【文章內(nèi)容簡介】 ，而對后繼分離部分的裂解氣壓縮操作就 會(huì)增加負(fù)荷，即增加了能耗。 20．答：一是急冷油與裂解氣接觸后超過 300℃時(shí)不穩(wěn)定，會(huì)逐步縮聚成易于結(jié)焦的聚合物，二是不可避免地由裂解管、急冷換熱器帶來的焦粒。 急冷油系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)焦的原因有哪些？ 21．答：油洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)冷卻，并回收其 熱量 ；二是使裂解氣中的重質(zhì)油和輕質(zhì)油冷凝洗滌下來回收，然后送去水洗。水洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)降溫到 40℃左右，二是將裂解氣中所含的稀釋蒸汽冷凝下來，并將油洗時(shí)沒有冷凝下來的一部分輕質(zhì)油也冷凝下來，同時(shí)也可回收部分熱量。 22．答：水洗的作用一是將裂解氣繼續(xù)降溫到 40℃左右，二是將裂解氣中所含的稀釋蒸汽冷凝下來，并將油洗時(shí)沒有冷凝下來的一部分輕質(zhì)油也冷凝下來，同時(shí)也可回收部分熱量。 五、綜合題 1．答：發(fā)生不正常現(xiàn)象的原因多種多樣，主要有以下幾種： （ 1）生產(chǎn)中原料質(zhì)量和數(shù)量的變化，引起產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的下降。 （ 2）由生產(chǎn)故障引起的異?，F(xiàn)象。 （ 3）公用工程中供水、供電、供汽、供冷等的變化，使生產(chǎn)發(fā)生不正?，F(xiàn)象。 （ 4）由于調(diào)節(jié)回路和儀表發(fā)生故障、失靈而造成的生產(chǎn)事故。 （ 5）因分析檢驗(yàn)的錯(cuò)誤引起的事故。 生產(chǎn)中一旦出現(xiàn)問題，操作人員應(yīng)該根據(jù)所產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象，迅速而準(zhǔn) 確地做出判斷，并熟練地加以調(diào)整，或找電氣、儀表人員來修理，使工藝條件恢復(fù)到正常。 2．答：輕柴油裂解工藝流程圖如下： 1 338674259加 熱用 戶1 0發(fā) 生 蒸 汽11原 料 油水 蒸 汽 去 過 熱 爐鍋 爐 給 水燃 料 油裂 解 汽 油裂 解 氣 去 分 離 四個(gè)系統(tǒng)及其作用為：（要點(diǎn)） （ 1）原料油供給和預(yù)熱系統(tǒng) 為反應(yīng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)料。 （ 2）裂解和高壓蒸汽系統(tǒng) 高溫反應(yīng)，快速急冷，中止反應(yīng)，回收熱量產(chǎn)生高壓蒸汽。 （ 3）急冷油和燃料油系統(tǒng) 回收熱量，簡單分離。 （ 4）急冷水和稀釋水蒸汽系統(tǒng) 進(jìn)一步回收熱量，將裂解氣和裂解汽油分離。產(chǎn)生稀釋蒸汽。 3．答：烷烴 — 正構(gòu)烷烴最利于生成乙烯、丙烯，是生產(chǎn)乙烯的最理想原料。分子量越小則烯烴的總收率 越高。