《化工工艺学》课程教案

薄荷梦 分享 2025-6-13 下载文档

二、脱甲烷塔及操作条件

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。

1、进料中CH4/H2分子

CH4/H2分子比大,尾气中乙烯含量低,即提高乙烯的回收率。这是由于裂解气中所含的氢和甲烷都进入了脱甲烷塔塔顶,在塔顶为了满足分离要求,要有一部分甲烷的液体回流。

但如有大量氢气存在,降低了甲烷的分压,甲烷气体的冷凝温度会降低,即不容易冷凝,会减少甲烷的回流量。那么甲烷会带走更多的乙烯,即乙烯损失增大。相反乙烯损失减少。所以在满足塔顶露点的要求条件下,在同一温度和压力水平下, CH4/H2越大,乙烯损失率越小

2、温度和压力

降低温度和提高压力都有利于提高乙烯的回收率,但温度的降低,压力的提高都受到一定条件的制约,温度的降低受温度级位的限制,压力升高主要影响分离组分的相对挥发度。

所以工业中有高压法、中压法和低压法三种不同的压力操作方法。 (1)低压法

操作条件为压力0.6~0.7MPa,顶温-140℃左右,釜温-50℃左右。 (2)中压法

压力为1.05~1.25 MPa,脱甲烷塔顶温度为-113℃ (3)高压法

压力为3.1~4.1MPa,高压法的脱甲烷塔顶温度为-96℃左右,不必采用甲烷制冷统,

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只需用液态乙烯冷剂即可。

第四节 乙烯塔和丙烯塔

一、乙烯塔

乙烯精馏的目的是以混合碳二馏分为原料,分离出合格的乙烯产品,并在塔釜得到乙烷产品。碳二馏分经加氢脱炔后,主要含有乙烷和乙烯。乙烷—乙烯馏分在乙烯塔中进行精馏,塔顶得到聚合级乙烯,塔釜液为乙烷,乙烷可返回裂解炉进行裂解。

乙烯精馏塔是出成品的塔,它消耗冷量较大,约为总制冷量的38~44%,仅次于脱甲烷塔。因此它的操作好坏,直接影响着产品的纯度、收率和成本,所以乙烯精馏塔也是深冷分离中的一个关键塔

乙烯精馏塔与脱甲烷塔相比,前者精馏段的塔板数较多,回流比大。大回流比对精馏段操作有利,可提高乙烯产品的纯度,对提馏段则不起作用。为了回收冷量在提馏段采用中间再沸器装置,这是对乙烯塔的一个改进。

目前工业上多不设第二脱甲烷塔,而采用侧线出料法,即在乙烯塔顶附近的几块塔板(7、8块),侧线引出高纯度乙烯,而塔顶引出含少量甲烷的粗乙烯回压缩系统,这是对乙烯精馏塔的第二个改进。这一改进就相当于一塔起到二塔的作用。 二、丙烯塔

丙烯精馏塔就是分离丙烯—丙烷的塔,塔顶得到丙烯,塔底得到丙烷。

由于丙烯—丙烷的相对挥发度很小,彼此不易分离,要达到分离目的,就得增加塔板数、加大回流比,所以,丙烯塔是分离系统中塔板数最多,回流比最大的一个塔,也是运转费和投资费较多的一个塔。

目前,丙烯精馏塔操作有高压法与低压法两种。 (1) 高压法

压力在1.7MPa以上的称高压法,高压法的的塔顶蒸汽冷凝温度高于环境温度,因此,可以用工业水进行冷凝,产生凝液回流,塔釜用急冷水(目前较多的是利用水洗塔出来的约85℃以上温度的急冷水作加热介质)或低压蒸气进行加热,这样设备简单,易于操作。缺点是回流比大,塔板数多。 (2)低压法

压力在1.2MPa以下的称低压法,低压法的操作压力低有利于提高物料的相对挥发度,从而塔板数和回流比就可减少。

由于此时塔顶温度低于环境温度,故塔顶蒸气不能用工业水来冷凝,必须采用制冷剂才能达到凝液回流的目的。工业上往往采用热泵系统。

由于操作压力不同,塔的操作条件和动力的相对消耗也有较大的差异。

低压法(热泵流程)多消耗丙烯压缩动力,而少消耗水和蒸汽;高压法则少消耗丙烯压缩动力,而多消耗冷却水。

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本课小结:本章主要讲授了裂解气的定义及其组成;深冷分离的原理;裂解气所含杂质的

各种净化方法;裂解气顺序分离流程;脱甲烷塔、乙烯塔、丙烯塔的作用和特点。

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