工业生产上采用的裂解气分离方法.doc

工业生产上采用的裂解气分离方法工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离 法两种本章重点介绍深冷分离方法在基本有机化学工业中，冷冻温度≦-100℃的称为深度冷冻，简称“深冷” 因为裂解气分离方法采用了-100℃以下的冷冻系统，所以工业上称为深冷分 离法这种方法的分离原理就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低 温下除了氢气和甲烷以外，把其余的烃类都冷凝下来，然后在精馏塔内进行多 组分精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离下来其实质是冷凝精 馏过程油吸收精馏方法的原理是利用溶剂油对裂解气中各组分的不同吸收能力， 将裂解气中除了氢气和甲烷以外的其它烃类全部吸收下来，然后利用精馏塔将 各种烃类在逐个分离开来所以油吸收精馏法，实际上是油吸收精馏过程表 1-23 轻柴油裂解气组成成分%，含量成分%，含量H2 CO CH4 C2H2 C2H4 C2H6 丙二烯+丙炔 C3H6 C3H8 1,3-丁二烯 异丁烯13.1828 0.1751 21.2489 0.3688 29.0363 7.7953 0.5419 11.4757 0.3558 2.4194 2.7085正丁烷 C5 C6～C8 的非芳烃 苯 甲苯 二甲苯+乙苯 苯乙烯 C9～200℃的馏分 CO2 硫化物 H2O0.0754 0.5147 0.6941 2.1398 0.9296 0.3578 0.2192 0.2397 0.0578 0.0272 5.04由表 1-23（P60）可见，裂解气是很复杂的混合气体，要从中分离出高纯 度的乙烯和丙烯等产品，必须进行一系列的净化与分离过程。

图 1-24（P62） 是深冷分离流程示意图：就分离过程来说，可以概括成三大部份：（1）气体净化系统：包括脱除酸性气体、脱水、脱除乙炔和脱除一氧化碳 （即甲烷化，用于净化氢气）2）压缩和冷冻系统：使裂解气加压降温，为分离创造条件3）精馏分离系统：包括一系列的精馏塔,以便分离出甲烷乙烯 C5 馏分以及 C5 馏分由表 1-23 的数据可以看出，裂解气中含有的少量硫化物、二氧化碳、一氧 化碳、乙炔、丁炔以及水等杂质，裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(CO2) 和硫化氢(H2S)另外还有少量的有机硫化物裂解气中的硫化氢(H2S)，一部分是有裂解原料带来的，一部分则是裂解原 料中的有机硫化物分解生成的裂解气中二氧化碳(CO2)的来源主要有：(1)二硫化碳和氧硫化碳在高温下与稀释水蒸气发生水解反应CS2+2H2O--CO2+2H2SCOS+H2O--CO2+H2S(2)裂解炉管中的焦碳与水蒸气发生如下反应C+2H2O--CO2+2H2(3)烃与水蒸气发生如下反应CH4+2H2O--CO2+4H2这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：硫化氢能腐蚀 设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒； 二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。

工业上常用化学吸收法，来洗涤裂解气对于吸收剂的要求是：⑴对硫化氢和二氧化碳的溶解度大，反应性能强，而对于裂解气中的乙烯， 丙烯的溶解度要小，不起反应；⑵在操作条件下蒸气压低，稳定性强，这样吸收剂损失小，也避免产品被 污染；⑶粘度小，可节省循环输送的动力费用；⑷腐蚀性小，设备可用一般钢材；⑸来源丰富，价格便宜工业上已经采用的吸收剂有氢氧化钠（NaOH）溶液，乙醇胺溶液，N-甲基 吡咯烷酮等管式炉裂解气中一般硫化氢和二氧化碳含量较低，多采用氢氧化钠溶液洗 涤方法，简称碱洗法下面介绍碱洗脱除酸性气体的方法 (一一) )碱洗法原理碱洗法原理碱洗法的原理是将裂解气中的硫化氢和二氧化碳等酸性气体，还有硫醇、 氧硫化碳等有机硫化物与氢氧化钠溶液发生下列反应而除去，以达到净化的目 的CO2+2NaOH-Na2CO3+H2OH2S+2NaOH-Na2S+2H2OCOS+4NaOH-Na2S+Na2CO3+2H2ORSH+NaOH-RSNa+H2O反应生成的 Na2CO3、Na2S、RSNa 等溶于碱液中 (二)碱洗法流程碱洗法脱除酸性气体的工艺流程图见图 1-25(P63)裂解气首先进入碱洗塔底部，碱洗塔分成四段，最上段为水洗，用以除去 裂解气中夹带的碱液；其余三段为碱洗段，上段碱洗用 10～15%的碱液，第二 段碱洗用５～7%的碱液，最下段碱洗碱液浓度为 1～3%。

塔底排出的废碱液中 含有硫化物，不能直接用生物化学方法处理，由水洗段排除的废水稀释后，送 往废碱处理装置三）碱洗塔操作条件下面举出一种碱洗塔的操作条件塔内压力：1.0MPa塔内温度：40℃补充碱液浓度：30%NaOH注：本章内所有压力都是绝对压力碱洗塔操作压力一般为 1.0～2.0MPa，上述压力条件 1.0MPa 是碱洗塔位于 压缩机三段出口处的，如果碱洗塔位于压缩机的四段出口处，则碱洗塔的操作 压力约为 2.0MPa显然从脱除酸性气体的要求来看，压力大有利于操作，吸收 塔的尺寸小，循环碱液量小碱液温度一般为 30～40℃，温度低不利于脱除有机硫，而且 C4 以上的烃 类也会冷凝下来，进入到碱液中去但是，为节省碱液的用量，塔底碱液的浓度可以控制得比较低，以利于碱 液与硫化氢和二氧化碳发生如下反应：H2S+NaOH--NaHS+H2OCO2+NaOH--NaHCO3从上述反应中可以看出，生成上述产物，比生成 Na2CO3和 Na2S 反应能节省 碱液的用量因此，如果裂解气中硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)的含量不高时，采用碱 洗法是简单和经济的如果裂解气中含有较高的硫化物时，还采用碱洗法，则 是不经济的。

因为碱液不能回收，硫含量高，耗碱量就很大，这时，可考虑选 用乙醇胺水溶液作为吸收剂，脱去硫化氢和二氧化碳，这是一个可逆吸收过程， 吸收剂可以再生反应方程式如下：25～45℃2HOCH2CH2NH2+H2S(HOCH2CH2NH3)2S2HOCH2CH2NH2+CO2+H2O(HOCH2CH2NH3)2CO3<-110～130℃乙醇胺水溶液对脱除有机硫效果比较差，可以将碱洗法和乙醇胺水溶液吸 附法结合起来，首先应用乙醇胺水溶液脱去酸性气体，然后用碱洗方法进一步 将硫化物脱除干净，这两种方法结合起来，可以收到比较好的净化效果。