石化公司烯烃部资料：裂解装置急冷区的基础知识.ppt

裂解装置急冷区的基础知识一、分馏基本知识1、蒸馏 蒸馏是分离液体混合物的一种典型方法，在化工生产中广泛的使用例如，通过对石油进行蒸馏得到汽油、煤油和柴油等产品；通过对液态空气的蒸馏得到纯度较高的氧气和氮气产品 蒸馏分离的依据是混合物中各组分的挥发性不同，当它们在气液两相趋于平衡时，各组分在两相中的相对含量不同，其中易挥发组分在气相中的相对含量较在液相中的相对含量高，而难挥发组分在液相中的相对含量较在气相中的相对含量高利用混合物中各组分间挥发性差异这种性质，在蒸馏过程中，挥发度高的组分容易蒸出来，挥发度低的组分难蒸出来气相冷凝后经过再次蒸馏，其结果是易挥发组分在气相中的浓度逐渐增加；液相经过多次蒸馏后，难挥发组分在液相中的浓度逐渐增加，从而达到分离提纯的目的蒸馏的原理蒸馏的原理 利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度的 不同进行分离的一种单元操作 易挥发组分 ：沸点低的组分 难挥发组分 ： 沸点高的组分蒸馏的分类蒸馏的分类按蒸馏方式 简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸）精馏精馏 特殊精馏 恒沸蒸馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系简单蒸馏（简单蒸馏（ Simple distillation））平衡蒸馏（平衡蒸馏（Equilibrium distillation）） 平衡蒸馏和简单蒸馏都是单级分离过程，即对混合物进行一次的部分气化，因此只能使混合物得到部分分离。

精馏则是同时进行多次部分气化和部分冷凝的过程，因此可使混合物得到几乎完全的分离2、精馏 精馏和蒸馏的基本原理是一样的，都是利用混合物中各组分的挥发度的不同，在蒸馏过程中挥发度高的组分容易蒸出来，挥发度低的组分难蒸出来，从而达到分离提纯的目的组分间的挥发度差别越大，即相对挥发度越大，越容易对组分进行分离  精馏是多次部分气化和多次部分冷凝的过程，实际上，精馏就是多次的蒸馏工业生产中的精馏过程是在精馏塔内进行的精馏塔内通常有一些塔板或充填一定高度的填料塔板上的液层或填料的湿表面都是气、液两相进行热量交换和质量交换的场所（即气相进行部分冷凝，液相进行部分气化）3、分馏、分馏 分馏的原理：分馏的原理： 分馏和蒸馏、精馏的基本原理都是一样的，也是利用各组分的挥发度的不同，通过多次部分气化和多次部分冷凝的过程，从而达到分离提纯的目的分馏和蒸馏、精馏的比较分馏和蒸馏、精馏的比较 ： 从分离效果上看，蒸馏分离的效果一般不够好，只用于原料的粗分或多组分的初步分离；精馏分离的效果较好，能够把物料做到精细分离，精馏技术在乙烯装置中也有多处应用；而分馏技术注重于切割组分的目的，即通过分馏过程把较轻组分和较重馏分分开，为下一步的分离做准备，分馏的效果介于蒸馏和精馏之间。

 从设备配置上看，典型的精馏过程，包括精馏塔、塔底再沸器、塔顶冷凝器、回流罐和泵等设备；分馏过程也需要有分馏塔和塔顶回流，但气相进料的分馏过程可能没有塔底再沸器，液相进料的分馏过程可能没有塔顶冷凝器单从分馏塔和精馏塔相比，精馏塔包括精馏段和提馏段；而分馏塔则有的只有精馏段，有的只有提馏段 从进料温度和进料位置来看，精馏塔进料的温度介于塔顶温度和塔釜温度之间，进料位置一般在塔内液相或气相组成与进料组成相同或相近的塔板上，这样可达到较好的分离效果，或者对一定的分离要求所需的理论塔板数较少分馏塔的进料温度可以高于塔釜温度，这时进料位置相对较低，即塔只有精馏段；有的分馏塔进料温度则低于塔顶温度，这时从塔最上面一块塔板进料乙烯装置的分馏塔 汽油分馏塔（急冷油塔）汽油分馏塔（急冷油塔） 汽油分馏塔是乙烯装置的关键设备之一，该塔的作用是接受从裂解炉来的裂解气并对其进行冷却分馏，分离出裂解气中的裂解燃料油和裂解柴油组分；同时，回收裂解气的热量用于产生稀释蒸汽和加热其他工艺介质汽油分馏塔的内部可分为三段 急冷油段 盘油段 汽油段 该塔的回流由下至上依次有急冷油（约178℃）、盘油（约130℃）和裂解汽油（约83℃），这三股回流依次与裂解气逆流接触，进行传质传热过程，在分离出裂解燃料油和裂解柴油的同时，也保证裂解汽油的干点合格。

