急冷换热器的结构必须满足裂解气急冷的特殊条件：急冷换热器管内通过高温裂解气，入口温度约827℃，压力约110KPa（表），要求在极短时间内（0.1S），将裂解气温度降到350-360℃，传热的热强度达400?103KJ/m2?h；管外走高压热水，温度约为320-330℃，压力8-13MPa，由此可知，急冷换热器与一般换热器不同的地方是高热强度，管内外必须同时承受很大的温度差和压力差，同时又要考虑急冷管内的结焦操作操作条件极为苛刻。

3-9裂解气进行预分离的目的和任务是什么？裂解气中要严格控制是杂质有哪些？这些杂质存在的害处？用什么方法除掉这些杂质，这些处理方法的原理是什么？

答：任务：将急冷后的裂解气进一步冷却至常温，并在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分（如燃料油、裂解汽油、水分）。

目的：①经预分馏处理，尽可能降低裂解气的温度，从而保证裂解气压缩机的正常运转，并降低裂解气压缩机的功耗。

②裂解气经预分馏处理，尽可能分馏出裂解气的重组分，减少进入压缩分离系统的负荷。

③在裂解气的预分馏过程中将裂解气中的稀释蒸汽以冷凝水的形式分离回收，用以再发生稀释蒸汽，从而大大减少污水排放量。

④在裂解气的预分馏过程中继续回收裂解气低能位热量。

裂解气中含有H2S、CO2、H2O、C2H2、CO等气体杂质，若不脱除，进入到乙烯、丙烯产品中，影响产品质量，故必须脱除杂质。 ⑴酸性气体的脱除

裂解气中的酸性气体主要是指CO2和H2S，这些酸性气体含量过多时，会带来如下危害： H2S：能腐蚀设备管道，使干燥用的分子筛寿命缩短，还能使加氢脱炔和甲烷化用的催化剂中毒。

CO2：在深冷操作中会结成干冰，堵塞设备和管道，影响正常生产。

当乙烯、丙烯产品中的酸性气体含量不合格时，可使下游加工装置的聚合过程或催化剂中毒。所以，必须将这些酸性气体脱除，要求将裂解气中的H2S和CO2的摩尔含量分别脱除至1?10以下。

裂解气中的酸性气体，一般是用物理吸收法或

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化学吸收法脱除，应用最广泛的是以NaOH溶液作吸收剂的碱洗法，其次是以乙醇胺溶液作吸收剂的再生法。

⑵为避免低温系统冻堵，要求将裂解气中水含量（质量分数）降至1?10以下。

因为裂解分离是在-100℃以下进行，此时水能结冰，也能与烃生成固体结晶水合物，这些物质结在管壁上，轻则增大动力消耗，重则使设备和管道堵塞，影响正常生产，所以要进行干燥脱水处理。

因为含水量不高（裂解气中饱和水量为600-700?10），要求脱水后物料含水量极少，故工业上应用最广泛的是分子筛、活性氧化铝硅胶为干燥剂的固体吸附法。

⑶裂解气中含有少量的炔烃，乙炔富集于C2馏分，甲基乙炔和丙二烯富集于C3馏分，若将它们混于乙烯、丙烯产品用于衍生物的生产过程，特别是用于聚合反应时，影响聚合催化剂寿命，产生不希望的副产品，恶化产品质量，形成不安全因素。

因此，必须脱除，使乙烯产品中的乙炔（摩尔分数）低于5?10，丙烯产品中甲基乙炔低于

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5?10，丙二烯低于1?10。 溶剂吸收法和催化加氢法。

溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙炔以达到净化目的，同时也回收一定量的乙炔。 催化加氢法是将裂解气中乙炔加氢成为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙炔的目的。

3-10压缩气的压缩为什么采用多级压缩？确定段数的依据是什么？

答：目前，工业上一般认为经济上合理而技术上可行的裂解气压缩机出口的裂解气压力约为3.7 MPa，而压缩机的入口压力一般为0.14 MPa，提高入口压力虽可节约压缩机功率，但对裂解反应不利，故为节约能量，采用多级压缩。 原因：①节约压缩功耗；②降低出口温度；③实现段间净化分离。

压缩段数应满足工艺要求，必须控制每段压缩机出口的裂解气温度不高于100℃，以避免发生二烯烃的聚合，由此根据下式计算出每段压缩比，最终确定段数。

3-12裂解气分离流程各有不同，其共同点是什么？

答：①在分离顺序上遵循先易后难的原则，先将

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不同碳原子数的烃分开，再分同一碳原子数的烯烃和烷烃；②将生产乙烯的乙烯精馏塔和生产丙烯的丙烯精馏塔置于流程最后，可确保这两个主要产品纯度，同时也减少分离损失，提高烯烃收率。

3-15何谓非绝热精馏？何种情况下采用中间冷凝器或中间再沸器？分析其利弊？

答：非绝热精馏——在塔中间对塔内物料进行冷却和加热的过程。

使用条件：对于顶温低于环境温度、底温高于环境温度，且顶底温差较大的精馏塔。

利：可降低分离过程的有效能损失，达到节省能量的目的。对中间再沸器而言，还可减小提馏段塔径。

弊：由于中间冷凝器和中间再沸器的设置，在降低塔顶冷凝器和塔釜再沸器负荷的同时，会导致精馏段回流和提馏段上升蒸气的减少，故为了达到分离要求，就相应增加塔板数，从而增加设备投资。

第5章合成气的生产过程

5-3 以天然气为原料生产合成气的过程有哪些