異構(gòu)烷烴的烯烴總收率低于同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴。隨著分子量的增大，這種差別就減少。 環(huán)烷烴 — 在通常裂解條件下，環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應(yīng)優(yōu)于斷鏈（開環(huán)）生成單烯烴的反應(yīng)。含環(huán)烷烴多的原料，其丁二烯、芳烴的收率較高，乙烯的收率較低。 芳烴 — 無側(cè)鏈的芳烴基本上不易裂解為烯烴；有側(cè)鏈的芳烴，主要是側(cè)鏈逐步斷鏈及脫氫。芳烴傾向于脫氫縮合生成稠環(huán)芳烴，直至結(jié)焦。所以芳烴不是裂解的合適原料。 烯烴 — 大分子的烯烴能裂解為乙烯和丙烯等低級烯烴，但烯烴會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)，最后生成焦和碳。所以含烯烴的原料如二次加工產(chǎn)品作為裂解原 料不好。 所以，高含量的烷烴，低含量的芳烴和烯烴是理想的裂解原料。 4．答：急冷換熱器的給水先在對流段預(yù)熱并局部汽化后送入高壓汽包，靠自然對流流入急冷換熱器中，產(chǎn)生 11MPa 的高壓水蒸汽，從汽包送出的高壓水蒸汽進(jìn)入裂解爐預(yù)熱段過熱，過熱至 470℃后供壓縮機(jī)的蒸汽透平使用。 第二章 裂解氣的分離 一、填空題 1．壓縮和冷凍系統(tǒng)；氣體凈化系統(tǒng)；低溫精餾分離系統(tǒng)。 2．高 于 — 50℃；等于或低于 — 100℃。 3．酸性氣體；水；炔烴、二系烴；一氧化碳等。 4． 增加；升高；提高；冷量。 5．環(huán)境；丙烯；丙烯；乙烯； 乙烯。 6．蒸發(fā)；壓縮；冷凝；膨脹。 7． CO2； H2S 和其它氣態(tài)硫化物。 8．乙醇胺吸收法；堿洗法。 9． 甲烷化法； CO 十 H2 — → CH4十 H2O 。 10． 順序分離；前脫乙烷分離；前脫丙烷分離。 11．降低；提高。 12．第二脫甲烷塔；乙烯精餾塔。 13．閉式熱泵；開式熱泵。 14． 甲烷；乙烯；甲烷；純度；乙烯；回收率。 15． 最多；最大；最低；最大。 16． 乙烷；乙烯；乙烷 — 乙烯；聚合級乙烯；乙烷。 17． 溶劑吸收；催化加氫；溶劑；溶劑；溶劑。 18． 未分出；裂解氣中；外加氫氣；自給。 二、判斷題 1．； 2．√； 3．； 4．√； 5．； 6．√； 9． √； 10． 。 三、解釋概念 1．答：深冷分離是在 100℃左右的低溫下，將裂解氣中除了氫和甲烷以外的其它烴類全部冷凝下來。然后利用裂解氣中各種烴類的相對揮發(fā)度不同，在合適的溫度和壓力下，以精餾的方法將各組分分離開來，達(dá)到分離的目的。因?yàn)檫@種分離方法采用了 100℃以下的冷凍系統(tǒng)，故稱為深度冷凍分離，簡稱深冷分離。 2．答：在脫甲烷塔之前進(jìn)行加氫脫炔稱為前加氫，即氫氣和甲烷尚沒有分離之前進(jìn)行加氫除炔；在脫甲烷塔 之后進(jìn)行加氫脫炔稱為后加氫，即裂解氣中所含氫氣、甲烷等輕質(zhì)餾分分出后，再對分離所得到的碳二餾分和碳三餾分分別進(jìn)行加氫的過程。 3．答：在生產(chǎn)中，脫甲烷塔系統(tǒng)為了防止低溫設(shè)備散冷，減少其與環(huán)境接觸的表面積，常把節(jié)流膨脹閥、高效板式換熱器、氣液分離器等低溫設(shè)備，封閉在一個(gè)有絕熱材料做成的箱子中，此箱稱之為冷箱 4．