卞进发第四章典型化工生产技术

1、第4章典型化工生产技术，基础化工生产技术，2020年7月22日，1，化学工业出版社，主要内容，第1节烃类热裂解，第2节甲醇化工生产技术，第3节合成氨和尿素生产技术，第4节醋酸生产技术，第5节聚合工艺，2020年7月22日，2，化学工业出版社，三大目标，了解熟悉烃类热裂解，合成气制甲醇和合成氨，甲醇羰基化制醋酸，聚合等生产技术的特点和工业应用。借助工程、经济和市场的概念，我们可以选择合适的技术生产方法。通过单元反应过程的实例，我们可以了解它们各自的规律，从而提高学生开发新产品和对当前工艺进行技术改造的兴趣。7/22/2020，3，化学工业出版社，第1节烃热解，7/22/2020，4，化学工业出版

2、社，应用知识1烃热解和裂解原料；2 .烃类热裂解工艺及主要设备；3.裂解气分离工艺：预处理和精馏分离系统。技能目标1可以根据裂化过程控制的工艺参数识别用于裂化的原料；2通过分析具体的裂解工艺流程，掌握正确控制工艺参数的原则；根据裂解气分离提纯的要求，可以提出正确的处理方法。7/22/2020，5，化学工业出版社，1。烃类原料的热裂解和热解。碳氢化合物热解过程3。裂解气分离工艺，7/22/2020，6，化学工业出版社，扬子乙烯烯烃厂，7/22/2020，7，化学工业出版社，乙烯装置区主要生产装置，7/22/2020，8，化学工业出版社，乙烯装置的关键设备，冷箱，Rhuems公司的乙烯热泵SRT炉

3、型和Kellogg公司的USRT炉型在国内大多采用。7/22/2020，31，化学工业出版社，裂解炉，7/22/2020，32，化学工业出版社，图4-6裂解炉结构示意图，7/22/2020，33，化学工业出版社，表4-3 SRT裂解炉辐射段管布置图，7/22特别是当使用乙烷和丙烷作为裂解原料时，裂解气中的燃料油含量非常低。图4-7轻烃裂解工艺示意图，2020年7月22日，35，化学工业出版社，二。烃类热裂解工艺，以馏分油(减压塔侧线油)为原料的工艺。裂解后得到的裂解气含有相当数量的重组分。这些重燃料油馏分在与水混合后难以分离油和水。因此，在冷却裂解气的过程中，应该是图4-8馏分油裂解过程示意图

4、，7/22/2020，36，化学工业出版社，3。热解气体的分离过程，7/22/2020，37，化学工业出版社，3。裂解气的分离过程，裂解气的组成：含氢和各种烃类(大部分已在C5以上脱除)，裂解气分离的目的是脱除裂解气中的有害杂质，分离单烯烃或其他烃类馏分，为化工行业提供原料。7/22/2020，38，化学工业出版社。在图中，气体净化是去除杂质，消除对后续操作的干扰，净化产品，可称为产品精馏前的准备；压缩和制冷是后续分离的必要条件和保证系统。蒸馏分离是获得合格单一产品的系统，是整个分离过程的核心。图4-9低温分离过程示意图，7/22/2020，39，化学工业出版社，3。裂解气的分离过程，裂解气净

5、化和冷冻压缩的预处理过程，7/22/2020，40，化学工业出版社，3。裂解气分离工艺，(1)酸气预处理，脱除裂解气中的酸气。碱洗法：7/22/2020，41，化学工业出版社，图4-10两级碱洗和一级水洗工艺流程，7/22/2020，42，化学工业出版社，7/22/2020，43，化学工业出版社，三。裂解图4-11乙醇胺脱除酸性气体的工艺流程，2020年7月22日，45，化学工业出版社，第三版。裂解气的分离过程醇胺法与碱洗法的比较醇胺法的优点是吸收剂可以循环使用。酸性气体含量高时，醇胺法在吸收液消耗和废水处理能力方面明显优于碱洗法。当乙烯装置中酸性气体含量较高时(如裂解原料中硫的体积分数超过0

