學情任熱裂解冷區(qū)部分——裂解氣的凈化分離

1、課程:有機化工生產(chǎn)運行與操控知識點： 裂解氣的凈化分離情境一：乙烯的生產(chǎn)運行與操控任務(wù)五：熱裂解冷區(qū)部分 一、裂解氣的組成及分離要求一、裂解氣的組一、裂解氣的組成及分離要求成及分離要求 組成組成二、裂解氣分離方法簡介二、裂解氣分離方法簡介分離要求分離要求低級烴類低級烴類氫氣氫氣深冷分離深冷分離油吸收精餾分離油吸收精餾分離少量雜質(zhì)少量雜質(zhì)裂解氣的組成與分離方法裂解氣的組成與分離方法表表1 幾種裂解氣組成幾種裂解氣組成%(體積體積)組組 分分原料來源原料來源乙烷裂解乙烷裂解石腦油裂解石腦油裂解輕柴油裂解輕柴油裂解氫氫 氣氣36.736.714.614.69.99.9甲甲 烷烷3.73.728.52

2、8.527.627.6乙乙 炔炔0.20.20.60.60.10.1乙乙 烯烯30.930.932.432.420.320.3乙乙 烷烷27.127.15.75.77.77.7丙丙 烯烯1.41.410.510.513.113.1丙丙 烷烷1.41.40.70.71.71.7丁二烯丁二烯1.41.42.52.51.61.6丁丁 烯烯1.41.44.34.35.65.6丁丁 烷烷1.41.40.20.20.20.2碳碳 五五1.41.4不計不計12.212.2合計合計100100100100100100要得到高純度的單一的烴，如重要的基本有要得到高純度的單一的烴，如重要的基本有機原料乙烯、丙烯等

3、，就需要將它們與其它機原料乙烯、丙烯等，就需要將它們與其它烴類和雜質(zhì)等分離開來，并根據(jù)工業(yè)上的需烴類和雜質(zhì)等分離開來，并根據(jù)工業(yè)上的需要，使之達到一定的純度，這一操作過程，要，使之達到一定的純度，這一操作過程，稱為稱為裂解氣的分離裂解氣的分離。各種有機產(chǎn)品的合成，對于原料純度的要求是不同的。各種有機產(chǎn)品的合成，對于原料純度的要求是不同的。所以分離的程度可根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品合成的要求來確定。所以分離的程度可根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品合成的要求來確定。對于聚合用的乙烯和丙烯的質(zhì)量要求則很對于聚合用的乙烯和丙烯的質(zhì)量要求則很嚴，生產(chǎn)聚乙烯、聚丙烯要求乙烯、丙烯嚴，生產(chǎn)聚乙烯、聚丙烯要求乙烯、丙烯純度在純度在99.9%或

4、或99.5%以上，其中有機雜質(zhì)以上，其中有機雜質(zhì)不允許超過不允許超過510PPm。這就要求對裂解氣。這就要求對裂解氣進行精細的分離和提純。進行精細的分離和提純。有的產(chǎn)品對原料純度要求不高，例如用有的產(chǎn)品對原料純度要求不高，例如用乙烯與苯烷基化生產(chǎn)乙苯時，對乙烯純乙烯與苯烷基化生產(chǎn)乙苯時，對乙烯純度要求不太高，則可以分離純度低一些，度要求不太高，則可以分離純度低一些，用丙烯與苯烷基化生產(chǎn)異丙苯時，甚至用丙烯與苯烷基化生產(chǎn)異丙苯時，甚至可以用丙烯可以用丙烯-丙烷混合餾分。丙烷混合餾分。分離要求分離要求 二、裂解氣分離方法簡介裂解氣主要組分在常壓下的沸點裂解氣主要組分在常壓下的沸點名稱名稱沸點沸點/

