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1、C2H2+2H2 C2H6+H2 C2H4+H2 C2H6+（H2 H1）mC2H2+nH2 低聚物（绿油）低聚物（绿油）C2H2+H2 C2H4+H1 K1主反应：主反应：副反应：副反应：K2（1 1）催化加氢脱乙炔、丙炔）催化加氢脱乙炔、丙炔 将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙炔的目的。4、裂解气脱炔烃、裂解气脱炔烃p乙炔加氢反应在热力学上是有利，可接近全部转化，虽有大量乙烯存在，但加氢后，乙炔含量完全可以达到10-6级要求。pPt/-Al2O3、Ni-Co/-Al2O3CAT，乙炔吸附能力比乙烯强，选择性加氢。2024/2/2265温度（）压力（atm）H2/C3C3）主反
2、应器 1040 11172.0 副反应器 1050 2626.5 2.0 p一段主反应器，丙炔和丙二烯由2%降至2000 10-6左右；p二段副反应器，丙炔和丙二烯再加氢脱除至1010-6以下。p反应热的移出主要是借助部分产物的汽化。4、裂解气脱炔、裂解气脱炔（1 1）催化加氢脱乙炔、丙炔）催化加氢脱乙炔、丙炔丙炔和丙二烯液相加氢法流程：两段加氢2024/2/2266（2）乙炔加氢流程）乙炔加氢流程前加氢前加氢 利用裂解气中利用裂解气中H H2 2进行加氢进行加氢 特点：流程简单，投资少。但操作稳定性差特点：流程简单，投资少。但操作稳定性差后加氢后加氢 先分离出先分离出C C2 2、C C3
3、3后，即脱乙炔塔在脱甲烷塔后，后，即脱乙炔塔在脱甲烷塔后，再分别加氢再分别加氢 特点：温度易控，不易飞温，产品稳定，催化特点：温度易控，不易飞温，产品稳定，催化 剂毒物浓度低，运行周期长剂毒物浓度低，运行周期长 目前工业中仍以采用后加氢为主，脱乙炔过程主要使用钯系催化剂2024/2/2267催化加氢脱乙炔及再生流程催化加氢脱乙炔及再生流程1-1-加氢反应器；加氢反应器；2-2-再生反应器；再生反应器；3-3-绿油吸收塔；绿油吸收塔；4-4-再生气洗涤塔再生气洗涤塔（2）乙炔加氢流程）乙炔加氢流程5000ppm补充补充H2降温到降温到-6-6绿油量多时，影响催化剂操作周期和使用寿命，严重时能成乙
4、烯填料塔堵塞。2024/2/2268裂裂解解气气的的净净化化脱酸性气体脱酸性气体脱水脱水脱炔脱炔裂解气的压裂解气的压缩和冷冻缩和冷冻深冷分离深冷分离在在-100下，裂解气变为液相，用精馏方法分离。下，裂解气变为液相，用精馏方法分离。2024/2/2269 裂解气中许多组分在常压下是不凝气体，其沸点都很低。裂解气中许多组分在常压下是不凝气体，其沸点都很低。5裂解气的压缩裂解气的压缩不同压力下组分的沸点不同压力下组分的沸点 组组 分分压力，压力，MPa 0.987 1.974 2.98 H2-244 -238 -235 CH4-129 -107 -95 C2H4-55 -29 -13 C2H6-3
