Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Т*
99
является максимальным, применяющимся на промышленных установках.
На рис. 65 приведены равновесные концентрации этилена в остаточном газе при —95 и —85° С. В соответствии с рис. 65 для пирогаза, полученного пиролизом этана (для которого отношение СН4:Н2 = 0,1), максимальная степень извлечения при температуре —95° С и давлении 42 ата составляет 90% и при 31,5 ата 88%. Только значительным снижением температуры можно добиться увеличения степени извлечения. Для пирогаза, полученного из пропана (СШ : На = 2), степень извлечения в указанных выше условиях может достигать 92—98%.
S
to 4?
IZ
5з
_ /
Z
1
Z
О 0,5 t.O 1,5 Z1O
Молярное отношение CH4/H2 в остаточном газе
Рис. 05. Потери этилена с уходящим газом при низкотемпературной ректификации.
Давление: 1 — 31,5 кГ/смК 2 — 42 кГ/сл»2.
В заключение следует отметить, что при низкотемпературной ректификации 96%-ное извлечение этилена из газов пиролиза этана является верхним пределом но технико-экономическим соображениям.
Увеличение степени извлечения этилена может быть достигнуто некоторым усложнением схем. Так, например, были выполнены установки низкотемпературной ректификации [81], в которых отходящий газ направлялся на установку гиперсорбции. В большинстве случаев такое усложнение технологической схемы не оправдывается технико-экономическими показателями.
Более целесообразно применение адиабатического расширения метано-водородной смеси, уходящей из конденсатора или колонны. При расширении в турбодетандере температура газа снижается до —130 -j—-140° С и ниже; при этом оставшийся в газе этилен переходит в конденсат и соответственно увеличивается степень извлечения этилена. Полученный при детандированни холод может быть использован в системе для охлаждения различных потоков. При применении детандирования может быть рекуперирована также значительная часть энергии сжатия пирогаза.
На рис. 66 показано влияние охлаждения в детандерных теплообменниках на содержание этилена в остаточном газе. Как видно
Sf ч
ь ^y
уф
^У
-125 -120 -1/5 -110 -105 -100 Конечная температура, °С
-95
-90
Рис. 66. Влияние охлаждения в детандерных теплообменниках на унос этилена метано-водородной смесью. (Первоначальный состав газа: 31% Н, 63% CH4, 6% C2H4.)
из рис. 66, охлаждением остаточного газа до —100 --110° С при
давлении выше 20 ата обеспечивается 99%-ное извлечение этилена.
Расход энергии
Основные статьи расхода энергии (механической и тепловой) в системе извлечения: а) на компрнмирование технологического газа; б) на производство холода; в) на десорбцию этана и этилена; г) на десорбцию метана. Имеются еще и другие менее значительные статьи расхода энергии: на циркуляцию растворителя, холодного орошения или абсорбента и др.
Относительное распределение расходов энергии различно не только для всех перечисленных выше методов извлечения, но отличается и в пределах технологических схем одного типа.
Для низкотемпературной ректификации снижение затрат на компрнмирование технологического газа вызывает увеличение затрат в холодильном цикле. Для низкотемпературной абсорбции (и абсорбции вообще) экономия на компримировании приводит к увеличению затрат на охлаждение и циркуляцию абсорбента и увеличению размеров отдельных элементов установки и капиталовложений в них.
В схемах низкотемпературной абсорбции этилен извлекается чаще всего под давлением 38—40 ата при расходе энергии от 1,1 До 1 ,G квт-ч/кг этилена. Для низкотемпературной абсорбции с использованием в качестве абсорбента углеводородов Сз и для низкотемпературной ректификации основным расходом энергии является расход на охлаждение.
При сравнении различных схем необходимо учитывать не только количество расходуемой тепловой энергии или холода, но и их
температурный уровень. В некоторых случаях для такой оценки имеются расчетные и технико-экономические данные.
В табл. 19 указаны относительные стоимости получения холода в зависимости от его температурного уровня.
Таблица 19 Относительная стоимость охлаждения
(по отношению к температурному уровню —35° С)
Температурный уровень, °С
Хладагент
Капиталовложения
Эксплуатационные расходы
0
Пропан
0,56
0,6.8
-18
»
0,73
0,32
—35
1,00
1,00
—50
Этан
1,47
1,68
-70
»
1,72
1,82
-85
Этилен
2,42
2,25
-100
»
3,10
2,64
Примечание. Таблица составлена для установнн холодопроизводи-тельностью 1,25 ¦ 106 ккал/час.
В типичном для низкотемпературной ректификации случае около 40% потребного холода должно производиться на температурном уровне ниже —75° С. Из табл. 19 видно, что производство холода на температурном уровне —85° С обходится дороже, чем на температурном уровне 0° С (по эксплуатационным затратам в 2,42 раза, а по капиталовложениям в 2,25 раза). С учетом указанных коэффициентов суммарный расход холода на извлечение методом низкотемпературной ректификации, отнесенный к температурному уровню 0° С, равен приближенно 400—500 ккал/кг извлекаемого этилена.
