ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Усовершенствование систем низкотемпературного разделения газов с целью выделения этилена из "Производство сырья для нефтехимических синтезов" В основе технологических схем газоразделения, используемых на современных этиленовых установках, лежит процесс низкотемпературной ректификации. Установки с абсорбционным разделением газов пиролиза в настоящее время не строят. [c.65] На практике наиболее часто используют три схемы газоразделения, отличающиеся последовательностью выделения отдельных фракций [60] схема 1 начинается с деметанизации, схема 2— с депропанизации, схема 3 — с деэтанизации. [c.66] На рис. 1.17 показана схема 1. Она термодинамически является оптимальной и получила наибольшее распространение на практике. Давление газа после компримирования составляет обычно 3,7—4,15 МПа. [c.66] Схема 3 представлена на рис. 1.19. В ней предусмотрено предварительное двухступенчатое разделение. В зависимости от схемы охлаждения деметанизатора он может работать в широком интервале давлений. При низкотемпературной деметанизации применяют пропилен-этилен-метановое охлаждение если деметанизатор работает при среднем давлении, применяют про-пилен-этилеповое охлаждение. На установках большой мощности используют метано-водородный детандер. [c.67] Была предложена [61] новая схема разделения газа пиролиза, начинающаяся с деэтанизации (рис. 1.20). Потоки газовых конденсатов, образовавшихся в системе предварительного охлаждения газа до -Ы5 и —15 °С, вместе с конденсатом, имеющим температуру —35 °С, поступают в отпарную колонну 1, с низа которой уходит деметанизированный конденсат. Этот конденсат идет в колонну 5 выделения фракции Сг. Кипятильник 2 отпарной колонны 1 обогревают за счет подачи в него закалочной воды с температурой до 60 °С. Продукт с верха отпарной колонны (содержащий в основном метан и водород) смешивают с газом после охлаждения до —35 °С и подают во фракционирующий абсорбер 3. [c.70] При —35°С более 95% углеводородов Сз, поступающих в секцию предварительного охлаждения, и не более 30% углеводородов Со конденсируются. [c.70] Для подвода тепла в кипятильник 4 фракционирующего абсорбера 3 используют отходящее тепло из системы охлаждения фракции Сз. Отпарная колонна и фракционирующий абсорбер работают при 3,2—3,6 МПа. Температура низа отпарной колонны равна 15—35 °С, а температура низа фракционирующего абсорбера изменяется в интервале О—30 °С в зависимости от жесткости режима пиролиза и вида пиролизуемого сырья. Продукты с низа колонн 7 и , в которых содержатся все углеводороды Сз и примерно 7з углеводородов Сг, входящих в секцию предварительного охлаждения, направляют в колонну 5, работающую при 2,55—2,65 МПа. Отбираемый с верха этой колонны продукт конденсируют пропиленом при минус 20 — минус 23 С и используют в качестве орошения а бсорбера 3. Отбираемую с верха абсорбера фракцию подают в секцию гидрирования ацетиленовых углеводородов, а затем в секцию низкотемпературного охлаждения. [c.70] Расчеты показывают, что в зависимости от характера сырья, направляемого на пиролиз, наличие деэтанизатора в начале газоразделения позволяет сэкономить от 5 до 13% энергии, необходимой для сжатия газа. Таким образом, при пиролизе бензина схема включает следующие ступени сжатие газа осушку газа и конденсата, образовавшегося при сжатии деэтанизацию в головной колонне гидрирование ацетилена низкотемпературное охлаждение деметанизацию при пониженном давлении разделение углеводородов Сг в колонне, действующей по принципу теплового насоса. [c.72] В табл. 1.20 сопоставлена предложенная схема (применительно к различному сырью) с обычной схемой разделения, где в начале разделения находится деметанизатор. [c.72] Деметанизация. Одним из наиболее ответственных узлов при низкотемпературной ректификации газов пиролиза является деметанизатор. В первую очередь от эффективности его работы зависят потери этилена с метано-водородной фракцией и расход энергии на производство низкотемпературного холода для компенсации необходимых потерь. Рассмотрим более подробно основные тенденции по усовершенствованию этого важного технологического узла применительно к использованию этилен-пропи-ленового хладоагента при давлении в колонне 3—3,5 МПа [62]. [c.72] На рис. 1.21 приведена схема стандартного деметанизатора. Его особенность — дросселирование (до 0,46 МПа) газообразных продуктов, выходящих из сепаратора, и использование получающихся более низких температур для доохлаждения (до —100 °С) продуктов, выходящих из колонны в результате усиливается конденсация этилена из газа. В этих условиях при температуре