ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы СОДЕРЖА НИЕ Промышленное разделение углеводородов Б е р г о, В. М. Платонов. Расчет сложных ректификационных систем на цифровых вычислительных машинах из "Разделение и анализ углеводородных газов" Одной из важных проблем в химической промышленности является усовершенствование установок газоразделения, снаб-жаюш,их сырьем различные химические производства. Если принятые в отечественной промышленности абсорбционные агрегаты газоразделения производительностью 12—15 тыс. нм 1час газа в основном раньше вполне удовлетворяли поставленным требованиям, то в настоящее время их техническая характеристика неудовлетворительна. Низкая производительность абсорбционного агрегата газоразделения приводит к тому, что даже на сравнительно небольшом заводе приходится устанавливать 2—4 агрегата. А это ведет к излишним капиталовложениям. К недостаткам действующих агрегатов следует отнести также большой расход пара, электроэнергии и охлаждающей воды. [c.13] Для выяснения возможности улучшения технико-экономической характеристики действующих абсорбционных агрегатов газоразделения необходимо рассмотреть термодинамические особенности работы газоразделительных колонн. [c.13] Процесс массообмена в средних сечениях абсорбционной секции также протекает в условиях большой неравновесности рабочих концентраций. Значительную неравновесность рабочих концентраций нельзя рассматривать как положительный фактор с той точки зрения, что она приводит к уменьшению числа тарелок в колонне. Значительная неравновесность рабочих концентраций также нежелательна, как нежелательна большая разность температур в процессе теплопередачи по той причине, что процесс в этом случае протекаете большими термодинамическими потерями. Следующая по ходу технологического процесса колонна выделения этан-этиленовой фракции также характеризуется протеканием отдельных процессов со значительными термодинамическими потерями. Это прежде всего процесс смешения жидкости питания с жидкостью, стекающей из конденсационной секции, и процесс массообмена в средних зонах отпарной и укрепляющей секций, протекающий при значительной неравновесности рабочих концентраций. В этан-этиленовой колонне наиболее нагружено паром и жидкостью нижнее сечение отпарной секции. [c.14] Рассмотренные особенности работы абсорбционно-отпарной и этан-этиленовой колонн позволяют наметить принципиальные решения, обеспечивающие уменьшение требуемого расхода энергии. Для уменьшения термодинамической необратимости процесса массообмена необходимо добиться такого соотношения между количествами пара и жидкости по высоте секции, чтобы неравновесность рабочих концентраций была незначительной. [c.14] В отпарной секции это требование может быть удовлетворено либо частичным испарением жидкости в одном или нескольких сечениях, либо вводом в промежуточное сечение секции парового потока. Аналогично уменьшение термодинамической необратимости процесса массообмена в укрепляющей секции может быть достигнуто частичной конденсацией пара по высоте секции или промежуточным вводом жидкости. В абсорбционной секции для уменьшения термодинамических потерь может применяться ступенчатый ввод абсорбента или промежуточный ввод парового потока. Следует отметить, что частичная конденсация пара по высоте укрепляющей секции и частичное испарение жидкости по высоте отпарной секции оказываются малоэффективными по той причине, что температура в промежуточном сечении укрепляющей и отпарной секций мало отличается от температуры, соответственно, в конденсаторе и кипятильнике. [c.14] Для уменьшения потерь от необратимости процесса смешения потоков разного состава необходимо, очевидно, исключить, смешение потоков на тарелке питания фракционирующих колонн. Вывод с тарелки питания потоков, образуюш,ихся при фракционировании, может быть увязан с промежуточным вводом пара в отпарную и абсорбционную секции и вводом жидкости а укрепляющую секцию в схеме разрезной колонны [21. [c.15] На рисунке показана принципиальная схема абсорбционной газоразделительной установки с разрезными колоннами. [c.15] Этан-этиленовая колонна 7 также разрезная. В ней жидкость питания не смешивается с жидкостью, стекающей из укрепляющей секции. Отбираемая из укрепляющей секции жидкость испаряется в испарителе 8 за счет тепла горячего абсорбента, а образовавшийся пар вводят в промежуточное сечение отпарной секции. [c.16] В этан-этиленовую колонну питание поступает практически полностью в виде жидкости, тем не менее отбор части пара из отпарной секции и конденсация его целесообразны. В данном случае отбирают около 50% пара, поднимающегося из отпарной секции. Полученную в дополнительном конденсаторе 13 жидкость вместе с неконденсирующимся паром вводят в промежуточное сечение укрепляющей секции. [c.16] Кубовый продукт этан-этиленовой колонны подвергают разгонке в пропановой колонне по обычной схеме. [c.16] Уменьшение расхода энергии в рассматриваемой схеме обусловливается несколькими факторами. [c.16] Как известно, требуемое в данном сечении количество абсорбента тем меньше, чем меньше количество пара и концентрация извлекаемого компонента в этом сечении. Количество пара на входе в абсорбционную секцию разрезной колонны будет примерно в два раза меньше количества пара над тарелкой питания типовой колонны. Несмотря на то, что в промежуточное сечение абсорбционной секции вводят дополнительное количество пара, концентрация в нем этилена в результате ректификационного действия колонны 2 будет ниже, чем в исходном газе. [c.16] Таким образом, количество циркулирующего абсорбента в разрезной колонне может быть уменьшено. Расчеты, выполненные в НИИССе, показывают, что без нарушения разделительного действия колонны количество абсорбента может быть уменьшено на 30—40%, в результате чего существенно снижается нагрузка на кипятильники всех трех колонн. [c.16] Испарение жидкости, отбираемой из укрепляющей колонны 2, дополнительно снижает нагрузку на кипятильник абсорбционно-отпарной колонны. [c.16] Использование холода испарения жидкости в испарителе 5 для охлаждения регенерированного абсорбента уменьшает потребности установки в холоде. [c.16] Значительную экономию греющего пара дает также использование тепла горячего абсорбента для испарения жидкости, стекающей из укрепляющей секции этан-этиленовой колонны. [c.16] поднимающийся из отпарной секции этан-этиленовой колонны, конденсируется приблизительно в интервале температур 15—50°С, что допускает к .пoльзoвaниe в качестве хладо-агента жидкого пропана, направляемого на пиролиз. Холод испарения этого потока пропана при 6 атм не требует затраты энергии. Поэтому конденсация пара из отпарной секции в данном случае ведет непосредственно к уменьшению расхода энергии в холодильном цикле. [c.17] В таблице рассмотрены потребности абсорбционной установки в тепле и. колоде по обычной схеме и по схеме с разрезными колоннами. Данные получены по материалам обследований действующих установок [3] и расчетным путем. [c.17] Кипятильник пропановой колонны. . [c.17] Потребность в холоде на изотерме —20° С в схеме с разрезными колоннами на 50% меньше, чем в обычной схеме, что соответствует уменьшению расхода электроэнергии примерно на 10% от расхода энергии на всю установку, включая компрессию. Требуемое количество пара в схеме с разрезными колоннами на 40% меньше, чем в обычной схеме. [c.17] Вернуться к основной статье