Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
В закалочных скрубберах всегда применяется принцип прямотока; газ и охлаждающий агент движутся в одном направлении. Противоток газа и охлаждающей жидкости не может быть рекомендован по следующим причинам: а) преимущество противотока (увеличение разности температур в системе газ — жидкость) не может оказать существенного влияния на теплопередачу, так как разность 86
mix
Рис. 58. Температурный ре жим реактора.
температур при переходе от прямотока к противотоку увеличивается весьма мало; б) противоток ограничивает степень распыления охлаждающего агента; при малом диаметре капель охлаждающего агента он будет уноситься потоком газа; теплообмен же в системе газ — жидкость будет происходить тем интенсивнее, чем больше поверхность теплообмена, т. е. чем меньше диаметр капель жидкости.
Схема закалочного устройства, применяемого в настоящее время на установках получения этилена в трубчатых печах, показана на рис. 59.
Пирогаз из печи пиролиза 1 поступает в закалочный скруббер 2, в котором охлаждается впрыском горячей воды до 650—700° С. Вся вода при этом испаряется. Смесь пирогаза и водяных паров
Пирогаз на разделение
Рис. 59. Схема закалочного устройства с использованием тепла в котле-утилизаторе.
поступает в котел-утилизатор 3, в котором охлаждается до температуры, равной примерно 250—300° С. Эту температуру необходимо выбирать при проектировании установки и регулировать в процессе эксплуатации так, чтобы в котле-утилизаторе не происходило выпадения смол.
Дальнейшее охлаждение пирогаза до 60—65° С происходит в охладительном скруббере 4, состоящем из двух частей: нижней, безнасадочной (или заполненной насадкой с большим проходным сечением), в которой происходит выпадение смолы, и верхней, с насадкой. В верхней части пирогаз охлаждается на насадке до 60—65° С; при этом из пирогаза выпадают жидкие углеводороды и конденсируется пар.
Жидкая смесь воды и углеводородов из скруббера поступает в отстойник 5, в котором смесь разделяется на три фракции (смолы, В0ДУ и дистилляты), отличающиеся друг от друга по удельному весу. Насосом 6 осуществляется рециркуляция воды в закалочный и охладительный скрубберы. Рециркуляционная вода, поступающая в охладительный скруббер, охлаждается в водяном холодильнике.
Если физическое тепло пирогаза не используется в котле-утилизаторе, то закалка и охлаждение могут осуществляться в одном аппарате.
Закалка методом адиабатического расширения
Расчеты и эксперименты [76] показывают, что при высоких температурах пиролиза (например, при совместном получении этилена и ацетилена), когда оптимальное время измеряется величиной порядка 1O-3 сек., осуществить закалку пирогаза, укладываясь в такие отрезки времени, в скрубберном аппарате оказывается затруднительным.
Был описан [73] метод закалки с использованием эффекта адиабатического расширения с совершением внешней работы пирогаза. Охлаждение в результате адиабатического расширения происходит во всем объеме расширяющегося газа одновременно и не лимитируется теплопередачей, как во всех других случаях охлаждения. Такое расширение и охлаждение можно осуществить в расширительной машине турбинного типа в отрезки времени порядка 10~3 — Ю-4 сек.
При адиабатическом расширении происходит одновременное снижение давления и температуры. Степень расширения є = — ,обес-
Pn
печивающая необходимое для закалки охлаждение, определяется из соотношения:
т
где т. — показатель политропы расширения; Д T3 — необходимо» снижение температуры.
Для всех реальных процессов расширения газов т < к.
Схема установки закалки пирогаза с использованием эффекта адиабатического расширения приведена на рис. 55. Ппрогаз из реактора 1 под давлением 4—1,2 ата поступает в турбину 2, расширяясь в ней до давления 1—0,3 ата, охлаждается на 200—250° С. При этом скорости всех реакций как крекинга и дегидрирования, так и полимеризации уменьшаются. Турбина передает энергию генератору 11 и компрессору 5.
В настоящее время разработаны аппараты, которые позволяю! осуществить непосредственное преобразование внутренней энергии нагретого потока при его охлаждении в потенциальную энергию сжатия. Такие аппараты носят название термокомпрессоров [77]. Термокомпрессор (рис. 60) представляет собой струйный аппарат, состоящий из сопла 1, в котором вмонтировано впрыскивающее устройство 2, смесителя-испарителя 3 и диффузора 4. В сопле 1 поток горячих газов расширяется от давления P1 до давления P
приобретая кинетическую энергию c2/2g, эквивалентную энергии перепада давления P1 — Pjr
В сечении II—II в поток впрыскивается охлаждающий агент (вода). Агент испаряется в смесителе-испарителе, охлаждая поток й увеличивая его массу и объем так, что кинетическая энергия потока за смесителем-испарителем в сечении /77 — III не уменьшается, а увеличивается по сравнению с кинетической энергией потока в сечении II — II. В диффузоре 4 кинетическая энергия превращается в энергию давления. Так как температура перед диффузором в сечении ТУ/ — /// ниже чем перед соплом (в сечении / — I), то и степень повышения давления в диффузоре будет больше, чем степень расширения в сопле, т. е. давление за диффузором PIV (в сечении IV — IV) будет выше давления перед соплом P1.
