Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Полученный конденсат богаче тяжелыми углеводородами, чем конденсат, образованный при прямоточной конденсации; соответственно остаточный газ при противоточной конденсации содержит меньше тяжелых углеводородов, чем остаточный газ при прямоточной конденсации.
Все существующие методы анализа и расчета процесса противоточной конденсации являются приближенными. Наиболее распространен метод, при котором противоточная конденсация рассматривается как фракционная конденсация с непрерывным отводом конденсата из пространства, заполненного паром. При этом допускается, что бесконечно малое количество конденсата, образованного в данном сечении конденсатора, находится в равновесии с паром, про-
ходящим через то же сечение. При этих допущениях основное расчетное уравнение противоточной конденсации имеет вид:
Ig(I-Ei)=^-(I-B1), (IV. 18)
где еі — степень сжижения компонента 1; єі — степень сжижения г-го компонента.
Для многокомпонентной смеси, состоящей из і компонентов, можно написать (I—1) подобных уравнений. Необходимое для решения системы уравнений г-ое уравнение является уравнением материального баланса. В результате решения системы из г-уравнений определяют степень сжижения каждого компонента и составы газовой и жидкой фаз.
Действительные составы продуктов противоточной конденсации могут сильно отличаться от расчетных из-за допущений, принятых в расчете. При расчетах принимается, что пар и жидкость в любом сечении конденсатора находятся в равновесии. Как показывают эксперименты [1071, равновесия между жидкостью и паром обычно це достигается. Состав сконденсированного пара в каждом сечении конденсатора, а следовательно, и составы паровой и жидкой фаз зависят от интенсивности процесса конденсации: чем интенсивнее протекает процесс конденсации и больше удельная тепловая нагрузка, тем больше отклонение от состояния равновесия и меньше разделительный эффект. Приближение к равновесию может быть достигнуто в результате некоторых конструктивных мероприятий, приводящих к увеличению времени и поверхности контакта между поступающей паровой и уходящей жидкой фазами, и тогда определение составов паровой и жидкой фаз по написанным выше уравнениям будет достаточно точным.
Для противоточной конденсации требуется меньше затрат холода, чем при прямоточной, так как количество отводимого конденсата меньше, и уходит он из конденсатора при более высокой температуре. Однако практическая реализация теоретических преимуществ противоточной конденсации встречает ряд трудностей. При схеме противотока увеличение скорости газа вызывает унос капель конденсата, а снижение скорости сказывается на значениях коэффициентов теплоотдачи. Изменения расходов газа и тепловых нагрузок конденсаторов, неизбежные при работе системы газоразделения, также вызывают нарушение режима работы противоточного конденсатора.
Предварительное охлаждение пирогаза перед газоразделением
Обычно при извлечении этилена из пирогаза методом низкотемпературной ректификации охлаждение исходного газа и конденсацию его проводят в два этапа. На первом этапе при охлаждении газа конденсируются все углеводороды Сз и выше, в газовой фазе остается основное количество углеводородов Ci и Сг. На втором
этапе при глубоком охлаждении достигается возможно более полная конденсация этилена и этана.
Преимущества такого способа заключаются в том, что конденсация тяжелых компонентов осуществляется на более высоком температурном уровне, а в ректификационные колонны для Ci и Сг высшие углеводороды не попадают. На первом этапе конденсируется некоторое количество углеводородов Ci и Сг, отделение которых от высших углеводородов проводят в колонне Сг—Сз (см. рис. 93).
В промышленности для предварительного охлаждения пирогаза получила распространение прямоточная конденсация в 2—3 ступени, которая по термодинамическим показателям лишь немного уступает противоточной конденсации. Если сравнить результаты прямоточной конденсации всего исходного газа до температуры Тк, при которой сконденсируется практически весь С2Н4, с результатами прямоточной же конденсации исходного газа при охлаждении его в следующих двух этапах: первая ступень — конденсация при некоторой промежуточной температуре предварительного охлаждения, вторая ступень — конденсация остаточного газа от этой температуры до Ти, то можно заметить, что в последнем случае общее количество конденсата будет меньше, а количество остаточного газа больше, чем в первом.
Если охлаждение и конденсацию исходного газа проводить в две ступени, то количество конденсата как при предварительном, так и при глубоком охлаждении будет еще меньше. В системе предварительного охлаждения одновременно с более высоким выходом пропилена концентрация его в конденсате повысится. Аналогичная картина будет и в конденсаторе глубокого охлаждения: в конденсате повысятся концентрация и выход С2Н4 и, как следствие, увеличится количество остаточного газа и уменьшится содержание в нем С2Н4. Такое грубое разделение, полученное в результате ступенчатой конденсации, облегчает последующее разделение в ректификационной колонне.
