气体分馏原理

气体分馏原理,1,气分装置概述,随着石油化工的发展，炼厂液化气的综合利用也越来越收到人们的重视，其中的丙烯、丙烷、异丁烯、丁二烯等馏分都是生产高附加值化工产品的原料。气分装置在炼厂的作用就是把来自催化装置的液化气进行脱硫精馏分离出干气、丙烯、丙烷、混合C4等产品。气分装置的位置：,2,气分装置组成,气分装置由脱硫、气体分馏两部分组成。脱硫：是脱除从催化来的液态烃中的无机硫（H2S)和有机硫(硫醇），使精制后液态烃中的硫含量合格。气体分馏：以脱硫后的液态烃为原料，精馏分离成丙烷、丙烯和混合碳四等馏份。,3,气分装置的原料和产品,气分装置根据产品、生产能力、工艺要求的不同，同时为了满足下游MTBE装置、聚丙烯装置的生产要求，一般采用投资费用、操作费用较低的三塔流程以生产精丙烯、丙烷和混合C4等。 气分装置原料：催化裂化来的液态烃。 气分装置产品： 纯度为99.6%的丙烯 混合C4 丙烷 干气,4,气分装置安全特点,易燃易爆：引入和贮存液态烃、生产和输送丙烷、丙烯等。,5,易腐蚀，易中毒：气分装置脱硫使用氢氧化钠溶液、胺溶液等具有腐蚀作用的有毒介质，再加上原料中的硫化氢使大部分设备受到不同程度的化学腐蚀，液态烃及其携带的硫化氢还会使人中毒。易冻伤、烫伤、烧伤：在进行取样、脱水等作业时，若操作不当，排出大量液态烃接触人体会导致冻伤。有关碱、胺的操作中不小心会发生皮肤、眼睛被灼烧事故。,2018/5/10,6,气分脱硫原理,石油经过一次加工、二次加工后的轻质油品中都含有一定量的硫化物，主要有硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类化合物等。含硫化合物对石油加工及产品的影响加工和贮存过程中对设备的腐蚀影响油品贮存安定性，造成油品变质影响后续的加工,7,硫醇介绍,将包含硫基官能团（-SH）的一类 非芳香化合物称为硫醇。从结构上来说， 可以看成普通醇中的氧被硫替换之后形 成的。除甲硫醇在室温下为气体外，其他硫醇均为液体或固体。低级硫醇一般有难闻的气味，有毒。硫醇对油影响: 使油品产生恶臭味 是一种自由基引发剂，可促使油品中不安定组分氧化、叠合生成胶质从而油品安定性下降 硫醇还具有弱酸性和腐蚀性; 影响油品对添加剂的感受性,8,气分脱硫原理,1、MDEA脱硫化氢： 干气、液化气脱硫方法主要有：干法脱硫：将炼厂气通过固定吸附剂的床层来脱出硫化氢，使用的固体吸附剂有锌、铁、锰等金属氧化物、活性碳等。干法脱硫基本是间歇操作，设备笨重、投资较高湿法脱硫：用液体吸收剂洗涤炼厂气，以除去炼厂气中的硫化氢，湿式脱硫法脱硫剂有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。湿法脱硫是连续操作、处理量大等。目前使用较多的是湿式脱硫，用N-甲基二乙醇胺(MDEA)为基础的复合配方溶剂作为吸收剂，它具有对硫化氢脱除选择性高、使用浓度高 、循环量小对装置腐蚀性小的特点。,9,MDEA脱硫化氢原理H2S是弱酸性，MDEA是弱碱，反应生成水溶性盐类，由于反应是可逆的，使MDEA得以再生，循环使用。 N-甲基二乙醇胺的碱性随温度升高而降低，在低温时弱碱性的N-甲基二乙醇胺能与H2S结合生成胺盐，在高温下胺盐能分解成H2S和甲基二乙醇胺。 在较低温度下（2040）下，对硫化氢进行（吸收），在较高温度下（105）下，进行解吸。其化学反应方程式为：2R2NH+H2S(R2NH2)2S 硫化胺盐(R2NH2)2S +H2S 2R2NH2HS 酸式硫化胺盐2R2NH+CO2+H2O(R2NH2)2CO3 碳酸胺盐(R2NH2)2CO3+CO2+H2O2R2NH2HCO3 酸式碳酸胺盐,10,MDEA溶剂再生,炼油厂中如果有多套脱硫装置时，可以采用集中再生方案，各装置将富胺液送至再生装置集中再生后，酸性气就近送至制硫装置。,2018/5/10,11,脱硫部分原理,2、预碱洗脱硫化氢基本原理 经过MDEA溶液脱硫化氢后的液态烃中仍含有部分硫化氢，用420%NaOH溶液进行中和，进一步脱除硫化氢，其化学反应式为：2NaOH+H2S Na2S+H2O此反应属于强碱与弱酸的酸碱中和反应，生成的可溶性盐和水，是不可逆反应。