1.4.3 金属络合分离法
9 金属络合分离法是由美国Tenneco 化学公司开发成功的一种由低浓度乙烯中回收聚合级乙烯的新工艺。它是采用溶于芳烃溶剂中的一种双金属盐类四氯化亚铜铝络合物,从混合气中有选择性地络合吸附乙烯组份。乙烯分子与络合物所形成的键较弱,可在缓和条件下进行汽提解吸,从而得到纯度大于99.5%的聚合级乙烯,总收率约为96%。Tenneco 化学公司在1982年建成了一套4.5万t/a 的工业装置。由于该法关键技术严格保密,且络合物的制备难度较大,因此限制了其发展。
国内浙江大学对络合吸收法进行了多年的研究,并于2001年在杭州炼厂用FCC 作原料完成了乙烯回收实验,乙烯纯度可达99%。另外,据报道,南京工业大学也曾对乙烯络合吸收剂的研制及其物性作过探讨。由于该法所用四氯亚铜铝吸收剂对设备腐蚀小,吸收容量大,产品纯度高,乙烯回收率也高,所以在我国炼厂规模不大、产气量小的情况下,采用该法具有明显的优越性。
1.4.4 吸附分离法
吸附分离法是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同,通过压力改变或温度改变来实现分离的一种方法。根据吸附剂再生方法的不同分为变压吸附法(PSA )、变温吸附法(TSA)及变温变压吸附法几种。
吸附分离法的关键是开发好的吸附剂和与之适用的高效分离工艺。而吸附剂是吸附分离法的核心,按照所用载体不同,可分为分子筛类、树脂类、32O Al 类、2SiO 类、活性炭
类和粘土类等几类。目前的吸附剂性能还不太好。今后,混合离子π络合型吸附剂将是重点,除开发新型载体外,对载体进行表面处理或对络合吸附剂作二次改性处理将引起重视。 目前用于乙烯提取的吸附分离工艺有固定床和磁稳流化床两种。据报道美国麦吉尔公司已利用固定床吸附炼口气中乙烯获得了成功,国外其它机构也对此进行了研究。国内北京大学、天津大学以及四川天一科技公司等单位也做了大量研究工作。国内第一套炼厂干气乙烯回收装置于1995年在济南炼油厂完成中试,目前已建成工业试验装置,正在济南炼油厂运行。实践证明,变温变压吸附工艺所生产的产品气中乙烯的纯度能达99.88%,产品能做聚合级乙烯,乙烯回收率70%左右。上海石化利用其FCC 装置的干气作为变压吸附装置的原料,回收浓缩烃类作为乙烯裂解原料,目前变压吸附装置已建成投产。磁稳流化床指在通常的流化床外加以磁场,使流化床内磁性粒子在磁场作用下发生定向排列,从而限制粒子的随机运动,减少返混程度,使床层既具有与固定床类似的稳定结构,又具有一定的流动性,真正实现了固体粒子与流体逆向接触,为提高传质效率、简化操作过程创造了条件。Sikavitsas 等人研究了磁稳流化床在烯烃分离中的应用,实验表明产品中乙烯含
10 量可达99.9%,收率超过50%。
1.4.5 膜分离法
膜分离法[9]是利用气体各组分在膜中渗透速率的差异来进行分离的,目前该技术已在一些气体分离和纯化工艺中得到应用。膜分离法回收FCC 干气中氢气的装置于1987年在美国庞卡城Okia 建成,氢气回收率为80%-95%,回收成本随进料压力的增大而降低,目前世界上已有十几套装置在运行或建设中。
而在乙烯提取方面还处在研究阶段,目前用于乙烯分离的膜主要有平片膜和中空纤维膜,膜中金属离子有+Na 、+Ag 和+2Cu 等,烯烃与膜中离子形成络合物,进行迁移。我国于20世纪80年代末提出了将该技术应用于乙烯装置的设想,中科院大连化物所曾做过这方面的研究,但至今还没有其应用的工业化报道。膜技术离工业化的要求相差较大,还需进行进一步的开发和研究。
1.4.6 膨胀机法