флегмы, поступающей в колонну, равной —98 °С, в отходящем газе содержится до 3,6—4% (об.) этилена, что приводит к заметным его потерям — примерно 6% от первоначального содержания в газе, поступающем на разделение. [c.72] Согласно расчетам, температура в сепараторе составляет примерно —107°С при этом содержание этилена в отходящем газе снижается до 1,4% (об.), в результате чего потери этилена уменьшаются с 6 до 2,3% (масс.). Таким образом, потери этилена снижаются благодаря использованию промежуточного конденсатора в сочетании с получением орошения в верхней части колонны (за счет расширения отходящего газа). Добавив нелетучий растворитель (пропан) в колонну, можно еще больше повысить степень улавливания этилена. [c.73] Схема при высоком давлении является более экономичной, так как расходует меньше энергии (из-за меньших потерь этилена) и требует меньшие габариты оборудования, поскольку отсутствует рециркуляция. В целом она требует на 5,5% меньше капитальных затрат. [c.74] Кубовую жидкость, отбираемую из деметанизатора, перед поступлением в колонну выделения этан-этиленовой фракции вторично деметанизируют. Указанный принцип использован фирмой Kellog на крупных этиленовых установках. [c.74] Обычная колонна деметанизации, работающая при низком давлении (3,2 МПа), имеет примерно 40 тарелок. Фирма Kellog в некоторых схемах выделения метано-водородной фракции при высоком давлении использовала принцип разрезной колонны (рис. 1.24). В разрезной колонне можно примерно на 35% снизить расход энергии на ректификацию и соответственно уменьшить сечение колонны и нагрузку по пару [63]. [c.74] Для схем фирмы Lummus характерно применение расширительных машин и метанового холодильного цикла для создания орошения деметанизатора. На установках этой фирмы деметанизацию осуществляют при 0,5—0,75 МПа. Наличие метанового холодильного цикла обеспечивает получение практически чистой метановой фракции, а также гарантирует стабильную работу установки при колебаниях количества и состава газа (рис. L25). [c.75] По этой схеме газ пиролиза, сжатый до 3,6 МПа, после очистки от СОг и H2S, удаления паров воды и отделения углеводородов С4 направляют в деэтанизатор, работающий при 3,25 МПа. Отбираемый с верха этой колонны продукт дополнительно охлаждают фракциями, имеющими низкие температуры, и кипящим этиленом. Полученный конденсат служит питанием деметанизатора, а несконденсировавшийся газ последовательно охлаждают метаном и холодным остаточным газом (метано-водородная фракция с примесью этилена). Выделившийся при этом конденсат (смесь метана с этиленом) направляют как холодное питание в деметанизатор. В этой колонне поддерживают давление 0,53—0,6 МПа. Выходящий с низа деэтанизатора продукт (в основном фракция Сз) направляют в депропанизатор. [c.75] Несколько иная схема используется в процессе деметанизации при низком давлении. Сжатый до 3 МПа газ пиролиза после очистки от СО2 и НгЗ и осушки предварительно охлаждают в теплообменнике холодными продуктами, получающимися при разделении, а затем кипящим аммиаком или пропиленом. При этом из газа конденсируются углеводороды Сз и выше их направляют в деэтанизатор для отбора метан-этан-этиленовой фракции. Несконденсировавшийся в результате первичного охлаждения газ подают в систему теплообменников-конденсаторов для дополнительного охлаждения в результате из газа конденсируются углеводороды С и Сг. Этот конденсат в смеси с метан-этан-этиленовой фракцией, отбираемой из деэтанизатора, поступает в деметанизатор, работающий при 0,11—0,15 МПа. Путем орошения метаном, получаемым в холодильном цикле, в верхней части колонны поддерживают температуру минус 150 °С, а в нижней минус 83 °С. При разделении при низком давлении можно получить чистый метан и этиленовую фракцию с минимальным содержанием метана при этом число требуемых тарелок намного меньше, чем при других схемах разделения. Вследствие наличия каскадного холодильного цикла и применения низких температур для охлаждения газа пиролиза расход электроэнергии несколько больше (35—45 кВт-ч на 100 м газа), чем при разделении, осуществляемом при высоком переднем давлении. [c.76] Известен другой вариант разделения при низком давлении, когда низкотемпературный холод получают в расширительной машине, а также за счет испарения рециркулирующего конденсата. Основные достоинства этой схемы — отсутствие каскадного холодильного цикла, простота и надежность. Однако несмотря на ряд преимуществ разделения при низком давлении (высокая степень извлечения этилена, небольшое число тарелок) при строительстве крупных этиленовых установок эти схемы не применяют. [c.76] Вернуться к основной статье