Методическое пособие Способы разделения газов пиролиза


1.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ
Низкомолекулярные олефиновые углеводороды получаются в процессах термической, термокаталитической переработки природного газа и нефтяных дистиллятов в виде сложных углеводородов. Газы пиролиза являются основными источниками получения этилена и пропилена и других компонентов. С целью рационального использования основных целевых и побочных компонентов, получаемых при термической и термокаталитической переработке углеводородов необходимо выделить эти компоненты в чистом виде. Для этого требуется не только высокая концентрация 99,9% и выше, но и что ещё важнее – тщательное удаление некоторых микропримесей, таких как влага, О2, СО, СН=СН, СО2 и другие.
Для разделения углеводородов газовых смесей в промышленности применяются три основных метода:
Абсорбционно-ректификационный;
Конденсационно-ректификационный;
Абсорбционный и другие.
Широкое применение в промышленности нашли первые два метода, в которых основные компоненты газа переводятся вначале в жидкое состояние, а затем разделение чёткой ректификацией. Сжижение газов по первому методу осуществляется под давлением с применением лёгких абсорбентов. Разрыв между температурой кипения лёгких компонентов газа начинается от С2 и кончая С3 позволяет выделить эти компоненты в виде узких фракций или в чистом виде обычными методами низкотемпературной ректификацией. Этилен и пропилен с достаточно высокой концентрацией, поэтому одной ректификацией невозможно разделить углеводороды С4, т.к. температуры кипения весьма близки, поэтому для выделения чистых углеводородов обычно наряду с ректификацией применяют и другие специальные физико-химические методы.
Абсорбция – процесс поглощения газа или жидкости поглотителем. Условия: применяются повышенные давления и пониженные температуры, перед процессом проводится осушка с помощью осушителей. Абсорбция основана на различной положительной способности компонентов сырья в поглотителях.
Адсорбция – процесс поглощения газообразных или парообразных углеводородов мелкопористыми твёрдыми телами, адсорбентами (уголь, селикагель). Адсорбция - извлечение компонентов на сорбенте до полного насыщения последнего.
Хемосорбция. При хемосорбции поглощающееся вещество образует с поглотителем химическое соединение, легко выделяемое из смеси, и легко регенерируется. Хемосорбция применяется для выделения индивидуальных компонентов или групп из исходной смеси.
Конденсационно-ректификационный метод – это метод более экономичен по сравнению абсорбционными методами, благодаря меньшим энергозатратам и позволяет выделить олефины высокой степени частоты при более высоком коэффициенте извлечения целевых продуктов. При этом методе исходный газ после сжатия, щелочной промывки и осушки охлаждающиеся до 55-60оС за счёт теплообмена с продуктами разделения и хладогента. Низкая температура создаётся этиленовыми холодильным цинком, а также холодом, получаемым при дросселировании. Выделенная метанно-водородная фракция содержит около 1% этилена и является хорошим регистрирующим агентом большинства абсорбентов, в том числе и молекулярных, применяемых для осушки пирогаза и его компонентов. Температура орошения верха колонны зависит от соотношения в газе водорода и метана, и чем выше это соотношение, тем ниже должна быть температура орошения.














НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА
Отделение №2-5П цеха 4 предназначено для разделения пирогаза абсорбционно-ректификационным методом с целью извлечения этиленовой и пропан-пропиленовой фракции. В процессе разделения выделяются так же метанно-водородная фракция, этановая фракция и отработанный абсорбент.
Процесс газоразделения производится абсорбционно-ректификационным методом с использованием физических методов абсорбции, ректификации и теплообмена.
В качестве теплоносителя в процессе используется в основном утилизационный пар с давлением равным 5 кг/см2 из цехов гидратации, а в качестве хладогента – пропановая фракция. Система водоснабжения установки обратно-циркуляционная. Процесс газоразделения состоит из следующих стадий:
Абсорбция углеводородов и выделение метано-водородной фракции.
Выделение этан-этиленовой фракции.
Выделение этиленовой фракции.
Выделение пропан-пропиленовой фракции.
Кондиционирование пропановой фракции.
Получение холода с пара минус 180С и минус 30оС.
Отделение №2 -5П разделение газов пиролиза введено в действие в 1962 году. В отделении установлено два параллельно работающих агрегата разделения газов пиролиза.







ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Абсорбция углеводородов и выделение метано-водородной фракции
В цехе установлены два агрегата газоразделения, работающих параллельно. Пирогаз в цех поступает из цехов пиролиза №1 и 2 под давлением 31-38 кгс/см2 и температурой не выше плюс 13оС.
Разделяемый газ проходит холодильник-конденсатор технический номер 3, где охлаждается до температуры не выше минус 200С. Охлаждение производится за счёт испаряющегося в межтрубном пространстве аппаратов хладогента при температуре минус 300С.
Газожидкостная смесь из конденсатора технический номер3 поступает в абсорбционно-отпарную колонну технический номер 5. В верхней части колонны происходит абсорбция углеводородов С2 и С3 и частично С1.
Абсорбция производится охлаждённой до минус 250С бутановой фракцией, которая является кубовым продуктом пропан-пропиленовой колонны технический номер 31.
В нижней части колонны технический номер 5 при температуре 50-600С отпаривается метан. Колонна снабжена кипятильниками технический номер 6, обогреваемыми паром с давлением 5 кгс/см2.
Метанно-водородная фракция с верха колонны технический номер 5 направляется в цех пиролиза номер 2.
Схемой предусмотрена возможность прогрева технологического оборудования пирогазом и инертным газом высокого давления. Сброс метанно-водорода после прогрева производится сначала на факел, потом в топливную сеть пиролиза. Сброс инертного газа после прогрева технологического оборудования производится в атмосферу.
Выделение этан-этиленовой фракции
Насыщенный абсорбент из куба колонны технический номер 5 поступает на одну из тарелок питания 18, 22, 26 колонны выделения этан-этиленовой фракции технический номер 11. Перед поступлением на питание колонны технический номер 11 насыщенный абсорбент подогревается в трубном пространстве подогревателя технический номер 9 за счёт тепла отогнанного абсорбента, поступающего в межтрубном пространстве из Е-36.
Этан-этиленовая фракция, отбираемая с верха колонны, поступает в дефлегматор технический номер 13, где частично конденсируется за счёт испарения в межтрубном пространстве жидкого хладагента при температуре минус 180С.
Газожидкостная смесь стекает в ресивер технический номер 15. Жидкий этан-этилен насосом технический номер 16 подаётся в качестве флегмы на верхнюю тарелку колонны технический номер 11.
Жидкий хладагент в дефлегматор технический номер 13 подаётся через отделитель жидкости технический номер 14. Пары испарившегося в дефлегматоре хладагента поступают в сепаратор технический номер 14, а оттуда – в отсосный коллектор хладагента минус 180С.
Колонна технический номер 11 снабжена двумя кипятильниками технический номер 12, обогреваемыми паром 5 кгс/см2..
Газообразная этан-этиленовая фракция с верха ресивера технический номер 15 поступает в осушитель технический номер 49, где проходит осушка её от влаги.
Регенерация осушителей этан-этиленовой фракции технический номер49 производится нагретой до температуры плюс 150-1800С этановой фракции.
Выделение этиленовой фракции
Из осушителя технический номер 49 этан – этиленовая фракция пройдя фильтр технический номер 50 поступает на одну из тарелок питания 22,28,36 этиленовой колонны технический номер 21.
Давление в колонне 21 – 23 – 25 кгс/см2
Температура 12 тарелки – 0 – минус 80 С.
Температура верха – не выше – минус 18 0С.
Температура куба – минус 5 – плюс 10 оС.
Этиловая фракция сверха колонны технический номер 21 поступает в дефлегматор технический номер 23 , частично конденсируется за счёт испарения в межтрубном пространстве дефлегматора жидкой этановой фракции при температуре минус 33о С и поступает в дефлегматор технический номер 24.
Дефлегматор технический номер 24 охлаждается испаряющимся при температуре минус 30 оС хладагентом. Жидкий хладоагент поступает в дефлегматор через отделитель жидкости технический номер 25. Газожидкостная этиленовая фракция из дефлегматора технический номер 24 поступает в ресивер технический номер 26 . Флегма на этиленовую колонну технический номер 21 подаётся из ресивера технический номер 26 насосом технический номер 27.
Газообразная этиленовая фракция из ресивера технический номер 26 направляется в цеха переработки этилена.
Испарившаяся в дефлегматоре технический номер 23 при температуре минус 33 оС этановая фракция поступает в межтрубное пространство теплообменника технический номер 28, где охлаждает жидкую этановую фракцию и далее с температурой 40-60 оС сбрасывается на пиролиз.
Регулирование температуры этановой фракции на пиролиз производится изменением подачи этана теплообменником технический номер 28 на пиролиз, минуя подогреватель технический номер 52.
Периодически этановая фракция после подогревателя технический номер 52 используется для целей регенерации осушителя технический номер 49 и для осушки кипятильников технические номера 6, 12, 32, после которых этан сбрасывается на пиролиз через фильтр.
Подогрев этановой фракции в подогревателе технический номер 52 производится паром 12 кгс/см2, подаваемым в межтрубное пространство аппарата.
Этан-этиленовая колонна технический номер 21 снабжена двумя кипятильниками технический номер 22. Обогрев кипятильников производится за счёт конденсации в межтрубном пространстве паров хладогента.
Выделение пропан-пропиленовой фракции
Кубовая жидкость этан-этиленовой колонны технический номер 11 с температурой 110-115оС поступает на одну из тарелок питания 18, 22, 26 пропан-пропиленовой колонны технический номер 31.
Давление в колонне – 15-20 кгс/см2
Температура 38 тарелки – 40-50оС (при передаче ППФ в цех 7)
Температура 6 тарелки – 85-100оС
Пары пропан-пропиленовой фракции с верха колонны поступают в конденсатор технический номер 33, охлаждаемый водой. Сконденсированная пропан-пропиленовая фракция стекает в ресивер технический номер 34, откуда жидкая пропан-пропиленовая фракция насосом технический номер 35 подаётся в виде флегмы на верх колонны технический номер 31.
Несконденсированная газообразная пропан-пропиленовая фракция из ресивера технический номер 34 направляется в межтрубное пространство конденсатора технический номер 34-А; из конденсатора технический номер 34-А сконденсированная пропан-пропиленовая фракция возвращается в ресивер технический номер 34, несконденсированная газообразная пропан-пропиленовая фракция направляется в Е-103 цеха 3.
Схемой предусмотрена возможность передачи пропан-пропиленовых отдувок из ресивера технический номер 34 в цех 7 и на всос компрессоров пирогаза.
Пропан-пропиленовая колонна технический номер 31 снабжена двумя кипятильниками аппарат 32, обогреваемыми паром 5 кгс/см2.
Кубовая жидкость колонны технический номер 31 поступает в ёмкость технический номер 36, проходит через теплообменник-подогреватель технический номер 9, где подогревает кубовую жидкость колонны технический номер 5.
Насосом абсорбент подаётся на верх колонны технический номер 5, предварительно пройдя холодильники технические номера 40 и 42, где абсорбент охлаждается до минус 25оС.
Охлаждение абсорбента в холодильниках технические номера 40 и 42 производится испаряющимся при температуре минус 18оС и минус 30оС хладогентом. Жидкий хладогент подаётся в холодильники технические номера 40 и 42.
В процессе работы установки в циркулирующем абсорбенте происходит накопление непредельных углеводородов С4, С5, С6 способных к полимеризации и сополимеризации.
Вывод «тяжёлых углеводородов» производится путём отвода части циркулирующего абсорбента в отделение 8 цеха 12 или Е-103 цеха 3 с одновременным приёмом свежеё бутановой фракции из отделения 8 цеха 12.

ТРЕБОВАНИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НА СЫРЬЁ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ГОТОВУЮ ПРОДУКЦИЮ

Наименование

Показатели по ГОСТу или
Показатель обязательный для проверки

Примечание

Пирогаз
1. Содержание влаги в пирогазе оС не выше минус 40
2. Объёмная доля сероводорода в пирогазе % не более 0,003
3. Объёмная доля ацетилена % не более 0,42
4. Объёмная доля газа в % не более 0,45
Содержание этилена, пропилена, сероводорода точка «росы»
Исходное сырьё


Этан-этиленовая фракция С2Н4: 1) бесцветный газ; 2) растворим в воде незначительно;3) температура кипения минус 103,70С; 4) температура плавления при 760 мм.рт.ст. минус 164,15оС; 5) пределы взрываемости смеси с воздухом от 3,0 до 32,0 об; 6) удельный вес 0,974; 7) ядовит, горюч, действует наркотически; 8) содержание этилена 0,79%; 9) ПДК – 100 м/од.
Сырьё колонны технический номер 11 и получаемые в ней продукты являются промежуточными в процессе выделения этилена из пирогаза, поэтому качество сырья и продукта по колонне технический номер 11 не регламентируется. Регламентируются только режимные параметры колонны.



1.5. АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА
















Приложенные файлы


Добавить комментарий