5、3 -7 11 C3H69 37.1 47.0 如果在常压下进行各组分的冷凝分离，则分离温度很低，需要大量冷如果在常压下进行各组分的冷凝分离，则分离温度很低，需要大量冷量。为了使分离温度不太低，可适当提高分离压力。量。为了使分离温度不太低，可适当提高分离压力。2024/2/2270分离压力（分离压力（atm）分离温度（分离温度（）1.53.0 -135 610 -130 3040 -96 高压法：多采用高压法：多采用3.7MPa，压，压缩功耗大，分离温度升高，冷缩功耗大，分离温度升高，冷量少，同时温度升高，塔釜易量少，同时温度升高，塔釜易引起重组分聚合，烃相对挥发引起重组分聚合，烃相对挥发度减
6、小，增加分离难度。度减小，增加分离难度。低压法：塔釜温度低不易发生低压法：塔釜温度低不易发生聚合。烃类相对挥发度大，分聚合。烃类相对挥发度大，分离较容易。制冷系统负荷大离较容易。制冷系统负荷大 两种方法各有利弊，都有采用。工业上已两种方法各有利弊，都有采用。工业上已有的深冷分离装置以高压法居多。有的深冷分离装置以高压法居多。要将裂解气进行高压法深冷分离，必须首要将裂解气进行高压法深冷分离，必须首先将裂解气压缩到先将裂解气压缩到30-40大气压。大气压。2024/2/2271式中：T1，T2 压缩前后的温度，K；P1，P2 压缩前后的压力，大气压；多变指数 裂解气压缩是一个多变过程，压力升高，温
7、度上升，压缩后温度可由气体多变方程式算温度过高导致二烯烃聚合生成树脂，严重影响压缩机操作，甚至破坏正常生产。2024/2/2272若将裂解气由20，1.05大气压，压缩到36大气压，取裂解气的压缩多变指数=1.228，则单段压缩的排气温度计算如下：节约压缩功耗 多变压缩功耗大于等温压缩，多段压缩，段间移热，段数越多，越接近等温压缩。降低出口温度 二烯烃易聚合，沉积物影响压缩机正常操作。上述例中采用五段压缩，则每段压缩比为2.03，段间设冷凝器，以维持低入口温度，段压缩出口温度控制在90-110减少分离净化负荷 段间冷凝除水和C4+重组分采用多级压缩的原因采用多级压缩的原因:2024/2/227
8、3图图5 5 压缩流程压缩流程-压缩机段数；压缩机段数；1-1-分离罐；分离罐；2-2-碱洗塔；碱洗塔；3-3-干燥器；干燥器；4-4-脱丁烷塔。脱丁烷塔。2024/2/2274三、裂解气的深冷分离法 不同分离工艺流程的主要差别在于精馏分离烃类的顺序不同分离工艺流程的主要差别在于精馏分离烃类的顺序,即按脱即按脱甲烷、脱乙烷、脱丙烷的顺序主要有三种分离流程：甲烷、脱乙烷、脱丙烷的顺序主要有三种分离流程：顺序分离流程顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程。前脱乙烷流程、前脱丙烷流程。经脱酸、脱水、脱炔压缩后裂解气的组成为：经脱酸、脱水、脱炔压缩后裂解气的组成为：H2 CH4 C2=C20 C3=
9、C30 C40 C4=C4=C5+C1C2C3C4 1 1、分离流程的组织、分离流程的组织 2024/2/2275冷箱：在脱甲烷系统有些冷凝器、换热器、气液分离罐是在冷箱：在脱甲烷系统有些冷凝器、换热器、气液分离罐是在-100-100-160-160下下操作的低温设备，为防止散冷，把这些设备集装在一起，称为冷箱。操作的低温设备，为防止散冷，把这些设备集装在一起，称为冷箱。制冷原理是用节流膨胀获得低温，用途是靠低温来回收乙烯、制取富氢和富制冷原理是用节流膨胀获得低温，用途是靠低温来回收乙烯、制取富氢和富甲烷馏分。甲烷馏分。顺序流程顺序流程（123123顺序流程）顺序流程）脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙
10、烷 脱丙烷脱丙烷 前脱乙烷流程前脱乙烷流程（213213流程）流程）脱乙烷脱乙烷 脱甲烷脱甲烷 脱丙烷脱丙烷 2024/2/2276前脱丙烷流程前脱丙烷流程（312312流程）流程）脱丙烷脱丙烷 脱甲烷脱甲烷 脱乙烷脱乙烷 图图2-11 2-11 顺序深冷分离流程图顺序深冷分离流程图1 1碱洗塔；碱洗塔；2 2干燥塔；干燥塔；3 3脱甲烷塔；脱甲烷塔；4 4脱乙烷塔；脱乙烷塔；5 5乙烯塔；乙烯塔；6 6脱丙烷塔脱丙烷塔7 7脱丁烷塔；脱丁烷塔；8 8丙烯塔；丙烯塔；9 9冷箱；冷箱；1010加氢脱炔反应器；加氢脱炔反应器；1111绿油塔绿油塔2024/2/2277在这里重点讨论在这里重点讨论
11、顺序流程顺序流程，顺序分离流程图如下图。，顺序分离流程图如下图。3、分离流程的主要评价指标 乙烯回收率乙烯回收率 评价分离装置是否先进的重要技术经济指标评价分离装置是否先进的重要技术经济指标能量的综合利用水平能量的综合利用水平 确定单位产品所需的能耗确定单位产品所需的能耗2024/2/2283100112.0342.224.472.259.8897.000.066107.5040.2840.40压缩压缩脱脱甲甲烷烷塔塔脱脱乙乙烷烷塔塔乙乙烯烯塔塔冷箱冷箱乙乙烯烯物物料料平平衡衡图图脱甲烷塔冷箱尾气带走，关键所在乙烯塔釜液乙烷带出脱乙烷塔釜液C3馏分带出压缩段间凝液带出 其中后三者总损失量很少，
12、且不可避免1项中甲烷与氢气摩尔比越高，压力、温度越高，有利于降低尾气中乙烯量。2024/2/228452%36%深冷分离系统冷量消耗分配深冷分离系统冷量消耗分配乙烯塔乙烯塔脱乙烷塔脱乙烷塔其余塔其余塔脱甲烷塔脱甲烷塔9%甲烷塔和乙烯塔既是保证乙烯回收率和乙烯产品质量（纯度）的关键设备，又是冷量主要消耗所在。2024/2/22854、脱甲烷系统、脱甲烷系统 甲烷塔脱除裂解气中氢和甲烷，是裂解气分离装置中投资最大，能耗最多的装置。需要在-90以下低温条件下进行。冷冻能耗占全装置冷冻功耗的50%轻关键组分为甲烷重关键组分为乙烯塔顶分离出的甲烷轻馏分中应使其中的乙烯含量尽可能低，以保证乙烯的回收率塔釜
13、产品则应使甲烷含量尽可能低，以确保乙烯产品质量脱甲烷塔的特点2024/2/22862024/2/2287n（1）操作温度和操作压力T、P取决于裂解气组成、乙烯回收率，由露点计算T、P提高P可避免采用过低制冷温度，但甲烷对乙烯降低降低P能降低能耗，但操作温度低，材质要求高，操作复杂高压脱甲烷：（3.0-3.7MPa）技术成熟低压脱甲烷：（0.6-0.7MPa）发展方向n（2）原料气组成H2/CH4比的影响在脱甲烷塔塔顶，对于H2-CH4-C2H4三元系统，若压力、温度不变，乙烯回收率一定时，H2/CH4比增大，则需降低塔顶操作T4、脱甲烷系统、脱甲烷系统2024/2/2288顺序深冷分离流程图1
