路平 精馏分离方法及原理

1、路平 精馏分离方法及原理第1页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三精馏分离方法及原理乙烯生产精馏分离方法精馏分离基本原理乙烯生产中分离方法及原理第2页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三1 乙烯生产1.1 乙烯生产方法1.2 石油裂解的产物1.3 精馏分离的对象和目的第3页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三1.1 乙烯生产方法原油裂解制乙烯原油渣油裂解制乙烯催化干气精制生产乙烯甲醇制乙烯的MTO 工艺甲烷氧化偶联法（OCM）制乙烯裂解是利用高温将烷烃、环烷烃、芳烃等通过脱氢、断链等反应生成烯烃、碳原子数较少的产物。分蒸汽裂解和加氢热

2、裂解。原油：石脑油、煤油、轻柴油、重柴油原油：石蜡基原油渣油、环烷基原油渣油第4页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三1.2 石油裂解的产物裂解原料性质原料石脑油煤油轻柴油减压柴油相对密度d4200.67439.0073.00102.000.783178.502040.823260.50308.500.898馏程IBP50%EP元素分析%(wt)CHS84.3614.370.1786.0613.730.2985.6713.400.7986.4912.740.77第5页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三THR-DC （管式固定床催化裂解）裂解条件原料石脑

3、油煤油轻柴油减压柴油裂解温度,850800820831890750840900裂解压力,0.0980.3330.0980.0980.0980.0980.0980.392停留时间,s0.0680.2150.200.1690.1300.3480.0150.035蒸汽/原料中碳1.021.641.170.541.090.550.591.15气化率,%(vol)80.1065.4076.6069.6065.2067.0056.9054.00第6页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三THR-DC裂解原料产品收率（vol% ） 原料石脑油煤油轻柴油减压柴油H22.501.403.002

4、.403.501.700.801.70CO2.500.209.600.905.300.300.301.50CO213.806.4019.7016.7025.7010.901.103.60CH417.3010.7013.8010.4013.710.008.8016.20C2H61.801.901.902.401.402.902.101.10C2H436.3023.9029.8025.6025.7023.7023.0030.30C3H80.900.400.400.500.300.500.701.80C3H613.4015.9015.4016.509.8016.9014.304.00C4H100.1

5、01.300.000.000.000.000.000.00C4H81.005.603.304.401.405.702.400.30C4H64.804.006.005.403.705.506.601.90第7页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三THR-DC裂解条件与主要产品收率原料石脑油煤油轻柴油减压柴油裂解温度,850800820831890750840900裂解压力,0.0980.3330.0980.0980.0980.0980.0980.392停留时间,s0.0680.2150.200.1690.1300.3480.0150.035CO213.806.4019.701

6、6.7025.7010.901.103.60CH417.3010.7013.8010.4013.710.008.8016.20C2H436.3023.9029.8025.6025.7023.7023.0030.30C3H613.4015.9015.4016.509.8016.9014.304.00第8页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三1.3 精馏分离的对象和目的精馏分离对象分离具有不同挥发度（沸点）的混合液或混合气精馏分离目的将混合物分离成符合标准的各产品。烃的名称分子量常压下沸点CH4C2H4C2H6C3H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H1416.04

7、328.05430.07042.08144.09758.12472.15186.178- 161.495- 103.68- 88.60- 47.72- 42.045-0.5036.06468.732第9页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三2 精馏分离方法2.1 分离过程的发展现状2.2 精馏分离方法第10页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三2.1 分离过程的发展现状第11页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三2.2 精馏分离方法名 称分 类操作压力操作流程蒸馏方式分离组分加压间歇式简单蒸馏双组分常压连续式分馏多组分减压精馏特殊精馏

8、用于分离物系沸点较低用于分离物系沸点较高，易结焦分馏用于混合物各组分沸点相差很大的分离用于混合物各组分沸点相差不大，且要获得较高收率的分离用于混合物各组分沸点相近，且要获得较高收率的分离用于获得一定馏程范围产品的分离第12页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3 分离基本原理3.1 分离的基本原理3.2 操作压力对汽液平衡的影响3.3 分离方法及原理3.4 理论板数对精馏分离效率的影响3.5 操作条件对精馏分离效率的影响3.6 多组分精馏分离第13页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.1 分离的基本原理分离的基本原理与具体分离方法有关蒸馏的基本原理将

9、混合物进行部分汽化或部分冷凝的分离分馏、精馏和特殊精馏的基本原理将混合物进行多次部分汽化和多次部分冷凝的分离理论依据汽液平衡关系第14页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三汽液平衡关系对多组分汽液平衡关系表达形式K表达式yi=KixiKi值称汽液平衡常数由K图获得表达式yi/yj=ijxi/xjij值称相对挥发度ij=Ki/Kj第15页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三轻烃汽液平衡关系K图（高温段）第16页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三第17页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三汽液平衡关系对双组分汽液平衡