汽油分馏塔的塔釜温度（200℃左右）和塔顶温度（105℃左右）是两个重要的温度指标，有助于控制汽油分馏塔的稳定运行 汽油分馏塔和典型的精馏塔相比：u 汽油分馏塔没有塔底再沸器，也没有提馏段，u 该塔的进料是从裂解炉来的裂解气，进料温度高于汽油分馏塔塔釜温度，进料属于过热状态u 从进入和离开汽油分馏塔的裂解气温度来看，汽油分馏塔对裂解气有冷却的作用；u 从进入和离开汽油分馏塔的裂解气组成来看，汽油分馏塔分馏出裂解气中的裂解燃料油和裂解柴油，保证了离开汽油分馏塔的裂解气为裂解汽油及比裂解汽油轻的组分，起到了分割馏分的作用因此，汽油分馏塔属于分馏塔的范围汽油分馏塔急冷水塔急冷水塔 急冷水塔的作用是接收从汽油分馏塔来的裂解气，在急冷水塔中通过循环急冷水将裂解气冷却至约42℃，为裂解气压缩机提供合格的裂解气同时，在急冷水塔中冷凝出裂解汽油和稀释蒸汽凝液冷凝下来的裂解汽油大部分作为汽油分馏塔的回流，余下的部分送去汽油汽提塔；稀释蒸汽凝液作为工艺水供给稀释蒸汽发生系统 急冷水塔的回流为循环急冷水，由下至上分两股进入急冷水塔，回流用的循环急冷水温度分别为约55℃和37℃。

急冷水塔的塔釜温度（83℃左右）和塔顶温度（39℃左右）是两个重要的温度指标，有助于控制循环急冷水和裂解气的品质 急冷水塔和典型的精馏塔比较：u 急冷水塔没有塔底再沸器，也没有提馏段；u 该塔的进料是从汽油分馏塔来的裂解气，进料温度高于急冷水塔塔釜温度，进料属于过热状态；u从进入和离开急冷水塔的裂解气温度来看，急冷水塔对裂解气有冷却的作用；u从进入和离开急冷水塔的裂解气组成来看，急冷水塔分离出裂解气中的裂解汽油，同时使稀释蒸汽得到冷凝，保证了离开急冷水塔的裂解气中含有尽可能少的碳五及碳五以上的组分，起到了分割馏分的作用 因此，急冷水塔属于分馏塔的范围 急冷水塔4、汽提汽提的原理 汽提属于解吸的范畴，是使溶液中溶解的气体组分或轻组分释放出来的过程汽提过程和吸收过程正好相反，被汽提组分从液相中分离出来进入气相，是被汽提溶液与汽提剂相互作用发生的因此，汽提过程可视为吸收过程的逆过程汽提的分类 汽提过程一般在连续逆流的塔设备中（填料塔或板式塔）进行，常用的汽提方式有：①利用汽提剂作用下的汽提②加热汽提③以上两种方式的联合形式的汽提汽提剂一般有：惰性气体和贫气、水蒸气、溶剂蒸气  利用汽提剂的作用是为了降低组分在气相的分压；加热的作用则是为了升高温度，使气相平衡浓度或平衡分压增大，从而提高汽提推动力。

