第四章裂解气的净化与分离.课件.ppt
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1、第四章第四章 裂解气的净化与分离裂解气的净化与分离任课教师:张玲任课教师:张玲第四章 裂解气的净化与分离第一节概述一、裂解气的组成和分离要求二、裂解气分离方法和深冷法流程第二节裂解气预处理一、酸性气体脱除二、裂解气脱水三、炔烃脱除第三节压缩与制冷一、裂解气压缩二、裂解气分离系统能量利用第四节精馏分离一、脱甲烷塔二、乙烯回收率三、乙烯塔四、丙烯塔第五节裂解气深冷分离流程一、三种流程工艺二、三种流程比较第四章第四章 裂解气的净化与分离裂解气的净化与分离裂解气的组成及分离方法裂解气的组成及分离方法一、裂解气的组成一、裂解气的组成及分离要求及分离要求1、组成组成二、二、裂解气分离裂解气分离方法简介方法
2、简介2、分离要求分离要求低级烃类低级烃类氢气氢气深冷分离深冷分离油吸收精馏分离油吸收精馏分离少量杂质少量杂质深冷操作的系统深冷操作的系统 组成组成第四章第四章 裂解气的净化与分离裂解气的净化与分离第一节 概述一、裂解气的组成和分离要求1、组成裂解气是复杂的混合物。表1-23是表示轻柴油裂解气组成。成分%,mol成分%,mol成分%,molH2COCH4C2H2C2H4C2H6丙二烯+丙炔C3H613.18280.175121.24890.368829.03637.79530.541911.4757C3H81,3-丁二烯异丁烯正丁烯C5C6C8非芳烃苯甲苯0.35582.41942.70850.
3、07540.51470.69412.13980.9296二甲苯+乙苯苯乙烯C9200馏分CO2硫化物H2O0.35780.21920.23970.05780.2725.04轻柴油裂解气组成轻柴油裂解气组成表1-23是表示轻柴油裂解气组成。由表由表1-231-23,概括裂解气的组成为:,概括裂解气的组成为:、富氢(13.18%)、C1C4各类烃混合物(通过相应分离流程分离) a、H2S 脱酸性 气体 b、CO2 c、CO 脱一氧化碳, 甲烷化法:CO+3H2O CH4+H2O 、含有少量杂质 d、H2O 脱水 e、二烯烃:丙二烯(主要) f、炔烃:主要乙炔、丙炔、C4 各类烃(通过相应分离流程分
4、离)2、净化与分离A、目的净化-除去,主要为脱酸性气体、脱水、脱炔;分离-、B、要求 据乙烯、丙稀用途而不同(表1-24.25)。 如,聚合用乙烯,丙稀要求高。在表1-24中,乙烯纯度要大于99.9;在表1-25中,丙烯纯度要大于98。而用于次氯酸化法生产环氧乙烷、环氧丙烷,则要求纯度较低的乙烯、丙稀。二、裂解气分离方法和深冷法流程二、裂解气分离方法和深冷法流程(重点讲)油吸收精馏分离法1、油吸收精馏分离法 在裂解气中,除了H2、CH4以外的其余烃,用溶剂油全部溶解吸收下来,然后用精馏法将各种烃分离。2、深冷分离法、深冷冷冻温度等于或者低于-100的,称深度冷冻,简称“深冷”。、深冷分离在-1
5、00以下,除了H2、CH4以外的其余烃都冷凝下来,然后在精馏塔内,据各组挥发度不同进行多组分精馏分离。深冷分离法包括以下三个部分:A、气体净化系统脱酸性气体、脱水、脱炔、脱一氧化碳。B、压缩和冷冻系统为分离创造条件。C、精馏分离系统精馏分离各种烃。如,甲烷、乙烯、丙稀、C4、C5馏分等。流程:压缩()脱酸性气体压缩)脱水脱炔及分离(前、后加氢脱炔)净化过程净化过程脱酸性气体脱酸性气体 脱脱CO 脱炔脱炔 脱水脱水第二节 裂解气预处理酸性气体主要指CO2和H2S。此外,还含有少量有机硫化物,如:COS(羰基硫)、CS2、RSR(硫醚)、RSH(硫醇)、C4H4S(噻吩)等。一、一、 酸性气体的脱
