Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
I/O
130
150 ПО
Температура, "К
190 гоо
Рис
08. Изменение температур по высоте метагюпой 1 и этановон 2 колонн.
Теоретически для разделения смеси углеводородов Ci и Ca требуется относительно малое число тарелок. Практически принимается значительно большее число их, чтобы при изменениях концентраций Ci и Ca в питающей смеси не ощущалось бы изменения состава продуктов, получаемых в верхней части и в кубе колонны.
На рис. 98 изображены кривые изменения температуры по высоте метановой 1 и этановой 2 колонн. Чтобы в колонне хорошо разделялись углеводороды Ci и Ca, температура в нижней части ее должна быть равной температуре кипения смеси Ca и высших, свободной от метана, в то время как температура в верхней части должна быть близка к температуре кипения практически чистого метана. Характер изменения температур кипения компонентов в метановой колонне с большим числом тарелок показывает, что основное изменение температуры и соответственно концентраций происходит на малом числе тарелок в средней части колонны. На верху и в низу колонны наблюдается незначительное изменение температур и концентраций; здесь удаляются только десятые и сотые доли процента разделяемых компонентов. При применении колонны с большим количеством тарелок нарушение в режиме питания сказывается незначительно на чистоте получаемых верхнего и нижнего продуктов, особенно первого.
Описанная схема извлечения предусматривает работу метановой колонны при низком давлении (около 1,5—2 ата). Такая схема эффективна термодинамически только при применении «встроенных» холодильных циклов, когда некоторые компоненты разделяемого газа являются хладагентами. Конструкция оборудования и технологическая схема такой установки во многом аналогичны кислородным установкам. При широко развитом теплообмене потоков с малыми разностями температур обеспечивается высокая термодинамическая эффективность схем.
На рис. 99 изображена развернутая технологическая схема установки низкотемпературной ректификации низкого давления фирмы Линде, в которой использованы указанные здесь особенности.
Схемы высокого и среднего давлений
Выбор низкого давления в ректификационной колонне системы извлечения обусловлен значительным увеличением относительной
^CHi
летучести смеси метан-этилен а =--- с уменьшением давле-
«C2H4
ния. Но, с другой стороны, при уменьшении давления снижается температурный уровень потребляемого холода, что вызывает увеличение капиталовложений и эксплуатационных затрат на производство такого холода и приводит к увеличению размеров ректификационных колонн, разделительных сосудов и теплообменной аппаратуры.
Выбор давления в системе извлечения методом низкотемпературной ректификации проводится на основании технико-экономиче-
OS
Предварительное охлаждение Глубокое охлаждение
ritofjngFT IL1
і Iі і, UM 1
.-m-/¦/-/•/ ——л/-—w—і
Тілі і Tl І
JCHj к компррссору СН( от компрессора
NW,'
;-ijr-^b_.ii| i^S^-'l iTtyi^1-^ h
Li
___і
T
I-
"Теплая
Вода
C2Hg
Рис. 99. Технологическая схема установки Линде.
-исходный газ;----смесь углеводородов Сі, Сг, Сз, с4; —.—.— смесь
углеводородов Сі, C2; —..— метан; —/— смесь углеводородов C2; —II— смесь углеводородов N2, H2, СЩ; —///—ацетон; —...— этан;—/•/—этилен.
1 — скрубберы щелочные; 2 — гелевая осушка; 3 — колонна C2—Сз; і — колонна СЩ; 5 —«обратная ветвь»; 6 — колонна СгЩ; 7 — колонна промывки ацетоном; S — колонна регенерации ацетона; 9 — насос для ацетона; ю — ацетиленовый циркуляционный компрессор.
ских расчетов: при низкой стоимости исходного сырья, высоких концентрациях этилена в пирогазе и малых эксплуатационных затратах на процесс пиролиза давление в системе извлечения целесообразно повысить.
В США установки извлечения этилена методом низкотемпературной ректификации работают, как правило, при относительно высоких давлениях (около 32—42 атм). Принципиальная схема такой установки приведена на рис. 61. Режим работы установки следующий: охлаждение в предварительном теплообменнике до t — = 10-г- 15° С, дальнейшее охлаждение в теплообменнике глубокого охлаждения хладагентом либо потоком остаточного газа до температуры ниже —20е С (иногда до —60° С). Для конденсации флегмы в колонне извлечения применяют этилен. Так как применение вакуума в этиленовых холодильных системах недопустимо, то минимальное значение температуры в них обычно составляет —95° С (что соответствует давлению 1,7 ата).
Верхний продукт колонны извлечения уходит обычно в виде паров, которые могут быть расширены адиабатически в детандере, а полученный при детандировании холод использован для повышения степени извлечения этилена. Обратный поток остаточного газа при низком давлении нагревается в предварительном теплообменнике и направляется в топливную сеть или при необходимости использования содержащегося в нем водорода на другие установки. В кубе колонны извлечения поддерживается температура от 10 до 40° С в зависимости от состава кубовой жидкости и степени насыщения ее метаном. Кипятильник куба колонны подогревается паром низкого давления, горячей водой или другим теплоносителем. Кубовая жидкость, содержащая этилен и более тяжелые компоненты, с небольшими примесями метана выводится для дальнейшего фракционирования.