答： 常規(guī)的精餾塔都是從塔頂冷凝器取走熱量，由塔釜再沸器供給熱量，通常塔頂冷凝器取走的熱量是塔釜再沸器加入熱量的 90%左右，能量利用很不合理。如果能將塔頂冷凝器取走的熱量傳遞給塔釜再沸器，就可以大幅度地 降低能耗。但同一塔的塔頂溫度總是低于塔釜溫度，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，“熱量不能自動(dòng)地從低溫流向高溫”，所以需從外界輸入功。這種通過做功將熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f給高溫?zé)嵩吹墓嵯到y(tǒng)稱為熱泵系統(tǒng)。該熱泵系統(tǒng)是既向塔頂供冷又向塔釜供熱的制冷循環(huán)系統(tǒng)。 四、回答問題 1．答：總體可概括為三大部分。 （ 1）．壓縮和冷凍系統(tǒng) 該系統(tǒng)的任務(wù)是加壓、降溫，以保證分離過程順利進(jìn)行。 （ 2）．氣體凈化系統(tǒng) 該系統(tǒng)的任務(wù)是脫酸性氣體、脫水、脫炔和脫一氧化碳等。 （ 3）．低溫精餾分離系統(tǒng) 這是深冷分離的核心，其任務(wù)是將各組分進(jìn)行分離并將 乙烯、丙烯產(chǎn)品精制提純。 2．答：在深冷分離裝置中用低溫精餾方法分離裂解氣時(shí)，要求溫度最低的部位是在甲烷和氫氣的分離，而且所需的溫度隨操作壓力的降低而降低。例如：脫甲烷塔操作壓力為 時(shí)，為分離甲烷所需塔頂溫度約－ 90～－ 100℃左右；當(dāng)脫甲烷塔壓力為 時(shí)，為分離甲烷所需塔頂溫度則需下降到－ 130℃－ 140℃。而為獲得一定純度的氫氣，則所需溫度更低。這不僅需要大量的冷量，而且要用很多耐低溫鋼材制造的設(shè)備，這無疑增大了投資和能耗，在經(jīng)濟(jì)上不夠合理。所以生產(chǎn)中根據(jù)物質(zhì)的冷凝溫度隨壓力增加而升高 的規(guī)律，可對裂解氣加壓，從而使各組分的冷凝點(diǎn)升高，即提高深冷分離的操作溫度，這既有利于分離，又可節(jié)約冷凍量和低溫材料。 3．答：在乙烯 — 丙烯復(fù)迭制冷循環(huán)中，冷水在換熱器 (2)中向丙烯供冷，帶走丙烯冷凝時(shí)放出的熱量，丙烯被冷凝為液體，然后，經(jīng)節(jié)流膨脹降溫，在復(fù)迭換熱器中汽化，此時(shí)向乙烯氣供冷，帶走乙烯冷凝時(shí)放出的熱量，乙烯氣變?yōu)橐簯B(tài)乙烯，液態(tài)乙烯經(jīng)膨脹閥降壓到換熱器 (1)中汽化，向被冷物料供冷，可使被冷物料冷卻到 100℃左右。復(fù)迭換熱器既是丙烯的蒸發(fā)器 (向乙烯供冷 )，又是乙烯的冷凝器 (向丙烯供熱 )。在復(fù)迭換 熱器中一定要有溫差存在，即丙烯的蒸發(fā)溫度一定要比乙烯的冷凝溫度低，才能組成復(fù)迭制冷循環(huán)。 4．答：裂解氣經(jīng)壓縮后，不僅會(huì)使壓力升高，而且氣體溫度也會(huì)升高，為避免壓縮過程溫升過大造成裂解氣中雙烯烴尤其是丁二烯之類的二烯烴在較高的溫度下發(fā)生大量的聚合，以至形成聚合物堵塞葉輪流道和密封件，裂解氣壓縮后的氣體溫度必須要限制，壓縮機(jī)出口溫度一般不能超過 100℃，在生產(chǎn)上主要是通過裂解氣的多段壓縮和段間冷卻相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。 