Технологічні схеми абсорбційних установок - Студопедія
Двоколонна абсорбційна установка. Схеми перших абсорбційних установок включали дві колони - абсорбер і десорбер, а також ряд рекуперативних теплообмінників.
В абсорбері вироблялося вилучення з газу цільових компонентів за нормальних температур. Насичений абсорбент надходив у другу колону для десорбції вуглеводнів, що поглинаються.
Слід зазначити, що таку схему можна застосовувати, коли абсорбент має високу вибірковість і завдання процесу — витягати з суміші один компонент або одну цільову фракцію. такі схеми не ефективні, оскільки забезпечують отримання кондиційної товарної продукції.
Нині у промисловості застосовують такі технологічні схеми абсорбційних установок:
-абсорбція з частковою відпарюванням легких вуглеводнів; абсорбція з рециркуляцією несконденсованих газів; двоступінчаста абсорбція;
-абсорбція з попереднім насиченням тонкого абсорбентуАбсорбція з частковою відпаркою легких вуглеводнів. Абсорбер, що працює з обігрівом низу з метою часткової відпарювання метану (іноді і етану), на практиці називається абсорбційно-відпарною колоною (АОК).
При підтримці постійного тиску в абсорбері підвищення насиченого температури абсорбенту призводить до утворення потоку газу, що складається в основному з метану і етану. При цьому відбувається часткова десорбція пропану та важчих вуглеводнів, які необхідно вловлювати за допомогою абсорбенту. Для цього верх колони подається худий абсорбент і верхня частина колони працює в режиміабсорбції, а нижня - відпарювання.
В даний час технологічні, схеми практично всіх абсорбційних установок включають абсорбційно-відпарні колони. Підбираючи відповідний режим АОК, практично можна забезпечити повну деметанізацію, а коли потрібно і деетанізацію абсорбенту.
Виділення метану та етану з насиченого абсорбенту при високих тисках дозволяє дещо знизити витрати енергії на дотискання цих газів.
Вилучення з газів стабілізації УСК першої черги Оренбурзького ГПЗ широкої фракції легких вуглеводнів (ШФЛУ) провадиться на абсорбційній установці, що працює за проточною схемою (рис.17), де абсорбер працює в режимі АОК.
Як абсорбент на установці використовується стабільний конденсат. Розрахункова продуктивність установки за сировинним газом становить 11,4 тис. м 3 /год. Ступінь вилучення пропану за проектом прийнято 90%.
Газ стабілізації на установку надходить при тиску до 0,6 МПа та температурі до 50 °С. На установці передбачено поділ потоку газу. Частина потоку надходить у вузол попередньої абсорбції, де потік подається худий абсорбент - стабільний конденсат. Суміш газу та абсорбенту проходить повітряний холодильник А01, охолоджується і надходить на 11 тарілку абсорбційно-відпарної колони С01.
З метою зниження навантаження на середню частину колони передбачена подача частини газу в низ колони.
Мал. 17. Технологічна схема абсорбційної установки з проточною схемою:
В01А, В01Б, В02 -сепаратори-розділювачі; А01, А02, АТЗ, А04
- Повітряні холодильники; Т-1005, Е04 -водяні холодильники; Е01, ЕОЗ - випарники; Е02 - рекуперативний теплообмінник; С01 - абсорбційно-відпарна колона; С02 - дебутанізатор; Р01, Р02, РОЗ -насоси; / - сировинний газ; // - Стабільний конденсат (абсорбент); /// - відбензинений газ; IV-абсорбент; V-насичений абсорбент; VI - ШФЛУ
Стабільний конденсат, що використовується як абсорбент, для відділення від слідів крапельної води надходить у фазовий роздільник ВОБ1, вода, що ділилася, відводиться в каналізацію. У міру необхідності абсорбент з В01Б насосом РОЗ подається для підживлення в потік абсорбенту регенерованого на виході з повітряних холодильників А02.
Витрата абсорбенту, що подається у вузол попередньої сорбції, становить 180-200 м 3 /год. Приблизно така ж кількість абсорбенту подається до верху абсорбера як зрошення. Для зрошення потоки абсорбенту окремо проходять водяні холодильники Т-1005 та Е04.
