Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
4) расход энергии;
5) подготовка газа к разделению;
6) вспомогательные материалы и побочные продукты;
7) удобства эксплуатации;
8) экономика процессов извлечения и фракционирования. Нередко при выборе метода и схемы разделения приходится
также учитывать возможность реконструкции существующих заводов с минимальной заменой оборудования.
В основу выбора метода и схемы газоразделения должны быть положены технико-экономические расчеты.
Сгйепенъ трудности разделения системы метан — этилен
В процессе извлечения любым методом исходный пирогаз обычно делят на две фракции, одна из которых (кубовый остаток) включает этилен и все компоненты с малой летучестью, (т. е. углеводороды Сг, Сз, С4 и выше), вторая (дистиллят) содержит вещества с летучестью большей, чем этилен (метан, водород, СО). При извлечении в дистиллят обязательно попадает некоторое количество этилена, а в кубовый остаток — метана.
В процессах ректификации и абсорбции трудность разделения этилена и метана определяется относительной летучестью а этих компонентов: к
а = , (IV. 1)
где Асн4 и ^c2H4 — константы фазового равновесия метана и этилена.
Для процесса адсорбции относительная летучесть может бытт установлена аналогичным соотношением:
а' — -суч _ fccH4 _ус2н4 А'с2н4
ЖС2Н4
(IV. 2]
где у — мольная доля компонента в парах; х — мольная доля адсорбированного компонента.
12
=31
Il
а
z
о
400
\
S N
\
\
\
><
\
S
V
/
V
-—
3
•
0.8
0,4
SO О SO
Температура, "С
WO
Рис. 64. Поглотительная способность и избирательность растворителей в процессе низкотемпературной абсорбции при 35 ата.
--кривая «абс/qc2H4' ----кривая а.
1 — ароматический дистиллят; 2 — н-гексан; з — пропан.
Чем больше относительная летучесть а, тем лучше делится смесь. Относительная летучесть падает [81 ] с увеличением температуры, давления и соотношения в смеси метан : водород.
В литературе [82] имеются подробные данные по численным значениям констант равновесия для метана, этилена и водорода. Для растворителей алифатического ряда можно считать достаточно надежными данные NCA [83] или Келлога [84]. Для ароматических абсорбентов абсолютное значение растворимости меньше, чем для алифатических, а избирательность, характеризуемая значением относительной летучести, во всем диапазоне температур выше (рис. 64).
Относительная летучесть в процессе адсорбции а' сильно зависит от характера адсорбента. Так, в опытах по гипёрсорбции (на активированных углях различных марок) [85] относительная летучесть для системы метан — этилен при +25" С и 1 ата найдена около
15,0. Влияние давления и температуры на летучесть указанных углеводородов в присутствие адсорбентов не изучена; однако для нормальной работы установок гиперсорбции летучесть не должна быть ниже указанной величины.
Интенсивность процесса разделения
На интенсивность процесса разделения в числе других факторов влияют физические свойства разделяемой смеси. Интенсивность характеризуется коэффициентом полезного действия одной ступени (тарелки), величина которого при ректификации обычно составляет 50—60%; при абсорбции к. п. д. значительно ниже и не превышает 30—50%; более высокие значения к. п. д. относятся к абсорбентам с низким молекулярным весом (например, Сз).
При адсорбции активированным углем в движущемся слое высота слоя, эквивалентная одной теоретической тарелке, равна 300— 600 мм, т. е. соизмерима с обычно применяемыми в технологии разделения газов расстояниями между тарелками ректификационных и абсорбционных колонн.
На интенсивность разделения при абсорбции оказывает влияние относительное количество циркулирующего абсорбента. Из рис. 64, построенного для трех абсорбентов (пропана, м-гексана и ароматического дистиллята), видно преимущество углеводорода Сз как абсорбента, обусловленное его низким молекулярным весом по сравнению с другими абсорбентами и высокой селективностью при низких температурах.
Степень извлечения этилена
Низкотемпературной ректификацией получают степень извлечения этилена, равную 97—98%. При достаточной циркуляции абсорбента, при необходимом количестве тарелок, а также при хорошем контакте на этих тарелках, применяя абсорбционно-ректифи-кационную схему, можно достигнуть высокого извлечения этилена (до 99%). Опыт эксплуатации показывает, что с применением ароматических абсорбентов при 40 действительных тарелках во фракционирующем абсорбере можно достигнуть степени извлечения 98,5% (для пирогаза стандартного состава, полученного при пиролизе пропана или этана в трубчатой печи). Аналогично при достаточной циркуляции адсорбента и высоте контактора при адсорбционном (гиперсорбционном) процессе практически полностью извлекается этилен из пирогаза.
Для обеспечения высокой степени извлечения этилена методом низкотемпературной ректификации при давлении 30—40 ата минимальная температура должна быть ниже —100° С, и даже при такой температуре некоторое количество этилена будет уходить с остаточным газом. Количество этилена, оставшегося в отбросном газе, зависит также от давления, однако давление 40 ата практически
