设备材材质质的要求的要求 上升蒸气密度增加，从而使上升蒸气密度增加，从而使单单位位设备设备处处理量增加理量增加,降低降低设备费设备费用用v不利影响：不利影响：下降，于是塔板数增多或者下降，于是塔板数增多或者R增大，从增大，从而造成而造成设备费设备费用或操作用或操作费费用提高用提高乙乙烯烯精精馏馏塔中提高塔中提高压压力力7/23/202455A乙烯塔的改进v乙乙烯烯精精馏馏塔与脱甲塔与脱甲烷烷塔相比，前者精塔相比，前者精馏馏段的塔板段的塔板数数较较多，回流比大。多，回流比大。大回流比大回流比对对精精馏馏段操作有利，可提高乙段操作有利，可提高乙烯产烯产品品的的纯纯度，度，对对提提馏馏段段则则不起作用。不起作用。为为了回收冷量在了回收冷量在提提馏馏段采用中段采用中间间再沸器装置再沸器装置，这这是是对对乙乙烯烯塔的一个改塔的一个改进进。v目前工目前工业业上多不上多不设设第二脱甲第二脱甲烷烷塔，而采用塔，而采用侧线侧线出料法，即在乙出料法，即在乙烯烯塔塔顶顶附近的几附近的几块块塔板塔板(7、8块块)，侧线侧线引出高引出高纯纯度乙度乙烯烯，而塔，而塔顶顶引出含少量甲引出含少量甲烷烷的粗的粗乙乙烯烯回回压缩压缩系系统统，这这是是对对乙乙烯烯精精馏馏塔的第二个改塔的第二个改进进。这这一改一改进进就相当于就相当于一塔起到二塔一塔起到二塔的作用。的作用。7/23/202456A(二二)丙丙烯烯塔塔7/23/202457Av丙丙烯烯精精馏馏塔就是塔就是分离丙分离丙烯烯丙丙烷烷的塔的塔，塔，塔顶顶得到丙得到丙烯烯，塔底得到丙，塔底得到丙烷烷。由于丙由于丙烯烯丙丙烷烷的相的相对挥发对挥发度很小，彼此度很小，彼此不易分离，要达到分离目的，就得增加塔板不易分离，要达到分离目的，就得增加塔板数、加大回流比，所以，丙数、加大回流比，所以，丙烯烯塔是分离系塔是分离系统统中中塔板数最多，回流比最大塔板数最多，回流比最大的一个塔，也是的一个塔，也是运运转费转费和投和投资费较资费较多的一个塔。多的一个塔。v目前，丙目前，丙烯烯精精馏馏塔操作有高塔操作有高压压法与低法与低压压法法两种。两种。7/23/202458A四、影响乙烯收率因素v（一）影响乙烯回收率的因素分析7/23/202459A1.原料气组成的影响vCH4H2摩摩尔尔比大，尾气中乙比大，尾气中乙烯烯含量低，即提高乙含量低，即提高乙烯烯的回收的回收率。率。这这是由于裂解气中所含的是由于裂解气中所含的氢氢和甲和甲烷烷都都进进入了脱甲入了脱甲烷烷塔塔塔塔顶顶，在塔，在塔顶为顶为了了满满足分离要求，要有一部分甲足分离要求，要有一部分甲烷烷的液体回流。的液体回流。但如有大量但如有大量氢氢气存在，降低了甲气存在，降低了甲烷烷的分的分压压，甲，甲烷烷气体的冷气体的冷凝温度会降低，即不容易冷凝，会减少甲凝温度会降低，即不容易冷凝，会减少甲烷烷的回流量。那么的回流量。那么甲甲烷烷会会带带走更多的乙走更多的乙烯烯，即乙，即乙烯损烯损失增大。相反乙失增大。相反乙烯损烯损失减失减少。少。所以在所以在满满足塔足塔顶顶露点的要求条件下，在同一温度和露点的要求条件下，在同一温度和压压力水力水平下，平下，CH4H2越大，乙越大，乙烯损烯损失率失率越小越小7/23/202460A2.温度和压力降低温度和提高降低温度和提高压压力力都有利于提高乙都有利于提高乙烯烯的回收的回收率，但温度的降低，率，但温度的降低，压压力的提高都受到一定条力的提高都受到一定条件的件的制制约约，温度的降低受温度，温度的降低受温度级级位的限制，位的限制，压压力升高主要影响分离力升高主要影响分离组组分的相分的相对挥发对挥发度度7/23/202461A（二）利用冷箱提高乙烯回收率v在生在生产产中，脱甲中，脱甲烷烷塔系塔系统为统为了防止低温了防止低温设备设备散冷，减少其与散冷，减少其与环环境接触的表面境接触的表面积积，常把，常把节节流膨流膨胀阀胀阀、高效板式、高效板式换热换热器、气液分离器等器、气液分离器等低温低温设备设备，封，封闭闭在一个有在一个有绝热绝热材料做成的箱材料做成的箱子中，此箱称之子中，此箱称之为为冷箱冷箱。