天津大學化工分離工程教案第7章習題和解答-資料下載頁
2025-01-15 02:44本頁面
【正文】 i C 4 nC 4 C 5 C 6 C 7 合計 如附圖所示，可以有五種不同的分離方案。根據(jù)沸點差及產品純度考慮，異丁烷和正丁烷之間分離要求最高，應將其分離放在最后，故 (a)、(d)、(e)三種流程可不予考慮。根據(jù)產品組成，作流程(b)和(c)中第一塔與第二塔的物料衡算，如下表所示。與流程(c)相比，流程(b)的餾出液與釜液之比更接近于1，因此可認為流程(b)可能是較好的方案。 第一塔流率， kmol/h 第二塔流率， kmol/h 餾出液 釜液 餾出液 釜液 流程 (b) 流程 (c) 例 78 附圖 不同塔序的分離方案 [例79] 在以柴油為裂解原料的乙烯裝置中，來自裂解爐的裂解氣經廢熱鍋爐和淬冷器急冷后降溫到 200 o C左右進入深冷分離系統(tǒng)，裂解氣組成(不計水蒸氣)見附表1。 例 79附表1 裂解氣組成 組分 摩爾， % 組分 摩爾， % 甲烷 甲基乙炔 +丙二烯 乙烯 碳四 乙烷 碳五 乙炔 碳六 碳八 丙烯 燃料油 丙烷 其它 主要分離產品的規(guī)格為： ①高純度乙烯 乙烯：＞ % (mol)；乙炔：＜ 510 6 （ mol） ②高純度丙烯 丙烯 ＞99. 5% (mol)； 乙烯 ＜ 10 10 6 （ mol） ；乙炔 ＜ 1 10 6 （ mol） ； 甲基乙炔 +丙二烯 ＜ 5 10 6 （mol）。 ③甲烷富氣 甲烷 ＞ 95 % (mol)；乙烯 ＜% (mol)； ④ 碳三液化氣 丙烯 ＜ 15% (mol)；碳四餾分 ＜ 1 % (mol)； ⑤ 碳四餾分 碳三烴 ＜ % (wt)；碳五烴 ＜ % (wt)； ⑥ 碳五及汽油餾分 碳四烴 ＜ %(wt)。 ASTM終沸點 205 0 C。 試以探試法合成可能的分離流程。 解 ：（ 1）加氫方案 產品規(guī)格要求乙炔等有害組分的含量極為嚴格，允許含量為 1510 6 。用精餾方法達到這么高的純度是比較困難或不經濟的，因此應通過催化加氫使乙炔轉化成乙烯和乙烷。催化加氫有兩種工藝，一種是裂解氣全餾分加氫，稱為前加氫，另一種是碳二餾分加氫，稱為后加氫。通過催化加氫方法，還可將甲基乙炔和丙二烯轉化成為丙烯和丙烷，作為液化氣使用。 (2)輕烴分離流程的確定 ①由于乙烯與乙烷和丙烯與丙烷兩個二元混合物中的兩組分間沸點差均很小，故這兩個二元系統(tǒng)是最難分離的混合物。同時，乙烯與丙烯的回收率要求也最高，因此根據(jù)探試規(guī)則(2)和(4)，應把乙烯與乙烷的分離和丙烯與丙烷的分離放在最后。 ②第一個分離塔應如何切割餾分，根據(jù)不同的探試規(guī)則可以得出不同的結論： (a)根據(jù)探試規(guī)則（ 1），應采用按沸點由低而高，逐個脫除輕組分的流程，即順序分離流程。我國從美國魯默斯公司引進乙烯裝置都采用這種流程。 (b)根據(jù)探試規(guī)則（7），應減少進深冷系統(tǒng)的物料數(shù)量，因此第一個塔應是脫乙烷塔，使比碳二重的餾分都不進深冷系統(tǒng)，我國吉林化工廠乙烯裝置就采用這種前脫乙烷的流程。 (c)根據(jù)探試規(guī)則（6），應把容易聚合結焦的丁二烯首先分離掉，因此應采用前脫丙烷流程。我國上海石油化工股份公司從日本三菱公司引進的乙烯裝置就采用這種流程。美國的斯通韋柏斯特公司和勃朗公司也采用過前脫丙烷流程。 上述三種流程能同時存在是因為各自有不同的優(yōu)缺點，這些優(yōu)缺點因不同情況而異。由此可見，分離方案的取舍不僅取決于每個塔系本身能耗的高低，而且還取決于不同分離流程所引起的其他工藝部分能耗的變化。因此，分離流程的確定必須結合過程特點對全系統(tǒng)進行分析和計算，才能得出全面而正確的結論。
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