10、关系表达形式表达式T-x-y图X-y图注意：上述汽液平衡关系仅表达形式不同，汽、液相组成是一致的。第18页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三双组分汽液平衡关系T-x-y图理想溶液，拉乌尔定律p=px；理想气体，道尔顿分压定律p=Py。总压：第19页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三双组分汽液平衡关系T-x-y、 x-y图第20页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三双组分汽液平衡关系x-y图越大，x-y线离对角线越远，汽液平衡组成相差越大，说明混合物容易分离。趋近于1， x-y线离对角线越近，汽液平衡组成相差很小，说明混合物容易分离

11、。第21页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.2 操作压力对汽液平衡的影响第22页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.3 分离方法及原理简单蒸馏第23页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.3 分离方法及原理分馏、精馏和特殊精馏原理平衡级理论板第24页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三精馏流程及操作线第25页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三理论板及分离效果对一定的物系，操作条件恒定，理论板（梯级数）越多，xD越高，xW越低，说明分离效果好。平衡线和操作线间距表示理论板分离效果。第

12、26页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三理论板与塔内温度分布第27页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.4 理论板数对精馏分离效率的影响在进料热状况和回流比不变的条件下，理论板减少，分离效率降低。第28页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.5 操作条件对精馏分离效率的影响操作压力在回流比和进料热状态一定，塔内操作压力降低，平衡线远离操作线，所需理论板数减少，实际分离效果提高。第29页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.5 操作条件对精馏分离效率的影响回流比在操作压力和进料热状态恒定，回流比增大，操作线

13、与平衡线间距增大，所需理论板减少，实际分离效果增大。此时，增加了塔釜的加热量。第30页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.5 操作条件对精馏分离效率的影响进料状态在回流比恒定的情况下，进料温度降低，提馏段操作线远离平衡线，所需理论板少，实际分离效果好。冷液进料不足，塔釜加热量大，易使物料产生聚合或结焦。第31页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三说 明操作压力降低，分离效果提高。回流比提高，分离效果提高。进料温度降低，分离效果提高。改变上述操作工艺条件，可提高分离效果，即提高塔顶产品组成。但受全塔物料衡算的限制。第32页，共50页，2022年，5月2

14、0日，17点47分，星期三3.6 多组分精馏分离对多组分精馏其精馏原理与双组分相同。理论板数和操作条件对分离效率的影响趋势也相同。不同在于处理对象由双组分变为多组分，导致考虑问题的方法有所变化。根据对多组分分离的要求确定预分离混合物中的轻、重关键组分。以轻、重关键组分作为双组分考虑对设备的要求和操作条件改变对分离效率的影响。第33页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三3.6 多组分精馏分离对其他组分：当各组分间沸点相差较大，可近似认为轻组分全部在塔顶馏出，重组分全部在塔釜排出。当各组分间沸点相差不大，则轻、重组分在塔顶、塔釜排出的组成可由理论板数确定。说明各组分在塔顶和塔釜

15、的分配，不仅受理论板数和塔操作条件限制，而且受全塔物料衡算的限制。第34页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4 乙烯生产中分离方法及原理4.1 裂解气预分馏4.2 脱甲烷塔4.3 脱乙烷塔4.4 乙烯精馏塔4.5 脱丙烷塔加氢回流第35页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.1 裂解气预分馏裂解气预分馏属于多组分分离。裂解气预分馏的作用是将裂解气中的重组分（如燃料油、裂解汽油、水分）与轻组分（如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯）分离。根据裂解气中各组分沸点，裂解气最终应冷却到40左右，可采用冷却分馏。烃的名称常压下沸点CH4C2H4C2H6C3H6C3H8n-

16、C4H10n-C5H12n-C6H14-161.495-103.68-88.60-47.72-42.045-0.5036.06468.732第36页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.1 裂解气预分馏轻烃裂解装置裂解气预分馏第37页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.1 裂解气预分馏馏分油裂解装置裂解气预分馏过程水在0.038MPa，沸点75；0.057MPa，沸点85 ；0.025MPa，沸点65 。第38页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.1 裂解气预分馏油洗塔第39页，共50页，2022年，5月20日，17点47分

17、，星期三水洗塔分离C5，C6烃的名称常压下沸点CH4C2H4C2H6C3H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14-161.495-103.68-88.60-47.72-42.045-0.5036.06468.732第40页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三典型的顺序深冷分离流程第41页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.2 脱甲烷塔分离氢气、甲烷与乙烯第42页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.2 脱甲烷塔P=40.2MPa，塔顶温度： T= -98 -141，提高压力，可节省冷量。要提高乙烯回收率，应降低塔顶温度。第43页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.2 脱甲烷塔压力升高，甲烷对乙烯的相对挥发度降低。P=4.4MPa，1第44页，共50页，2022年，5月20日，17点47分，星期三4.2 脱甲烷塔压力升高，和回流比降低，可节省冷量。但塔釜甲烷组成升高，而且分离也不易。但为了节省冷量，故只有牺牲设备投资，增加塔板数。第45页，共50页，2022年，5月20