6、除酸性气体的脱除 酸性气体的来源酸性气体的来源 COCO2 2,H H2 2S S和其他气态硫化物和其他气态硫化物(1)(1)气体裂解原料带入的气体硫化物和气体裂解原料带入的气体硫化物和COCO2 2(2)(2)液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生液体裂解原料中所含的硫化物高温氢解生成成的的COCO2 2和和H H2 2S S(3)(3)结炭与水蒸气反应生成结炭与水蒸气反应生成COCO和和COCO2 2 (4)(4)当裂解炉中有氧进入时,氧与烃类反应生当裂解炉中有氧进入时,氧与烃类反应生成成COCO2 2酸性气体的危害干冰堵塞管道干冰堵塞管道腐蚀设备,催化剂中毒腐蚀设备,催化剂中毒下游下游加工
7、装置加工装置产品达不到规定产品达不到规定聚合等过程催化剂中毒聚合等过程催化剂中毒裂解气裂解气分离装置分离装置 碱洗法碱洗法 NaOH为吸收剂为吸收剂 化学吸收化学吸收 CO2+2NaOH Na2CO3+H2O H2S+2NaOH Na2S+2H2O脱除酸性气体的方法碱洗工艺流程说明碱洗工艺流程说明塔分三段:塔分三段: I I段水洗塔为泡罩塔板段水洗塔为泡罩塔板 段和段和段为碱洗段填料层段为碱洗段填料层碱液浓度由上而下降低:碱液浓度由上而下降低: 新鲜碱液含量为新鲜碱液含量为18182020, 段循环碱液段循环碱液NaOHNaOH含量约为含量约为5 57 7 段循环碱液段循环碱液NaOHNaOH
8、含量为含量为2 23 3碱洗工艺流程图 两段碱洗工艺流程两段碱洗工艺流程1-加热器;2-碱洗塔;3,4-碱液循环泵;5-水洗循环泵 碱洗塔 乙醇胺法乙醇胺法( (有机溶剂吸收法有机溶剂吸收法) ) 吸收剂:吸收剂:一乙醇胺一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺和二乙醇胺(DEA) ,化学、,化学、物理吸收结合物理吸收结合思考题:、为什么碱液浓度取115,不能再高?而且逐渐变浓?A、碱液浓度过高,粘度大而输送困难,而且发生气带液现象,浪费碱液。两种除酸法的比较碱洗法碱洗法除酸彻底除酸彻底优点优点乙醇胺法乙醇胺法吸收剂可再生吸收剂可再生适用酸含量高适用酸含量高缺点缺点碱洗法碱洗法碱不可再生碱不可再生消耗大消
9、耗大适于酸含量低适于酸含量低黄油问题黄油问题废水处理量大废水处理量大乙醇胺法乙醇胺法设备要求高设备要求高吸收双烯烃,吸收双烯烃,再生易聚合再生易聚合二、裂解气干燥二、裂解气干燥( (脱水脱水) ) l来源:来源: 裂解气进入裂解气压缩机,在压缩机入口裂解气进入裂解气压缩机,在压缩机入口裂解气中的水为入口温度和压力条件下的裂解气中的水为入口温度和压力条件下的饱和水饱和水; 在裂解气压缩过程中,随着压力的升高,在裂解气压缩过程中,随着压力的升高,可在可在段间冷凝过程中分离出部分水分段间冷凝过程中分离出部分水分。水分的危害水分的危害 压缩机入口处的饱和水和段间冷凝过压缩机入口处的饱和水和段间冷凝过程
10、分离出的部分水分,在低温分离系统会程分离出的部分水分,在低温分离系统会结冰结冰,形成形成水烃合物结晶水烃合物结晶( (如:如:CHCH4 46H6H2 2,C C2 2H H6 67H7H2 2O O等等) ),堵塞设备及管道。,堵塞设备及管道。裂解气中裂解气中水含量水含量( (质量分数质量分数)5)5l0l0-6-6。脱水要求脱水要求方法方法:吸附干燥,吸附剂:吸附干燥,吸附剂: 3A 3A分子筛分子筛 活性氧化铝活性氧化铝三、炔烃脱除三、炔烃脱除来源:来源: 存裂解气分离过程中,裂解气中的存裂解气分离过程中,裂解气中的乙炔乙炔将富集于将富集于C C2 2馏分馏分中,中,甲基乙炔甲基乙炔和和
