产品精制、气体分馏及M T B E装置基本原理概述2010年4月30日目录第一章总述第二章干气、液化气脱硫第三章轻油、液化气脱硫醇第四章气体分馏第五章MTBE合成第一章总述1.1双脱装置作用：1）处理来自催化装置的干气，脱除其中的硫化氢，脱硫后的气体去燃料气管网和制氢装置；2）处理来自催化装置的液化气，脱除其中的硫化氢和硫醇，为下游气体分馏装置提供原料；3）处理来自催化装置的汽油，脱除汽油中的硫醇硫，满足汽油质量对硫醇硫的要求。
1.2气分装置作用：来自催化装置并经过脱硫、脱硫醇装置精制后的液化气经过气体分馏装置精馏后，生产丙烯和丙烷产品。
混合碳四作为下游MTBE装置的原料。
1.3MTBE装置作用：来自气分装置的混合碳四与外购甲醇经过MTBE装置处理后主要产品为MTBE产品，MTBE纯度≥98%（重）（含C5），该产品辛烷值高，且调合性能优良，可用作高辛烷值无铅车用汽油的添加组分，又是汽油中所需氧含量的最重要来源。
装置的副产品为未反应C4馏分，用作民用液化气燃料。
第二章干气、液化气脱硫2.1基本原理：吸收与解吸炼油生产过程产生的炼厂气是多种组分的混合物，并可能含有杂质。
只有将它们分离、提纯、精制，才能进人下一道炼制工序或作为化工原料和其他用途。
为实现分离过程，炼油厂广泛采用吸收和解吸的方法。
2.1.1基本概念（1）物系的相在物质体系中，具有相同物理和化学性质的均匀部分，称为相。
其分散度达到分子大小的数量级。
相与相之间有明确的分界面。
如装在压力容器内的液化石油气，上部的气体称为气相，下部的液体称为液相。
由浮在水面上的冰块及水、蒸汽所组成的物系，冰块称为固相，水称为液相，上部蒸汽则称为气相。
这三者虽具有相同的化学性质，但物理性质却不一样，因此是三个相。
由油和水组成的物系，如果分了层，上面油的部分称为油相，下面水的部分称为水相。
虽然都是液体，但属于不同的相。
又如两种或两种以上的物质组成的溶液，因其任何部分都是均匀的，所以整个溶液就是一个相。
许多合金也是多相体系。
（2）组分、组分数形成一物系的各种纯化学物质称为该物系的组分。
物系中所含这些物质的种类数，称为该物系的组分数。
而构成各种可能组成的平衡物系所需的最少组分数称为独立组分数。
若物系各组分之间没有化学反应，则所有组分都是独立组分。
例如酒精的水溶液，酒精是一个组分，水是一个组分，组分数为2。
（3）相平衡在一定温度和压力下，一个物系可由两个或多个相之间形成相互平衡的状态，相与相之间表观上没有物质的转移(实际上是同一组分在相间转移的速度相同)，因而各相的组成不变，这种相间处于动平衡的状态称为相平衡。
但当温度、压力等条件改变时，这种平衡状态就会改变。
（4）饱和蒸气压在一定温度下，某物系的气－液两相处于相平衡状态时，其蒸气称为饱和蒸气。
饱和蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。
此时的液相称为饱和液体，相应的温度称为饱和温度。
在同一温度下，不同物质具有不同的饱和蒸气压，沸点低的物质饱和蒸气压大，沸点高的物质饱和蒸气压小。
（5）溶液与溶质吸收，常指气体吸收，是一种分离气体混合物的过程。
用适当的液体溶剂处理气体混合物，使其中的一种或几种组分溶于溶剂，从而达到分离气体混合物的目的。
吸收时所用的液体称为吸收剂，也称为溶剂；被吸收的气体称为吸收质，也称为溶质；吸收气体后所得的液体称为吸收液，也称为溶液；不被吸收的气体称为惰性气体，也称为载体。
吸收过程中所谓惰性气体，常常也会被溶解一点，只是溶解量很少。
2.1.2吸收与解吸过程的基本原理（1）吸收与解吸的基本概念吸收与解吸过程，是炼油中分离气体混合物的一种重要方法。
