1.深冷分离的任务裂解气经压缩和制冷，净化过程为深冷分离创造了条件—高压，低温,...前脱乙烷分离流程前脱丙烷分离流程操作问题脱甲烷塔在最 前，釜温低，再沸器中不...&编号：No.10课题：裂解气分离工艺流程
授课内容：nsis
●裂解气分离工艺流程
●裂解气分离过程操作
知识目标：
●掌握裂解气分离原则流程
●掌握裂解气分离过程操作步骤和方法
能力目标：
●混合物精馏分离过程操作条件制定
思考与练习：
●裂解气分离工艺流程主要由哪些过程构成？
●裂解气分离过程操作主要异常现象及处理方法
授课班级：
授课时间：年月日
第四节 裂解气深冷分离
一、深冷分离流程
1．深冷分离的任务
章开沅裂解气经压缩和制冷、净化过程为深冷分离创造了条件—高压、低温、净化。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。 2．三种深冷分离流程
深冷分离工艺流程比较复杂，设备较多，能量消耗大，并耗用大量钢材，故在组织流程时需全面考虑，因为这直接关系到建设投资、能量消耗、操作费用、运转周期、产品的产量和质量、生产安全等多方面的问题。裂解气深冷分离工艺流程，包括裂解气深冷分离中的每一个操作单元。每个单元所处的位置不同，可以构成不同的流程。目前具有代表性三种分离流程是：顺序分离流程，前脱乙烷分离流程和前脱丙烷分离流程。
（1）顺序分离流程
顺序分离流程是按裂解气中各组分碳原子数由小到大的顺序进行分离，即先分离出甲烷、氢，其次是脱乙烷及乙烯的精馏，接着是脱丙烷和丙烯的精馏，最后是脱丁烷，塔底得碳五馏分。
图2-4 顺序分离工艺流程简图
1—压缩Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；2—碱洗塔；3—压缩Ⅳ、Ⅴ段；4—干燥器；5—冷箱；6—脱甲烷塔；7—第一脱乙烷塔；8—第二脱甲烷塔；9—乙烯塔；10—加氢反应器；11—脱丙烷塔；12—第二脱乙烷塔；13—丙烯塔；14—脱丁烷塔；15-甲烷化；16－氢气干燥器
顺序深冷分离流程如图2-4所示。裂解气经过压缩机Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段压缩（1），压力达到1.0MPa，送入碱洗塔（2），脱除酸性气体。碱洗后的裂解气再经压缩机的Ⅳ、Ⅴ段压缩（3），压力达到3.7MPa，送入干燥器（4）用分子筛脱水。干燥后的裂解气进入冷箱（5）逐级冷凝，分出的凝液分为四股按其温度高低分别进入脱甲烷塔（6）的不同塔板，分出的富氢经过甲烷化（15）脱除CO及干燥器（16）脱水后，作为碳二馏分和碳三馏分加氢脱炔用氢气。在脱甲烷塔顶脱除甲烷馏分，塔釜是C2以上馏分，送入脱乙烷塔（7）。在脱乙烷塔顶分出的C2馏分，经加氢反应器（10）脱除乙炔和经干燥器（16）脱水后送入第二脱甲烷塔（8），在塔顶脱除加氢时带入的甲烷、氢，循环回压缩机，塔釜主要是乙烷和乙烯，送入乙烯精馏塔（9），通过精馏操作塔顶得乙烯产品，塔釜的乙烷循环回裂解炉；脱乙烷塔釜的C3以上馏分，进入脱丙烷塔（11），塔顶分出C3馏分经加氢反应器（10）脱除丙炔、丙二烯和经干燥器（16）脱水后送入第二脱乙烷塔（12），在塔顶脱除加氢时带入的C2以
下馏分，循环回压缩机，塔釜主要是丙烷和丙烯，送入丙烯精馏塔（13），通过精馏操作塔顶得丙烯
产品，塔釜的丙烷循环回裂解炉；脱丙烷塔釜的C4以上馏分进入脱丁烷塔（15），塔顶分出C4馏分，塔底得C5馏分。
（2）前脱乙烷分离流程
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，分别获得所需的烃类。
图2-5 前脱乙烷流程工艺流程
1—Ⅰ～Ⅲ段压缩；2—碱洗；3—Ⅳ、Ⅴ段压缩；4—干燥；5—脱乙烷塔；6—催化加氢；7—脱甲烷塔；8—冷箱；9—乙烯塔；10—甲烷化；11—脱丙烷塔；12—丙烯塔；13—脱丁烷塔；
前脱乙烷分离流程如图2-5所示。该流程的压缩、碱洗及干燥等部分与顺序分离流程保健食品质量与管理