Колонна С01 працює в режимі деетанізації при температурі низу 93 °С і верху 60 °С і тиску 0,5 МПа.
Після верхньої тарілки колони встановлені краплевідбійники. Підведення тепла здійснюється через випарник Е01. Теплоносієм у випарнику є худий абсорбент з низу колони С02. Деетанізований абсорбент з низу колони С01 надходить у насос Р01. Більша частина потоку відбувається теплообмінник Е02, де підігрівається зворотним потоком тонкого абсорбенту і надходить на 11-у тарілку десорбера С02. Інша частина абсорбенту-холодний потік подається на 21 тарілку колони, що дозволяє знизити навантаження на повітряний холодильник АОЗ. Режим колони С02: тиск 1,4 МПа, температура верху - не більше 130, низу - не більше 221, літання - не більше 160 ° С.
Значення тиску в десорбері обрано таким, щоб ШФЛУ можна було зрідкати при температурі, що досягається повітряним охолодженням. Пари з верху десорбера охолоджуються до 70°З повітряному холодильнику АТЗ. Парожидкостная суміш, що утвориласянадходить у ємність зрошення В02. Рідка фаза з В02 насосом Р02 подається у верх колони як зрошення. Парова фаза надходить у повітряний холодильник А04, де конденсується і через ШФЛУ надходить на склад.
Кубовий продукт колони С02 самопливом надходить у два випарники ЕОЗ, де теплоносієм служить водяна пара з тиском 4,0 МПа і температурою 250 ° С.
Тепло регенерованого абсорбенту, що відводиться з десорбера, використовують для нагрівання насиченого абсорбенту в рекуперативному теплообміннику Е02 та для підтримки температури внизу колони С01.
Однією з відмінних рис описаної схеми є те, що оновлення абсорбенту в ній відбувається практично безперервно. Частина циркулюючого абсорбенту постійно виводиться із системи, замість нього подається стабільний конденсат із ємності В01Б. Така система оновлення поглинача виключає накопичення фракції важких вуглеводнів, смол та механічних домішок у циркулюючому абсорбенті.
Абсорбційна система з рециркуляцією газів десорбції. Як було зазначено вище, при роботі абсорбційної установки під середнім та високим тисками поряд з пропаном та вищими вуглеводнями абсорбентом поглинається також значна кількість метану та етану. Це ускладнює схему десорбції. Через великий тиск насиченої пари продуктів верху колони (мал. 18) утруднюється їх конденсація, оскільки потрібні низькі температури. У ємності зрошення Е-1 продукти перебувають у двох фазах. Рідка фракція в основному складається з суміші цільових компонентів, вона прямує на газофракціонуючу установку. Газова фракція складається з усіх компонентів вихідного газу. Виділення з цієї суміші цільових компонентів є одним із шляхів підвищення ефективностіабсорбційної установки. Для цього залишковий газ з ємності Е-1 можна повторно переробляти в окремій колоні, або провести рециркуляцію цього потоку в основний абсорбер К-1. Економічна доцільність застосування тієї чи іншої схеми визначається конкретними умовами виробництва, насамперед складом та кількістю газових потоків та тиском процесу.
На ряді ГПЗ використані схеми з рециркуляцією залишкових газів, аналогічні наведеній на рис. 18 Визначення оптимальних умов роботи цієї установки важко. З одного боку, бажано проводити деметанізацію насиченого абсорбенту під високим тиском, щоб знизити навантаження на стиск залишкового газу, з іншого - підвищення тиску збільшує металоємність колони та витрата тепла на регенерацію абсорбенту.
Мал. 18 Технологічна схема абсорбційної установки з рециркуляцією газів десорбції:
К-1 - абсорбер; К-2 - абсорбційно-відпарна колона; К-3 - десорбер; Е-1 - ємність зрошення; І-1, І-2 - випарники; Х-1 - холодильник; ДК - дотискний компресор; Н-1 - насос
Двоступінчаста абсорбція. Із застосуванням процесу НТА виникає ціла низка питань, зокрема при використанні легкого абсорбенту підвищується винесення поглинача з газом як за рахунок його розчинення в газі, так і за рахунок унoca у вигляді дрібних крапель. Для зменшення втрат поглинача із сухим газом застосовують схеми двоступінчастої абсорбції; легкий абсорбент подають у І ступінь, а відносно важкий - у ІІ ступінь абсорбції.