14、碱洗塔；2干燥塔；3脱甲烷塔；4脱乙烷塔；5乙烯塔；6脱丙烷塔7脱丁烷塔；8丙烯塔；9冷箱；10加氢脱炔反应器；11绿油塔2024/2/2289（3）前冷（前脱氢）和后冷（后脱氢）由冷箱在流程中的位置不同，可分为后冷和前冷两种。4、脱甲烷系统、脱甲烷系统 前冷是利用脱甲烷塔顶馏分的冷量将裂解气预冷，通过分凝将裂解气中大部分氢和部分甲烷分离，这样使H2/CH4比下降，提高了乙烯回收率，减少了甲烷塔的进料量,节约能耗。该过程亦称前脱氢工艺后冷仅将塔顶的甲烷-氢馏分冷凝分离而获富甲烷馏分和富氢馏分。此时裂解气是经塔精馏后才脱氢故亦称后脱氢工艺目前大型乙烯装置多采用前冷工艺目前大型乙烯装置多采用前冷工
15、艺2024/2/2290-37-72-99-130含含H70%-165-102含含H90%2024/2/2291前脱氢高压脱甲烷工艺流程1-第一气液分离罐；2-第二气液分离罐；3-第三气液分离罐；4-第四气液分离罐；5-第五气液分离罐；6-脱甲烷塔；7-中间再沸器；8-再沸器；9-塔顶冷凝器；10-回流罐；11-回流泵；12-裂解气-乙烷换热器；13-丙烯冷却器；1416-乙烯冷却器；1721-冷箱pC2馏分经过加氢脱炔之后，到乙烯塔进行精馏p塔顶得产品乙烯（塔顶部侧线）p塔釜液为乙烷p塔顶乙烯纯度要求达到聚合级。5、乙烯精馏塔、乙烯精馏塔此塔设计和操作的好坏，对乙烯产品的产量和质量有直接关系
16、此塔设计和操作的好坏，对乙烯产品的产量和质量有直接关系2024/2/2292L:低压法，低压法，0.50.8MPa塔顶用乙烯作冷剂，塔的操作温度低塔顶用乙烯作冷剂，塔的操作温度低。B.S.Y：高压法，：高压法，1.92.3MPa塔顶用丙烯作冷剂，塔的操作温度较高。塔顶用丙烯作冷剂，塔的操作温度较高。代代号号塔径塔径mm实际塔板数实际塔板数塔压塔压kPa 温度温度回流比回流比精馏段精馏段 提馏段提馏段 总计总计塔顶塔顶 塔釜塔釜LBSY180034001300230041 29 7090 29 11979 30 10984 32 116577192520261925-70 -49-32 -8-2
17、9 -5-30 -72.44.54.74.65操作压力的确定：操作压力由制冷能耗，设备投资，产品乙烯要操作压力的确定：操作压力由制冷能耗，设备投资，产品乙烯要求的输出压力以及脱甲烷塔操作压力等因素来决定的。求的输出压力以及脱甲烷塔操作压力等因素来决定的。5、乙烯精馏塔、乙烯精馏塔2024/2/2293n提高压力的有利影响：T增加，降低能量消耗及制冷系统设备费用。也降低对设备材质的要求。上升蒸汽密度增加，使单位设备处理量增加，降低设备费用。n提高压力不利的影响：相对挥发度下降，N或R增加，从而造成设备、操作费用提高。因此，乙烯精馏塔压力的选择要权衡各方面因素，统筹确定。5、乙烯精馏塔、乙烯精馏塔
18、2024/2/2294乙烯工业的发展趋势乙烯工业的发展趋势 2024/2/2295乙烯建设规模继续向大型化发展乙烯建设规模继续向大型化发展 新裂解炉技术新裂解炉技术 超高温陶瓷裂解炉超高温陶瓷裂解炉 石脑油催化裂解技术石脑油催化裂解技术 重油直接裂解制乙烯技术重油直接裂解制乙烯技术 烯烃裂解制乙烯技术烯烃裂解制乙烯技术生产新技术的研究开发生产新技术的研究开发新的工艺技术新的工艺技术 溶剂吸收分离甲烷溶剂吸收分离甲烷 膜分离技术膜分离技术中空纤维分离氢中空纤维分离氢 催化精馏加氢技术催化精馏加氢技术抑制裂解炉结焦技术抑制裂解炉结焦技术 涂覆技术可降低炉管结焦涂覆技术可降低炉管结焦 结焦抑制剂结焦抑制剂
化工工艺与设备：第2章 乙烯生产工艺简介
