【正文】 C4H8 ℃ 70 由上述數(shù)據(jù)可見分離壓力高時，則分離溫度也高；反之分離壓力低時，分離溫度也低。分離操作壓力高時，多耗壓縮功，少耗冷量；分離壓力低時，則相反。此外壓力高時，使精餾塔釜溫度升高，易引起重組分聚合，并使烴類的相對揮發(fā)度降低，增加分離困難；低溫下則相反，塔釜溫度低不易發(fā)生聚合。烴類相對揮發(fā)度大，分離較容易。兩種方法各有利弊，都有采用。工業(yè)上已有的深冷分離裝臵以高壓法居多。 要將裂解氣進行高壓法深冷分離，必須首先將裂解氣壓縮到 30~40大氣壓。裂解氣壓縮基本上是一個絕熱過程，氣體壓力升高后，溫度也上升，經(jīng)壓縮后的溫度可由氣體絕熱方程式算出。 分離壓力（ atm） 30～ 40 6～ 10 ～ 分離溫度 (℃) － 96 130 135 裂解氣的深冷分離溫度與相應(yīng)的壓力 71 ? ?? ?CKT ???????????? 3620273 2 2 12 2 2式中 ： T1， T2 壓縮前后的溫度 ， K； P1， P2 壓縮前后的壓力 ， 大氣壓 ； k 絕熱指數(shù) ， k=Cp/Cv 若將裂解氣由 20℃ ， ，壓縮到 36大氣壓，則單段壓縮的排氣溫度計算如下： 取裂解氣的壓縮絕熱指數(shù) k=， 則得 ： ? ?kkPPTT12112??????????72 由上式計算可見，從入口壓力 ，一段壓縮到 36大氣壓，溫度能升高到 293℃ ，這樣會導(dǎo)致二烯烴發(fā)生聚合而生成樹脂，嚴(yán)重影響壓縮機的操作，甚至破壞正常生產(chǎn)。故必須采用多段壓縮，每段壓縮比 （ P1/ P2 ） 不致過大。如果采用五段壓縮，則每段壓縮比為 ，且每段壓縮后的氣體都需要進行段間冷卻冷凝，以維持低的入口溫度，才能保證出口溫度不高于 90~100℃ 。 壓縮機采用多段壓縮也便于裂解氣在壓縮段之間進行凈化與分離，例如脫硫、干燥和脫重組分等可以安排在段間進行。并且多段壓縮能節(jié)省壓縮功。圖 5是壓縮、段間脫重組分的一種流程。 73 圖 5 壓縮流程 Ⅰ~Ⅴ 壓縮機段數(shù)； 1分離罐； 2堿洗塔； 3干燥器； 4脫丙烷塔。 74 三、裂解氣的深冷分離法 裂解氣的深冷分離有三種分離流程：順序分離流程、前脫乙烷流程、前脫丙烷流程。一個生產(chǎn)流程的確定要根據(jù)原料氣組成及其相關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素，從能耗最低的原則去考慮。在這里重點討論順序流程。 經(jīng)脫酸、脫水、脫炔壓縮后裂解氣的組成為： H2 CH4 C2= C20 C3= C30 C40 C4= C4= = C5+ C1 C2 C3 C4 順序流程 （ [123]順序流程） 75 前脫乙烷流程 （ [213]流程） 前脫丙烷流程 （ [312]流程） 76 圖 211 順序深冷分離流程圖 1－堿洗塔； 2－干燥塔； 3－脫甲烷塔； 4－脫乙烷塔； 5－乙烯塔； 6－脫丙烷塔； 7－脫丁烷塔； 8－丙烯塔； 9－冷箱； 10－加氫脫炔反應(yīng)器； 11－綠油塔 裂解氣經(jīng)過離心式壓縮機一、二、三段壓縮，壓力達(dá)到 10個大氣壓，送入堿洗塔，脫去 H2S、 CO2等酸性氣體。堿洗后的裂解氣經(jīng)過壓縮機的四、五段壓縮，壓力達(dá)到 37個大氣壓，經(jīng)冷卻到 15℃ ，去干燥器用 3A分子篩脫水，使裂解氣的露點溫度達(dá)到 70℃ 左右。 干燥后的裂解氣經(jīng)過一系列冷卻冷凝，在前冷箱中分出富氫和四股餾分。分別進入脫甲烷塔的不同塔板 .塔頂脫去甲烷餾分 ,釜液是 C2以上餾分。進入脫乙烷塔，塔頂分出 C2餾分，塔釜液為 C3以上餾分。 由脫乙烷塔來的 C2餾分經(jīng)過換熱升溫，進行氣相加氫脫乙炔，在綠油塔用乙烯塔來的側(cè)線餾分洗去綠油，在經(jīng)過 3A分子篩干燥，然后送去乙烯塔。