其中，利用汽提剂作用下的汽提，是普遍采用的有效方法 无论上述哪一种汽提方式，都是为了创造从液相到气相传质的有利条件，促进轻组分汽化的进行（1） 利用水蒸气的汽提 为了使汽提在较高的温度下进行，可以用饱和水蒸气或过热水蒸气作为汽提剂汽提操作中，由于温度和分压的变化（主要是分压的变化），使液体中的轻组份逐步沿塔板分离出来，但与蒸馏过程不同的是，由于气相中有大量作为稀释剂的水蒸汽存在，它除了起到降低轻组分在气相中分压的作用外，同时也对溶液加热，从而促进了汽提过程的进行（2） 加热汽提 这种汽提方式，在汽提塔下部设置有再沸器对被汽提溶液进行加热再沸器的热源最常用的是蒸气，也可用其他热源若在加热汽提的条件下，同时使用汽提剂进行汽提，则构成了联合汽提的方式，如急冷系统的工艺水汽提塔可采取这种汽提方式 被汽提溶液由汽提塔的上部进入，在向下流动过程中与上升的气相逆流接触进行传质传热过程，最后流至塔釜中被加热至沸点并从塔釜送出这种汽提的过程同直接蒸汽汽提时一样，所不同的是汽提蒸汽是来自被汽提溶液的蒸发，而不是从外部补入这种汽提过程实质上就是被汽提溶液的提馏过程，它与精馏塔的提馏段相似。

乙烯装置的汽提塔 乙烯装置采用的汽提塔有裂解燃料油汽提塔（减粘塔） 裂解柴油汽提塔 工艺水汽提塔裂解汽油汽提塔 凝液汽提塔 ①裂解燃料油汽提塔 是为了维持较好的循环急冷油的质量，如果不设置裂解燃料油汽提塔，急冷油将直接送出作为裂解燃料油；设置裂解燃料油汽提塔后，通过汽提剂汽提出急冷油中的部分轻组分返回汽油分馏塔，可以改善急冷油的品质目前，新建乙烯装置多设置裂解燃料油汽提塔，汽提剂多采用乙烷裂解炉的裂解气设置裂解燃料油汽提塔的目的： 利用乙烷裂解炉的裂解气作为汽提剂，在急冷器与循环急冷油混合后，裂解气和急冷油的混合物（280℃左右）沿切线方向从裂解燃料油汽提塔上部进入该塔，利用裂解气的高温汽提作用将急冷油中的中间组分汽提出来；通过塔内部构件的旋风分离作用把液相和气相分开，汽提出的中间组分和裂解气送去汽油分馏塔，塔底部得到的液相，作为裂解燃料油产品送出该塔的下部设置有汽提蒸汽，用于汽提出裂解燃料油中的轻组分，保证裂解燃料油的闪点合格(120℃)燃料油汽提塔②裂解柴油汽提塔 该塔可利用低压蒸汽作为汽提剂，对来自汽油分馏塔的裂解柴油进行汽提，汽提出的轻组分返回汽油分馏塔。

汽提的作用是提高裂解柴油的闪点(70℃)，符合贮运的要求裂解柴油汽提塔裂解柴油汽提塔③工艺水汽提塔 该塔可采用低压蒸汽作为汽提剂汽提，也有的采用低压蒸汽加热汽提，有的用其它热源(如盘油)加热汽提，对进入该塔的工艺水进行汽提，汽提出工艺水中溶解的烃组分（如苯、甲苯、丁二烯等）和酸性气体（H2S、CO2）等返回急冷水塔，以保证工艺水的质量工艺水汽提塔工艺水汽提塔④汽油汽提塔 在急冷水塔中冷凝的裂解汽油和裂解气压缩机段间回收的烃凝液送去汽油汽提塔，通过汽提出其中全部的C4组分后作为裂解汽油产品送出该塔的汽提属于加热汽提，汽提剂通过底部再沸器加热塔釜溶液产生，汽提出的轻组分返回急冷水塔 汽油汽提塔汽油汽提塔⑤凝液汽提塔 在顺序分离流程中，裂解气压缩机4段、5段排出罐回收的凝液通过汽提，脱除其中含有的全部C2组分及部份C3组分，以保证该塔塔釜去低压脱丙烷塔的物料中不含有C2组分该塔的汽提属于加热汽提，汽提剂通过塔底再沸器加热塔釜液产生，汽提出的轻组分返回裂解气压缩机段间罐 凝液汽提塔凝液汽提塔。