Разделение газа пиролиза.

Разделение газа пиролиза.

Существуют многочисленные схемы разделения газов пиролиза методом низкотемпературной ректифи­кации. Они отличаются, во-первых, получаемыми фракциями и их чистотой: обычно выделяют метано-водородную, этиленовую, этановую, пропиленовую и С₄–фракции. Нередко получают чистый ме­тан, а пропиленовую фракцию отделяют от содержащегося в ней пропана. Во-вторых, может различаться порядок выделения фрак­ций, например, первоначально отделяют углеводороды С₃—С₄ или, наоборот, метано-водородную фракцию. И, наконец, используют разное давление (0,15—7 МПа), определяющее в свою очередь, градиент холода, необходимый для создания флегмы при ректификации.

Чаще всего разделение ведут при 3—4 МПа, что для отделения метано-водородной фракции требует темпера­туры минус 100 °С. Она создается этиленовым холодильным циклом, который может работать лишь при наличии пропиленового (реже аммиачного) холодильного цикла. Пропилен при сжатии и охлаж­дении водой способен конденсироваться и при дросселировании до разных давлений может создать температуру от 0 до минус 40 °С. При такой температуре конденсируют компримированный этилен, за счет чего при дросселировании до разных давлений создается тем­пература от минус 60 до минус 100 °С.

Ввиду высокой стоимости создания такого «холода» на современных установках применяют разно­образные меры по его экономии. Прежде всего, утилизируют холод и давление получаемых фракций за счет их дросселирования, детандирования, использования принципа теплового насоса. Широко применяют также ступенчатое охлаждение агентами с раз­ным градиентом температур, в том числе и для создания флегмы в так называемых разрезных ректификационных колоннах, разде­ленных на две или более части со своими дефлегматорами, из которых только верхний работает при наиболее низкой темпера­туре. Применяют раздельный ввод газа и конденсата по высоте колонн в места, соответствующие их составу. Все это позво­лило снизить затраты энергии на разделение газа и вместе с усо­вершенствованиями в стадии пиролиза и укрупнением установок существенно удешевить получаемые фракции олефинов.

Одна из современных схем разделения газов, получаемых при пиролизе бензина, изображена на рис. 15.1. Газ с установки пиро­лиза последовательно сжимается в пяти ступенях турбокомпрес­сора 1 (на схеме изображены только три ступени), проходя после каждой из них водяной холодильник 2 и сепаратор 3, где он отделяется от конденсата (вода и органиче­ские вещества). Для лучшего отделения более тяжелых углеводо­родов конденсат с последующей ступени сжатия дросселируют и возвращают в сепаратор предыдущей ступени (на схеме показано только для I и II ступеней сжатия). Благодаря этому создается ректификационный эффект, и в конденсате после первой ступени компрессора собираются в основном углеводороды, жидкие при обычных условиях. Они отделяются от растворенных газов в отпарной колонне 4. Полученный пироконденсат выводят на пере­работку, а газы возвращают во всасывающую линию первой сту­пени компрессора.

После третьей ступени сжатия газ проходит очистку от при­месей кислотного характера. Очистку ведут водным раствором щелочи, циркулирующим через насадочный скруббер 5. Затем газ сжи­мают до конечного давления 3,5—4 МПа. Обра­зовавшийся при этом конденсат отделяется от газа и после сепаратора пятой ступени сжатия направляется в отпарную колонну 6. Там раство­рившийся газ отгоняется, и его возвращают для сжатия в четвертую ступень компрессора. Кубовая жидкость колонны 6 состоит в ос­новном из углеводородов С₄—C₅, и для их разделения легкий пироконденсат поступает в ректификационную колонну 21. Сюда же для переработки направляется фракция, выделенная при глубоком охлаждении.

После отделения высших углеводородов газ проходит осуши­тель 7, заполненный А1₂О₃ или цеолитом, и поступает в блок глубокого охлаждения и разделения газа.

