石油烃裂解-石油烃裂解气分离过程

裂解气分离流程组织01裂解气的组成02裂解气的分离原理及方法目录CONTENTS03深冷分离流程提出问题思考：如何对裂解产物进行分离纯化？石油烃气态产物液态产物固态产物热裂解裂解气（乙烯、丙烯）焦、碳裂解汽油裂解轻柴油燃料油裂解气的组成01裂解气的组成Compositionofcrackedgas01PART组分原料来源乙烷裂解石脑油裂解轻柴油裂解氢气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不计12.2合计100100100裂解气主要由氢气、低级烃类及少量杂质组成裂解气的分离原理及方法02裂解气的分离原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART目的：要得到高纯度的单一的烃原料纯度要求不同，分离的程度不同。裂解气的分离原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART方法：精馏氢气沸点：-263℃、甲烷沸点：-161.5℃，很难液化，难分离碳二以上的馏分相对容易液化（乙烯沸点-103.68℃），易分离。所以分离过程的主要矛盾是如何将裂解气中的甲烷和氢气先行分离。裂解气的分离原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART工业生产上最常用的方法有两种。深冷分离油吸收精馏分离裂解气的分离原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART深冷分离冷冻温度高于-50℃称为浅度冷冻(简称浅冷)；冷冻温度在-50～-l00℃之间称为中度冷冻；(简称中冷)冷冻温度等于或低于-100℃称为深度冷冻(简称深冷)。在-100℃左右的低温下，将裂解气中除了氢和甲烷以外的其它烃类全部冷凝。然后利用各种烃类的相对挥发度不同，以精馏的方法将各组分分离开来。裂解气的分离原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART深冷分离深冷分离法适宜于加工精度高的大工业生产。应用最广泛；它的经济技术指标先进；产品纯度高，分离效果好。优点缺点投资较大，流程复杂，动力设备较多，需要大量的耐低温合金钢。裂解气的分离原理及方法Separationprincipleandmethodofcrackinggas02PART油吸收法流程简单，动力设备少，投资少，但技术经济指标和产品纯度差。利用裂解气中各组分在某种吸收剂中的溶解度不同，用吸收剂吸收除甲烷和氢气以外的其它组分，然后用精馏的方法，把各组分从吸收剂中逐一分离。深冷分离流程03深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART深冷分离的任务就是根据裂解气中各低碳烃相对挥发度的不同，用精馏的方法逐一进行分离，最后获得纯度符合要求的乙烯和丙烯产品。深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART1.压缩冷冻系统加压、降温，以保证分离过程顺利进行。2.气体净化系统排除对后继操作的干扰，提高产品的纯度。3、低温精馏分离系统深冷分离的核心，其任务是将各组分进行分离并将乙烯、丙烯产品精制提纯。深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART目前具有代表性三种分离流程是：010203顺序分离流程；前脱乙烷分离流程；前脱丙烷分离流程。深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART1.顺序分离流程顺序分离流程图深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART1.顺序分离流程顺序分离流程是按裂解气中各组分摩尔质量增加的顺序进行分离。先分离甲烷—氢，其次是脱乙烷和乙烯—乙烷分离，接着是脱丙烷和丙烷—丙烯分离，最后是脱丁烷，塔底得碳五馏分。深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART2.前脱乙烷分离流程前脱乙烷流程图深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART前脱乙烷分离流程是以脱乙烷塔为界限，将物料分成两部分，一部分是轻馏分，即甲烷、氢、乙烷和乙烯等组分；另一部分是重组分，即丙烯、丙烷、丁烯、丁烷以及碳五以上的烃类。然后再将这两部分各自进行分离，2.前脱乙烷分离流程深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART3.前脱丙烷分离流程前脱丙烷流程图深冷分离流程Cryogenicseparationprocess03PART前脱丙烷分离流程是以脱丙烷塔为界限，将物料分为两部分，一部分为丙烷及比丙烷更轻的组分；另一部分为碳四及比碳四更重的组分。然后再将这两部分各自进行分离，获得所需产品。3.前脱丙烷分离流程小结裂解气的组成裂解气的分离原理及方法深冷分离流程裂解气的压缩提出问题在生产工艺过程中，各裂解炉产生的裂解气经急冷和洗涤净化后，其温度为40℃左右，压力略高于大气压，而深冷分离工艺要求裂解气压为一般在3.34~3.75MPa。采用裂解气压缩机把低压裂解气加压，使其达到深冷分离所需压力。那么，压缩过程是怎样实现的呢？01裂解气压缩目的02裂解气压缩原理目录CONTENTS03裂解气的多段压缩裂解气压缩目的01裂解气压缩目的Thepurposeofcrackinggascompression01PART裂解气压缩目的Thepurposeofcrackinggascompression01PART0102提高深冷分离的操作温度，从而节省低温能量和省去低温材料；促使裂解气中的水和重质烃冷凝，可以除去相当量的水分和重质烃，从而减少了干燥脱水和精馏分离的负担。