相同。不同的是干燥后的裂解气首先进入脱乙烷塔（5），塔顶分出C2以下馏分，即甲烷、氢、C2馏分，然后送入（前）加氢反应器（12）脱除乙炔，再经干燥器脱水后送入冷箱，冷箱作用与顺序分离流程相同，四股进料进入脱甲烷塔（7），塔顶分出甲烷、氢，塔釜的乙烷和乙烯送入乙烯精馏塔（8），经精馏塔顶得到乙烯产品；脱乙烷塔釜的C3以上馏分，送入脱丙烷塔（9），后续流程与顺序分离流程相同。
（3）前脱丙烷分离流程
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。
前脱丙烷分离流程如图2-6所示。裂解气经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段压缩（1）后，经碱洗（2）和干燥（3）首先进入脱丙烷塔（4），塔顶分出C3以下馏分，即甲烷、氢、C2馏分和C3馏分，再进入Ⅳ、Ⅴ段压缩（5），之后经冷箱（11）进入脱甲烷塔，后序操作与顺序分离流程相同；脱丙烷塔釜得到的C4以上馏分，送入脱丁烷塔（10），塔顶分出C4馏分，塔釜得C5馏分。
图2-6 前脱丙烷深冷分离流程图
1-1—Ⅰ～Ⅲ段压缩；2—碱洗；3—干燥；4-脱丙烷塔；5-脱丁烷塔；6-Ⅳ段压缩；7-加氢除炔反应；8-冷箱；9-脱甲烷塔；10-脱乙烷塔；11-乙烯塔；12-丙烯塔
3．三种流程的比较
三种工艺流程的比较见表2－6所示。
表2－6 三种工艺流程的比较
比较项目顺序分离流程前脱乙烷分离流程前脱丙烷分离流程
操作问题脱甲烷塔在最前，釜温
低，再沸器中不易发生
聚合而堵塞脱乙烷塔在最前，压力
高，釜温高，如C4以上
烃含量多，二烯烃在再
沸器聚合，影响操作且
损失丁二烯cae
脱丙烷在最前，且放置
在压缩机段间，低压时
就除去了丁二烯，再沸
器中不易发生聚合而堵
塞
冷量消耗全馏分都进入了脱甲烷
塔，加重了脱甲烷塔的
冷冻负荷，消耗高能级
位的冷量多，冷量利用
不够合理C3、C4烃不在脱甲烷而
是在脱乙烷塔冷凝，消
耗低能级位的冷量，冷
量利用合理
C4烃在脱丙烷塔冷凝，
冷量利用比较合理
分子筛干燥负荷分子筛干燥是放在流程
中压力较高、温度较低
的位置，对吸附有利，
容易保证裂解气的露点，
负荷小与顺序分离流程相同由于脱丙烷塔在压缩机
三段出口，分子筛干燥
只能放在压力较低的位
置，以吸附不利，且三
段出口C3以上重质烃不
能较多冷凝下来，负荷
大
加氢脱炔方案多采用后加氢可用后加氢，但最有利
于采用前加氢可用后加前，但前加氢经济效果更好
塔径大小脱甲烷塔负荷大，塔径
大，且耐低温钢材耗用
多脱甲烷塔负荷小，塔径
小，而脱乙烷塔塔径大
脱丙烷塔负荷大，塔径
科索沃大，脱甲烷塔塔径介于
前两种流程之间
对原料的适应性对原料适应性强，无论
裂解气轻、重，均可最适合C3、C4烃含量较
多而丁二烯含量少的气
体
可处理较重的裂解气，
电磁学的应用对含C4烃较多的裂解气，
本流程更能体现其优点
采用该流程的公司美国鲁姆斯公司和凯洛
格公司德国林德公司和美国布
朗路特公司
美国斯通－韦伯斯特公
司
二、脱甲烷塔
脱甲烷塔的中心任务是将裂解气中甲烷－氢和乙烯及比乙烯更重的组分进行分离，分离过程是利用低温，使裂解气中除甲烷－氢外的各组分全部液化，然后将不凝气体甲烷－氢分出。分离的轻关键组分是甲烷，重关键组分为乙烯。对于脱甲烷塔，希望塔釜中甲烷的含量应该尽可能低，以利于提高乙烯的纯度。塔顶尾气中乙烯的含量应尽可能少，以利于提高乙烯的回收率，所以脱甲烷塔对保证乙烯的回收率和纯度起着决定性的作用；同时脱甲烷塔是分离过程中温度最低的塔，能量消耗也最多，所以脱甲烷塔是精馏过程中关键塔之一。对整个深冷分离系统来说，设计上的考虑、工艺上的安排、设备和材料的选择，都是围绕脱甲烷塔而进行的。影响脱甲烷的操作条件有进料中CH4／H2分子比、温度和压力。
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