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裂解气分离设计范文裂解气分离设计是一种常见的化工过程，用于将原料气体进行分离和提纯。
该过程主要用于石油化工工业中，在裂解炉中对重质石油化工原料进行热裂解，生成炼油气等多种气体组分，然后通过分离和提纯过程，将所需的各种气体分离出来。
裂解气分离设计的关键步骤包括原料气体的预处理、主分离过程和后处理过程。
其中，原料气体的预处理是为了去除杂质和调整气体组分的组成，以满足下一步的分离要求。
该步骤通常包括氢气、烯烃、硫化氢和一氧化碳等气体的除去，并根据具体工艺要求，调整气体组分的比例。
主分离过程是指将原料气体中的不同组分进行有效分离的过程。
常用的主分离技术包括吸收、膜分离、吸附和蒸馏等。
吸收是指通过溶剂将原料气体中的特定组分吸收到液相中，从而达到分离的目的。
常用的溶剂包括乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和脱氟溶剂等。
膜分离是通过选择适当的膜材料，根据不同气体分子的大小和极性差异，使其通过膜的速率不同，从而实现分离。
吸附是指利用吸附剂的亲和性差异，将原料气体中的特定组分吸附到固体表面上，然后通过调整吸附条件，使吸附剂释放出被吸附的组分。
蒸馏是利用原料气体中各组分的沸点差异，通过加热和冷凝的方式，将各组分逐一分离出来。
后处理过程是指对分离出来的气体进行进一步净化和提纯的过程。
常见的后处理技术包括冷却凝结、压缩和吸附等。
冷却凝结是将气体通过冷却和压缩，使其凝结成液体，然后通过重力分离或离心分离的方式，将液体与气体分离。
压缩是将气体通过增加压力，使其体积减小，从而使其中的杂质浓度增加，然后通过吸附或冷却凝结的方式将杂质去除。
吸附是通过在固体表面上吸附分子的方式，将气体中的杂质吸附到固体表面上，从而净化气体。
裂解气分离设计的关键是选择合适的分离技术和优化操作条件。
在选择分离技术时，需要考虑气体组分的差异和目标分离效果，并综合考虑经济性、操作简便性和安全性等因素。
优化操作条件可以通过调整温度、压力、流量和各组分的比例等参数，以达到最佳的分离效果和经济效益。
烃类热裂解（综述）摘要：乙烯是石油化学工业最重要的基础原料之一。
乙烯装置及其下游装置生产的“三烯三苯”是生产各种有机化工产品和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料，所以乙烯工业的发展水平总体上代表了一个国家石油化学工业的水平。
而裂解原料的优劣对乙烯生产有着至关重要的影响，乙烯生产过程中原料费用在乙烯成本中约占70％。
随着国民经济的发展，作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等资源，面临着严重短缺的局面。
而我国原油轻质油品的收率较低，可供乙烯裂解的原料一直偏紧，优质原料的供需矛盾更为突出。
因此，裂解原料的重质化、多样化势在必行。
乙烯绝大部分是由石油烷烃裂解而生产，乙烯裂解炉是乙烯生产中的关键设备。
因此，对乙烯裂解过程进行了解并进以利用，对石油化学工业来说是十分必要的，具有重要的现实意义并会带来巨大的经济效益。
ABSTRACT：Ethylene is one of the most important basic raw materials in petrochemical industry．Ethylene and its downstream products are the basic raw materials of a variety of organic chemical products，synthetic resin，synthetic fiber and synthetic rubber．So the level of development of ethylene industry as a whole represents a country level of the petro chemical industry．Pyrolysis of raw materials has a crucial impact on the course of ethylene production because of the cost of raw material accounts for 70％．With the development of the national economy，as the raw materials ethylene production of naphtha，light diesel oil and other resources is facing a serious shortage．The yield Of China Scrubland light oil is lower，and the row material of ethylene has been short,SO the contradiction between supply and demand is more prominent．At present，HVGO has more than 1O％of the total amount of raw materials．Most of ethylene is the production of paraffin oil，and the pyrolysis Furnace is the key equipment。
