Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Метод ректификации. Он является основным методом разделения газов. Фракционировать газовые смеси непосредственно из газовой фазы затруднительно. Чаще всего их разделяют на две широкие фракции: низкомолекулярных углеводородов в газообразном виде и высокомолекулярных в жидком виде.? Выделение из газа жидкой фазы достигается понижением температуры и повышением давления. Охлаждение газовой смеси до низких температур позволяет несколько снизить давление, необходимое для сжижения углеводородов. Для охлаждения газов применяют различные холодильные системы: аммиачные (до—5O0C), этано-аммиачные (до —82° С) и с дроссельным охлаждением, при котором возможны еще более низкие температуры (эффект дросселирования основан на способности сжатых газов сильно охлаждаться при быстром понижении давления).
Выбор схемы, температуры и давления определяется составом исходной газовой смеси, назначением продуктов разделения, заданным числом фракций и требуемой чистотой индивидуальных уг-
214
леводородов. В заводской практике обычно ограничиваются выделением фракций по числу атомов углерода. Искусственные газы при этом фракционируют на метан, этан-этиленовую, пропан-пропи-леновую, бутан-бутиленовую и пентан-амиленовую фракции. Иногда, особенно при получении сырья для нефтехимии, газы разделяют На' фракции не только по числу атомов углерода, но и на индивидуальные компоненты. Например, этан-этиленовую фракцию можно хорошо разделить на этановую и этиленовую ректификацией под давлением, так как разница между их температурами кипения достигает 15° С. Наиболее трудно разделить бутиленовую фракцию: температура кипения изобутана при нормальном давлении 11,7° С, изобутилена — 6,9, бутена-1 — 6,26, бутадиена — 4,4 и я-бута-на -0,5°С.
Вещества, имеющие близкие температуры кипения и не разделяющиеся обычным фракционированием, выделяют методом азеотропной ректификации. В этом случае к разделяемым углеводородам добавляют компонент, который с одним из углеводородов образует азеотропную смесь с постоянной температурой кипения, которая значительно отличается от температуры кипения исходных веществ. Это дает возможность осуществить их ректификацию. Ректификацией сначала отделяют один из компонентов, не образующих азеотропной смеси, а затем азеотропную смесь.
Конденсационный метод. Он основан на использовании различной способности углеводородов к конденсации. Полная конденсация углеводородной части газовой смеси (в первую очередь конденсируются высококипящие углеводороды) используется для извлечения азотно-гелиевого концентрата. Конденсационный метод в сочетании с ректификационным широко используют для разделения углеводородных газов, полученных при пиролизе углеводородного сырья.
Промышленные установки фракционирования газов
На промышленных установках фракционирования газов осуществляют процессы конденсации, компрессии, ректификации, а иногда — абсорбции и десорбции. В простейшем случае, когда требуется получить сухой газ, а также фракции пропан-пропиленовую (C3) и бутан-бутиленовую (C4), используют газофракционирующие установки (рис. 95). Жирный газ из газосепаратора подвергается двухступенчатой компрессии. При этом после каждой ступени комп-ремирования повышается температура газа благодаря работе сжатия и выделению тепла конденсации наиболее тяжелых углеводо-родов.|Это тепло снимается в холодильниках 3 и в сепараторах /, 2, 4 выгадает конденсат. Газовая фаза после второй ступени компрессии поступает в этановую колонну 5. В эту же колонну подают конденсат, выпавший после компрессии, а также отгон стабилизационной колонны, полученный в результате стабилизации бензина. На верху колонны 5 поддерживают низкую температуру подачей орошения, охлаждаемого в конденсаторе 8 испаряющимся ам-
215
миаком или пропаном. С верха емкости орошения 7 отбирают сухой газ. Остаток с низа колонны 5 самотеком поступает в пропановую колонну 9, работающую под меньшим давлением. С верха этой колонны уходят пары пропан-пропиленовой фракции, а остаток также самотеком поступает в бутановую колонну 10, где разделяется на бутан-бутиленовую фракцию и вышекипящий остаток. В колонны подводится тепло при помощи подогревателей с паровым пространством (кипятильников) 6.
Рис. 95. Технологическая схема установки для разделения газов ректификацией
(ГФУ):
/ — жирный газ; // — конденсат; /// — отгон стабилизации; iv—сухой газ; v — фракция C3; vi — фракция C3 и выше; vii — фракция C4 и выше; viii — фракция C4; ix — остаток фракции C5 и выше (остальные обозначения объяснены в тексте)
Давление в этановой, пропановой и бутановой колоннах поддерживается соответственно 3,6—3,8, 1,6—1,8 и 0,6—0,8 МПа (36—38, 16—18 и 6—8 кгс/см2) — чем легче углеводород, тем выше давление. Температуру в верхней части этановой колонны выдерживают в пределах 0—5° С, пропановой и бутановой колонн — 50—60, а температуру в нижней части всех колонн — около 120° С. Извлечение пропан-пропиленовой фракции от потенциала не превышает 80% ¦
Наибольшее распространение получили абсорбционно-фракцио-нирующие установки разделения газов АГФУ (рис. 96). На них предварительно очищенный от сероводорода жирный газ сжимается компрессором первой ступени / до 0,4 МПа (4 кгс/см2), охлаждается в холодильнике 2 и поступает в газосепаратор низкого давления 3. Газ из газосепаратора 3 поступает на вторую ступень компрессоров 4, сжимается до 1,7—1,8 МПа (17—18 кгс/см2) и через холодильник 5 попадает в газосепаратор высокого давления 6. С верха этого газосепаратора газ с температурой 30—35° С поступает под первую (считая снизу) тарелку абсорбера 7. Конденсат из газосепараторов 3 и 6 откачивается в абсорбер (на схеме на показан).