吸收过程是气体混合物中某些气体组分(如C3、C4等或H2S)，在吸收剂中(如汽油或乙醇胺)的溶解过程。
反之，把吸收液中溶解的气体组分，通过升温或减压分离出来的过程，则是解吸过程。
吸收过程有两种类型：一种是物理吸收（如用汽油作吸收剂吸收富气中的C3、C4组分)；另一种是化学吸收(如用乙醇胺类作溶剂吸收气体中的硫化氢)，化学吸收是伴随有化学反应的吸收过程。
解吸过程也有以下几种类型:1）将溶有气体的吸收液(饱和吸收液)，用加热升温的办法将气体蒸脱(解吸)出来。
2）将原来处于较高压力并溶有气体的吸收液进行减压闪蒸，不需加热也能实现气体解吸的目的。
3）将吸收液加热后送至解吸塔顶，塔底通入惰性气体（或蒸汽)，进行逆流接触，用汽提的办法降低被吸收组分的分压，可将吸收液中的气体组分解吸出来。
4）采用精馏法(用全塔或仅用提馏段)将吸收液中某些组分分离出来。
在实际生产中采用哪种类型的解吸过程最合理，应根据工艺特点、产品质量和回收率的不同要求而定。
（2）吸收与精馏的区别吸收和精馏过程是混合物分离的两种不同方法；前者是利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同，而后者是利用混合物中各组分的挥发度不同进行分离。
吸收过程只是混合气体中的被吸收组分进入吸收剂中；在精馏过程中，则不仅有气相中的重组分进人液相中还有液相中的轻组分转入气相。
因此，吸收过程属于单向传质，而精馏为双向传质。
（3）吸收过程的基本原理吸收过程中，气液两相在塔板上进行接触时，在一定的温度、压力下因各种气体烃在吸收剂(如汽油)中的溶解度不同而吸收程度不同，随着各种烃类在吸收剂中的浓度增加又有相当数量的各种烃类从吸收剂中跑到(解吸)气相中去，直到被吸收的各种烃的分子和从吸收剂中跑到气相的分子数量相等时，就达到了吸收过程的气液相平衡。
处于相平衡状态时，饱和吸收剂中各组分的浓度不会再增加，气体中各组分浓度也不会再减少。
要想使吸收过程继续进行，必须靠降低温度、提高压力等改变操作条件的措施，来破坏这种平衡状态。
2.1.3吸收与解吸条件的选择及影响（1）吸收压力当液气比和吸收温度一定时，提高吸收压力，可增加气体的吸收率，当吸收压力达到某数值后，吸收率增加的幅度也很小，同时提高压力，又增加设备的重量，动力消耗也相应增大。
因此，吸收压力以多高为宜，需要统筹考虑。
（2）吸收温度吸收温度越低，吸收效率越高。
在炼厂中由于受到冷却水温度的限制，吸收温度一般控制在40℃左右。
因吸收过程是放热过程，特别当原料中被吸收组分浓度较大时，吸收塔内的温度将显著上升，这将影响吸收效率。
为了取走吸收热降低吸收温度，通常吸收端中部设有中间冷却循环回路，以便除去吸收过程中放出的热量。
（3）液气比液气比就是吸收剂量与进入吸收塔的原料气量之比。
吸收塔加大液气比，可提高吸收率。
但是注意，液气比不能无限增大，当液气比达到一定值时继续增加，吸收率的提高并不明显。
对一定原料来说，液气比增大意味着吸收剂量的增加，而增加吸收剂量势必增大动力消耗，且又增加吸收-解吸塔和稳定塔的液相负荷，因此过大的液气比，既不经济又不合理。
吸收过程的液气比和精馏过程的回流比一样也存在一个最小液气比问题（可通过计算确定)。
实际操作中的液气比可取最小液气比的1.2－2.0倍。
（4）吸收剂的质量吸收剂的质量对气体的吸收率也有很大的影响。
在吸收过程中若吸收汽油中溶有过多的C3、C4组分，则C3、C4的吸收率要低。
用稳定汽油作吸收剂，其质量的好坏(含C3、C4组分的多少)，一般可通过稳定塔进行调节。
实验证明，稳定塔在正常负荷下，只要工艺条件选取适当，稳定汽油中的C4含量可以控制1％以下，从而可以保证吸收剂的质量。