5、名稱名稱沸點沸點氫氣氫氣-252.5-252.5丙炔丙炔-23.3-23.3甲烷甲烷-161.5-161.5異丁烷異丁烷-11.7-11.7乙烯乙烯-103.8-103.8異丁烯異丁烯-6.9-6.9乙烷乙烷-88.6-88.6丁烯丁烯-6.26-6.26乙炔乙炔-83.6-83.61,31,3丁二烯丁二烯-4.4-4.4丙烯丙烯-47.7-47.7丙烷丙烷-42.07-42.07 精餾方法要求將組分冷凝為液態(tài)。氫氣、甲烷很難液化，精餾方法要求將組分冷凝為液態(tài)。氫氣、甲烷很難液化，碳二以上的餾分相對地比較容易液化。因此，裂解氣在除去甲碳二以上的餾分相對地比較容易液化。因此，裂解氣在除去甲烷、氫

6、氣以后，其它組分的分離就比較容易。烷、氫氣以后，其它組分的分離就比較容易。主要矛盾主要矛盾是如何將裂解氣中的是如何將裂解氣中的甲烷和氫氣甲烷和氫氣先行分離。先行分離。工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有深冷分離和油工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有深冷分離和油吸收精餾分離兩種。吸收精餾分離兩種。(一一) 深冷分離深冷分離 深冷分離深冷分離是在是在-100左右左右的低溫下，將裂解氣中除了的低溫下，將裂解氣中除了氫氫和甲烷和甲烷以外的其它烴類全部以外的其它烴類全部冷凝冷凝下來。然后利用裂解氣中下來。然后利用裂解氣中各種烴類的相對揮發(fā)度不同，在合適的溫度和壓力下，以各種烴類的相對揮發(fā)度不同，在

7、合適的溫度和壓力下，以精餾精餾的方法將各組分分離開來，達到分離的目的。實際上，的方法將各組分分離開來，達到分離的目的。實際上，此法為此法為冷凝精餾冷凝精餾過程。過程。 優(yōu)點：優(yōu)點： 經(jīng)濟技術(shù)指標先進，產(chǎn)品純度高，分離效果好，經(jīng)濟技術(shù)指標先進，產(chǎn)品純度高，分離效果好，但投資較大，流程復雜，需要耐低溫合金鋼。但投資較大，流程復雜，需要耐低溫合金鋼。(二二) 油吸收法油吸收法 油吸收法是利用裂解氣中各組分在某種吸收劑油吸收法是利用裂解氣中各組分在某種吸收劑中的溶解度不同，用吸收劑中的溶解度不同，用吸收劑吸收吸收除除甲烷和氫氣甲烷和氫氣以外的其它組分，然后用以外的其它組分，然后用精餾精餾的方法，把各組

8、的方法，把各組分從吸收劑中逐一分離。分從吸收劑中逐一分離。此方法流程簡單，動力設(shè)備少，投資少，但技此方法流程簡單，動力設(shè)備少，投資少，但技術(shù)經(jīng)濟指標和產(chǎn)品純度差，現(xiàn)已被淘汰。術(shù)經(jīng)濟指標和產(chǎn)品純度差，現(xiàn)已被淘汰。 氣體凈化深冷操作的系統(tǒng)組成深冷操作的系統(tǒng)組成2、氣體凈、氣體凈化系統(tǒng)化系統(tǒng) 1、壓縮冷、壓縮冷凍系統(tǒng)凍系統(tǒng)3、低溫精餾、低溫精餾分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 為了排除對后繼操作的干擾，提高產(chǎn)品的純度，為了排除對后繼操作的干擾，提高產(chǎn)品的純度，通常設(shè)置有脫酸性氣體、脫水、脫炔和脫一氧化通常設(shè)置有脫酸性氣體、脫水、脫炔和脫一氧化碳等操作過程。碳等操作過程。 該系統(tǒng)的任務(wù)是加壓、降溫，以保證分離過程該系