6、.2)，为了降低碱耗，降低生产成本，裂解气中的酸性气体先用醇胺法预脱除，再用碱洗法进一步脱除。7/22/2020，46，化学工业出版社，3。裂解气的分离过程，通常裂解气压缩机的出口压力约为3.5-3.7兆帕，冷却至15左右后，送入低温分离系统。此时，裂解气中的饱和水含量约为(600-700)10-6，如果将这些水引入低温分离系统。这些水合物在设备和管道中积累，会造成堵塞，因此需要干燥和脱水。为了避免低温系统的冻结和堵塞，通常要求将裂解气的含水量(质量分数)降低到110-6以下，即脱水后，裂解气的露点应控制在-70以下。7/22/2020，47，化学工业出版社，3。在裂解气的分离过程中，脱水吸附

7、干燥裂解气中的水分含量不高，但脱水物料的干燥度很高，因此采用吸附法进行干燥。图4-12活性氧化铝和分子筛的等温吸附曲线和等压吸附曲线。目前工业上用3A分子筛对裂解气进行干燥和脱水。7/22/2020，48，化学工业出版社，温度对3A分子筛吸附的影响，7/22/2020，49，化学工业出版社，3。裂解气的分离过程，从炔烃中脱除炔烃的处理方法溶剂吸收法(通常以C3-C4油为溶剂)是用溶剂吸收裂解气中的炔烃，达到净化和回收的目的，同时催化加氢法是将裂解气中的炔烃加氢成烯烃或烷烃，从而脱除乙炔。7/22/2020，50，化学工业出版社，3。裂解气的分离过程，预加氢和后加氢，预加氢，是指裂解气被压缩或冷

8、却，酸性气体和水分被除去，然后被压缩，然后在催化剂的作用下进行其自身的选择性加氢反应(不从外部添加氢源)以除去炔烃。也称为自支撑氢催化加氢工艺。后加氢工艺是指从裂解气中分离C2和C3馏分，然后分别对C2和C3馏分进行催化加氢。后加氢后，需要向系统中加入氢源以除去乙炔、甲基乙炔和丙二烯。优缺点比较：预加氢利用裂解气中含有的氢气进行加氢反应，简化了工艺，节约了投资，但其最大的缺点是催化剂选择性差。后加氢工艺的优点是催化剂具有良好的选择性。温度容易控制，飞行温度问题不易发生。正因为如此，目前后加氢主要用于工业。7/22/2020，51，化学工业出版社，图4-14两段绝热床加氢工艺，7/22/2020

9、，52，化学工业出版社，3。裂解气分离过程中，采用溶剂吸收法，选择性吸收C2馏分中的少量乙炔进入溶剂，实现乙炔脱除。选择性吸收乙炔的溶剂在一定条件下可以解吸乙炔。因此，在用溶剂吸收法除去乙炔的同时，可以回收高纯度的乙炔。常用的溶剂有二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和丙酮。7/22/2020，53，化学工业出版社，图4-15 DMF溶剂吸收脱乙酰工艺流程(Lummus)，7/22/2020，54，化学工业出版社，汽轮机，表面冷凝器，补给系统，油路系统，补给泵，真空泵，大气安全阀，泄漏蒸汽冷凝器，密封油系统油箱，油泵油冷却器，高位油箱，蓄压器等。吸入级间冷却设备，油冲洗系统，密封

10、系统，密封装置，缓冲气体，防喘振控制系统，透平压缩机组组成，7/22/2020，55，化学工业出版社，第三版。裂解气的分离过程，(2)裂解气在压缩和制冷系统中的压缩在脱甲烷塔顶部，其分离温度和压力之间的关系有以下数据。分离压力MPa甲烷塔顶温度/3 . 04 . 0-96 0 . 61 . 0-130 0 . 150 . 3-140，7/22/2020，56，化学工业出版社，三。裂解气分离过程，节省压缩能耗，图4-16单级压缩和多级压缩的pV图比较图4-17裂解气五级压缩过程，2020年7月22日，58，化学工业出版社，第三版。裂解气的分离过程，2 .裂解气精馏分离系统(1)分离过程的组织目前