（5）空塔速度吸收塔的空塔线速度过高，将有大量吸收剂从塔顶带走；气速过低，气液两相在塔板上不能很好地接触，又会影响吸收效率。
对于已有的塔来说，气量的多少决定了空塔线速度的大小。
压力在1.0MPa左右时，吸收塔的允许线速度一般在0.25m/s左右。
解吸是吸收的相反过程，因此，解吸条件和影响因素（指压力、温度、液气比)恰与吸收条件相反。
2.2干气、液化气脱硫原理醇胺法脱硫是当前被广泛采用的用于除去气体和液化气中的硫化氢的工艺。
本装置以25wt%的复合型甲基二乙醇胺（MDEA）溶液为吸收剂，在脱硫塔内将贫胺液与干气、液化气逆流接触，将干气、液化气中的硫化氢和部分二氧化碳吸收下来，从而使干气、液化气得到净化。
醇胺法脱硫有气体脱硫和液体脱硫两种。
干气属于气体脱硫，液化气属于液体脱硫。
干气脱硫过程是醇胺溶液与干气在塔内进行逆向接触，并伴随着化学反应的吸收过程，液化气脱硫过程是醇胺溶液与液化气两种溶液在塔内接触进行化学反应的抽提过程。
胺液吸收硫化氢、二氧化碳是一个可逆过程，在较高的温度下，吸收了硫化氢、二氧化碳的胺液将会解吸释放出硫化氢、二氧化碳。
利用该反应的可逆性质，可以使得富胺液再生成为贫胺液，从而实现胺液吸收剂的循环使用。
MDEA与H2S、CO2的反应如下：MDEA与H2S的反应2RNH2 + H2S ↔ (RNH3)2S(RNH3)2S + H2S ↔ 2RNH3HSMDEA与CO2的反应2RNH2 + CO2 + H2O ↔ (RNH3)2CO3(RNH3)2CO3 + CO2 + H2O ↔ 2 RNH3HCO3注：上式中R表示-CH2-CH-OH 基团CH3（1）吸收原理利用乙醇胺水溶液具有弱碱性，而原料的H2S、CO2具有弱酸性，两者在一定压力，低温的胺洗塔内逆向接触，发生化学反应，生成硫化胺盐和酸式硫化胺盐，从而硫化氢被脱除。
原料气得到净化。
吸收是气体体积缩小的放热反应，同时胺液有较强的碱性。
因此吸收条件需要低温、高压。
（2）解吸原理胺液随温度升高碱性降低，在吸收过程中生成胺盐，在高温，低压的解吸塔内分解出H2S、CO2，乙醇胺溶液得到再生，循环使用。
解吸是气体体积增大的吸热反应，同时要求胺液有较强的碱性。
因此解吸条件需要高温低压。
2.3干气、液化气脱硫工艺技术方案选择对于天然气、炼厂气采用醇胺法脱硫已有成熟的经验，国内外多年来所采用的加工流程基本一致。
即用一定浓度的胺液和气体及液化气逆流接触，气体及液化气中的H2S等被吸收，从而被脱除。
醇胺和H2S的反应是个可逆反应，在较高的温度下吸收了H2S的胺分解将H2S释放出来，从而可以实现胺的循环使用。
在醇胺法脱硫技术的发展过程中，人们开发了多种不同醇胺溶剂，如一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二乙丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。
近来，在国外单乙醇胺和二乙醇胺法已逐渐被淘汰，取而代之的是各种新型溶剂，特别是MDEA已被广泛采用。
炼厂气脱硫化氢主要的目的是消除作为燃料气对环境的污染及对设备的腐蚀，或者满足下游装置对炼厂气硫化氢含量的要求。
液化气脱硫化氢的目的是减少其H2S含量，满足作为民用燃料或化工原料的要求。
按连接在氮原子上的活泼氢原子数醇胺可分为伯醇胺（例如DEA）、仲醇胺(例如DEA)和叔醇胺（例如MDEA）。
几种常用溶剂的物性比较如下：从与酸性气反应的速度来看，MEA是最好的吸收胺，但MEA选择性差，对H2S和CO2的吸收程度相同。
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