第一章烃类热裂解第三节裂解气的净化与分离一、概述（一）裂解气的组成和分离要求问题1:什么叫裂解气?1. 烃类经过裂解制得了裂解气，裂解气的组成是很复杂的，其中含有很有用的组份，也含有一些有害的杂质（见表1-23）。
裂解气净化与分离的任务就是除去裂解气中有害的杂质，分离出单一稀烃产品或烃的馏分，为基本有机化学工业和高分子化学工业等提供原料。
表1-23 轻柴油裂解气组成2. 需要净化与分离的裂解气，是由裂解装置送过来的。
3.裂解气的定义：它已经脱除了大部份C5以上的液态烃类，它是一个含有氢气,C1-C5的烃类和少量杂质气体的复杂气态混合物。
4.裂解气的分离要求:见表1-24,1-25.表1-24 乙烯聚合级规格表1-25 丙烯聚合极规格（二）裂解气分离方法简介问题2:深冷分离法的分离原理是什么?1.工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。
本章重点介绍深冷分离方法。
2.在基本有机化学工业中，冷冻温度小于等于-100度的称为深度冷冻，简称“深冷”。
♀3.分离原理就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同，在低温下除了氢气和甲烷以外，把其余的烃类都冷凝下来，然后在精馏塔内精馏塔进行多组份精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离下来。
其实质是冷凝精馏过程。
4.图1-24可知,深冷分离流程可以概括成三大部份：（1）气体净化系统;（2）压缩和冷冻系统;（3）精馏分离系统.二、酸性气体的脱除问题3:酸性气体有哪些?它们有什么危害?除去方法是什么?1.由表1-23的数据可以看出，裂解气中含有的少量硫化物、二氧化碳、一氧化碳、乙炔、丁炔以及水等杂质。
2.裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S),另外还有有机硫化物。
3.这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：(1)硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；(2)二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。
《化工工艺学》复习题库（部分）1.什么叫烃类的热裂解?答：烃类热裂解法是将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。
2.目前世界上主要乙烯生产国的产量是多少？答：3.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应二次反应：主要指由一次反应生成的低级烯烃进一步反应生成多种产物，直至最后生成焦或炭的反应。
4.什么叫键能？答：指1.01*10^5Pa和25摄氏度下（常温常压下），将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B所需要的能量（单位为KJ.mol-1）键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。
是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需的能量大小来衡量。
5. 简述一次裂解反应的规律性。
答：（1）烷烃—正构烷烃最有利于生成乙烯，丙烯，分子量愈小则烯烃的总收率愈高。
异构烷烃的烯烃总收率低于同碳原子的正构烷烃。
随着分子量增大，这种差别越小。
（2）环烷烃—在通常裂解条件下，环烷烃生成烯烃的反应优于生成单烯烃的反应。
含环烷烃较多的原料，乙烯的收率较低。
（3）芳烃—无侧链的芳烃基本上不易裂解为烯烃；有侧链的芳烃主要是侧链逐步断裂及脱氢。
芳烃主要倾向于脱氢缩合生成稠环芳烃，直至结焦。
（4）烯烃—大分子的烯烃能裂解为乙烯和丙烯等低级烯烃，烯烃脱氢生成的二烯烃能进一步反应生成芳烃和焦。
（5）各类烃裂解的难易顺序可归纳为：正构烷烃>异构烷烃>环烷烃(C6>C5)>芳烃6. 烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：（1）烃类热裂解的一次反应主要有：①脱氢反应②断链反应(2)烃类热裂解的二次反应主要有: ①烯烃的裂解②烯烃的聚合、环化和缩合③烯烃的加氢和脱氢④积炭和结焦7. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？答：结焦是在较低温度下（＜1200K）通过芳烃缩合而成生碳是在较高温度下（＞1200K）通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。
烃类热裂解气的分离方法综述徐俊忠（西南石油大学化学化学化工学院，四川成都610500）摘要：本文综述了裂解气的分离的技术进展，重点介绍了深冷分离法、分凝分离法、油精馏吸收分离法、络合物分离法等在裂解气分离过程中的应用。