裂解气压缩目的Thepurposeofcrackinggascompression01PART适当提高分离压力，可以使分离温度提高。但是分离温度有最高值，温度不超过某一数值---临界温度。在临界温度下，使气体液化所必需的最小压力叫临界压力。裂解气压缩原理02裂解气压缩原理Principleofcrackinggascompression02PART压力/MPa0.11.01.52.02.53.0氢气-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不同压力下裂解气某些组分的冷凝温度物质的冷凝温度随压力的增加而升高。裂解气压缩原理Principleofcrackinggascompression02PART裂解气的深冷分离温度与相应的压力分离压力/MPa甲烷塔塔顶温度/℃0.15~0.3-1400.6~1-1303~4-96裂解气的多段压缩03裂解气的多段压缩流程Multi-stagecompressionprocessofcrackinggas03PART裂解气的压缩主要是通过裂解气的多段压缩和冷却相结合的方法来实现的，段与段之间设置中间冷却器。裂解气的多段压缩流程Multi-stagecompressionprocessofcrackinggas03PART1.多段压缩多段压缩中，被压缩机吸入的气体先进行一段压缩，压缩后压力、温度均升高，经冷却，降低气体温度并分离出凝液，再进二段压缩，压缩后气体经冷却分离再进一步压缩，以此类推。每一次压缩称为一段，经过几次压缩才能达到终压，就称为几段压缩。裂解气的多段压缩流程Multi-stagecompressionprocessofcrackinggas03PART1.多段压缩多段压缩优点：0102降低出口温度段间净化分离03PART2.典型的五段压缩工艺流程裂解气压缩部分流程图小结裂解气多段压缩的流程裂解气压缩的原理裂解气压缩的目的制冷过程提出问题脱甲烷塔系统，必须提供-100℃以下的低温，工艺上就有一个降温和向低温设备供冷的任务，这个任务就是由制冷系统来承担的。那么，制冷过程是如何实现的？01制冷原理目录CONTENTS02氨蒸气压缩制冷过程03制冷四大设备04制冷剂的选择05节流膨胀制冷制冷原理01制冷原理Therefrigerationprinciple01PART制冷是利用制冷剂在液态汽化时，要从物料吸收热量，使物料温度降低的过程。所吸收的热量，在热值上等于它的汽化潜热。氨蒸气压缩制冷过程02氨蒸气压缩制冷过程Ammoniavaporcompressionrefrigerationprocess02PART氨蒸汽压缩制冷系统示意图氨蒸气压缩制冷过程Ammoniavaporcompressionrefrigerationprocess02PART蒸发01压缩02冷凝03膨胀04制冷四大设备03制冷四大设备Fourmajorrefrigerationequipment03PART蒸发器01制冷剂由液态蒸发为气态，吸收冷量用户的热量，达到制冷目的。制冷四大设备Fourmajorrefrigerationequipment03PART压缩机02外界对系统做压缩功，提高制冷剂的压力，提高冷凝温度。制冷四大设备Fourmajorrefrigerationequipment03PART冷凝器03制冷剂由气相被冷凝为液态，将热量排给冷却水或其他冷剂制冷四大设备Fourmajorrefrigerationequipment03PART膨胀阀04高压液态制冷剂在膨胀阀中降压，由于压力降低，相应的沸点就降低。膨胀后的低温制冷剂用于用户，蒸发后气相进行压缩进入下循环。制冷剂的选择04制冷剂的选择Refrigerantselection04PART制冷剂的选择Refrigerantselection04PART对乙烯装置而言，装置产品为乙烯、丙烯，已有贮存设施，且乙烯和丙烯已具有良好的热力学特性，因而均选用乙烯、丙烯作为乙烯装置制冷系统的制冷剂。乙烯-丙烯复叠制冷循环图节流膨胀制冷05节流膨胀制冷Throttledexpansionrefrigeration05PART气体由较高的压力通过一个节流阀迅速膨胀到较低的压力，由于过程进行得非常快，来不及与外界发生热交换，膨胀所需的热量，必然由自身供给，从而引起温度降低。小结1.制冷的原理2.氨蒸汽压缩制冷过程3.制冷四大设备4.制冷剂的选择5.节流膨胀制冷深冷分离中的节能措施提出问题在深冷分离过程中，可以采取哪些节能措施呢？01设置中间再沸器和中间冷凝器02逐级分凝，多股进料目录CONTENTS03利用热泵实现从低温到高温的热量传递设置中间再沸器和中间冷凝器01设置中间再沸器和中间冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART脱甲烷塔中间再沸器流程设置中间再沸器和中间冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART由于增加了中间再沸器，提馏段气相回流比减小，必须要在提馏段增加几块塔板，才能证分离精确度的要求。实际上，由于增加了中间再沸器，相应要增加脱甲烷塔的塔板数。设置中间再沸器和中间冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART中间换热器设置图设置中间再沸器和中间冷凝器Setupthemiddlereboilerandthemiddlecondenser01PART在精馏塔中精馏段适当位置增设中间冷凝器提供部分低质的冷量(如冷却水)，可降低塔顶高品位制冷剂的用量。在精馏塔中提馏段适当位置增设中间再沸器提供部分低质的热量(如废热)，可降低塔底高品位加热介质的用量。逐级分凝，多股进料02逐级分凝，多股进料Stagebystagepointscoagulation,multi-stockfeed02PART1-冷箱换热器;2-气液分离罐;3-脱甲烷塔;c，e，g，i-脱甲烷塔四股进料;j-富氢;k-甲烷;l-甲烷(分子筛再生用载气);m-甲烷(燃料);p-乙烷(裂解原料)脱甲烷塔流程利用热泵实现从低温到高温的热量