С целью экономии холода предварительное охлаждение газа проводят ступенчато, при помощи хладоагентов с разным градиентом температур. Газ проходит последовательно холодильники 8 и 9, работающие на пропилене из холодильного цикла. В первом из них пропилен испаряется под давлением при ми­нус 5 — минус 15 °С, и только во втором — при атмосферном давлении и температуре минус 45 °С, что позволяет сэкономить энергию на сжатие хладоагента. Дальнейшее охлаждение ведут в холодильнике 10, где утилизи­руется холод испарения этановой фракции, полученной при разделении газа, и в холодильнике 11, в котором хладоагентом является метановодородная фракция. Поскольку выходящие из этих холо­дильников газообразные этановая и метановодородная фракции имеют низкие температуры, их холод дополнительно используется (на схеме не показано).

В блоке предварительного охлаждения часть компонентов газа конденсируется. Газ отделяют от жидкости в сепараторе 12, потоки направляются на соответствующие по составу пара и жидкости тарелки ректификационной колонны 13, называемой деметанизатором. Ее назначение состоит в отделении метановодородной фрак­ции от более тяжелых углеводородов, собирающихся в кубе колонны. Метан — трудно сжижаемый газ, кроме того, он разбав­лен водородом, что еще сильнее понижает температуру его конден­сации. Поэтому для создания флегмы в деметанизаторе требуется наиболее глубокий холод, вследствие чего охлаждение в дефлегма­торе проводят главным образом при помощи испарения жидкого этилена из холодильного цикла при атмосферном давлении и минус 100°С. Для частичной замены этого холода полученную метановодородную фракцию дросселируют до 0,5—0,6 МПа и используют ее холод в верхнем дефлегматоре деметанизатора.

Кубовая жидкость из деметанизатора состоит в основном из углеводородов С₂—С₄. Дальнейшая задача заклю­чается в разделении углеводородов С₂ и С₃, что осуществляется в ректификационной колонне 14, называемой деэтанизатором. Обыч­ное давление в ней 2,5 МПа, а температура около минус 10 °С, поэтому для создания флегмы требуется охлаждение за счет пропиленового холодильного цикла (пропилен испаряется под давлением, способным обеспечить нужную температуру его кипения). С верха колонны 14 отводят смесь этилена и этана с примесями ацетилена и незначительных количеств метана и пропилена. Эта фракция поступает в блок гидроочистки от ацетилена. Её подогревают в теплообменнике 15 за счет тепла обратного потока и затем в паровом подогревателе 16, после чего добавляют небольшое количество водорода и гидрируют в аппарате гидроочистки 17 на гетерогенном катализаторе.

Очищенную фракцию охлаждают водой в холодильнике 18 и затем холодной фракцией в теплообменнике 15, после чего она поступает в ректификационную колонну 19, называемую этиленовой. Ее назначение — разделение этилена и этана с одновременной очисткой этилена от метана и введенного при гидроочистке водорода.

Колон­на 19 обычно работает при давлении 2—2,3 МПа и темпе­ратуре верха минус 30—35 °С, что достигается охлаждением дефлегматора за счет испарения жидкого пропилена из холодильного цикла. Водород с примесью метана и этилена отводится с верха колонны и возвращается на соответствующую ступень сжатия исходного газа. Жидкий этилен отбирают с одной из верхних тарелок колонны 19. Иногда его хранят в жидком состоянии и тогда направляют непо­средственно в хранилища или транспортные цистерны. Чаще он требуется в газообразном виде и может потребляться при разном давлении. В зависимости от этого холод этиленовой фракции ути­лизируют тем или иным образом (например, подобно этановой фракции). В кубе колонны 19 собирается жидкая этановая фрак­ция, которую дросселируют и используют ее холод, как описано выше.

Кубовую жидкость деэтанизатора 14 направляют для ректифи­кации в колонну 20, называемую депропанизатором. В колонне под давлением около 2 МПа отгоняют пропан-пропиленовую фракцию, для чего до­статочно охлаждать дефлегматор водой. Эту фракцию получают и хранят в жидком виде, но в зависимости от требуемого давления при последующих синтезах ее можно дросселировать и использо­вать ее холод для тех или иных нужд. Фракцию С₄ – С₅ собирают в кубе депропанизатора и подвергают дополнитель­ному разделению на бутеновую и пентеновую фракции в колонне 21.

Дата добавления: 2015-10-21