книги из ГПНТБ / Амиян, В. А. Добыча газа [учеб. пособие]

С точки зрения полноты десорбции целесообразно этот процесс вести под низким давлением. Однако трудно сконденсировать вы­ деленную из абсорбента смесь углеводородов. Поэтому давление процесса десорбции выбирают таким, при котором обеспечивается конденсация паров нестабильного бензина при использовании в хо­ лодильниках-конденсаторах оборотной воды.

По схеме маслоабсорбционной установки для отбензинивания

Рис. 157. Технологическая схема маслоабсорбционной установки.

I — сырой газ; II — отбензиненный газ; III — остаточный газ; IV — несконденсированные

РД — регулятор давления; РР — регулятор расхода; РУ — регуляторы уровня; РТ — регу­ ляторы температуры.

указан), холодильник 1 и сепаратор 2, где освобождается от выпав­ шего компрессионного бензина, и поступает под нижнюю тарелку абсорбера 3. На верхнюю тарелку абсорбера подают поглотительное масло, или тощий абсорбент. При прохождении через абсорбер из газа поглощаются абсорбентом тяжелые компоненты и с верха колонны по трубе в сепаратор 4 отводится уже отбензиненный газ. В сепараторе осаждаются увлеченные потоком газа капли абсор­ бента, после чего газ через регулятор противодавления направляется на распределительный пункт.

Насыщенный абсорбент с низа абсорбера 3 через регулятор уровня самотеком поступает в абсорбционно-отпарную колонну 6, в которой из него отпаривают метан и этан, присутствие которых ухудшает условия конденсации нестабильного газового бензина. Иногда

300

эту колонну называют абсорбером-деэтанизатором или фракциони­ рующим абсорбером.

релку отпарной секции и, стекая вниз, собирается на глухой тарелке, откуда забирается насосом и прокачивается через систему тепло­ обменников 8 в отгонный куб.

В результате нагрева насыщенный абсорбент выделяет пары, которые, поднимаясь в отпарную секцию, отпаривают из него легкие углеводороды: метан, этан и частично пропан и высшие. Пройдя отпарную секцию пары далее поднимаются в абсорбционную секцию, где навстречу паровому потоку стекает тощий абсорбент, подаваемый на верхнюю тарелку абсорбционной секции тем же насосом, что

ив абсорбер 3. Этот абсорбент поглощает тяжелые углеводороды, частично отпаренные в нижней секции вместе с метаном и этаном. Метан и этан отводятся сверху по шлемовой трубе в сепаратор 4

иоттуда через регулятор давления в распределительный пункт. Этот газ используют в основном для топливных нужд завода. Осво­ божденный от метана и этана насыщенный абсорбент с низа отгон­ ного куба через регулятор уровня поступает самотеком в теплооб­ менники 9, из которых, дополнительно нагретый за счет тепла тощего абсорбента, поступает в десорбер 10. В десорбере окончательно отпариваются все поглощенные абсорбентом углеводороды.

Десорбер оборудован такими же тарелками, как и абсорбер; он состоит из верхней — ректификационной и нижней — отпарной секций (частей).

Насыщенный абсорбент поступает на верхнюю тарелку отпарной секции. В результате нагрева и снижения давления из него выде­ ляются пары, а жидкая фаза стекает вниз в отпарную секцию. Подо­ грев абсорбента в теплообменниках недостаточен для полной отпарки поглощенных компонентов. Поэтому дополнительно подводится тепло в низ колонны: часть тощего абсорбента с низа десорбера прокачи­ вают насосом через трубчатую печь 14 и в парожидкостной фазе его возвращают в нижнюю часть колонны.

Пары абсорбента, поднимаясь с низа отпарной секции, постепенно охлаждаются и, конденсируясь, отдают тепло стекающей жидкости, из которой постепенно выпариваются бензиновые углеводороды. Отпаренные углеводороды поднимаются в ректификационную часть десорбера. Навстречу им стекает поток холодного орошения, назна­ чение которого — сконденсировать и осадить в жидкой фазе легкие фракции абсорбента, поднимающиеся в верх колонны. Количество подаваемого холодного орошения регулируется в зависимости от заданной температуры верха колонны. Температуру верха колонны устанавливают такой, чтобы через верх не уходили пары абсорбента.

Пары с верха десорбера отводят в конденсатор-холодильник i i , где они конденсируются. Из конденсатора-холодильника нестабиль­ ный бензин стекает в емкость 12. Часть этого бензина подают на

301

•орошение десорбера, а избыточную часть через регулятор уровня перекачивают или на газофракционирующую установку или в ре­ зервуарный парк.