11、，国内外大型裂解气分离装置广泛采用低温分离方法。低温分离的原理是利用气体中各组分的熔点差异，将除氢气和甲烷以外的所有其他碳氢化合物冷凝到-100以下，然后用不同的蒸馏塔对每种碳氢化合物逐一进行精馏分离。其实质是冷凝精馏过程。7/22/2020，59，化学工业出版社，3。裂解气分离工艺，深冷分离工艺分为三个连续工艺(甲烷、乙烷和丙烷工艺)、预脱乙烷工艺(乙烷、甲烷和丙烷工艺)，7/22/2020，66该工艺技术成熟，运行周期长，稳定性好，对不同组成的裂解气适应性强。这个过程被广泛使用。图4-22顺序流程示意图，2020年7月22日，61，化学工业出版社，三。裂解气的分离过程。当进入低温系统所需的

12、材料量尽可能少时，可以采用预脱乙烷工艺。裂解气首先由脱乙烷塔分离，塔底液体为C3或以上。C3馏分不是进入低温系统，而是在脱丙烷塔中从塔顶获得，并送入丙烯精馏塔，丙烯和丙烷分别在塔顶和塔底获得。CH4。脱乙烷塔顶部的C2馏分进入低温系统CH4。脱乙烷塔塔顶得到H2，塔底的C2馏分进入乙烯精馏塔，塔顶得到乙烯，塔底得到乙烷。图4-23预脱乙烷流程图，2020年7月22日，62，化学工业出版社，3。在裂解气分离过程中，如果裂解气在C4以上含有较多的烃类，会对工艺中的下游管道和设备产生不利影响，因此需要及时将其去除，最好采用预脱丙烷工艺。在脱丙烷塔中，C3馏分从塔底获得，易于聚合的丁二烯尽早分离。C3

13、以上的釜液在脱丁烷塔中分离，塔底得到裂解汽油，塔顶得到C4产品，脱丙烷塔顶部C3以下的组分依次压缩分离。图4-24预脱丙烷流程示意图，2020年7月22日，63，化学工业出版社，三。裂解气的分离过程，(2)低温分离过程分析分离过程的主要评价指标乙烯回收率是评价分离装置是否先进的重要技术经济指标。7/22/2020，64，化学工业出版社，3。裂解气分离过程，深冷分离系统制冷消耗分布，表4-9深冷分离系统制冷消耗分布，7/22/2020，65，化学工业出版社，3。裂解气的分离过程，脱甲烷塔的目的是除去氢气和甲烷，即在-90脱甲烷塔是一个多组分蒸馏塔，其中甲烷是轻质关键组分，乙烯是重质关键组分。从塔

14、顶分离出的甲烷轻馏分中的乙烯含量应尽可能低，以确保乙烯的回收率。底部产品中的甲烷含量应尽可能低，以确保乙烯产品的质量。2020年7月22日，66，化学工业出版社，脱甲烷塔装置，2020年7月22日，67。第三，裂解气的分离过程，冷箱是一个低温设备，运行在-100-160。由于温度低，易散冷，高效板式换热器和气液分离器放在一个装有保温材料的盒子里。原理是通过节流膨胀获得低温。其目的是在低温下回收乙烯，产生富氢和富甲烷馏分。冷箱根据其在过程中的不同位置可分为前冷却和后冷却。冷箱被称为脱甲烷塔前的前冷却和脱甲烷塔后的后冷却。7/22/2020，68，化学工业出版社，冷箱膨胀/压缩机，7/22/202

15、0，69，冷箱板翅式换热器结构图，板翅式换热器管束结构图，翅片结构类型A轻直翅片；之字形鳍；多孔翅片，7/22/2020，70，化学工业出版社，图4-28脱氢和高压脱甲烷前的工艺流程，7/22/2020，71，化学工业出版社，3。裂解气、乙烯塔、乙烯蒸馏塔、轻关键组分、重关键组分、乙烷的分离过程，因为乙烯塔的制冷消耗占总制冷量的很大比例。因此，乙烯塔是低温分离装置中的关键塔。7/22/2020，72，化学工业出版社，图4-32非绝热蒸馏塔、中间冷凝器和中间再沸器示意图，7/22/2020，73，化学工业出版社，成品罐，7/22/2020，74，化学工业出版社，第二节甲醇化学生产技术(化学技术2)。天然气蒸汽转化的原理及设备特点；3.甲醇合成及精制的原理和工艺流程；4.天然气水蒸气重整制合成气和甲醇合成的工艺条件及影响因素。技能目标1能熟练使用参考