Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Обычно конечная температура предварительного охлаждения пирогаза находится в пределах от —30 до —43° С и обусловливается применением аммиачных или пропан-пропиленовых холодильных циклов. При этом в большинстве случаев в системе предварительного охлаждения выделяется основное количество углеводородов Сз и выше.
При разделении газов с повышенным содержанием этилена и этана, если давление исходного газа составляет около 30 ата, предварительное охлаждение можно проводить и до более высокой температуры. Часто идут и другими путями: конечную температуру предварительного охлаждения принимают —40° С, но понижают давление исходного газа (ниже 30 ата) настолько, чтобы сконденсировать возможно большее количество углеводородов Сз при минимальном количестве углеводородов Ca в конденсате.
Для газов с малым содержанием углеводородов C2, особенно если в них содержатся значительные количества водорода, азота,
окиси углерода и метана, требуется более низкая конечная температура предварительного охлаждения. Для такого состава газа обычно применяют аммиачно-этиленовый каскадный цикл с температурой испарения от —50 до —60° С.
Другие возможности получения низких температур будут рассмотрены в разделе, посвященном холодильным циклам.
Схема извлечения этилена методом низкотемпературной ректификации
Полученный при предварительном охлаждении конденсат (рис. 93) наряду с большим количеством углеводородов Сз и С4 содержит также углеводороды Ci и Сг. Конденсат глубокого охлаждения состоит в основном из углеводородов Ci и Сг. Остаточный газ практически свободен от углеводородов Сг и состоит из Hj и СН4. Последней ступенью системы извлечения является разделение обоих потоков конденсата в двух отдельных колоннах. Первый конденсат разделяется в колонне Сг—Сз, второй — в так называемой метановой колонне.
Ректификация осуществляется тем легче, чем выпуклее кривые равновесия (рис. 97). Разделение смеси Ci—C2 не вызывает больших затруднений; разделение смеси Сг—Сз является уже операцией большей степени трудности; значительные энергетические затраты требуются для разделения смеси этилеа-этан.
В промышленности широко применяется метод низкотемпературного фракционирования. Для выделения этилена этим методом все компоненты газовой смеси, кроме водорода и частично метана, переводятся в жидкое состояние при температурах глубокого охлаждения, а затем подвергаются ректификации.
В мировой практике начальное давление пирогаза для различных схем газоразделения принимают 10, 15, 20, 30 и 40 атм. Де-метанизацию проводят при 2,5, 7, 10, 30 и 40 атм. При сравнении различных схем разделения пирогаза с применением глубокого холода видно, что при правильной термодинамической увязке различ-
0 ZD UO 60 80 WO Содержание Высакокипящих компонентов В жидкости г, °/о мол.
Рис. 97. Кривые равновесия для систем C2JI4 — C2H8, C2H4-C3H6 и C2H4-CH4. Система CiH4-C2H6 при 1000 мм рт. ст.; системы C2II4-C3H6 и CH4-C2H4 при 760 мм рт. ст.
ных схем экономичность их примерно одинакова. Некоторое снижение расхода энергии наблюдается при снижении первоначального давления и давления деметанизации до 8—10 ати, а давления в колонне для выделения этилена до 6 ати.
Схема низкого давления
Разделение конденсата, полученного после теплообменника предварительного охлаждения (рис. 93), проводится при давлении около 20 ата/, Для образования флегмы используется тот же самый аммиачный или пропан-пропиленовый холодильный цикл на температурном уровне —45° С, который применен для предварительного охлаждения пирогаза. Подогрев кипятильника (при температуре примерно 60° С) осуществляет-
Z
\
\
\
1I
ся горячен водой или паром низкого давления. В колонне должно быть достигнуто возможно более четкое разделение углеводородов Сз и Сг, чтобы верхний продукт не уносил с собой углеводороды Сз+ в колонну разделения Ci и Сг при максимальном извлечении углеводородов Сг. Это достигается применением колонн с большим числом ректификационных тарелок, подачей холода на низком температурном уровне в конденсатор холодного орошения и соответствующим подогревом в кипятильнике для получения достаточного количества паров, поднимающихся по колонне. Конденсат из системы глубокого охлаждения дросселируется и поступает в метановую колонну. Верхний продукт колонны Сг—Сз после снижения давления также подается в метановую колонну Ci—Сг (этап 6, рис.93). Чтобы обеспечить малые потери этилена с метаном, являющимся верхним продуктом колонны Ci—Сг, колонна орошается флегмой, состоящей в основном из жидкого метана. Давление в колонне поддерживается 1,5—2 ата. Для осуществления процесса деметанизации при низком давлении с малыми потерями этилена в верху колонны должна поддерживаться температура, равная 151° К. Эта температура достигается путем применения каскадного холодильного цикла с метановым холодом на нижней ступени каскада.