Тощий абсорбент из нижней части десорбера через теплообмен­ ники 9 и 8 и холодильники 7 отводят в емкость 13, из которой затем подают насосом на орошение колонн 3 и 6; при этом образуется зам­ кнутый цикл движения абсорбента. В емкость 13 может подаваться свежий абсорбент со склада. Для опорожнения труб печи от абсор­ бента во время плановых и аварийных остановок предусматривается слив его в аварийную емкость 15, откуда он может быть газом вы­ теснен в емкость 13.

Для поддержания заданного технологического режима в масло- -абсорбционной установке регулируется давление, уровень жидкости,

Нестабильный газовый бензин, получаемый на отбензинивающих установках компрессией, масляной абсорбцией, содержит в своем составе углеводороды от этана до гексана и высшие. В зависимости от состава отбензиниваемых газов, способа отбензинивания и глу­ бины извлечения целевых компонентов состав нестабильных бен­ зинов колеблется в широких пределах. Как товарный продукт неста­ бильный бензин не применяется.

Нестабильный бензин, как правило, разделяют на отдельные компоненты. Необходимость разделения его обусловливается еще тем, что каждый компонент сырого бензина, в частности пропан, изобутан, н-бутан, изопентан применяется самостоятельно.

Основное требование к качеству каждого выделяемого углеводо­ рода — его чистота, т. е. содержание в выделенной фракции целе­ вого компонента.

Четкое разделение газовых смесей на фракции достигается ректи­ фикацией. Этот процесс осуществляется в ректификационных колон­ нах следующим образом.

Подогретое сырье поступает в среднюю часть колонны. На верх­ нюю тарелку подается орошение, представляющее собой сконденси­ рованный верхний продукт (дистиллят). Орошение, стекая с верх­ ней тарелки вниз, создает жидкостный поток (флегму), встречающий поднимающиеся снизу пары. Пары, поступающие снизу на тарелку, имеют более высокую температуру, чем стекающая на нее флегма. На каждой тарелке происходит выравнивание температуры потока паров и жидкости (флегма). При этом из паров, которые охлаждаются,

В парах по мере подъема их вверх по колонне увеличивается содержание низкокипящего компонента, а во флегме по мере ее дви­ жения вниз накапливается высококипящий компонент. Отходящий

■302

Температура низа колонны должна соответствовать температуре кипения нижнего продукта при принятом давлении в колонне. Она может быть найдена из приведенного уравнения. При этом исход­ ными величинами будут давление Р и молярные концентрации х\ искомой величиной является температура, определяемая путем под­ бора. При правильно подобранной температуре сумма произведе­ ний xQ должна быть равна заданному давлению р.

Чем более близкие температуры кипения имеют углеводороды, тем труднее разделить их смесь на составляющие компоненты и тем

тарелками.

Очень важным фактором при ректификации является количество орошения, подаваемого на верх колонны. Обычно количество оро­ шения характеризуется отношением его к верхнему продукту — дистилляту или, как говорят, кратностью. Чем больше кратность орошения, тем выше четкость разделения. При увеличении кратности орошения может быть несколько снижено необходимое число тарелок в колонне для получения одинаковой четкости разделения.

Существует определенный минимум орошения, который не может быть снижен даже при бесконечном числе тарелок, а также мини­ мальное число тарелок, которое без ущерба для четкости разделе­ ния не может быть уменьшено даже при бесконечно большом ороше­ нии.

Увеличение числа тарелок приводит к повышению капитальных затрат, а увеличение кратности орошения — к росту эксплуатацион­ ных расходов. Поэтому при проектировании установок на основе

-304

технико-экономического анализа определяют оптимальные размеры колонны, вспомогательной аппаратуры и количество подаваемого орошения, при которых себестоимость продукции минимальная.

Газофракционирующие установки (ГФУ) могут быть предназна­ чены для получения стабильного бензина и сжиженных газов (смеси пропана и бутана) или для получения стабильного бензина и инди­ видуальных углеводородов, т. е. пропана, изобутана, н-бутана.

Установки первого типа носят название стабилизационных (рис. 158). Нестабильный бензин насосом через систему теплообмен­ ников 1 закачивается в среднюю часть колонны — стабилизатор 2. Верхний продукт, представляющий собой пары пропанбутановой смеси с некоторым содержанием этана, с верха колонны отводится

Рис. 159. Технологическая схема ГФУ с нисходящим давлением в колоннах.

