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裂解气深冷分离

[拼音]:liejieqi shenleng fenli

[外文]:cryogenic separation of pyrolysis gas

裂解气分离的重要方法之一,因过程采用了-100℃以下的低温冷冻系统,所以称深冷。原理是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同,在低温下把氢气以外的烃类都冷凝下来,然后在精馏塔内进行多组分精馏分离,因此这一方法实质是冷凝精馏过程。

分离程序

裂解气各组分分离的先后,在不违反其组分沸点的顺序下,是可以采用多种排列的方法分离的,在工业上普遍采用的是以碳原子数由少到多依次分离的顺序流程。此外,还有将裂解气先分为氢气-甲烷-C2烃和其他重组分两部分,然后再逐个分离,这是前脱乙烷流程。也有用先分出氢气和C1~C3烃的前脱丙烷流程。后两个流程的乙炔催化加氢通常在脱甲烷之前进行,故亦称前加氢流程。这时可以利用裂解气中本身所含的氢而无需另行补充。但裂解气中因有大量过剩的氢,反应难以控制,难免有少量的乙烯也被加氢而变成乙烷。此外,前加氢流程在脱乙烷(或脱丙烷)时,由于含有大量的轻组分,塔顶温度较低,因而比在顺序流程中相应部分所消耗的能量高10%~15%。如果采用后加氢流程则可严格控制氢炔之比,使乙炔转为乙烯,乙烯总量因而略增加。

分离过程

工业上广泛采用的深冷分离方法有低压法和高压法两种。前者脱甲烷塔在 0.6~0.7MPa的低压下操作,后者脱甲烷塔在约3.0MPa下操作。低压法的特点是在低压下甲烷与乙烯的相对挥发度增大。这在提馏段要求釜液甲烷含量低时更显得重要。另外,利用分氢过程冷凝的重组分由高压节流至低压脱甲烷塔时,能够蒸发部分甲烷并使液体降温,因此可降低该塔的回流比,从而节省能量。但塔顶温度低至-130℃,需用甲烷-乙烯-丙烯三级制冷,使系统复杂化,低温钢材用量也相应增多。高压法的脱甲烷塔塔顶温度为-96℃,只需用乙烯作制冷剂,制冷系统简单,低温钢材用量少;其缺点是压力增加,相对挥发度减小,不利于组分分离,需加大塔的回流比,能耗增大。

以轻柴油为裂解原料的裂解气高压法顺序分离流程(见图)为例,

分离步骤是:

(1)裂解气经冷却预分馏除去重组分后,进入五段的透平压缩机。压缩后的气体,进入装填分子筛的干燥器中,干燥后的气体同各种冷物料、丙烯制冷剂和乙烯制冷剂进行热交换。冷凝的液态烃根据轻重分别进入脱甲烷塔塔板相应的位置,即多股进料。未冷凝的富氢气体可作为乙炔加氢的氢气来源,或进一步用变压吸附法提高浓度以得到产品氢气。

(2)脱甲烷塔顶操作压力3.4MPa、温度-96℃,用蒸发-101℃乙烯冷却,塔釜用冷凝气相丙烯再沸。

(3)脱甲烷塔釜液流入脱乙烷塔,此塔顶部分出的乙烯-乙烷馏分与氢混合后进入乙炔转化塔脱炔,用氧化铝载体上的钯催化剂,使乙炔转化为乙烯或乙烷,残存乙烃仅1~2ppm。加氢后的气体脱除加氢过程所生成的少量聚合物(绿油)后,进入乙烯精馏塔。产品乙烯从塔顶第 8块侧线抽出;塔顶排出因加氢带入的甲烷,并返回压缩机三段以回收其中伴随的乙烯;塔底的乙烷则作为裂解原料送入裂解炉。

(4)脱乙烷塔的釜液进入脱丙烷塔,釜温达109℃,在此温度下,双烯烃有聚合的倾向。故另有备用再沸器以便定期切换及清理。塔顶C3馏分含丙烯约90%,进行加氢除去甲基乙炔与丙二烯后,可作为化学级丙烯产品。为了获得聚合级产品,则要用精馏法除去少量C2,再进入丙烯精馏塔,分离丙烷。

(5)脱丙烷塔底物料送入脱于烷塔,塔顶馏出的碳四馏分可作商品出售或用于抽提丁二烯与丁烯。塔底得到碳五以上裂解汽油。

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文章名称:《裂解气深冷分离》
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