8化工工艺学-第八章-石油产品加工.ppt

8.1.4.3 深冷分离能量利用 高压脱甲烷工艺甲烷压力高温度较低，可利用节流膨胀降压降温来补充冷源。工作示意图如图8.30. 精馏塔塔顶温度低，需要较多冷源。可在中间设置冷却器，利用较廉价的冷源来代替一部分塔顶的低温冷源。 同理，在提馏段设置中间再沸器，可以用温位较低的热源代替部分再沸器高温热源。 精馏塔的中间冷凝和中间再沸如图8.31. 热泵：外加少量功使精馏塔顶低品位热变为高温热源，然后引入塔底再沸器。以节约热能。 图 8.30 图 8.31 图 8.32 8.1.4.4 乙烯精馏塔和丙烯精馏塔 1. 乙烯精馏塔 分离乙烷和乙烯十分困难，沿塔板浓度和温度变化很小，相邻两板间浓度差和温度差小，必须有足够多的塔板数和大的回流比才行。图8.33表明了乙烯乙烷的相对挥发度与温度、压力和乙烯浓度之间的关系。降低压力和温度有利于乙烯和乙烷的分离，但低温钢材耗量和总能耗增加。 乙烯精馏塔精馏段塔板数比提馏段多，说明乙烯浓度在精馏段变化很慢。因此精馏段保持较大的回流比是十分必要。但对提馏段就没有必要了。采用中间再沸器也是克服这一矛盾的有效方法。 表8.10某些乙烯精馏塔的实际操作条件 序号 塔压/MPa 塔顶温度/℃ 塔釜温度/℃ 回流比 乙烯纯度/% 实际塔板数 精馏段 提馏段 总板数 1 2 3 4 2.1~2.2 2.2~2.4 0.57 2.0 -27.5 -18±2 -69 -32 10~20 0±5 -49 -8 7.4 9 2.01 3.73 ?98% ?95% ?99.9% ?99.9% 41 41 41 — 50 32 29 — 91 73 70 119 图 8.33 2．丙烯精馏塔 从裂解气中分离出的C3馏分主要是丙烯和丙烷，也有少量的乙烷、丙炔、丙二烯及C3加氢时剩余的氢和甲烷。丙烯和丙烷分离更为困难，是裂解气分离中塔板数最多、回流比最大的精馏操作。由于塔板数太多，有的采用双塔串联操作，也有采用加大回流比的单塔分离工艺。Lummus工艺中的丙烯精馏塔相关部分流程如图8.34所示。 该丙烯塔为165块塔板，回流比为14.5，操作压力为1.81MPa，塔顶冷凝器用水做冷却剂。丙烯塔的特点是回流量大，塔釜加热量大，一般采用塔釜液面控制与加热介质流量控制组成的串联级调节，来保证产品质量和稳定的操作。 图 8.34 8.2 芳烃的生产及转化Production and reform of aromatic hydrocarbon 8.2.1 催化重整 8.2.1.1 基本原理 重整是指烃类分子重新排列成新分子的过程。 通常用铂重整、多金属重整。 六元环脱氢反应 六元环?芳环+氢 芳构化反应 五元环异构化反应 五元环?芳环+氢 烷烃环化脱氢 ?环化?脱氢(芳环+氢) 异构化反应： 大于五元的环烷烃异构化不直接生成芳烃，但较容易环化脱氢。异构烷烃辛烷值高，异辛烷的抗爆性很好。 催化剂 铂催化剂：活性成份铂，是脱氢活性中心。 活性成份还有酸性担体，对裂化、异构化有催化作用。 重整催化剂的活性按产率和产品的辛烷值来评价。 寿命：用每公斤催化剂能处理的原料量来表示。因为使用时间与负荷相关。 再生性能：要求再生次数为3~6次。 工业催化剂对机械强度都有相应要求。 8.2.1.2 重整过程的主要影响因素 1．原料油组成 原料油的干点高、重组分多，芳烃产率高。但馏分过重，积炭反应容易进行。 为了防止催化剂中毒，对重整原料油中一些对催化剂有害的杂质一般要求其含量为： 0.15?g/g＜S＜0.5?g/g；N＜0.5?g/g；Cl＜0.5?g/g；H2O＜0.5?g/g；As＜0.5?g/g； Pb, Cu＜0.5?g/g。硫的含量不宜过低的原因是，在高温低压条件下，过低的硫含量可能在管道金属表面催化作用下发生丝状炭的生成反应，因而积炭损坏催化剂。 2. 反应温度 吸热反应为主，需要高温。但操作温度不能太高，太高时，由于裂解反应为主，产品中轻组分多，总产率低(液体油少)。但产品中烷烃和异构烷烃较多，辛烷值高。 图 8.35 3. 反应压力 芳构化反应体积增大，加氢体积减小。所以产品以芳烃为主时，操作压力应较低。但压力不能太低，太低容易积碳。 4. 空速 空速增，产品收率高，处理能力强。但产品芳香度、辛烷值、气体烃产率下降。生产芳烃空速高；生产高辛烷值汽油时，空速宜低。 5.氢油比 氢气流量与进料量的比。提高氢油比可抑制焦炭生成，减少积炭，热能利用较好。但氢气循环量大，压缩功耗增，对芳构化反应不利。氢油比应根据催化剂特性来选择。 8.2.1.