采用多段壓縮可以節(jié)省壓縮做功的能量，效率也可提高，根據(jù)深冷分離法對裂解氣的壓力要求及裂解氣壓縮 過程中的特點(diǎn)，目前工業(yè)上對裂解氣大多采用三段至五段壓縮。同時(shí)，壓縮機(jī)采用多段壓縮可減少壓縮比，也便于在壓縮段之間進(jìn)行凈化與分離， 5．答：目的是得到高純度的單一的烴，如重要的基本有機(jī)原料乙烯、丙烯等。工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有深冷分離和油吸收精餾分離兩種。 6．答：裂解氣中的酸性氣體主要是指 CO2和 H2S 和其它氣態(tài)硫化物。此外尚含有少量的有機(jī)硫化物，如氧硫化碳 (COS)、二硫化碳 (CS2)、硫醚 (RSR39。)、硫醇 (RSH)、噻吩等。 危害： 酸性氣體含量過多時(shí)，對分離過程會(huì)帶來危害： H2S 能腐蝕設(shè) 備管道，使干燥用的分子篩壽命縮短，還能使加氫脫炔用的催化劑中毒； CO2 則在深冷操作中會(huì)結(jié)成干冰，堵塞設(shè)備和管道，影響正常生產(chǎn)。酸性氣體雜質(zhì)對于乙烯或丙烯的進(jìn)一步利用也有危害，例如生產(chǎn)低壓聚乙烯時(shí)，二氧化碳和硫化物會(huì)破壞聚合催化劑的活性。生產(chǎn)高壓聚乙烯時(shí)，二氧化碳在循環(huán)乙烯中積累，降低乙烯的有效壓力，從而影響聚合速度和聚乙烯的分子量。 7．答：堿洗法對酸性氣體吸收徹底，但是堿液不能回收，消耗量較大，適用裂解氣中酸性氣體含量少時(shí)。 醇胺法吸收劑可再生循環(huán)使用，吸收液消耗少，但是： （ 1）醇胺法吸收不如堿洗徹底； （ 2）醇胺法對設(shè)備材質(zhì)要求高，投資相應(yīng)增大； （醇胺水溶液呈堿性，但當(dāng)有酸性氣體存在時(shí)，溶液 PH 值急劇下降，從而對碳鋼設(shè)備產(chǎn)生腐蝕）； （ 3）醇胺溶液可吸收丁二烯和其它雙烯烴； （吸收雙烯烴的吸收劑在高溫下再生時(shí)易生成聚合物，由此既造成系統(tǒng)結(jié)垢，又損失了丁二烯。）適用裂解氣中酸性氣體含量多時(shí)。 8．答：工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用吸收法脫除酸性氣體，即在吸收塔內(nèi)讓吸收劑和裂解氣進(jìn)行逆流接觸，裂解氣中的酸牲氣體則有選擇性地進(jìn)入吸收劑中或與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。工業(yè)生產(chǎn)中常采用的吸收劑有 NaOH 或乙醇胺。 其原理分別是 ： （ 1）氫氧化鈉（ NaOH） CO2十 2NaOH—— → Na2CO3十 H2O H2S 十 2NaOH—— → Na2S 十 2H2O （ 2） 乙醇胺 （ HOCH2CH2NH2） 2HOCH2CH2NH 十 H2S (HOCH2CH2NH3)2S 2HOCH2CH2NH2十 CO2 (HOCH2CH2NH3)2CO3 9．答：裂解氣中少量乙炔、丙炔和丙二烯的存在嚴(yán)重地影響乙烯、丙烯的質(zhì)量。乙炔的存在還將影響合成催化劑壽命，惡化乙烯聚合物性能，若積累過多還具有爆炸的危險(xiǎn)。