该法由美国弗卢尔公司开发,其原理是利用高压气体通过膨胀机在近似等熵膨胀的同时输出外功,产生出比节流更大的温降,从而使气体中露点较高的组分冷凝,达到分离乙烯的目的。该工艺优点是:以最小的消耗,得到最大量的烯烃回收;操作灵活,对进料要求不太严格;特别是在分离较重馏分时,表现出其独特之处。据报道,美国在德克萨斯州海湾沿岸地区建成一座利用膨胀机法从炼厂气中回收乙烯的1.3万t/a 的装置。朗道尔公司建有年处理炼厂气28万3m 的装置。该技术的关键是膨胀制冷技术,国内尚无法解决。
1.4.7 水合物分离法
最近国内有专利报道了这种分离方法,其工艺特点是使FCC 干气与水进行反应,生成含有乙烯组分的水合物,再将吸收液在减压或加热状态下逐级分馏,释放出水合物溶液中的乙烯,使其与其它组分分离。产品乙烯纯度为56%-81%,收率比较高。但由于该工艺所得乙烯纯度太低,限制了其应用。
1.4.8 其它分离方法
在目前技术不太成熟情况下,采用联合工艺将会改善分离效果以及经济性,如PSA 与蒸馏联合、膜分离与PSA 联合、中冷油吸收与PSA 联合等。Bessarabov 等对一种平片膜和流动吸附剂相结合的工艺进行研究,发现对乙烯/乙烷选择性大大提高。BOC 公司申请了一项PSA-精馏联合工艺专利,用于乙烯等烯烃的提取。其它联合工艺如PSA 与膜分离联合工艺、萃取精馏工艺等还未见应用于乙烯提取的报道。
1.5 改良
Alcl法乙苯生产工艺简介
3
包括烷基化和精馏[13]两个生产单元。烷基化的工艺条件为:反应温度,反应压力;原料苯与乙烯的比例为。干燥苯、乙烯、三氯化铝和补充的氯化氢一起加入反应器的烷基化区,在此乙烯全部反应。随即烃化液进入烷基转移区域。从精馏单元回收的多乙苯,在此区域与烃化液中的苯发生烷基转移反应转化成乙苯。为移除烷基化反应热,从烷基化反应区引出部分烃化液进行器外循环使用。
经烷基化/烷基转移反应的物料[4],先经闪蒸脱除氯化氢气体,再经水-碱液-水洗涤除去溶入的催化剂络合物,然后送乙苯精馏单元,脱出的氯化氢气体在苯洗涤塔中用苯吸收后循环使用;洗涤分离后产生的废三氯化铝溶液和废碱送三废处理工段。
经洗涤后的烷基化液在苯塔脱除未反映的苯,从塔顶馏出含水苯,径冷却、冷凝、沉降分离,苯进入干燥塔,经进一步脱水后,从该塔塔底流出的是不含水的苯,用烷基化进料;笨塔塔底馏出烷基化液,相继进入乙苯塔、多乙苯塔,分别得到产品乙苯和中间产物多乙苯。
11
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第二章 系统物料衡算
2.1总物料衡算
2.1.1计算基准
物料衡算中均以小时作为衡算基准。
2.1.2物料总衡算
粗乙苯的年处理量为15万吨每年,年工作时间为300天每天24小时,产品乙苯标准99.5%。
2.1.3生产能力换算
总能力=2083.3324
3001010153
3=???kmol/h (2-1) /h 7.4685kmol 24
30010102083.55乙苯的量3
3=???= (2-2) /h 14.690kmol 78
0.552083.33苯的量=?=
(2-3) /h 0.3086kmol 1350.022083.33二乙苯的量=?= (2-4) 2.1.4 粗乙苯中各组分及含量
表2.1粗乙苯中各组分及含量
原料量kg/h 含量wt/% 摩尔质量kmol/h 摩尔分率
苯 1145.83 55 14.690 65.37
乙苯 791.67 38 7.4685 33.24
二乙苯 41.67 2 0.3086 1.37
三乙苯 0.625 0.03 0.00385 0.000171
焦油
2.1.5 各组分的物性
2.1.5.1 各组分物性