冷箱可用于气体和气体、气体和液体、液冷箱可用于气体和气体、气体和液体、液体和液体之体和液体之间间的的热热交交换换，在同一个冷箱中允，在同一个冷箱中允许许多种物多种物质质同同时换热时换热，冷量利用合理，从而，冷量利用合理，从而省掉了一个省掉了一个庞庞大的列管式大的列管式换热换热系系统统，起到了，起到了节节能的作用。能的作用。按冷箱在流程中所按冷箱在流程中所处处的位置，可分的位置，可分为为前冷前冷(又称前脱又称前脱氢氢)和后冷和后冷(又称后脱又称后脱氢氢)两种。两种。7/23/202462A冷箱在脱甲冷箱在脱甲烷烷塔之前的称塔之前的称为为前冷流程前冷流程，冷箱在脱甲冷箱在脱甲烷烷塔之后的称塔之后的称为为后冷流程后冷流程。前冷流程适用于前冷流程适用于规规模模较较大、自大、自动动化程度化程度较较高、原料高、原料较稳较稳定、需要定、需要获获得得纯纯度度较较高的副高的副产氢产氢的的场场合。合。目前工目前工业业生生产产中中应应用前冷流程的用前冷流程的较较多。多。7/23/202463A第五节 能量有效利用7/23/202464A深冷分离系深冷分离系统统冷量消耗分配冷量消耗分配乙乙烯烯塔塔36%52%脱甲脱甲烷烷塔塔脱乙脱乙烷烷塔塔其余塔其余塔9%3%7/23/202465A对对于于顶顶温温低低于于环环境境温温度度，而而且且顶顶底底温温差差较较大大的的精精馏馏塔塔，如如在在精精馏馏段段设设置置中中间间冷冷凝凝器器，可可用用温温度度比比塔塔顶顶回回流流冷冷凝凝器器稍稍高高的的较较廉廉价价的的冷冷剂剂作作为为冷冷源源,以以代代替替一一部部分分塔塔顶顶原原来来用用的的低低温温级级冷冷剂剂提提供供的的冷冷量，可量，可节节省能量消耗。省能量消耗。中中间间冷凝器冷凝器7/23/202466A 在提在提馏馏段段设设置中置中间间再沸器，可用温度比再沸器，可用温度比塔釜再沸器稍低的塔釜再沸器稍低的较较廉价的廉价的热剂热剂作作热热源，源，同同样样也可也可节约节约能量消耗。能量消耗。中中间间再沸器再沸器7/23/202467A 未来世界乙烯工业的发展趋势 7/23/202468A乙乙烯烯建建设规设规模模继续继续向大型化向大型化发发展展 7/23/202469A7/23/202470A选择选择性裂解性裂解优优化回收（化回收（Score）乙）乙烯烯工工艺艺工工业业化化新的工新的工艺艺技技术术 低投低投资资乙乙烯烯技技术术（ALCET技技术术）膜分离技膜分离技术术 催化精催化精馏馏加加氢氢技技术术抑制裂解炉抑制裂解炉结结焦技焦技术术 涂覆技涂覆技术术可降低炉管可降低炉管结结焦焦 结结焦抑制焦抑制剂剂生生产产新技新技术术的研究开的研究开发发7/23/202471A7/23/202472A7/23/202473A7/23/202474A7/23/202475Av渗入渗入铁铁、镍镍和和铝铝化合物的新型材料化合物的新型材料vODS 合金炉管合金炉管 v陶瓷材料陶瓷材料抑制抑制结结焦炉管材料的研究焦炉管材料的研究进进展展7/23/202476A大型裂解炉大型裂解炉设计设计7/23/202477A韩韩国国汉汉城城LG石化公司开石化公司开发发的石的石脑脑油催化裂解油催化裂解工工艺艺乙乙烯烯、丙、丙烯烯收率分收率分别别提高提高20%，10%，裂解温度低，已在裂解温度低，已在进进行工行工业业化化新技新技术术研究异常活研究异常活跃跃7/23/202478A7/23/202479A7/23/202480A7/23/202481A7/23/202482A7/23/202483A7/23/202484A7/23/202485A