丙炔和丙二烯的存在，將影響丙烯聚合反應(yīng)的順利進(jìn)行。 乙炔的脫除 方法主要有溶劑吸收法和催化加氫法，溶劑法是采用特定的溶劑選擇性將裂解氣中少量的乙炔或丙炔和丙二烯吸收到溶劑中，達(dá)到凈化的目的 ,同時(shí)也相應(yīng)回收一定量的乙炔。催化加氫法是將裂解氣中的乙炔加氫成為乙烯。 10． 答：來源： 由于裂解原料在裂解時(shí)加入一定量的稀釋蒸汽，所得裂解氣經(jīng)急冷水洗和脫酸性氣體的堿洗等處理，裂解氣中不可避免地帶一定量的水 (約 400～ 700PPm)。 危害： 在低溫分離時(shí)，水會(huì)凝結(jié)成冰；另外在一定壓力和溫度下，水還能與烴類生成白色的晶體水合物，水合物在高壓低溫下是穩(wěn)定的。 冰和水合物結(jié)在管壁上， 輕則增大動(dòng)力消耗，重者使管道堵塞，影響正常生產(chǎn)。 常用的脫水的方法： 工業(yè)上對裂解氣進(jìn)行深度干燥的方法很多，主要采用固體吸附方法。吸附劑有硅膠活性氧化鋁、分子篩等。目前廣泛采用的效果較好的是分子篩吸附劑。 11． 答：來源： 烴類與稀釋水蒸汽反應(yīng)生成的。 CH4十 H2O— → CO 十 3H2 C2H6十 2H2O— → 2CO 十 5H2 CO 的危害： 經(jīng)裂解氣低溫分離，一氧化碳部分富集于甲烷餾份中，另一部分富集于富氫餾分中。裂解氣中少量的 CO 帶入富氫餾分中，會(huì)使加氫催化劑中毒。另外，隨著烯烴聚合高效催化劑的發(fā)展，對乙烯和丙烯的 CO 含量的要求也越來越高。因此要脫除富氫餾份中的 CO。 脫除的方法： 乙烯裝置中采用的脫除 CO 的方法是甲烷化法，甲烷化法是在催化劑存在的條件下，使裂解氣中的一氧化碳催化加氫生成甲烷和水，從而達(dá)到脫除 CO 的目的。其主反應(yīng)方程為： CO 十 H2 — → CH4十 H2O 12．答： 前加氫由于氫氣自給，故流程簡單，能量消耗低；不足之處是： （ 1）加氫過程中，乙炔濃度很低，氫分壓較高，因此，加氫選擇性較差，乙烯損失量多；同時(shí)副反應(yīng)的劇烈發(fā)生，不僅造成乙烯、丙烯加氫遭受損失，而且可能導(dǎo)致反應(yīng)溫度的失控，乃至出現(xiàn)催化劑床層溫度飛 速上升； （ 2） 當(dāng)原料中乙炔、丙炔、丙二烯共存時(shí)，當(dāng)乙炔脫除到合格指標(biāo)時(shí)，丙炔、丙二烯卻達(dá)不到要求的脫除指標(biāo)； （ 3） 在順序分離流程中，裂解氣的所有組分均進(jìn)入加氫除炔反應(yīng)器，丁二烯未分出，導(dǎo)致丁二烯損失量較高，此外裂解氣中較重組分的存在，對加氫催化劑性能有較大的影響，使催化劑壽命縮短。 后加氫是對裂解氣分離得到的碳二餾分和碳三餾分，分別進(jìn)行催化選擇加氫，將碳二餾分中的乙炔，碳三餾分中的丙炔和丙二烯脫除，其優(yōu)點(diǎn)有： （ 1） 因?yàn)槭窃诿摷淄樗?，乙烯幾乎沒有損失； （ 2） 加氫產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加氫原料中所含乙炔、丙 炔和丙二烯的脫除均能達(dá)到指標(biāo)要求； （ 3） 加氫原料氣體中雜質(zhì)少，催化劑使用周期長，產(chǎn)品純度也高。 但后加氫屬外加氫操作，通入的本裝置所產(chǎn)氫氣中常含有甲烷。為了保證乙烯的純度，加氫后還需要將氫氣帶入的甲烷和剩余