I — нестабильный бензин; II — пропановая фракция; III — бутановая фракция; IV — стабильный газовый бензин; 1 — теплообменник; 2 — этановая колонна; 3 — пропановая колонна; 4 — бутановая колонна; (стабилизатор); 5 — кипятильник; в — .холодильник- конденсатор верхнего продукта; 7 — парциальный конденсатор; 8 — емкости орошения.

через конденсатор-холодильник 3 в емкость 4. Часть образовавше­ гося конденсата верхнего продукта насосом подается на верх ко­ лонны в качестве орошения, а избыточная часть конденсата тем же насосом откачивается в товарные емкости сжиженных газов.

Несконденсированные газы, состоящие в основном из этана с не­ которой примесью пропана, отводятся через регулятор противода­ вления на повторное отбензинивание или используются на заводе как котельное топливо. Нижний продукт из колонны направляется в ки­ пятильник 6, в котором из него отпариваются низкокипящие компо­ ненты, возвращаемые в колонну. Стабильный бензин из кипятиль­ ника 6 отводится через систему теплообменников 1 и холодильников 7 в товарные емкости стабильного бензина.

Режим работы стабилизатора при постоянном составе сырья зави­ сит главным образом от требований, предъявляемых к качеству получаемых продуктов — бензина или жидких газов. Если требуется получить бензин с низким давлением насыщенных паров, то более глубоко отпаривают бутаны при некотором снижении давления

в колонне и повышении выше обычного температуры верха и низа колонны. Если хотят получить сжиженные газы с минимальным со­ держанием неиспаряющегося остатка, т. е. пентанов, а в зимнее время даже бутанов, то необходимо повысить давление в колонне, а температуры верха и низа несколько понизить. Полученный с низа колонны бензин или закачивают в нефть или по самостоятельным трубопроводам откачивают на нефтеперерабатывающие или нефте­ химические предприятия.

Для получения стабильного газового бензина и индивидуальных углеводородов требуются многоколонные газофракционирующие установки, схемы которых могут быть с восходящим или нисходя­ щим режимом давлений (рис. 159 и 160).

Рис. 160. Технологическая схема ГФУ с восходящим давлением в колоннах.

I — нестабильный бензин; II — стабильный бензин; III — бутановая франция; IV — про­ пановая фракция.

1 — теплообменник; 2 — стабилизатор; 3 — депропанизатор; 4 — деэтанизатор; 5 — кипя­ тильники; в — холодильники-конденсаторы верхнего продукта; 7 — парциальный конден­ сатор; 8 — емкости орошения.

При нисходящем режиме давления (см. рис. 179) нестабильный бензин после предварительного нагрева в теплообменниках 1 посту­ пает в этановую колонну 2, давление в которой поддерживается 30—35 кгс/см2. Верхний продукт колонны, состоящий из этана и не­ которого количества пропана, отводится через парциальный конден­ сатор 7 в топливную сеть завода. Парциальный конденсатор пред­ ставляет собой кожухотрубный конденсатор-холодильник, по тру­ бам которого циркулирует охлаждающая вода. Образующийся кон­ денсат стекает в колонну в качестве орошения. С низа этановой колонны пропан-бутан-бензиновая смесь через регулятор уровня поступает в следующую по ходу сырья пропановую колонну — де­ пропанизатор 3, давление в которой поддерживается 13—16 кгс/см2. С верха колонны из емкости 8 продукт подается на орошение ко­ лонны, а избыточная часть тем же насосом перекачивается в пропа­ новые емкости товарного парка. Нижний продукт пропановой ко­ лонны (бутан-бензиновая смесь) через регулятор уровня поступает в стабилизатор 4. В отдельных схемах эта колонна носит название

306

бутановой колонны или дебутанизатора. Давление в ней поддержи­ вается 5—7 кгс/см2. Нижний продукт колонны (стабильный газовый бензин) через регулятор уровня отводится в товарные бензиновые емкости, а верхний продукт, конденсируясь, собирается в емкости 8Г откуда часть его подается на орошение, а избыток откачивается в то­ варный парк. Тепло подается в низ колонн через кипятильники 5.

В технологической схеме ГФУ с восходящим режимом давлений (см. рис. 160) первой по ходу движения сырья колонной является стабилизатор 2. С низа колонны отводится стабильный газовый бензин, а с верха — этан-пропан-бутановая смесь. Давление в ко­ лонне 10—13 кгс/см2.

2 0 *

ОГЛАВЛЕНИЕ

309