Разработка и обоснование структурной схемы процесса

Целью данного раздела является структурная схема, для начала разберемся с этим понятием.

Структурная схема — это совокупность стадий будущего процесса и связь между ними.

В первую очередь нам необходимо выделить самую легкую фракцию углеводородов — метановодородную фракцию, для этого мы будет использовать метод деметанизации.

Т.к. он осуществляется при повышенном давлении и пониженной температуре, то нам следует охладить нашу смесь. Так как данная смесь находится в газовом фазовом состоянии, то нам следует сжать ее, т. е. компримировать.

1. Предварительное охлаждение.

Стадия предварительного охлаждения необходима нам для того, чтобы увеличить коэффициент сжатия, т. е. в дальнейшем для получения нужного нам давления нам потребуется уже не три стадии компримирования, а две. Так же предварительное охлаждение поможет нам отделить на стадии сепарации больше тяжелых углеводородов.

2. Компримирование На стадию подается материальный поток № 2 — сырье с параметрами:

ь Состав — по заданию ь Давление — 1,04 МПа ь Температура, ⁰С — (-8).

Мы используем стадию компримирования, т.к. метод деметанизации осуществляется при повышенном давлении, а у нас исходное давление 1,04МПа — его не достаточно, критическое давление МВФ и этилена 3,7МПа, учитывая потери, следует первоначальную смесь компримировать до давления выше давления конденсации, т. к на каждом холодильнике идет потеря давления 0,3МПа, а в колонне 0,2МПа, мы будем сжимать исходную смесь до 4,1МПа.

Степень сжатия на практике колеблется от 2 до 8 раз, в зависимости от состава смеси, поэтому нам придется компримировать по ступеням. Распределим давление следующим образом:

Pнач=1,04МПа, 1ступень -3,1 МПа, 2 ступень- 4,1МПа.

Т.о., со стадии компримирования выйдет материальный поток:

Поток № 3- газ, с давлением, 4,1МПа и с температурой 115 ⁰С.

3. Глубокое охлаждение.

Компримированный газ нельзя сразу направлять в колонну, т.к. температура питания колонны деметанизации должна соответствовать тарелке питания. Это будет средняя величина между температурой верха и куба деметанизатора.

Температура верха колонны будет немного выше температуры конденсации МВФ, примем ее равной (-88⁰С). Температуру куда определим по правилу аддитивности. Получим, что температура кубового остатка равна 20,28⁰С.

Следовательно, среднее арифметическое от температуры конденсации и температуры кубового остатка — это будет температура питания колоны, она равно (-33,86⁰С).

Для глубокого охлаждения смеси углеводородов до температуры конденсации МВФ мы будем использовать этиленовый холод, с температурой (-98⁰С).

После второй стадии мы получим один поток № 4 — смесь углеводородов, с температурой (-94⁰С) и давлением 4,07МПа.

4. Деметанизация На стадию деметанизации поступает поток № 4, направляется на разделение в ректификационную колонну. Здесь с верха колонны выходит МВФ и этилен, который после конденсации поступает в колонну адсорбции для дальнейшего разделения. Выделенную МВФ мы отправляем в топливную сеть. В процессе ректификации мы используем этиленовый холод и повышенное давление.

С куба колонны выходит поток № 6, который направляется на стадию деэтанизации.

Поток № 5 — сконденсированная МВФ и этилен, с температурой (-94⁰С) и давлением 4,1МПа мы направляем на адсорбцию, где будет разделять МВФ и этилен, но это уже другое производство.

Поток № 6 — углеводородная смесь, содержащая углеводороды С₂ и выше, с температурой 20,28 ⁰С и давлением 2,79МПа.

5. Деэтанизация.

Деэтанизация — стадия выделения из смеси углеводородов ЭЭФ путем ректификации. Для выделения этан в ректификационной колонне, в качестве хладагента мы используем пропиленовый холод (-18⁰С).

Со стадии деэтанизации выходят два материальных потока:

Поток № 9- сконденсированная ЭЭФ, с температурой (-8⁰С) и давлением 1,7МПа направляем на покомпонентное разделение на этан и этилен.

Поток № 12- углеводородная смесь, содержащая углеводороды С₃ и выше, с температурой 18,58⁰С и давлением 2,29МПа, отправляем на следующую стадию депропанизации.

6. Покомпонентное разделение ЭЭФ Эта стадия необходима для разделения этан-этиленовой фракции на отдельные компоненты. В ректификационную колонну мы подаем поток № 9(в него входит дистиллят колонны деэтанизации и этилен, оставшийся после десорбции, разделенные от МВФ). С верха колонны выходит этилен, после конденсации он направляется на склад, где в дальнейшем будет использоваться в качестве сырья для полимеризации. С низа колонны выходит этан, который мы направляем на производство для получения этилена.

7. Депропанизация.

Эта стадия выделения из смеси углеводородов пропан-пропиленовой фракции. Температура питания колонны ППФ 36,01⁰С. Для выделения пропан-пропиленовой фракции в ректификационной колонне, в качестве хладагента мы используем оборотную воду, с температурой 25⁰С.

Со стадии депропанизации выходят два материальных потока:

Поток № 13- сконденсированная ППФ, с температурой 35 ⁰С и давлением 1,7МПа. Поток № 13 мы направляем на дальнейшее разделение ППФ на отдельные компоненты, а именно пропан и пропилен.

Поток № 18- углеводородная смесь, содержащая углеводороды С₄ и выше, с температурой 37,13⁰С и давлением 2,29МПа. Данный поток отправляется на дальнейшее выделение н-бутана, т. е на стадию дебутанизаци.

8. Покомпонентное разделение ППФ.

Эта стадия необходима для разделения пропан-пропиленовой фракции на отдельные компоненты. В ректификационную колонну мы подаем поток № 13. С верха колонны выходит пропилен, после конденсации он направляется на склад, где в дальнейшем будет использоваться в качестве сырья для полимеризации. С низа колонны выходит пропан, который мы направляем на производство для получения пропилена.

9. Дебутанизация.

Эта стадия необходима для выделения из смеси н-бутана. Поток № 18 мы подаем в середину ректификационной колонны. Температура конденсации бутадиеновой фракции 35⁰С, Для разделения бутадиеновой фракции в ректификационной колонне, в качестве хладагента мы используем оборотную воду, с температурой 25⁰С. Со стадии дебутанизации выходят два материальных потока:

Поток № 19- сконденсированная бутадиеновая фракция, с температурой 35 ⁰С и давлением 1,2МПа, который мы направляем на дегидрирование, для получения бутилена.

Поток № 21- бензиновая фракция, с температурой 10,72⁰С и давлением 2,29МПа, которую мы направляем на изомеризацию, с последующим движением на каталитический риформинг для получения высокооктанового бензина.

Все параметры потоков будут уточняться при разработке технологической схемы процесса и расчета материального баланса.

3. Структурная схема процесса.