提出了未来分离方法发展的方向主要集中在节能降耗，增强设备性能，提高裂解气的回收率等方面。
关键词：裂解气，分离方法T hermal cracking gas of h ydrocarbon separation methodwere reviewedXu Junzhong(College of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu610500)Abstract:This paper reviewed the separation of cracking gas technology progress,the applications of cryogenic separation,points separation,oil distillation absorption separation,complex separation in the cracking gas separation process are introduced mainly.The author puts forward the future development direction of the separation methods mainly focus on saving energy and reducing consumption,increase equipment performance and improve the recovery of cracking gas,etc.Key words：Cracking gas,Separation method1引言烃类裂解气的分离一直是石油化工行业中最重要和高耗能的过程。
[1]因此，长期以来世界各国为了节约资源、保护环境和提高资源利用率都在致力于研究开发高效经济的裂解气分离技术，以降低能耗、成本并提高分离效率。
裂解气中含有的少量硫化物、二氧化碳、一氧化碳、乙炔、丁炔以及水等杂质，裂解气中的酸性气体，主要是二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)。
另外还有少量的有机硫化物。
这些酸性气体含量过多时，对分离过程会带来如下的危害：硫化氢能腐蚀设备管道，并能使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔用的催化剂中毒；二氧化碳能在深冷的操作中结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。
工业上常用化学吸收法，来洗涤裂解气。
对于吸收剂的要求是：对硫化氢和二氧化碳的溶解度大，反应性能强，而对于裂解气中的乙烯，丙烯的溶解度要小，不起反应；在操作条件下蒸气压低，稳定性强，这样吸收剂损失小，也避免产品被污染；粘度小，可节省循环输送的动力费用；腐蚀性小，可用一般钢材铸造设备；来源丰富，价格便宜。
裂解气分离过程主要包括三大部分：即，气体净化系统：包括脱除酸性气体、脱水、脱除乙炔和脱除一氧化碳（即甲烷化，用于净化氢气）；压缩和冷冻系统：使裂解气加压降温，为分离创造条件；精馏分离系统：包括一系列的精馏塔,以便分离出甲烷乙烯C5馏分以及C5馏分。
目前已开发的裂解气分离方法包括深冷分离法（又称低温精馏法）、分凝分离法、油吸收分离法、络合物分离法等，其中以深冷分离法应用最广。
2裂解气分离方法2.1深冷分离法在基本有机化学工业中，冷冻温度-100℃以下的称为深度冷冻，简称“深冷”。
因为裂解气分离方法采用了-100℃以下的冷冻系统，所以工业上称为深冷分离法。
[2]深冷分离法是林德教授于1902年发明的,其实质就是气体液化技术。
这种方法的分离原理就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同[3]，在低温下除了氢气和甲烷以外，把其余的烃类都冷凝下来，然后在精馏塔内进行多组分精馏分离，利用不同的精馏塔，把各种烃逐个分离下来。
其实质是冷凝精馏过程。
其特点是产品气体纯度高，但压缩、冷却的能耗很高。
[4]该法适用于大规模气体分离过程。
裂解气各组分分离的先后，在不违反其组分沸点的顺序下，是可以采用多种排列的方法分离的，在工业上普遍采用的是以碳原子数由少到多依次分离的顺序流程。
此外，还有将裂解气先分为氢气-甲烷-C2烃和其他重组分两部分，然后再逐个分离，这是前脱乙烷流程。
也有用先分出氢气和C1～C3烃的前脱丙烷流程。
后两个流程的乙炔催化加氢通常在脱甲烷之前进行，故亦称前加氢流程。
这时可以利用裂解气中本身所含的氢而无需另行补充。
但裂解气中因有大量过剩的氢，反应难以控制，难免有少量的乙烯也被加氢而变成乙烷。
此外，前加氢流程在脱乙烷（或脱丙烷）时，由于含有大量的轻组分，塔顶温度较低，因而比在顺序流程中相应部分所消耗的能量高10％～15％。
如果采用后加氢流程则可严格控制氢炔之比，使乙炔转为乙烯，乙烯总量因而略增加。
工业上广泛采用的深冷分离方法有低压法和高压法两种。
前者脱甲烷塔在0.6～0.7MPa 的低压下操作，后者脱甲烷塔在3.1～4.1MPa下操作。
低压法的特点是在低压下甲烷与乙烯的相对挥发度增大。
