Лекция №6 Газофракционирующие установки.

На современном нефтеперерабатывающем заводе, располагающем комплексом разнообразных процессов, потоки углеводородных газов со всех установок направляются предварительно на газофракционирование.

Газы, образующиеся в большинстве процессов, содержат только насыщенные соединения: метан, этан, пропан, бутаны, и иногда водород. «Насыщенные» означает, что данные углеводороды не содержат двойных связей. Такие газы направляются на газофракционирующую установку насыщенного газа.

Другой тип газовой смеси содержит также олефины (этилен, пропилен, бутилены). Такая смесь направляется на газофракционирующую установку крекинг – газа.

Разделение газов на компоненты представляет собой значительно более трудную задачу, чем разделение сырой нефти, так как каждый из газов является индивидуальным химическим соединением и имеет свою температуру кипения. Поэтому ректификационные колонны для разделения газов содержат огромное число тарелок, а орошение и повторное испарение производятся многократно.

Соединение	Формула	Температура кипения
Водород	Н2	-253 0С
Метан	СН4	-161 0С
Этан	С2Н6	-88 0С
Этилен	С2Н4	-103 0С
Пропилен	С3Н6	-48 0С

Другая сложность связана с зависимостью температуры кипения от давления. Здесь ситуация противоположна ситуации при вакуумной перегонке. Чтобы часть газовой смеси превратилась в жидкость – что принципиально для разгонки – нужно либо сильно охладить смесь, либо значительно увеличить давление. Обычно делают и то, и другое.

Газ, выходящий с установок и поступающий на фракционирование, проходит следующие стандартные операции:

1. Сжатие. Газы, находящиеся при низком давлении, сжимают до давления 14,06 атм.

2. Разделение фаз. При высоком давлении некоторые газы сжижаются, их можно отделить в сепараторе.

3. Абсорбция (поглощение). Оставшиеся газы под давлением направляются в разделительный абсорбер (поглотитель). На верхнюю тарелку абсорбера подают нафту, которая просачивается вниз по колонне. По дороге она собирает (абсорбирует) большую часть пропана и бутана, оставшихся в газовой фазе. Нафту, собравшую эти газы, называют насыщенным абсорбционным маслом. Соответственно нафта, которую подают в верхнюю часть колонны для абсорбции бутана и пропана, называют отбензиненным абсорбционным маслом.

4. Дебутанизация (отделение бутана). Насыщенное абсорбционное масло поступает в следующую колонну, которую дебутанизатором. В этой колонне бутан и пропан отделяются от нафты за счет разницы температур кипения (для бутана 0 ⁰С, для нафты 80 ⁰С). Жидкая фракция из сепаратора также направляется в дебутанизатор.

5. Депропанизация (отделение пропана). Смесь углеводородов С₃ - С₄ разделяют в высокой колонне, где пропан проходит как верхняя фракция.

6. Деизобутанизация (отделение изобутана). В этой колонне разделяют бутаны. Так как точки кипения n – бутана и изобутана очень близки, то эффективное разделение требует большого количества тарелок. На газофракционирующей установке дебутанизатор – самая высокая колонна.

7. Губчатая абсорбция. Когда отбензиненное абсорбционное масло подается во фракционирующий абсорбер, возникает проблема. Некоторые компоненты этого масла (октан С₈Н₁₈, гептан С₇Н₁₆) испаряются и поднимаются вверх вместе с более легкими компонентами (С₁ – С₂). Чтобы извлечь эти вещества, верхний погон подается в нижнюю часть доплнительной абсорбционной колонны, а очередное отбензиненное абсорбционное масло (губчатое масло) подается сверху. Головной погон в этом случае – это сухой газ, состоящий из углеводородов С₁ – С₂, а остаток – это отбензиненное абсорбционное масло.

Каждый из газов нашел собственную область применения в нефтеперерабатывающей промышленности. Поэтому наибольшая эффективность может быть достигнута, только если все компоненты используются по назначению.

Изобутан практически полностью применяется как сырьё алкилирования и редко – как компонент при получении компаундированного автомобильного бензина.

n – бутан почти полностью используется как компонент автомобильного бензина.

Пропан является основным компонентом сжиженного нефтяного газа. Его можно использовать в газовых плитах, домашних печах и т.д. Пропан также часто используется как химическое сырье.

Этан используется в качестве химического сырья (производство этилена).

Метан сжигают в печах на всех установках нефтеперерабатывающего завода, а также в заводских печах для получения перегретого пара.

Принципиальная схема газофракционирующей установки насыщенного газа представлена на рисунке.