第四节裂解气深冷分离流程Word文件下载.docx
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一脱丙烷堪I
7—腸丁烷塔tg—丙疑塔I9一潘箱*wsn氨脱烧反鹫Sh□—绿油塔
裂解气的预处理包括碱洗、压缩和脱水过程。
经预处理的裂解气在前冷箱中分离出富氢气体和馏分,富氢气体甲烷化作为加氢氢气;
馏分经脱甲烷塔和脱乙烷塔分别脱去甲烷和C2馏分。
从脱乙烷塔塔顶出来的C2馏分经过气相加氢脱乙炔气,脱乙炔以后的气体进入乙烯塔,实现乙烷与乙炔的分离。
脱乙烷塔塔底的液体进入脱丙烷塔,在塔顶分出G馏分,
塔底的液体为C4以上馏分,液体里面含有二烯烃,二烯烃容易聚合结焦,所以脱丙烷塔塔底温度不宜超过100C,并且必须加入阻聚剂。
为了防止结焦堵塞,脱丙烷塔一般有两个再沸器,以便轮换检修使用。
(思考题1)
脱丙烷塔塔顶蒸出的C3馏分,加氢脱除丙炔和丙二烯,再进入丙烯塔进行精馏。
脱丙烷塔的塔底液体脱丁烷及进行后续工作。
顺序分离流程的特点:
1)以轻油(60〜200C的馏分)为裂解原料,常用顺序分离流程法;
2)技术成熟,运转平稳可靠,产品质量好,对各种原料有比较强的适应性,流程比较长,分馏塔比较多,深冷塔(脱甲烷
塔)消耗冷量比较多,压缩机循环量和流量比较大,消耗定额偏高;
3)按裂解气组成和分子量的顺序分离,然后再进行同碳原子数的烃类分离,例如乙烷和乙烯、丙烷和丙烯分开;
4)顺序分离流程采用后加氢脱除炔烃的方法。
(2)前脱乙烷分离流程(把脱乙烷塔放在最前面)
前脱乙烷分离流程以乙烷和丙烯为分离界限,前脱乙烷
分离流程示意图见图1-35。
1-碱哉塔I2—干燥閔;
3-脱乙烷塔L4一脱甲炭塔「启一乙熠塔:
席一锐芮規丁一丙烯塔Ig—脱丁烷塔,$—加黑脱焕反俺齬T"
一得箱
裂解气经过预处理进入脱乙烷塔。
脱乙烷塔塔顶出来的是G以上的轻组分先加氢再进入脱甲烷塔。
脱甲烷塔塔顶出来的甲烷、氢气在冷箱中进行分离;
脱甲烷塔塔底出来的C2馏分,则在乙烯塔中分离成乙烯和乙烷。
脱乙烷塔的塔底液体依次进入脱丙烷塔、脱丁烷塔、丙烯塔等,分离成丙烯、丙烷、C4馏分和C5以上馏分。
前脱乙烷分离流程的特点:
由于脱乙烷塔的操作压力比较高,这样势必造成塔底温度升高,结果可使塔底温度高达80〜100C以上,在这样高的温度下,不饱和重质烃及丁二烯等,容易聚合结焦,这样就影响了操作的连续性。
重组份含量越多,这种方法的缺点就越突出。
因此前脱乙烷流程不适合于裂解重质油的裂解气分离。
(3)前脱丙烷分离流程(把脱丙烷塔放在最前面)
前脱丙烷分离流程以丙烷和丁烯为分离界限,前脱丙烷分离流程示意图见图1-36。
图1^36前脱丙烷深冷井离流程
1一碱洗塔*E—干燥器f3—脱丙烷塔】目一■脱丁烷塔】目一註甲烷iS*G—脱乙烷塔l
T一乙烯塔;
$—丙晞堆,4-抑茎鋭尿反应諭理一冷狷
裂解气经过三段压缩和预处理进入脱丙烷塔,塔底产品脱丁烷等后续处理。
脱丙烷塔塔顶出来的C3以下轻组分,进入压缩机四段,然后进行加氢脱炔再送往冷箱。
在冷箱中分离出富氢气体,其余馏分依次进入脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯塔和丙烯塔等,依次分离出甲烷馏分、C?
