Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Системы с внешними (независимыми) холодильными циклами удобнее в эксплуатации. Однако ввиду того, что необходимо осуществлять передачу холода от холодильного агента к технологическому потоку через стенки теплообменников и конденсаторов, температурный уровень внешнего холодильного цикла обычно ниже на величину среднего температурного напора в теплообменном аппарате. Снижение же температурного уровня вырабатываемого в системе холода приводит к увеличению энергозатрат на его получение. Поэтому схемы с внутренними холодильными циклами энергетически выгоднее.
Схемы газоразделения с внешними холодильными циклами распространены преимущественно в США. В Европе фирмы Линде и Клод строили этиленовые установки с внутренними, встроенными холодильными циклами. Следует отметить, что в связи с ростом производительности установок газоразделения в последнее время в США также начали строить более экономичные установки с внешними и внутренними холодильными циклами. Схем разделения пирогаза только с внутренними холодильными циклами нет; даже типичные «европейские» схемы имеют внешний холодильный цикл в системе предварительного охлаждения.
На рис. 134 приведена американская схема внешнего этиленового холодильного цикла, холод которого используется в дефлегматорах колонн 1 и 2 для извлечения фракций Сг и Сз. Циркулирую-
C3H1
Зп8
Рис. 13-1. Принципиальная схема внешнего этиленового холодильного цикла.
щии в холодильном цикле этилен нигде не смешивается с продуктивным этиленом. Пополнение системы холодильным агентом проводится так же, как и в обычных холодильных установках.
Пример схемы с внутренним (встроенным) этиленовым холодильным циклом приведен на рис. 135. В отличие от предыдущей схемы циркулирующий этилен здесь используется не как хладагент для образования холодного орошения этиленовой колонны, а сам подается в виде флегмы. Часть этого циркуляционного потока отделяется и выдается как готовый продукт. Тот же циркуляционный этилен используется (по аналогии с кислородными установками) в качестве теплоносителя для подогрева кубовой жидкости этиленовой колонны.
Латание СгНі++СгН6
^ Jit1!__- ^> Вода
А (ЪШ
JiM
Рис. 135. Принципиальная схема внутреннего этиленового холодильного цикла.
Выбор и термодинамический анализ холодильных циклов
В промышленной практике получили применение следующие методы получения холода:
1) парокомпрессионный, осуществляемый сжатием, конденсацией, дросселированием и испарением холодильного агента;
2) метод дросселирования (использование эффекта Джоуля-Томпссна);
3) детандироваште — (использование эффекта расширения с совершением внешней работы).
Недавно открытый эффект Ранка еще не получил промышленного применения. По физической сущности этот метод получения холода приближается к адиабатическому расширению, в котором работа расширения отводится от одной части потока и в виде тепла подводится ко второй. В настоящее время проводятся работы по практическому приложению эффекта Ранка в практике глубокого и умеренного охлаждения, а также газоразделения методом центрифугирования.
Парокомпрессионный метод получения холода может быть применен только в интервале температур конденсации и испарения холодильного агента при заданных давлениях. Эффект Джоуля-Томпсона может быть использован в интервале температур, ограниченном температурой инверсии холодильного агента. Расширение газа с совершением внешней работы может быть применено для получения холода на любом температурном уровне.
Сравнение этих трех методов возможно только при рассмотрении процесса передачи и использования полученного холода.
По первому методу получается максимальное количество холода на постоянном температурном уровне. Количество полученного по этому методу холода иногда (при относительно высокой температуре испарения) значительно превышает работу сжатия. По третьему методу получается холод на низком температурном уровне. Холод может быть использован только на переменном температурном уровне, если конечная точка процесса расширения не попадает в зону влажного пара. Второй метод является промежуточным между первым и третьим.
Эффективность холодильного цикла зависит от эффективности процессов расширения и теплопередачи при отводе тепла; увеличение общей эффективности процесса глубокого охлаждения может быть достигнуто увеличением эффективности процессов теплообмена внутри цикла. Увеличение эффективности процессов теплообмена, в особенности между потоками высокого и низкого давлений, нередко ограничивается различными значениями теплоємкостей этих потоков, предопределяющими конечные значения (подчас очень большие) температурных разностей на одном из концов теплообменника. Особенно большие средние температурные разности устанавливаются, если в одном из потоков системы теплообмена происходит изменение агрегатного состояния, а во втором осуществляется нагрев либо охлаждение газа или жидкости.
При парциальной конденсации компонентов пирогаза имеются два параллельно идущих процесса: конденсация тяжелых углеводородов и охлаждение легких углеводородов и водорода. Задавая конечное (и даже очень малое) значение температуры на холодном