11、丙二烯丙二烯( (简称简称MAPD)MAPD)将富集于将富集于C C6 6馏分馏分。危害:危害: 炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过炔烃影响乙烯和丙烯衍生物生产过程。程。p影响催化剂寿命;恶化产品质量影响催化剂寿命;恶化产品质量p形成不安全因素;产生不希望的副产品形成不安全因素;产生不希望的副产品脱炔要求脱炔要求:炔炔551010-6-6,丙二烯,丙二烯 5 51010-5-5脱炔方法脱炔方法:溶剂吸收法和催化加氢法溶剂吸收法和催化加氢法 吸收裂解气中的乙炔,同时回收一定量的吸收裂解气中的乙炔,同时回收一定量的乙炔乙炔 常用的溶剂常用的溶剂 二甲基甲酰胺(二甲基甲酰胺(DMFDMF) N-N-甲基
12、吡咯烷酮(甲基吡咯烷酮(NMPNMP) 丙酮丙酮 溶剂吸收法将裂解气中将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷乙炔加氢成为乙烯或乙烷,由此达到,由此达到脱除乙炔的目的脱除乙炔的目的C2H2+H2 C2H4+ H1 K1主反应:主反应:C2H2+2H2 C2H6+ H2 C2H4+H2 C2H6+( H2 H1)mC2H2+nH2 低聚物(绿油)低聚物(绿油)副反应副反应:K2催化加氢法 前加氢前加氢 利用裂解气中利用裂解气中H H2 2进行加氢进行加氢 特点:流程简单,投资少。但操作稳定性差特点:流程简单,投资少。但操作稳定性差 后加氢后加氢 先分离出先分离出C C2 2、C C3 3后,再分别加氢后
13、,再分别加氢 特点:温度易控,不易飞温特点:温度易控,不易飞温催化加氢脱炔工艺方法利用裂解气利用裂解气中含有的氢中含有的氢进行加氢反进行加氢反应,应,流程简化,流程简化,节省投资节省投资前加氢前加氢特点特点氢过量,加氢选氢过量,加氢选择性差,增大乙择性差,增大乙烯和丙烯损失,烯和丙烯损失,严重时会导致反严重时会导致反应温度失控,床应温度失控,床层飞温,威胁生层飞温,威胁生产安全。产安全。需选用需选用高活性、高选择高活性、高选择性催化剂性催化剂根据炔烃含量定量供给根据炔烃含量定量供给氢量,温度氢量,温度易控制,不易发生飞温;易控制,不易发生飞温;乙烯纯度和收率高,催化剂寿命长乙烯纯度和收率高,催
14、化剂寿命长严格控制氢量,流程复杂,冷量利严格控制氢量,流程复杂,冷量利用不合理,操作费用高。用不合理,操作费用高。后加氢特点后加氢特点后加氢后加氢为主为主溶剂吸收法与催化加氢法相比,溶剂吸收法与催化加氢法相比,投资大体相投资大体相同同,公用工程消耗也相当公用工程消耗也相当。在需用乙炔产品时,则选用溶剂吸收法;在需用乙炔产品时,则选用溶剂吸收法;不需要乙炔产品时,则选用催化加氢法。不需要乙炔产品时,则选用催化加氢法。溶剂吸收法与催化加氢法对比 CO的来源的来源烃类与稀释水蒸汽反应焦碳与稀释水蒸汽反应裂解过程中生成裂解过程中生成四、脱一氧化碳 CO的危害少量的少量的COCO带入富氢馏分中,会使加氢
15、催带入富氢馏分中,会使加氢催化剂中毒化剂中毒随着烯烃聚合高效催化剂的发展,对乙随着烯烃聚合高效催化剂的发展,对乙烯和丙烯的烯和丙烯的COCO含量的要求也越来越高。含量的要求也越来越高。 部分富集于甲烷馏分部分富集于甲烷馏分部分富集于富氢馏分部分富集于富氢馏分CO脱除的方法OHCHHCO242甲烷化法在催化剂存甲烷化法在催化剂存在的条件下,使裂解在的条件下,使裂解气中的一氧化碳催化气中的一氧化碳催化加氢生成甲烷和水,加氢生成甲烷和水,达到脱除达到脱除COCO的目的的目的第三节第三节 裂解气的压缩与裂解气的压缩与制冷制冷一、裂解气压缩一、裂解气压缩 1 1、常压:裂解气中许多组分是气体、常压:裂解
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