Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
о.г
вые насосы); при давлении ректификации от 1 до 8—9 ата более выгодным является этиленовый цикл, при более высоких давлениях — этановый; окончательный выбор холодильного цикла и давления ректификации может быть произведен только на основании технико-экономического анализа схемы газоразделения в целом.
Расчет системы фракционирования этан-этиленовой фракции
Имеется довольно ограниченное количество данных по равновесию пар-жидкость системы этан-этилен [10, 112—114]. Из них только данные Хан-сона [112] охватывают весь диапазон температур и давлений, необходимый для расчета промышленных установок фракционирования этилен-этановых смесей, и имеют достаточную точность.
* На рис. 127 приведены данные по относительной летучести этилен-этановых смесей в зависимости от концентраций, давления и температуры. Этим графиком удобно пользоваться для определения оптимальных значений минимального орошения, минимального количества теоретических тарелок в зависимости от количества орошения для различной степени чистоты получаемого этилена, степени его извлечения, состава исходной смеси и содержания паров в ней, рабочего давления и других факторов.
Минимальное флегмовое число обычно определяется по упрощенной методике Джиллиланда [109], изложенной также в работе [9].
\
to, 5
Va1S
'---
і--
8 12 Давление, ата.
16
20
Рис. 126. Технологические показатели схемы в функции давления.
Девизон и Хейс [110] провели расчетный анализ работы этан-этиленовой колонны при различных давлениях и составах питания по значениям а, приведенным на рис. 127. Было определено минимальное орошение для трех значений рабочего давления: 2,6, 7 и 19 ата — для питающей смеси, содержащей от 30 до 80% этилена, что охватывает практически весь диапазон работы промышленных этиленовых колонн. Степень чистоты полученного этилена при расчетах была принята 96 и 99%, а степень его извлечения 98/6.
Температура, °С
Рис. 127. Зависимость относительной летучести этилен-этановых смесей от температуры и давления.
Принципиальная схема обвязки анализируемой авторами этан-этиленовой колонны изображена на рис. 128. В этой схеме питание подается в газовой фазе, и полученные продукты отводятся также в газовой фазе. Перед поступлением в колонну питающая смесь охлаждается в теплообменнике продуктивного этилена 1 и конденсируется за счет отдачи тепла этану, испаряющемуся в кипятильнике 2 этан-этиленовой колонны 3 и предварительном теплоообмен-нике 4. Такое предварительное сжижение питающей смеси за счет рекуперации холода обратных потоков приводит к уменьшению расхода энергии на холодильный цикл. Результаты расчетов по определению минимального орошения, приведенные на рис. 129, показывают, что минимальная относительная величина холодного орошения практически не зависит от состава питания, а определяется только давлением в колонне.
На рис. 130 показано изменение величины минимального холодного орошения в зависимости от давления в колонне при степени чистоты получаемого этилена 95, 98 и 99% мол. (степень извлечения
Рис. 128. Расчетная схема разделения этан-этиленовой фракции.
1 — теплообменник продуктивного этилена; Z — кипятильник; 3 — этан-этиленовая колонна; 4 — конденсатор орошения; 5 — теплообменники; 6 — насос; 7 — компрессор.
3,0
%
§
Cu S S G
*1
Cu t
|?
СуТСз
* t
I
S
і
г
3
. - т
30 50 10
Содержание этилена В питании, °/о мол
90
Рис. 129. Зависимость минимального орошения
от состава питания и давления в колонне. Степень извлечения этилена равна 98%; подача питающей смеси проводится в жидкой фазе при состоянии насыщения.
Давление в колонне: 1 — 19,2 кг/см»; 2 — 7,03 кг/смК 3 — 2,52 кг/сцЗ.
утилена равна Уо %; подача питающей смеси проводится в жидкой фазе при состоянии насыщения). Из рис. 130 видно, что с увеличением давления достаточно интенсивно растет требуемое количество холодного орошения.
Рис. 130. Изменение минимального орошения в зависимости от давления в колонне и степени чистоты получаемого этилена.
Степень чистоты получаемого этилена: 1 — 95% мол.; 2 — 98% мол.: 3 — 99% мол.
<ь 25
Cl
//з
о
0,5 1,0 0 2,0 2,5
Минимальное орошение, отнесенное к кола -честву подаваемой питающей смеси
Девизоном и Хейсом [110] были также проделаны расчеты по определению влияния числа теоретических тарелок на количество холодного орошения. Расчет был проведен для жидкофазного питания, состоящего из 50% мол. этана и 50% этилена. Для этих условий были определены минимальные числа теоретических тарелок при полном возврате флегмы и при нескольких значениях ороше-
3
1-Х
Sp
6
—
5
l"
I
__±__
Z 3 U 5 В ФлегмоВое тело
Рис. 131. Зависимость между кратностью орошения и числом теоретических тарелол.