Застосовують також схеми багатоступінчастої абсорбції з різними температурою та тиском на окремих щаблях.
Як приклад розглянемо схему абсорбційної установки Азербайджанського ГПЗ (рис.19).
Основнимапаратом установки є абсорбер К-1, що має 25 двошарових жолобчастих тарілок. Абсорбер працює при 3,5-4 МПа та 25-35°С. Газ із верху абсорбера через сепаратор подається до газопроводу. Насичений абсорбент через рекуперативний теплообмінник Т-1 надходить у дегазатор В-1, де при 185°З 2 МПа відбувається його одноразове випаровування. З верху дегазатора газ надходить до абсорберу К-2, де з нього поглинаються важкі вуглеводні.
Насичений абсорбент з нижньої частини абсорбера К-2 через рекуперативний теплообмінник Т-2 надходить у дегазатор. В-2 туди ж надходить і рідина з нижньої частини апарату В-1. Пари важких вуглеводнів, що виділяються при 1,2 МПа і 155 °С, надходять у десорбер К-3, під 5-у тарілку, а рідина подається на розташовані вище тарілки.
Виділені в колоні К-3 гази для уловлювання з них пропану та бутанів надходять до абсорберу К-4. Сухий газ низького тиску з верху абсорбера подається до споживачів.
Нижній продукт колони К-3 при 240 °С надходить у десорбер К-5 де при 0,66 МПа, температурі низу 250-260 °З верху 85-90 °С насичений абсорбент повністю регенерується. Десорбер К-5 має 30 тарілок. Верхній продукт десорбера охолоджується в холодильниках, конденсується і збирається в рефлексну ємність, з якої частина подається на зрошення, а надлишок відкачується в товарний парк.
Нижній продукт колони - регенерований абсорбент проходить рекуперативні теплообмінники та водяний холодильник і надходить у буферну ємність, а звідти забирається насосом і подається в абсорбери.
На установці досягається ступінь вилучення пропану до 40%, бутанів 75-80 і С5 + близько 90-95%.
Мал. 19 Принципова схема абсорбційної установки Азербайджанського ГПЗ:
К-1, К-2, К-4 -абсорбери; К-3 - абсорбційно-відпарна колона; К-5 – десорбер; В-1, В-2 – дегазатори; С-1, С-2, С-3 – сепаратори; Х-1, Х-2, Х-3 – холодильники; Т-1, Т-2 -рекуперативні теплообмінники; П-1, П-2 – печі; Е-1-збірна ємність; К-2 – ємність-зрошення; Н-1 – насос; I-сировинний газ; II, IV, V-сухий газ високого, середнього, низького тиску відповідно; III – регенерований абсорбент; VI-нестабільний бензин.
Абсорбція з попереднім насиченням худого абсорбенту. Аналіз розподілу температур по висоті абсорберів на різних установках показав, що інтенсивність нагріву абсорбенту більша у верхній та нижній частинах апарату, так як основна кількість метану та етану поглинається вгорі колони, а на нижніх тарілках відбувається розчинення бутанів та пентанів. Тому доцільно максимальну кількість тепла процесу розчинення зняти в проміжних холодильниках, встановлених у верхній частині і внизу абсорбера. Однак схеми з проміжними холодильниками мають низку недоліків: наявність глухих тарілок в абсорбері, складність точного вибору місця введення охолодженого абсорбенту, низькі коефіцієнти тепловіддачі.
Для усунення зазначених недоліків можливе застосування схем із попереднім відбензинюванням сирого газу та насиченням тонкого абсорбенту. Попереднє насичення сухого газу абсорбенту сухим газом, що відходить з абсорбера, дозволяє підвищити глибину вилучення цільових компонентів з газу в абсорбері, оскільки в такій схемі контакт сирого газу і насиченого абсорбенту здійснюється в холодильнику сирого газу при більш низькій температурі, ніж в абсорбері. У цьому холодильнику одночасно конденсується частина важких вуглеводнів, що зумовлює зниження тепла абсорбції в абсорбері.
Завдяки попередньомунасичення абсорбенту метаном, у самому абсорбері відбувається вилучення з газу в основному цільових вуглеводнів.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: