典型的顺序深冷分离流程
4.2 脱甲烷塔
• 分离氢气、甲烷与乙烯
4.2 脱甲烷塔
• P=4→0.2MPa， • 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。
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， α→1
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。
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。
4.3 脱乙烷塔
• 分离乙烷与丙烯
4.3 脱乙烷塔
• 操作压力2.27MPa，
4.4 乙烯精馏塔
• 分离乙烯与乙烷 • 侧线采出乙烯 • 压力↑或X乙烯↑ →α↓
80.10 65.40 76.60 69.60 65.20 67.00 56.90 54.00
THR-DC裂解原料产品收率（vol% ）
原料 H2 石脑油 2.50 1.40 煤油 3.00 2.40 轻柴油 3.50 1.70 减压柴油 0.80 1.70
CO
CO2 CH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6
ij xi • α表达式—— yi 1 ( ij 1) xi
• 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。
双组分汽液平衡关系T-x-y图
①理想溶液，拉乌尔定律p=p°x； ②理想气体，道尔顿分压定律p=Py。 总压：
0 P pA pB p0 x p A A Bx B 0 p0 x p A A B (1 - x A ) 0 P p0 p x A 0 B0 ； y A A x A pA pB P
即提高塔顶产品组成。但受全塔物料衡算 的限制。
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。
用于分离物系沸点较高，易结焦
分 常压 连续式 分馏 多组分
类
用于混合物各组 分沸点相近，且 要获得较高收率 的分离
减压
精馏
特殊精馏
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
用于获得一定馏程范围产品的分离
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
890
0.098 0.130 25.70 13.7 25.70 9.80
750
0.098 0.348 10.90 10.00 23.70 16.90
840
0.098 0.015 1.10 8.80 23.00 14.30
900
0.392 0.035 3.60 16.20 30.30 4.00
1.3 精馏分离的对象和目的
0.10
1.00 4.80
1.30
5.60 4.00
0.00
3.30 6.00
0.00
4.40 5.40
0.00
1.40 3.70
0.00
5.70 5.50
0.00
2.40 6.60
0.00
0.30 1.90
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,℃
裂解压 力,℃ 停留时间,s CO2 CH4 C2H4 C3H6
2.50
13.80 17.30 1.80 36.30 0.90 13.40
0.20
6.40 10.70 1.90 23.90 0.40 15.90
9.60
19.70 13.80 1.90 29.80 0.40 15.40
0.90
16.70 10.40 2.40 25.60 0.50 16.50
5.30
裂解是利用高温将烷烃、环烷烃、芳烃等通过 原油：石脑油、煤油、轻柴油、重柴油 脱氢、断链等反应生成烯烃、碳原子数较少的 催化干气精制生产乙烯 产物。分蒸汽裂解和加氢热裂解。 原油：石蜡基原油渣油、环烷基原油渣油
• 甲醇制乙烯的MTO 工艺
• 甲烷氧化偶联法（OCM）制乙烯
1.2 石油裂解的产物
• 裂解原料性质
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=Kixi
– Ki值称汽液平衡常数——由K图获得
• α表达式——yi/yj=αijxi/xj
– αij值称相对挥发度——αij=Ki/Kj
轻 烃 汽 液 平 衡 关 系 K 图 （ 高 温 段 ）
汽液平衡关系
对双组分汽液平衡关系表达形式
精馏分离方法及原理
江汉大学 化学与环境工程学院 路 平
精馏分离方法及原理
1 乙烯生产
2 精馏分离方法 3 精馏分离基本原理
4 乙烯生产中分离方法及原理
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
1.1 乙烯生产方法
• 原油裂解制乙烯
• 原油渣油裂解制乙烯 •
4.4 乙烯精馏塔
• 回流比影响，压力确定
4.5 前脱丙烷塔加氢回流流程
• 说明 • 可用反应回流
烃的名称 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 n-C4H10 n-C5H12 n-C6H14 常压下沸点℃ -161.495 -103.68 -88.60 -47.72 -42.045 -0.50 36.064 68.732
•
4.1 裂解气预分馏
• 轻烃裂解装置裂解气预分馏
4.1 裂解气预分馏
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。
•
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，
25.70 13.7 1.40 25.70 0.30 9.80
0.30
10.90 10.00 2.90 23.70 0.50 16.90
0.30
1.10 8.80 2.10 23.00 0.70 14.30
1.50
3.60 16.20 1.10 30.30 1.80 4.00
C4H10
C4H8 C4H6
• 精馏分离对象
– 分离具有不同挥发 烃的名称 分子量 常压下沸点℃ CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 n-C4H10 n-C5H12 n-C6H14 16.043 28.054 30.070 42.081 44.097 58.124 72.151 86.178 - 161.495 - 103.68 - 88.60 - 47.72 - 42.045 -0.50 36.064 68.732
• 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 ℃ 。
4.1 裂解气预分馏
• 油洗塔
水洗塔分离C5，C6
烃的名称 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 n-C4H10 n-C5H12 n-C6H14 常压下沸点℃ -161.495 -103.68 -88.60 -47.72 -42.045 -0.50 36.064 68.732
THR-DC （管式固定床催化裂解） 裂解条件
原料 裂解温度,℃ 裂解压力,℃ 停留时间,s 蒸汽/原料中碳 气化率,%(vol) 石脑油 850 800 煤油 820 831 轻柴油 890 750 减压柴油 840 900
0.098 0.333 0.098 0.098 0.098 0.098 0.098 0.392 0.068 0.215 1.02 1.64 0.20 1.17 0.169 0.130 0.348 0.015 0.035 0.54 1.09 0.55 0.59 1.15
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。
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
2.1 分离过程的发展现状
2.2 精馏分离方法 用于分离物系沸点较低
名 称 操作压力 加压 操作流程 间歇式 蒸馏方式 简单蒸馏 分离组分 双组分
分馏用于混合物各组 分沸点相差很大的分 离
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。
理论板与塔内温度分布
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。
3.5 操作条件对精馏分离效率 的影响——操作压力
原料 相对密度d420 馏程 ℃ 元素 分析 %(wt) IBP 50% EP C H S 石脑油 0.674 39.00 73.00 102.00 84.36 14.37 0.17 煤油 0.783 178.50 204 86.06 13.73 0.29 轻柴油 0.823 260.50 308.50 85.67 13.40 0.79 86.49 12.74 0.77 减压柴油 0.898