9、統(tǒng)的任務(wù)是加壓、降溫，以保證分離過程順利進行。順利進行。 這是深冷分離的核心，其任務(wù)是將各組分進行分離這是深冷分離的核心，其任務(wù)是將各組分進行分離并將乙烯、丙烯產(chǎn)品精制提純。它由一系列塔器構(gòu)并將乙烯、丙烯產(chǎn)品精制提純。它由一系列塔器構(gòu)成，如脫甲烷塔，乙烯精餾塔和丙烯精餾塔等。成，如脫甲烷塔，乙烯精餾塔和丙烯精餾塔等。氣體凈化氣體凈化 裂解氣在深冷精餾前首先要脫除其中所含雜質(zhì)裂解氣在深冷精餾前首先要脫除其中所含雜質(zhì)脫水脫水酸性氣體酸性氣體的脫的脫除除脫炔脫炔脫一氧脫一氧化碳化碳（一）酸性氣體的組成（一）酸性氣體的組成（二）危害（二）危害（三）來源（三）來源（四）脫除方法（四）脫除方法（五）堿洗法

10、（五）堿洗法1、酸性氣體的脫除、酸性氣體的脫除 （一）酸性氣體的組成（一）酸性氣體的組成： 裂解氣中的酸性氣體主要是指裂解氣中的酸性氣體主要是指CO2和和H2S。少量的。少量的有機硫化物，如氧硫化碳有機硫化物，如氧硫化碳(COS)、二硫化碳、二硫化碳(CS2)、硫醚、硫醚(RSR)、硫醇、硫醇(RSH)、噻吩等、噻吩等（二）酸性氣體的危害：（二）酸性氣體的危害： 1、乙烯、丙烯純度降低、乙烯、丙烯純度降低 2、H2S：腐蝕設(shè)備管道；分子篩壽命降低；使加氫脫炔用催化：腐蝕設(shè)備管道；分子篩壽命降低；使加氫脫炔用催化劑中毒劑中毒 3、CO2：低溫下結(jié)成干冰堵塞設(shè)備管道；在生產(chǎn)聚乙烯等時酸：低溫下結(jié)成

11、干冰堵塞設(shè)備管道；在生產(chǎn)聚乙烯等時酸性氣體積累造成聚合速度降低、聚乙烯的分子量降低性氣體積累造成聚合速度降低、聚乙烯的分子量降低 （三）來源（三）來源 一部分是由裂解原料帶來的，一部分是由裂解原料帶來的，另一部分是由裂解原料中所含的有機硫化物在高溫另一部分是由裂解原料中所含的有機硫化物在高溫裂解過程中與氫發(fā)生氫解反應(yīng)而生成的。裂解過程中與氫發(fā)生氫解反應(yīng)而生成的。例如：例如：RSH + H2RH + H2SCS2 + 2H2OCO2 + H2SC + 2H2OCO2 + H2用化學吸收法化學吸收法（酸堿中和）吸收劑有吸收劑有：NaOH溶液（堿洗法堿洗法）、乙醇胺溶液、N-甲基吡咯烷酮等。（四）脫

12、除方法（四）脫除方法OHNaCONaOHCO2322OHNaCOSNaNaOHCOR23224OHSNaNaOHSH2222OHRSNaNaOHRSH2逸出氣裂解氣廢堿裂解氣水水新堿 13% 57%1015%堿洗法流程簡圖（1）來源）來源：稀釋蒸汽稀釋蒸汽 脫酸性氣體過程中水洗殘留脫酸性氣體過程中水洗殘留（2）危害：）危害：低溫下，水凍結(jié)成冰，而且與輕質(zhì)烴低溫下，水凍結(jié)成冰，而且與輕質(zhì)烴形成白色結(jié)晶水合物，如形成白色結(jié)晶水合物，如CH46H20、C2H67H20、C3H87H20等。這些固體附著在管壁上，既增加動能等。這些固體附著在管壁上，既增加動能消耗，又堵塞管道。消耗，又堵塞管道。（3 3

