Модернизация технологии выделения пропилена из ППФ ОНПЗ на базе ОАО «Омский каучук».

Реферат

Дипломный проект; 98 с., 8 табл., библиогр. 38 назв., 9 прил., 11 рис., 8 листов чертежей.

Ключевые слова: ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕ, РЕКТЕФИКАЦИЯ, ХЛАДАГЕНТ, КОЛОННА, ДИФЛЕГМАТОР, ПРОПИЛЕН, ПРОПАН, ДЕБУТАНИЗАТОР.

В дипломном проекте разработана модернизация технологии выделения пропилена из ППФ ОНПЗ на базе ОАО «Омский каучук». Исследована возможность применения в качестве хладагента пропана, который в данном производстве является отходом производства.

Содержание

Введение

а) краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей;

б) выбор и обоснование технологии проектируемого процесса;

в) сущность проектируемого процесса.

1. Аналитический обзор.

1.1 Теория ректификации и методы ее расчета.

1.2

2. Технологическая часть.

2.1 Назначение установки переработки ППФ.

2.2 Оценка сырьевых ресурсов и требование к сырью.

2.3 Требования к готовой продукции и ее применение на предприятии и вне его.

2.4 Описание технологической схемы процесса.

2.5 Предлагаемая технологическая схема процесса и её описание.

2.5 Обоснование и выбор технологического оборудования.

2.6 Аналитический контроль производства.

3. Расчетная часть.

3.1 Расчет материального и теплового баланса проектируемого объекта.

3.2 Материальный баланс технологического процесса до и после внедрения.

3.3

3.4

4. Автомотизация и АСУ ТП.

4.1 Общая характеристика АСУ ТП

4.2 Назначение, цель и функции АСУ ТП

4.3 Схемы автоматического регулирования процесса ректифи­кации

5. Безопасность и экологичность

6. Экономическая оценка проектных решений.

Заключение и выводы по проекту.

Список использованной литературы.

Приложения.

Введение

а) Краткая характеристика способов разделения углеводородных смесей.

Главным углеводородным сырьём для нефтехимических синтезов являются смеси газообразных и жидких углеводородов.

Одно из важнейших условий подготовки сырья для нефтехимических синтезов – разделение углеводородных газов на фракции. Необходимая чёткость разделения определяется условиями дальнейшей переработки каждой фракции.

В настоящее время в промышленности применяются следующие способы разделения углеводородных газов: абсорбционный, адсорбционный, конденсационно-ректификационный и абсорбционно-ректификационный.

Абсорбционный способ широко применяется для извлечения сжиженных газов из природных и попутных газов. При этом способе газ орошают абсорбентом, который извлекает тяжёлые углеводороды (их отгоняют потом в десорбере). Углеводороды разделяют двумя путями: либо последовательно (по мере уменьшения их летучести), либо выделяют смесь углеводородов и в дальнейшем фракционируют её в отдельных колоннах. Его применяют для грубого разделения смеси с небольшим содержанием лёгких углеводородов.

Адсорбционный способ используют для разделения природных, попутных и нефтезаводских газов. Способ основан на неодинаковом (селективном) поглощении углеводородов твёрдыми адсорбентами. Этот способ обычно используется для переработки газов с невысоким содержанием бензиновых углеводородов (менее 50г/м³).

Абсорбционно-ректификационный способ используют для разделения более широкого фракционного состава. Фракции С₄ и выше отделяют в депропанизирующих абсорбционно-отпарных колоннах без применения вводимых извне хладоагентов; это позволяет сократить затраты холода, а также уменьшить затраты на осушку. Этот способ разделения газовых смесей используют, если в исходном газе содержится много метана.

Конденсационно-ректификационный способ заключается в охлаждении газов под давлением, переводе углеводородов в жидкую фазу. Углеводороды С2 и выше конденсируются, а метан и водород остаются в газовой фазе. Применяется для более чёткого разделения фракций и получения индивидуальных углеводородов высокой концентрации.

б) выбор и обоснование технологии проектируемого процесса.

В состав исходной смеси входят лёгкие углеводороды (метан, этилен, этан). Они составляют не более 2% от всей смеси. Поэтому абсорбционный способ не подходит, так как его применяют для грубого разделения смеси с небольшим содержанием лёгких углеводородов. Адсорбционный способ не подходит в виду отсутствия С₅ (бензиновых углеводородов) в сырье по техническим условиям. Адсорбционно-ректификационный способ используют, если в исходной смеси содержится много метана. В исходной смеси метана менее 2%, поэтому этот способ нам тоже не подходит. Так как нашей целью является получение пропилена с концентрацией не менее 99,8 об.%, то мы можем его получить только конденсационно-ректификацион-ным способом [1].

в) сущность проектируемого процесса.

Ректификация является завершающей стадией разделения газовых смесей. Она применяется для получения индивидуальных углеводородов высокой чистоты.

