Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
• ZOOO
%
%>1600
«І ІІ
<s>«o
s § 1200 %\
-О *> Cr и
I
§-
800
/
У
/
/
•
-90 -ВО -70 .s-60 ~50 -40 -30 Полуценные минимальные температуры, °С
Рис. 145. Удельная холодопррнзводительность установки.
----машины двухступенчатого сжатия;-исследованная холодильная установка; — • — каскадные машины.
в обычном парокомпрессионном цикле на других хладагентах, и незначительно отличается от показателей работы двухступенчатого каскадного цикла на фреонах Ф-22 и Ф-13.
Еще лучшие энергетические показатели при работе на температурном уровне —70 --75° С (особенно при температуре охлаждающей воды 25—35° С) будет иметь холодильный цикл на смеси этан-пропан.
При изменении температуры внешней среды требуется изменять концентрации компонентов (при этом будет изменяться также и степень сжатия в холодильном цикле, но меньше, чем при работе на чистых компонентах).
В установках по выделению этилена из пирогаза холодильные циклы, осуществленные на бинарных смесях углеводородов, могут быть использованы в системах предварительного охлаждения пиро-
газа, в системах охлаждения абсорбентов, т. е. в таких элементах установок, в которых при охлаждении происходит значительное изменение температуры охлаждаемого технологического потока.
Наилучшие результаты получают, если при охлаждении до
О --10° С хладагент в холодильном цикле будет служить смесь
бутан-пропан, до —20° G — смесь изобутан-пропан (с преобладающими концентрациями бутанов), до —4Э° С — смесь бутап-пропан
(с преобладающим содержанием пропана), до —50 ~--80° С — смесь
этан-пропан. Для получения более низких температур могут быть применены тройные смеси метан-этан-пропан.
Однопоточный каскадный цикл
Для глубокого охлаждения пирогаза в схемах его разделения методом низкотемпературной ректификации может быть применен разработанный автором и исследованный в лаборатории сжижения и разделения газов ИГ АН УССР однопоточный каскадный цикл (121, 122]. Обладая термодинамическими преимуществами обычного (многопоточного) каскадного цикла, он конструктивно оформляется как простой дроссельный регенеративный цикл. В качестве холодильного агента цикла служит многокомпонентная смесь предельных углеводородов (могут быть применены также и другие холодильные агенты, образующие идеальные растворы, например фреоны). Комбинированием состава углеводородов и давлений можно получить холод на любом температурном уровне в интервале до —160° С, а при работе под вакуумом и ниже. Состав смеси и ее давление подбирают так, чтобы удовлетворять условиям теплообмена с минимальными разностями температур. Технологическое и конструктивное оформление однопоточного каскадного цикла таковы, что в нем производится дросселирование только жидкой фазы, что предопределяет высокое значение коэффициента термодинамической обратимости процесса.
Одлопотечному каскадному циклу свойственны все указанпые выше термодинамические преимущества циклов с многокомпонентными холодильными агентами. Кроме того, он обладает следующей особенностью: теплоотдача к газу на стороне низкого давления происходит в условиях непрерывного испарения компонентов смеси, что приводит к увеличению коэффициентов теплоотдачи на стороне низкого давления, обычно лимитирующей процесс. Это повышает значение общего коэффициента теплопередачи п благотворно сказывается на размерах поверхностей теплообмена.
Однопоточный каскадный цикл может найти широкое применение в процессах сжижения метана, в схемах сжижения и разделения воздуха, в качестве системы, предназначенной для глубокого предварительного охлаждения, в схемах низкотемпературного разделения газов крекинга и пиролиза (для предварительного глубокого охлаждения пирогаза с конденсацией компонентов, для создания холодного орошения, для охлаждения абсорбента и газа), в установках для получения холода с параметрами —80 -.--100° С.
Экспериментальная установка для исследования однопоточного каскадного цикла состоит из следующих элементов (рис. 146): компрессора 1 с промежуточными межступенчатыми охладителями и концевым холодильником 2, отделителя жидкости первой 3 и второй 4 ступеней, ресивера 5 и системы дроссельных вентилей 6, 7 и 8. В установке также имеются узел осушки и очистки газа от СОг твердым сорбентом 9 и узел сжижения воздуха, состоящий из воздушного теплообменника 10, смонтированного в обеих секциях (11 и 12) противоточного теплообменника, и ожижителя воздуха 13, расположенного внутри ресивера.
На установке исследовали два режима ее работы: а) полузамкнутый холодильный цикл сжижения природного газа и б) замкнутый холодильный цикл для охлаждения либо сжижения пирогаза или воздуха.
На режиме сжижения воздуха или пирогаза установка работает следующим образом. Холодильный агент, состоящий из метана, этана и пропана, сжимается в компрессоре 1. В отделителе жидкости 3 из него выделяется конденсат, состоящий в основном из пропана. Этот конденсат после дросселирования в расширительном вентиле 6 сбрасывается в ветвь низкого давления первой секции теплообменника 11. Паровая фаза из отделителя жидкости 3 направляется в ветвь высокого давления этой же секции. Здесь она за счет холода обратного потока и за счет испарения конденсата из отделителя 3 охлаждается до —40° С. При этом из смеси конденсируется практически весь пропан и до 50—70% этана; в раствор переходит также значительное количество этилена и метана. Полученная жидкость отделяется от паровой фазы в отделителе жидкости 4 и после дросселирования в расширительном вентиле 7 направляется в ветвь низкого давления второй секции теплообменника 12. Холод, полученный при