,12,脱硫部分原理,3、脱硫醇原理 经过两级脱硫化氢后的液态烃所含硫主要以硫醇的形式存留在液态烃中，用含有催化剂（聚钛菁钴或磺化钛菁钴）的碱液将液态烃中硫醇抽提出来，其化学方程式为： 经过抽提后的碱液含有硫醇钠盐，进入氧化塔进行氧化再生。氧分子与催化剂（聚酞菁钴或磺化钛菁钴）形成不稳定的活化络合物，活化络合物与硫醇钠水解生成稳定的二硫化物。碱液由此得以再生，循环使用，其转变的化学方程式为：,13,气分装置脱硫部分采用胺液（MDEA）脱硫化氢，碱洗脱硫化氢以及催化氧化脱硫醇工艺。1、胺液（MDEA）脱硫化氢和碱洗脱硫化氢催化来的液态烃进入缓冲罐，经液态烃脱硫塔进料泵打入液态烃脱硫塔下部，与打入塔顶的贫液MDEA在塔内的填料中逆流接触，液态烃为连续相，贫液为分散相，液态烃中的H2S等无机硫被胺液吸收，吸收有硫化氢的胺液(富液)在塔底与液态烃沉降分离后返回回收车间再生后，再生后的胺液（贫液）输送回来继续使用。 经过胺脱后的液态烃还含有部分的硫化氢，需要进入碱洗罐用420%的碱液进一步脱除硫化氢等无机硫；,气分脱硫流程,14,2、脱硫醇碱洗后的液态烃从碱洗罐顶部出来进入抽提塔下部，自下而上与剂碱循环泵抽出的剂碱在抽提塔内部的填料层上逆向接触，充分反应，脱除液态烃中的大部分硫醇。从抽提塔顶部出来的脱除有机硫后的液态烃与水在静态混合器充分混合，进入液态烃水洗罐，水洗后的液态烃进行沉降脱水，送入气体分馏进料缓冲罐。剂碱在抽提塔底部沉降分离后，从抽提塔底部出来经换热到30-60，进入碱液再生塔进行氧化再生，氧化再生后碱液从氧化塔顶出来进入轻烃分离罐，到氧化再生分离后的剂碱抽出循环使用。,15,16,气体分馏部分是以液化气为原料,通过分馏生产出精丙烯、丙烷和混合C4馏分的过程。 气体分馏各塔釆用精馏原理，在一定的温度、压力条件下，利用被分馏的各组分具有不同的挥发度，即各组分在同一压力下具有不同的沸点，若被分离的各组分在同一压力下，沸点相同或相近，则不能用一般的精馏方法将它们分离。 精馏过程的实质是：不平衡的汽液两相在塔内多次逆向接触，多次部分汽化和部分冷凝，达到传热传质的目的，使气相中轻组分浓度不断提高，液相中重组分浓度不断提高，从而使混合物得到充分的分离。,精馏原理,16,其精馏过程需有以下几点基本条件：a.被分离的物质的相对挥发度不等于1。b.汽、液两相必须同时存在并相互逆流接触。c.相互接触的两相有不平衡性，即具有温度差和浓度差。d.具有一定数量的塔盘。,17,精馏原理,气体分馏最基本的设备是由精馏塔、冷凝冷却器和重沸器组成的。塔内装设塔板，进料板以上为精馏段，进料板以下为提馏段，塔内进行精馏过程。原料进入进料板，其汽、液相在进料板的温度、压力下分别与塔内的汽、液相混合后，汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段。通过塔板的精馏作用，沿塔高向上，轻组分浓度递增，温度递减；沿塔高向下，重组分浓度递增，温度递增。塔顶馏出物经塔顶冷凝冷却器冷凝冷却，一部分抽出作为塔顶产品，一部分送回塔顶作塔顶回流。塔底由重沸器提供热量，将塔底物加热，使塔底物中所含部分轻组分蒸发，作为塔内蒸汽。塔底（或重沸器）液相抽出一部分送回塔内，一部分作为产品。,18,主要工艺流程,整个流程采用先脱碳三馏分，随后碳三馏分再进行脱乙烷、然后进入丙烯塔进行丙烷、丙烯分离。因为丙烯要求分离精度最高，塔盘数高，单塔局限性较大，所以采用双塔结构。,19,丙烯塔,丙烯塔是为了分离丙烯和丙烷，而丙烯和丙烷的相对挥发度极为相近，分离丙烯和丙烷所需的塔板较多，而聚合级丙烯的纯度要求在99.6%。如果用单塔操作分离出纯度99.6%的丙烯需要大约200层塔板，塔高大约130米，这显然不合理，为了降低塔高所以采用双塔操作。,20,工艺流程概述,脱硫后的液态烃进入脱丙烷塔进料罐，由进料泵抽出经换热后进入脱丙烷塔进行精馏，塔底碳四馏份靠自压经过出料换热后，通过冷却器冷却到40C左右送去灌区。脱丙烷塔顶碳三馏份经脱丙烷塔顶冷却器冷却到40C进入脱丙塔塔顶回流罐，部分抽出作脱丙烷塔回流，另一部分向脱乙烷塔进料。脱乙烷塔塔顶产物经冷却器冷却，然后进入脱乙烷塔回流罐；塔底馏份靠压差自压进入粗丙烯塔。粗丙烯塔底丙烷馏份经丙烷冷却器冷却后外送，粗丙烯塔顶馏份进入精丙烯塔底部。精丙烯塔塔底馏出液经塔