15. Основные принципы построения технологических схем гфу, характеристика продуктов

Технологические схемы газофракционирующих установок (ГФУ) зави­сят от состава и давления исходного сырья и качества и ассортимента полу­чаемых продуктов. При выборе оптимальной схемы разделения сырья на ГФУ придерживаются следующих правил:

1. Исходное сырье делят на такие фракции, для ректификационного выделения которых при заданном хладагенте и исходных термодинамиче­ских параметрах состояния требуются минимальные затраты на сжатие этого сырья до давления конденсации ректификата.

2. Для высокой четкости разделения ректификата и остатка колонны предпочтительно, чтобы они были примерно равны по мольному расходу (правило деления сырья пополам).

3. Близкокипящие компоненты при требуемой высокой чистоте полу­чаемых продуктов в технологической схеме разделяют последними.

С учетом этих правил применяются следующие технологические схемы ГФУ (рис. 8.3): с нисходящим (а), восходящим (б) и смешанным (в) давлением. В качестве сырья этих установок исследована деметанизированная ШФЛУ. По схеме а давление снижается в ряду колонн 1-2-3; по схеме б - повышает­ся в ряду колонн 7-2-5; по схеме в давление в колонне 2 выше, чем в колон­нах I и 3.

Для упрощения технологических схем, приведенных на рис. 8.3, на них не показаны системы создания жидкостного и парового орошений, нагрева и охлаждения продуктов и др.

Статьи затрат	Выделяемые компоненты
	С2	С3	С4	С5	i-C4 н-С4	i-С5 н-С5
Эксплуатационные расходы	5-12	15-20	15-25	7-12	20-30	15-20
Капитальные вложения на ректификационное оборудование	2-8	7-10	10-16	5-10	25-35	25-25

В целом на ГФУ применяется от 3 до 10 ректификационных колонн, соединенных между собой по разным технологическим схемам. Суммарное число тарелок во всех колоннах колеблется от 390 до 720 штук, а число тарелок в изобутановой и изопентановой колоннах (колонны имеют то же название, что и их ректификат) - от 97 до 180 штук. Оптимальная схема соединения колонн между собой в каждом конкретном случае определяется ни минимальной себестоимости готовой продукции.

Распределение затрат на выделение отдельных фракций на ГФУ приведено в табл. 8.1, из которой видно, что максимальные затраты приходятся на разделение близкокипящих компонентов.

Табл. 8.1. Затраты на выделение различных компонентов на ГФУ (% от общей суммы затрат на установке)

Широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) получают при отбензинивании природных и нефтяных газов различными методами, а также при стабилизации газовых конденсатов. В состав ШФЛУ входят C₂H₆ (2-8 %), C₃H₈ (10-15 %), i-C₄H₁₀ (8-18 %), н-C₄H₁₀ (20-40%) и УВ С₅₊ (11-25 %), а также примеси соединений серы, включая меркаптаны и сероводород. ШФЛУ подвергают переработке с разделением на более ценные узкие фракции и индивидуальные УВ на специальных ГФУ, входящих в структуру ГПЗ И НПЗ.

ШФЛУ, а также головку стабилизации газового конденсата разделяют на ГПЗ по 4 основным вариантам:

а) для производства стабильного газового бензина (УВ С₅₊) и топливного газа (УВ С₁-C₂);

б) для производства стабильного газового бензина (УВ С₅₊), топливного газа (УВ С₁-С₂) и сжиженной пропан-бутановой фракции;

в) для производства стабильного газового бензина (УВ С₅₊), топливного газа (метан с примесями этана) и индивидуальных углеводородов (этан, пропан, изобутан, нормальный бутан и др.);

г) для производства индивидуальных углеводородов и их смесей (при переработке ШФЛУ, практически не содержащих С₅₊).

Для коммунально-бытового потребления выпускается 3 марки сжиженных углеводородных газов: СПБТЗ - смесь пропан-бутановая техническая зимняя, СПБТЛ - то же, летняя, БТ - бутан технический. В составе сжиженных газов предусматривается содержание не только пропана и бутана (насыщенных углеводородов), но также олефинов от этиленов и выше, т. е. в их состав вовлекаются как пропан-бутановая фракция ШФЛУ из природных газов, так и из вторичных газов, содержащих олефины.

Остаточная фракция ШФЛУ - газовый бензин, содержащий в основном углеводороды от пентана и выше. Для него нормами установлены два основных показателя - температура начала кипения (не ниже 30 °С) и давление насыщенных паров, характеризующее наличие в нем легких углеводородов (не более 67 кПа летом и не более 93 кПа зимой).

Газовый бензин является также источником получения одоранта - концентрата легких меркаптанов.

Этан (этановая фракция) применяется как сырье пиролиза, в качестве хладагента на установках НТК, сжижения газов, депарафинизации масел, выделения п-ксилола и др.

Пропановая фракция (технический пропан) используется как сырье пиролиза, коммунально-бытовое и автомобильное топливо, хладагент для технологических установок переработки нефти и газа, растворитель.

Изобутановая фракция является сырьем установок алкилирования и производства синтетического каучука.

Бутановая фракция используется для получения бутадиена-1,3, а также как коммунально-бытовое топливо, добавка к автомобильным бензинам для повышения давления насыщенных паров.

Изопентановая фракция служит сырьем для производства изопренового каучука, является компонентом высокооктановых бензинов.

Пентановая фракция служит сырьем для процессов изомеризации, пиролиза, получения амиловых спиртов.

При использовании этих фракций легких углеводородов как сырья для нефтехимии содержание основных компонентов в них должно быть не менее 96-98 %.