CC BY
142
УДК. 665.753.4
Ю. А. Слизкий, Р. Р. Заббаров
МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА
Ключевые слова: установка, получение, этилен.
Проведена модернизация установки получения этилена. Разработана технологическая схема с использованием программ AutoDesk AutoCAD P&ID и AutoCAD Plant 3D, произведены технико-технологические расчеты в программах MathCad и HYSYS, выполнены 3D модели оборудования и металлоконструкций, их обвязка трубопроводами.
Keywords: installation, obtaining, ethylene.
Modernization of the plant producing ethylene. Developed technological scheme using AutoDesk AutoCAD P&ID and AutoCAD Plant 3D produced technical and technological calculati ons in MathCad programs and HYSYS, made 3D models of equipment and metal structures, their binding with pipelines.
Производство этилена в промышленном масштабе возникло на базе азотной промышленности в начале XX столетия. При извлечении из коксового газа водорода, идущего на синтез аммиака, в качестве побочных продуктов получали углеводородные газы с содержанием этилена до 30%. На основе этилена, выделенного из коксового газа, и были осуществлены в промышленном масштабе первые синтезы. В Германии и США были освоены процессы получения этилена гидрированием карбидного ацетилена из продуктов переработки угля и из пищевого сырья через этиловый спирт. Затем этилен стали извлекать из газов крекинга нефтяных фракций.
В настоящее время для получения этилена применяют разнообразные процессы: пиролиз легких и тяжелых парафиновых и нафтеновых углеводородов, гидрирование ацетилена. Кроме того, этилен получают в качестве побочного продукта при термической переработке твердого топлива, термическом и каталитическом крекинге нефти.
Основными промышленными методами получения этилена являются: высокотемпературное термическое расщепление предельных углеводородов с последующей низкотемпературной ректификацией, абсорбция, адсорбция, а также нашла некоторое применение хемосорбция.
Целевым продуктом этиленовых установок является этилен, иногда этилен и пропилен [1-3].
Низкотемпературной ректификацией достигают степень извлечения этилена, равную 97-98%. Для обеспечения высокой степени извлечения этилена при давлении 30-40 кгс/см2 минимальная температура должна быть ниже - 100°С, и даже при такой температуре некоторое количество этилена будет уходить с остаточным газом.
В промышленности широко применяется метод низкотемпературного фракционирования. Для выделения этилена этим методом все компоненты газовой смеси, кроме водорода и частично метана, переводят в жидкое состояние при температурах глубокого охлаждения, а затем подвергаются ректификации, то есть выделение этилена из этилен -этановой смеси.
В ходе выполнения работы было проведена модернизация установки выделения этилена с заме-
ной ситчатых тарелок колонны поз.17 на клапанные. Данное решение позволит обеспечить интенсивную турбулизацию контактирующих фаз, увеличение запаса жидкости на тарелке и, как следствие, увеличение поверхности контакта фаз и высокую эффективность массопередачи.
Данная работа была произведена в несколько этапов. На первом этапе работы была составлена технологическая схема процесса получения этилена (рис. 1), в которой отражаются вся система производственного процесса, включающая в себя необходимые оборудования и автоматизацию.
s4
22
Рис. 1 - Технологическая схема производства этилена: Потоки: А- конденсат пара (0,1МПа); В-водяной пар (0,1МПа); С -метановая отдувка; Б-метано-водородная фракция; Е-пирогаз; в- жидкий пропан-пропилен; Н-газообразный пропан-пропилен; К-этилен; Ь-этан; М-антифриз; Оборудование: 1,2,3,4,22,25-теплообменники; 7,8,11,14,18,23-холодильники; 5,6-реактора; 9,10-емкости;15,21-сепараторы;13,17-колонны;12,19-кипятильники; 16,24-насосы
На рис. 1 приведена технологическая схема производства этилена. Осушенный пирогаз в виде парожидкостной смеси, предварительно подогреваясь в теплообменниках поз.1-4, проходит в реактор гидрирования поз.5,6. Прогидрированная этан-этиленовая фракция, проходя в межтрубное пространство поз.1,4, подогревает пирогаз. После этого пирогаз, проходя через холодильники 7 и 8, охлаждается до температуры 300С и проходит в емкость поз.10, где происходит отделение пирогаза от смол. После этого пирогаз, проходя через холодильник
E
поз.11, подается на питающую тарелку колонны поз.13 с температурой + 57 С0.
В метановой колонне позиции 1 происходит выделение из пирогаза водорода, метана, оксида углерода. Сверху колонны выходит метановодород-ная фракция, и проходя через холодильник поз. 14, охлаждается водяным паром, и поступает в сепаратор поз.15. Часть поступает в виде флегмы в колонну поз.13, а часть выводится из системы. Далее метано-водородная фракция направляется в качестве греющего агента на регенерацию осушителей или в топливную сеть предприятия.
Снизу колонны поз.13 отбирается этан-этиленовая фракция, которая насосом поз. 16 поступает в этиленовую колонну поз.17. В ней происходит разделение этан-этиленовой фракции на этан и этилен.
Верхний продукт этой колонны - этилен с примесью метановодорода. Кубовый продукт - этан и более тяжёлые углеводороды.
Подвод тепла в колонну поз.17 происходит за счёт тепла конденсации газообразного пропилена хладагента, который поступает в межтрубное пространство кипятильника поз.19, сконденсированный пропилен поступает в сепаратор цеха выделения товарного пропилена. Кубовая жидкость колонны
поз.17, представляющая собой этан, направляется в качестве сырья на печи пиролиза.
Пары этилена с верха колонны поз.4 поступают в трубное пространство пропиленового дефлегматора поз.18,23 (изотерма минус 410С), где конденсируются и стекают в ёмкость поз.21, откуда часть жидкости насосом поз.25 подаётся в качестве флегмы на верх колонны поз.17, а другая часть отбирается в виде товарного этилена.
Таким образом, в данной работе была спроектирована технологическая схема с использованием программы AutoDesk AutoCAD P&ID и AutoCAD Plant 3D, произведены технико-технологические расчеты в программах MathCad и HYSYS.
Литература
1. Приймак Е.В., Биктагиров Р.И. Производство полимеров этилена и стирола в Республике Татарстан в условиях конкуренции со стороны иностранных производителей / Е.В.Приймак, Р.И.Биктагиров // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2013г. - №9. - С.279-281.
2. Качалова Т.Н., Хайруллина Л.И. Модернизация узла гидрирования этан-этиленовой фракции / Т.Н.Качалова, Л.И.Хайруллина // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012г. - №10. - С.230-231.
3. Абульханова Н.В., Мусин Р.Р. 3D проектирование установки вторичной деметанизации этан-этиленовой фракции / Н.В.Абульханова., Р.Р. Мусин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012г. - №11. - С.182-183.
© Ю. А. Слизкий - магистр каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза, КНИТУ, [email protected]; Р. Р. Заббаров - к.т.н., доцент каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, [email protected].
© Yu. A. Slizky - master of the Department of Technology of basic organic and petrochemical synthesis, KNRTU, [email protected]; R. R. Zabbarov - associate Professor of Technology of basic organic and petrochemical synthesis, KNRTU, [email protected].