13、）脫水方法）脫水方法 固體固體吸附法（分子篩、硅膠、活吸附法（分子篩、硅膠、活性氧化鋁性氧化鋁）2、水的脫除、水的脫除分子篩吸附脫水qA型分子篩孔徑均一，只能吸附小于其孔徑的分型分子篩孔徑均一，只能吸附小于其孔徑的分子；子；3A型只能吸附水分子；型只能吸附水分子；4A型可吸附水分子和型可吸附水分子和乙烷分子。故工業(yè)上常用乙烷分子。故工業(yè)上常用3A型分子篩型分子篩脫水。脫水。q分子篩再生：分子篩再生：自下而上自下而上通入加熱的甲烷、氫餾分，通入加熱的甲烷、氫餾分，開始緩慢加熱以除去水分和烴類，逐漸升至開始緩慢加熱以除去水分和烴類，逐漸升至230左右去除殘余水分。左右去除殘余水分。 氣流向上可保證

14、氣流向上可保證床層底部完全再生床層底部完全再生。（一）來源、危害（一）來源、危害 （二）催化加氫脫乙炔（二）催化加氫脫乙炔3、炔烴的脫除、炔烴的脫除溶劑吸收法溶劑吸收法存裂解氣分離過程中，裂解氣中的乙炔將富集存裂解氣分離過程中，裂解氣中的乙炔將富集于于C C2 2餾分餾分中，中，甲基乙炔甲基乙炔和和丙二烯丙二烯( (簡稱簡稱MAPD)MAPD)將將富集于富集于C C6 6餾分餾分。來源：來源： 危害：危害： 炔烴影響乙烯和丙烯衍生物生產(chǎn)過程。炔烴影響乙烯和丙烯衍生物生產(chǎn)過程。 影響催化劑壽命影響催化劑壽命和和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量 形成不安全因素形成不安全因素 產(chǎn)生副產(chǎn)品產(chǎn)生副產(chǎn)品催化加氫脫乙炔1、

15、原理：、原理：采用乙炔選擇性催化加氫為乙烯，盡量采用乙炔選擇性催化加氫為乙烯，盡量避免乙炔和乙烯加氫成乙烷。避免乙炔和乙烯加氫成乙烷。2、催化劑：、催化劑： 活性組分活性組分 鈷、鎳、鈀鈷、鎳、鈀 助催化劑助催化劑 鐵、銀鐵、銀 載體載體 分子篩、分子篩、a-Al2O3 吸附順序：丁二烯乙炔丙炔丙烯乙烯吸附順序：丁二烯乙炔丙炔丙烯乙烯3、前加氫：、前加氫：脫甲烷塔前進行的加氫脫炔。（氫脫甲烷塔前進行的加氫脫炔。（氫氣自給）氣自給） 后加氫：后加氫：脫甲烷塔后進行的加氫脫炔。（需外脫甲烷塔后進行的加氫脫炔。（需外部加氫）部加氫）餾分過熱水蒸氣工藝空氣水洗水脫炔后 催化加氫脫乙炔及再生流程1-加氫反應(yīng)器；2-再生反應(yīng)器；3-綠油洗滌塔；4-再生氣洗滌塔C2餾份餾份脫炔后脫炔后C2廢氣（一）來源、危害（一）來源、危害 （二）脫除方法（二）脫除方法4、CO的脫除的脫除CO的來源的來源1、裂解過程中生成、裂解過程中生成2、焦碳與稀釋水蒸汽反應(yīng)、焦碳與稀釋水蒸汽反應(yīng)3、烴類與稀釋水蒸汽反應(yīng)、烴類與稀釋水蒸汽反應(yīng)CO的的危害危害1、部分富集于甲烷餾分、部分富集于甲烷餾分2、部分富集于富氫餾分、部分富集于富氫餾分3、少量的少量的CO帶入富氫