烃类热裂解(3)

2019-03-06 07:57

烯、丙烯)回收率、纯度以及经济性的影响最大,所以在分离设计中,对于工艺的安排、设备和材质的选择,都是围绕脱甲烷塔系统考虑的。

裂解气中氢气、甲烷最轻,沸点也最低,为了能分离出裂解气中的乙烯、丙烯等组份,得到合格产品乙烯、丙烯,首先要脱去氢气和甲烷。

脱甲烷塔的任务就是将裂解气中氢气、甲烷以及其它惰性气体与C2以上组份进行分离,脱甲烷塔的关键组份是甲烷和乙烯。

在脱甲烷塔系统中,要求塔顶产品中少含乙烯,塔底产品中少含甲烷及惰性气体。塔顶产品中少含乙烯,是为了减少乙烯的损失;塔底产品中少含甲烷及惰性气体,是为了保证产品乙烯的纯度和分离精度。

脱甲烷塔的分离温度比较低,一般在-100摄氏度左右。在冷量消耗上则要求尽可能地少。

对于气液两相的平衡系统,根据相律F=C-P+2,一个有C组份的多元系统,系统的自由度等于C。在脱甲烷塔塔顶的操作条

件下,当组成规定以后(例如乙烯在尾气中的损失等),可以自由变化的参数只有1个,温度或压力,压力确定之后,温度就不能任意变化了。那么怎样选择脱甲烷塔的操作温度和操作压力呢?工业生产上脱甲烷过程有高压法与低压法之分。 1.低压法:

低压法分离效果好,乙烯收率高,操作条件为:压力0.18~0.25MPa (约18~25atm),塔顶温度-140摄氏度左右,塔底温度-50摄氏度左右。

相对挥发度,a80504030201085321123塔顶塔底6810203040塔压,大气压0=图1-37 压力对C /C 相对挥发度的影响1(1大气压=0.1013MPa) 由图1-37可以看出,甲烷与乙烯的相对挥发度a随着操作压力的增高而降低:操作压力高,甲烷与乙烯的相对挥发度a就比

较低;相反,操作压力比较低,甲烷与乙烯的相对挥发度a就比较高。

由于低压法脱甲烷塔的操作压力比较低,甲烷与乙烯的相对挥发度a比较大,分离效果比较好。由于操作温度比较低,乙烯回收率比较高,因此对于含氢气和甲烷比较多的裂解气也能分离。适用范围比较宽。虽然要用到低温级的制冷剂,但是分离比较容易,回流比比较小,每吨乙烯的能量消耗并不大,低压法的能量消耗仅为高压法的70%多一点。

虽然低压法的能耗比较低,但是低压法也有缺点,例如要用到耐低温的钢材、多一套甲烷制冷系统、流程比较复杂等。 2.高压法

高压法的脱甲烷塔塔底温度为-96摄氏度左右,不必采用甲烷制冷系统,只需要用液态乙烯制冷剂就可以。

由于脱甲烷塔塔顶气体产物(尾气)压力比较高,可借助脱甲烷塔塔顶的高压气体的自身节流膨胀来获得额外的降温,这种降温方法比甲烷冷冻系统要简单一些(流程简

单、设备也简单)。另外,提高压力可缩小精馏塔的体积(塔径),所以从总投资和材质的要求来看,高压法是比较有利的。

从上述两种方法的比较来看,高压法和低压法各有优缺点,工业生产上两种方法都有采用。表1-32列出了几个脱甲烷塔的操作条件。

表1-32 脱甲烷塔操作条件

厂 塔径 实际塔塔压 温度 回 别 板数 MPa 流 精提合塔塔比 馏馏计 顶 釜 段 段 B 1400/2200 72 3.10 -91 6 0.87 S 1100/1600 32 40 62 3.10 -96 7 1.08 323 9 表中两个厂的脱甲烷塔都是前冷,有4股进料。但是由于B塔的回流比比较小和有中间再沸器,所以塔板数比S塔的多10块塔板。

脱甲烷塔的塔顶产品是气相产品,主要

甲烷和氢气,他们在塔顶的操作条件(温度、压力)下,是不能全部冷凝下来的,因此脱甲烷塔与一般的精馏塔是不相同的,一般的精馏塔塔顶产品都可以全部冷凝下来,脱甲烷塔的塔顶产品含有不凝气甲烷和氢气,所以塔顶回流的液体组成与气相产品的组成是不同的,这就是脱甲烷塔的特点。也是脱甲烷塔的特殊性。

三、乙烯塔和丙烯塔(自己看) (一)乙烯塔

C2馏分经过加氢脱炔之后,进入乙烯塔进行精馏,塔顶得到乙烯产品,塔底产品为乙烷。

乙烯塔的塔顶产品为乙烯,乙烯的纯度要求要达到聚合级。因此乙烯塔设计和操作的好坏,对乙烯产品的产量和质量有很大的关系。乙烯塔的操作温度比脱甲烷塔的操作温度要高一点,冷量消耗占总制冷量的比例也很大,约占38~44%,消耗的冷量对产品的成本有较大的影响。

乙烯塔在深分离装置中是一个比较关键的塔。


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