Особенностью ректификации сжиженных газов, по сравнению с ректификацией нефтяных газов, является необходимость разделения очень близких по температуре кипения продуктов и получения товарных продуктов высокой степени чистоты. До недавнего времени ректификация сжиженных газов отличалась также повышенным давлением в колоннах, поскольку для создания орошения необходимо сконденсировать верхние продукты ректификационных колонн, используя дешевую энергию в обычных воздушных и водяных холодильниках, не прибегая к искусственному холоду. В настоящее время из-за удорожания природных ресурсов и жестким экологическим требованиям доля использования в промышленности воды как хладагента снижается. Число тарелок в ректификационной колонне зависит как от типа разделяемой жидкой смеси, так и от желаемой степени её разделения. На каждой тарелке выше ввода раствора часть более летучего компонента конденсируется из пара в жидкость, а часть более летучего компонента переходит из жидкости в пар. В результате этого пар, проходящий на вышерасположенную тарелку, обогащен более летучим компонентом, а жидкость, стекающая на нижерасположенную тарелку, относительно обогащена менее летучим компонентом. Этот процесс повторяется на каждой тарелке и в результате происходит более полное разделение смеси в колонне. Существуют колонны однократной и двукратной ректификации. В последнем случае разделительная колонна состоит из нижней и верхней колонны, а между ними находится конденсатор, который является одновременно испарителем для верхней колонны. Известны также колонны ступенчатой ректификации [2].

1. Аналитический обзор

В ректификационных колоннах изменение концентрации жидкости и пара происходит на тарелках, конструкция которых имеет большое значение для обмена жидких и газообразных веществ и передачи тепла. Для получения очень чистых компонентов применяют высокие ректификационные колонны с большим числом тарелок.

Разделительная способность колонн в основном зависит:

1) от коэффициента разделения, свойственного данному раствору, и состава разделяемой смеси;

2) от числа тарелок в колонне;

3) от эффективности работы каждой тарелки, что в свою очередь зависит от скорости проведения процесса и конструктивных особенностей тарелки. При расчёте противоточного массообмена тарельчатой колонны, процесс рассматривается как грубое приближение исходя из представления об идеальной тарелке, на которой фазы полностью перемешиваются, и устанавливается равновесие. Разделительная способность ректификационной колонны зависит от числа тарелок, а также от флегмового числа. Флегмовое число V определяется уравнением V = g / D, где g – количества стекающей жидкости; D – количество компонента, отводимого в виде конечного продукта. Для расчёта числа тарелок необходимо знать количество стекающей флегмы, концентраций компонентов в жидкости и паре, равновесные концентрации, а также энтальпии жидкости и пара. Теория ректификации и методы ее расчета достаточно хорошо разработаны для бинарных смесей. Что же касается многокомпонентных смесей, то здесь еще имеется много неясного и в применяемых методах расчета делаются различные допущения (предполагается равновесие между фазами; разделение многокомпонентной смеси рассматривается как разделение бинарной смеси, состоящей из ключевых компонентов и т. п.). Разработанные методы расчета прилагаются главным образом к идеальным смесям. Что же касается неидеальных многокомпонентных смесей, то экспериментальное определение равновесного состава в жидкой и паровой фазах связано с большими трудностями. Для разделения газовых смесей методами конденсации и ректификации, прежде всего, требуется перевести газ в жидкое состояние охлаждением и повышением давления. Теория разделения легких углеводородов является частью более широкой проблемы общей теории разделения смесей. К этой теории могут быть предъявлены различные требования физико-химического и экономического характера, удовлетворение которых позволило бы выявить наивыгоднейшие условия разделения смеси и получения необходимых продуктов определенной степени чистоты. Однако разработка такой теории встретилась со многими трудностями. Значительное влияние на работы в этой области оказали такие направления науки, как разделение изотопов и теория информации. Исходное положение общей теории разделения П. Г. Кузнецова заключается в следующем Сделать лучше, значит, сделать дешевле. Следовательно, теория разделения должна отвечать на вопрос: Каким образом нужно разделить данную смесь с минимальными затратами? Кажущаяся простота постановки вопроса еще не означает простоты ответа на поставленный вопрос. Каждая разделительная установка независимо от выбранного технологического приема выполняет работу разделения. Выполнение работы разделения, как и всякой другой работы, связано с затратой энергии. Лучшим технологическим приемом мы будем называть такой прием, который обеспечивает выполнение работы разделения с минимальными затратами энергии. Таким образом, вопрос о выборе самого дешевого способа разделения переносится в область термодинамической оценки эффективности технологического процесса. Имеется прямая зависимость между экономическими и термодинамическими понятиями.

При рассмотрении термодинамических свойств реальных газов используется понятие летучести. Летучестью данной смеси газов называется такая функция концентраций каждого из компонентов, а также температуры и давления, которая совершенно так же связывается с различными термодинамическими свойствами данного газа, как с этими свойствами в идеальных газах связывается давление газа.

С введением величины летучести оказывается возможным в неизменном виде применять для реальных газов основные термодинамические уравнения идеальных газов. Летучесть в данном случае заменяет собой давление и имеет одинаковую с ним размерность, т. е. единицей летучести является атмосфера. Для идеального газа летучесть равняется давлению.

Для определения летучести разработаны специальные методы. Методы сверхчеткой ректификации для получения чистых компонентов.

Необходимость получения весьма чистых индивидуальных углеводородов обусловила разработку специальных методов сверхчеткого фракционирования. В качестве критерия для оценки возможности и легкости разделения компонентов при помощи ректификации принимают обычно относительную летучесть. Величина относительной летучести α будет всегда больше единицы, если показатели более летучего компонента относить к показателям менее летучего.

Относительная летучесть смеси пропилен-пропан невелика и составляет при 21 ат – 1,12; при 15,7 ат – 1,15; при 7 ат – 1,21.

При невысоких давлениях относительная летучесть пропилена к пропану увеличивается, однако необходимо увеличивать и диаметр колонны.