Майже всі установки на заводі виробляють в певній кількості бутан і більш легкі вуглеводневі гази. На сучасному заводі потоки вуглеводневих газів з усіх установок направляються попередньо на газофракціювання.
Установка фракціонування насиченого газу
Гази, що утворюються в більшості процесів, містять тільки насичені сполуки: метан, етан, пропан, бутан (н-бутан і ізобутан) і іноді H2. Такі гази направляються на ГФУ насиченого газу. Інший тип газової суміші містить також олефіни (етилен, пропілен і бутилен). Така суміш направляється на ГФУ крекінг-газу. 1)
Насичений газ, що виходить з установок і надходить на фракціонування, проходить наступні стандартні операції:
Стиснення. Гази, що знаходяться при низькому тиску, стискають до тиску 200 psi (14,06 атм).
Поділ фаз. При високому тиску деякі гази сжижаются, і їх можна відокремити в сепараторі.
Абсорбція. Решта гази під високим тиском направляються в розділовий абсорбер. На верхню тарілку абсорбера подають НАФТА, яка просочується вниз по колоні. По дорозі вона збирає (абсорбує) більшу частину пропану і бутану, що залишилися в газовій фазі. Нафта, яка зібрала ці гази, називається насиченим абсорбційним маслом (жирним маслом). Нафта, яку подають у верхню частину колони для абсорбції пропану і бутану, називається відбензинений абсорбційним маслом (худим маслом).
Абсорбція - оборотний процес, і на цьому грунтується виділення поглиненого газу з рідини - десорбція. Поєднання абсорбції з десорбцією дозволяє багаторазово застосовувати поглинач і виділяти з нього поглинений компонент. 2)
Ректифікація є завершальною стадією поділу вуглеводневих газів. Особливість ректифікації зріджених газів, в порівнянні з ректифікацією нафтових фракцій, - необхідність поділу дуже близьких по температурі кипіння компонентів або фракцій сировини при високої чіткості фракціонування. Так, різниця між температурами кипіння етану і етилену складає 15 ° С. Найбільш важко розділити бутан-бутиленовую фракцію: температура кипіння ізобутану при нормальному тиску становить 11,7 ° С, изобутилена - 6,9, бутена - 1 ... 6,29, а н-бутану - 0,5.
Ректифікацію зріджених газів доводиться проводити при підвищеному тиску в колонах, оскільки для створення рідинного зрошення необхідно скондесувати верхні продукти колон в звичайних повітряних і водяних холодильниках, не вдаючись до штучного холоду.
Конкретний вибір схеми (послідовності) поділу, температури, тиску і числа тарілок в колонах визначається складом вихідної газової суміші, необхідної чистотою і заданим асортиментом одержуваних продуктів. 3)
а) Дебутанізація (відділення бутану). Збагачене (жирне) масло надходить в наступну колону (дебутанізатор). У ній пропан і бутан відокремлюються від Нафти. Оскільки нафта починає кипіти при температурі близько 80 ° С, а бутан кипить приблизно при 0 ° С, то вони досить легко розділяються (див. Малюнок вище). Рідка фракція з сепаратора також направляється в дебутанізатор.
б) Депропанізація (відділення пропану). Суміш вуглеводнів С3
С4 поділяють у високій колоні, де пропан йде як верхня фракція.
в) Деізобутанізація (відділення изобутана). У цій колоні поділяють бутан. Так як точки кипіння н-бутану та ізобутану дуже близькі, то ефективне поділ вимагає великої кількості тарілок. Деізобутанізатор зазвичай - найвища колона на ГФУ. 4)
Губчаста абсорбція. Коли відбензинений масло (пісне абсорбент) подається у фракционируют абсорбер, виникає додаткова проблема. Деякі компоненти цієї олії, зазвичай гептан (С7 Н16) і октан (C8 H18), випаровуються і піднімаються вгору разом з більш легкими компонентами (C1 -C2). Щоб витягти ці речовини, верхній погон подається в нижню частину додаткової абсорбційної колони, а чергове більш важке «худе» масло, яке називається губчаста масло, подається зверху.
Головний погон в цьому випадку в основному сухий газ, що складається з вуглеводнів C1 -C2. а залишок в основному худе масло.
Фракцію C1 С2 зазвичай не поділяють, а використовують на нафтопереробному заводі як паливо. Однак іноді етан може знадобитися як сировину на хімічному заводі, і тоді проводять деетанізацію суміші С1 С2 в додаткової колоні.
На малюнку нижче показані всі стадії поділу насиченого вуглеводневого газу.
призначення
Поділ вищевказаних газів обумовлено тим, що кожен з них має свою власну сферу застосування в нафтопереробній промисловості.
Ізопентан. Служить сировиною для виробництва изопренового каучуку та високооктанових компонентом автобензинів.