在乙烯塔的上部側(cè)線引出純度為 %的乙烯產(chǎn)品。塔釜液為乙烷餾分，送回裂解爐作裂解原料，塔頂脫除甲烷、氫（在加氫脫乙炔時帶入，也可在乙烯塔前設(shè)臵第二脫甲烷塔，脫去甲烷、氫后再進乙烯塔分離）。 78 脫乙烷塔釜液入脫丙烷塔，塔頂分出 C3餾分，塔釜液為 C4以上餾分，含有二烯烴，易聚合結(jié)焦，故塔釜溫度不宜超過100℃ ，并需加入阻聚劑。為防止結(jié)焦堵塞，此塔一般有兩個再沸器，以供輪換檢修使用。 由脫丙烷塔蒸出的 C3餾分經(jīng)過加氫脫丙炔和丙二烯，然后在綠油塔脫去綠油和加氫時帶入的甲烷、氫、在入丙烯塔進行精餾，塔頂蒸出純度為 %的丙烯產(chǎn)品，塔釜液為丙烷餾分。 脫丙烷塔的釜液在脫丁烷塔分成 C4餾分和 C5以上餾分， C4和 C5以上餾分送往下步工序進一步分離與利用。 79 丙烷塔 前脫乙烷工藝流程 80 6.脫乙烷塔 前脫丙烷工藝流程 三種流程比較 相同點： ?先將不同碳原子數(shù)的烴分開，再分離同一碳原子數(shù)的烯烴和烷烴， 采取先易后難的分離順序； ?最終出產(chǎn)品的乙烯塔與丙烯塔并聯(lián)安排，并且排于最后，作為二元組分精餾處理。這樣物料較單純，容易保證產(chǎn)品純度。 塔的操作條件與相對揮發(fā)度 分離塔 關(guān)鍵組分 操作條件 平均 相對 揮發(fā)度 輕 重 溫度 ℃ 壓力 101KPa 塔頂 塔釜 脫甲烷塔 CH4 C2H4 96 6 34 脫乙烷塔 C2H6 C3H6 12 76 脫丙烷塔 C3H8 C4H6 4 70 脫丁烷塔 C4H10 C5H12 乙烯塔 C2H4 C2H6 70 49 丙烯塔 C3H6 C3H8 36 35 82 不同點： ?精餾塔排列順序不同； ?加氫脫炔位臵不同； ?冷箱位臵不同。 冷箱：在脫甲烷系統(tǒng)中有些冷凝器、換熱器、氣液分離罐是在 100℃ ～ 160℃ 下操作的低溫設(shè)備，為防止散冷，把這些設(shè)備集裝在一起，稱為冷箱。原理是用節(jié)流膨脹獲得低溫，用途是靠低溫來回收乙烯、制取富氫和富甲烷餾分。 83 脫甲烷系統(tǒng) 脫甲烷塔是深冷分離中溫度最低的精餾塔。甲烷 氫分離在整個深冷分離系統(tǒng)中所占費用最大，工藝最復(fù)雜，它的操作效果嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的純度和以后的分離工序，所以是裂解氣分離的關(guān)鍵。 順序流程冷量負(fù)荷分配 裝臵 冷量負(fù)荷 /% 原料氣預(yù)冷 脫甲烷塔 脫乙烷塔 乙烯塔 其它 40 12 9 36 3 84 影響脫甲烷塔乙烯得率的主要因素： ①甲烷 /氫氣：比值越大，乙烯得率越大。 ②操作溫度 ③操作 壓力 乙烯損失有四處： ?冷箱尾氣中帶出損失，占乙烯總量的 %； ?脫乙烷塔釜液帶出損失，占乙烯總量的 %； ?乙烯塔釜液乙烷帶出損失，占乙烯總量的 %； ?壓縮段間凝液帶出損失，約占乙烯總量的 %。 乙烯精餾塔 L:低壓法， ～ 。 溫度低，冷量多，但相對揮發(fā)度大，回流比小，塔板數(shù)少。 ：高壓法， ～ 冷量少，相對揮發(fā)度小，回流比大，塔板數(shù)多。 代號 塔徑 mm 實際塔板數(shù) 塔壓 kPa 溫度 ℃ 回流比 精餾段 提餾段 總計 塔頂 塔釜 L B S Y 1800 3400 1300 2300 41 29 70 90 29 119 79 30 109 84 32 116 577 1925 2026 1925 70 49 32 8 29 5 30 7 86 丙烯精餾塔 精餾流程 高壓精餾 低壓精餾（熱泵） 塔頂操作壓力 /MPa 回流比 塔板數(shù) 塔徑 /mm 急冷水加熱再沸器熱負(fù)荷 (kJ/h) 冷凝器水冷熱負(fù)荷 (kJ/h) 電耗 () 12 235 196 4200 3800 88 106 0 88 106 106 160 2700