这在提馏段要求釜液甲烷含量低时更显得重要。
另外，利用分氢过程冷凝的重组分由高压节流至低压脱甲烷塔时，能够蒸发部分甲烷并使液体降温，因此可降低该塔的回流比，从而节省能量。
但塔顶温度低至-130℃，需用甲烷-乙烯-丙烯三级制冷，使系统复杂化，低温钢材用量也相应增多。
高压法的脱甲烷塔塔顶温度为-96℃，只需用乙烯作制冷剂，制冷系统简单，低温钢材用量少；其缺点是压力增加，相对挥发度减小，不利于组分分离，需加大塔的回流比，能耗增大，分离效率不如低压法。
综上所述，深冷分离法的优点如下：技术成熟，操作稳定；乙烯、丙烯回收率高；乙烯、丙烯产品纯度达到聚合级；适合于大规模分离乙烯的装置。
2.2分凝分离法裂解气分离用的分凝分离器实际上是一个带回流的热交换器，通过部分冷凝将气体混合物分开。
分凝分离工艺同时传质、传热，既起精馏塔作用，又起冷凝器作用，从而提高了从轻组份中C2、C3的回收率,尤其对沸程相差较大的组份更有利。
分凝分离工艺用于脱甲烷塔塔顶尾气回收乙烯具有以下几个特点：从化工单元过程来看，它包括了塔的精馏，冷凝传质传热过程，而且利用了焦耳-汤姆逊效应和膨胀机产生冷量；由于传质和传热同时进行，因而热交换器端点温差很小；乙烯收率很高。
分凝分离技术与深冷分离有以下差异：在脱甲烷塔前预分离甲烷和氢气，增加乙烯的回收率；在脱甲烷塔深冷系统采用分凝分离技术，可使得对冷剂的需求可以随时改变，合理有效的利用冷量；使用板翅式换热器和分凝分离技术，可使传热温差小到1℃，降低了冷量的消耗。
[5]2.3油吸收精馏分离法油吸收精馏方法的原理是利用溶剂油对裂解气中各组分的不同吸收能力，将裂解气中除了氢气和甲烷以外的其它烃类全部吸收下来，然后利用精馏塔将各种烃类在逐个分离开来。
所以油吸收精馏法，实际上是油吸收精馏过程。
油吸收精馏过程，作为吸收剂的溶剂油有轻质芳烃、C4馏分、C3馏分等，其吸收剂和生产目的不同而不同。
吸收剂的沸点愈高，吸收的平均温度也愈高。
与裂解气深冷分离相比，在脱甲烷塔中加入吸收剂可避免该塔采用低温（-100℃或更低），但有关塔釜也因温度的升高使烯烃、炔烃易于聚合而堵塞，并因加入大量吸收剂使能耗增大。
所以除个别小型厂外，大型乙烯装置已不再采用此法。
近些年来又出现中冷油吸收法，该方法先分离出甲烷、氢气和氮气等不凝气，再利用精馏吸收分离其它组分。
此法一般操作温度在-70℃以上，不需要达到-100℃，故称为中冷油吸收法。
[6]中冷油吸收法优点有：整个系统采用普通低温碳钢，大大节省了投资；制冷系统简化，省投资，易维护；不用脱甲烷塔，冷箱很少，低温材料和阀门也少。
其缺点有：能耗高；烯烃损失大。
[7]2.4络合物分离法此法是利用含金属离子的溶液选择性地吸收气相或液相中的烯烃等不饱和烃，再经过汽提或升温等操作解吸再生，从而实现多种烷烃和烯烃的分离。
络合吸收剂的组成一般是金属盐和溶剂，他们可以是无机盐、无机溶剂或全有机物。
该方法无法推广的主要原因是：腐蚀问题严重和溶剂降解严重。
2.5其它分离法用于裂解气分离的方法除了以上几种常见的以外还有ARS法、化学吸附法、膨胀机法、水合物分离法等。
ARS法的基本原理是将热传导和蒸馏结合进行高度分离的。
化学吸附法是利用吸附剂在一定压力和温度下对烯烃选择性的化学反应和吸附而实现分离的；化学反应时吸收剂中过渡金属与烯烃形成π-络合物，使烯烃和其他组分分离。
膨胀机法是由深冷分离法改进而来，同样适用于大规模回收烯烃。
水合物分离法是一种新的分离低沸点混合气体的分离技术，其利用干气与水进行水合反应，生成含有乙烯组分的水合物，并在减压和加热状态下，水合物释放出乙烯而达到分离的目的。
[8-10]3结束语目前,裂解分离气回收的方法很多，各具特点和利弊。
深冷分离法生产投资大、成本高，适用于大规模炼厂的地区；油精馏吸收法投资费用低，适用中小规模的炼厂，具有良好的应用前景；其他的分离方法要求干气必须经过严格的预处理，在经济上限制了其应用推广。
未来裂解气分离技术的发展主要集中在节能降耗，增强设备性能，提高裂解气的回收率等方面，并逐步向综合经济最优化方向发展。
参考文献[1]许维秀,李其京,王秀林,等.乙烯裂解气的水合物法分离实验研究[J].石油与天然气化工,2006:35(5):340.[2]于海迎.油田气深冷技术在大庆油田的应用[J].油气田地面工程,2008:27(5):3-4.[3]叶鹏程,方兆华,任其龙.从炼油厂干气中分离烯烃的技术[J].石油学报（石油加工）,2010:26(4):642-646.[4]吴兴松,王振维.乙烯装置深冷分离系统的优化和改进[J].化工进展,2002:21（10）:763-765.[5]李美华,王仁淦.分凝分离技术在裂解气和炼厂气分离中的应用[J].石油化工,1990,19:832-840.[6]王红光,王立国.炼厂干气回收轻烃技术评述[J].炼油技术与工程,2009,39(12):8-11.[7]张惊涛.吸附精馏法回收炼厂气中的乙烯[D].成都：四川大学硕士学位论文,2002.[8]许际清.回收FCC干气中乙烯的工艺技术与吸附剂[J].现代化工,1994,(7):18-26.[9]杨林森.催化裂化干气中乙烯的回收和利用[J].石油化工,1990,19(6):409-415.[10]张礼昌,李东风,杨元一.炼厂干气中乙烯回收和利用技术进展[J].石油化工,2012,41(1):103-110.。