н-Пентан. Застосовується як сировина для процесів піролізу, ізомеризації і т. Д. Іноді суміш пентанов і більш важких вуглеводнів не поділяють на фракції, а використовують як газовий бензин. 5)
Ізобутан. Практично повністю застосовується як сировина для алкілування і зрідка як компонент при отриманні компаундированного автомобільного бензину.
н-Бутан. Майже повністю використовується як компонент автомобільного бензину. Завдяки високій летючості, він корисний для запуску двигунів в холодну погоду, при цьому він залишається в бензині в розчиненому вигляді і майже не випаровується. Деяка кількість н-бутану використовується як хімічна сировина або як паливо.
Пропан. Пропан - основний компонент зрідженого нафтового газу (LPG). Пропан як паливо має деякі унікальні властивості, корисними для багатьох областей застосування. Він може бути зріджений при розумних температурах і тисках, що робить зручною його транспортування, особливо в автоцистернах. При звичайних температурах пропан легко випаровується, тому його зручно спалювати в газових плитах, домашніх печах і т. Д. Пропан також часто використовується як хімічна сировина.
Етан. Єдина область застосування етану, заради якої його і відокремлюють при нафтопереробці - використання в якості хімічної сировини. У багатьох випадках етан залишають разом з метаном.
Метан. Метан спалюють в печах на всіх установках НПЗ, а також в заводських печах для отримання перегрітої водяної пари. 6)
Установка фракціонування крекінг-газу
Газові суміші, що виходять з установки каталітичного крекінгу або інших видів крекінгу, містять олефіни: етилен, пропілен і бутилен. Етилен зазвичай не відокремлюють від загальної фракції C1 С2. яку відправляють в паливну систему заводу. Його можна відокремити, якщо він потрібен як хімічна сировина.
На нафтопереробному заводі пропілен і бутилен зазвичай подають на установку алкилирования. Для зручності туди ж прямують парафіни - пропан і бутан, і вже там їх відділяють. Можливо також повне розділення компонентів таким же чином, як поділяють компоненти насиченого газу.
У книзі С.А. Ахметова «Технологія і устаткування процесів» наводиться така схема абсорбційної-газофракційні установки для крекінг-газу.
Принципова схема абсорбційної-газофракційні установки (АГФУ): 1 - фракционируют абсорбер; 2 - стабілізаційна колона; 3 - пропановая колона; 4 - бутанова колона; I - очищений жирний газ; II - нестабільний бензин; III - сухий газ; IV - пропан-пропіленова фракція; V - бутан-бутиленова фракція; VI - стабільний бензин
Для деетанізаціі газів каталітичного крекінгу на установках АГФУ використовується фракционируют абсорбер 1. Він являє собою комбіновану колону абсорбер-десорбер. У верхній частині фракционируют абсорбера відбувається абсорбція, тобто поглинання з газів цільових компонентів (С3 і вище), а в нижній - часткова регенерація абсорбенту за рахунок підводиться тепла. 7)
Фракционируют абсорбер (деетанізатор): 1 - колона; 2, 4 - холодильники абсорбенту; 3 - насоси; 5 - кип'ятильник
У верхню частину фракционируют абсорбера надходить холодний абсорбент, а в нижній повідомляється тепло. Жирний газ подають у середню частину апарату. Зазвичай в апараті є 40-50 тарілок, розподілених порівну між абсорбційної і десорбціонной секціями. В результаті багатоступінчастого контакту газової і рідкої фаз у верхній частині апарату поглинається найбільш важка частина газу; стікаючи вниз, насичений абсорбент зустрічається з усе більш гарячими парами, десорбувати з рідини, що стікає в нижню частину колони. 8)
В результаті з верху фракционируют абсорбера 1 виводиться сухий газ (С1 С2), а з низу разом з худим абсорбентом виводяться вуглеводні С3 і вище. 9)
Деетанізірованний бензин, насичений вуглеводнями С3 і вище, після підігріву в теплообміннику подається в стабілізаційну колону 2, нижнім продуктом якого є стабільний бензин, а верхнім - головка стабілізації. З неї (іноді після сіркоочистки) в пропановой колоні 3 виділяють пропан-пропіленову фракцію. Кубовий продукт пропановой колони поділяється в бутанової колоні 4 на бутан-бутиленовую фракцію і залишок (С5 і вище), який об'єднується зі стабільним бензином.
призначення
На ДФУ неграничних газів з олефінсодержащіх потоків виділяються наступні фракції:
пропан-пропіленова - сировина процесів полімеризації і алкілування, нафтохімічних виробництв;
бутан-бутиленова - сировина установок алкілування для виробництв метилетилкетону, поліізобутилену, синтетичного каучуку та ін .;
етан-етиленових і пентан-аміленовая фракції, використовувані як нафтохімічну сировину. 10)