馏分、C3馏分、乙烯、乙烷、丙烯和丙烷。
前脱丙烷分离流程的特点:
C4以上馏分不进行压缩,减少了聚合现象的发生,节省了压
缩功,减少了精馏塔和再沸器的结焦现象,适合于裂解重质油的裂解气分离。
2、三种深冷分离流程的比较
上述三种深冷分离流程,比较起来,有共同之处,也有不同之处,各有优缺点。
三种流程的共同点:
(1)先将不同碳原子数的烃类分开,再分离同一碳原子数的烯烃和烷烃,采取先易后难的分离顺序。
从表1-29(P71)的沸点数据可以看出,不同碳原子数的烃类易分,同碳原子数的烃类难分。
关于分离的难易程度,可以由相对挥发度的数据来分析,见
表1-31(P74)。
表1-31塔的操作条件与相对挥发度
分离塔
关键组分
操作条件
平均相对挥发度
轻
重
温度,c
压力,
MPa
塔顶
r塔釜
脱甲烷塔,
C=2
-96
6
3.4
P5.50
脱乙烷塔
C=3
-12
76
2.85
2.19
脱丙烷塔
i-C04
4
70
0.75
2.76
脱丁烷塔
C05
8.3
75.2
0.18
3.12
乙烯塔
C02
-70
-49
0.57
1.72
丙烯塔
C03
26
35
1.23
1.09
在丙烯塔中,丙烯与丙烷的相对挥发度很小,分离比较困难。
在乙烯塔中,乙烯和乙烷的相对挥发度也比较小,所以也比较难于分离。
而脱甲烷塔、脱乙烷塔和脱丙烷塔的关键组份及其相对挥发度是比较大的,分离比较容易。
流程都是采取先易后难的分离顺序,即先分离各容易分离
的不同碳原子数的烃类,然后再进行C2的分离和C3的分离。
(2)最终出产品的乙烯塔和丙烯塔并联安排,并且排在最后,
作为二元组分精馏处理。
并联安排,相互干扰比串联安排要少一些,有利于稳定操作,有利于提高产品质量。
乙烯塔和丙烯塔的塔底液体是乙烷和丙烷,都是中间产物,不是作为裂解原料,就是作为燃料,质量要求不严格,流量又比较小,这样,就能保证塔顶产品乙烯和丙烯产品质量。
三种流程的不同点:
(1)精馏塔的排列顺序不同:
(原料的适用性不同)
顺序分离流程是按组份碳原子数顺序排列的,其顺序为:
1)脱甲烷塔2)脱乙烷塔3)脱丙烷塔
即顺序分离流程中的C1、C2、C3逐个脱除,按顺序分离。
排列顺序简称为]123]。
前脱乙烷流程的排列顺序是「213]。
前脱丙烷流程的排列顺序是「312:
o
(2)加氢脱炔的位置不同:
在脱甲烷塔之前进行加氢脱炔的称为前加氢。
在脱甲烷塔之后进行加氢脱炔的称为后加氢。
图1-35(P74)前脱乙烷深冷分离流程和图1-36(P74)前脱丙烷深冷分离流程都是采用前加氢脱炔流程。
(3)冷箱位置不同:
在脱甲烷塔系统中有些冷凝器、换热器、节流膨胀阀和气液
分离罐等设备的操作温度非常低,为了防止散冷,减少与环境接触的表面积,把这些冷设备集装在一起成箱,就称为冷箱。
比较三个流程图可以看出,图1-34的顺序分离流程和图1-36的前脱丙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之前。
而在图1-35的前脱
乙烷流程的冷箱是在脱甲烷塔之后。
冷箱在脱甲烷塔以前的称
前冷流程”冷箱在脱甲烷塔之后的称后冷流程”(思考题
2)
二、脱甲烷塔及操作条件
甲烷塔系统消耗冷量占分离部分总冷量消耗的42%
由于脱甲烷塔的操作效果对产品(乙烯、丙烯)回收率、纯
度以及经济性的影响最大,所以在分离设计中,对于工艺的安排、设备和材质的选择,都是围绕脱甲烷塔系统考虑的。
(思
考题3)
脱甲烷塔的任务就是将裂解气中氢气、甲烷以及其它惰性气
体与C2以上组份进行分离,脱甲烷塔的关键组份是甲烷和乙烯。
(思考题3)
在脱甲烷塔系统中,要求塔顶产品中少含乙烯,塔底产品中
少含甲烷及惰性气体。
工业生产上脱甲烷过程有高压法与低压法之分。
(思考题4)
1.低压法
低压法分离效果好,乙烯收率高,操作条件为:
压力0.18〜0.25MPa(约18〜25atm),塔顶温度-140C左右,塔底温度
-50C左右
H%&
8102034)40
圈1-S7压力对C//C-
相对挥发度的翳响
(1犬气压nthltll吕刘卩时
由图1-37(P75)可以看出,操作压力高,甲烷与乙烯的相对挥发度a就比较低;
相反,操作压力比较低,甲烷与乙烯的相对挥发度a就比较高。
低压法的优点:
甲烷与乙烯的相对挥发度a比较大,乙烯回
收率比较高,适用范围比较宽。
(思考题4)
低压法的缺点:
例如要用到耐低温的钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂等。
2.咼压法
高压法的脱甲烷塔塔顶温度为-96C左右,不必采用甲烷制冷系统,只需要用液态乙烯制冷剂就可以。
高压法的优点:
由于脱甲烷塔塔顶气体产物(尾气)压力比
较高,可借助脱甲烷塔塔顶的高压气体的自身节流膨胀来获得额外的降温,这种降温方法比甲烷冷冻系统要简单一些(流程简单、设备也简单)。
另外,提高压力可缩小精馏塔的体积(塔径),所以从总投资和材质的要求来看,高压法是比较有利的。
高压法的缺点:
甲烷与乙烯的相对挥发度a比较低,塔板数较多,回流比较大。
从上述两种方法的比较来看,高压法和低压法各有优缺点,工业生产上两种方法都有采用。
表1-32列出了几个脱甲烷塔的
表1-32脱甲烷塔操作条件
厂别
塔径
实际塔板数
塔压
温度
回流比
精馏段
提馏段
合计
塔釜
B
1400/2200
32
40
:
72
3.10:
-91
0.87
S
1100/1600
33
29
62
3.10
7
1.08
脱甲烷塔的塔顶产品是气相产品,主要甲烷和氢气,他们
在塔顶的操作条件(温度、压力)下,是不能全部冷凝下来的,因此脱甲烷塔与一般的精馏塔是不相同的,一般的精馏塔塔顶产品都可以全部冷凝下来,脱甲烷塔的塔顶产品含有不凝气甲烷和氢气,所以塔顶回流的液体组成与气相产品的组成是不同的,这就是脱甲烷塔的特点。
也是脱甲烷塔的特殊性。
(思考
题3)
三、乙烯塔和丙烯塔
(一)乙烯塔
C2馏分经过加氢脱炔之后,进入乙烯塔进行精馏,塔顶得到乙烯产品,塔底产品为乙烷。
乙烯塔的重要性:
乙烯的纯度要求要达到聚合级,冷量消耗大,乙烯塔在深冷分离装置中是一个比较关键的塔。
(乙烯塔
是出乙烯产品的精馏塔)(思考题4)
1.操作条件
表1-33乙烯塔操作条件
厂别
L
1300
41
2.4
3400
90
119
1.9
-32
-8
4.5
2300
79
30
109
2.0
-29
-5
4.7
Y
1800
84
116
-30
-7
4.65
表1-33(
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