Дипломная работа: Оптимизация ректификации фракции этан-пропен-пропан в простых и сложных колоннах
Таблица. 2. Показатели процесса разделения по схеме с тепловым насосом
| Показатели процесса и характеристика оборудования | Общая схема | Схемы с тепловым насосом | |
| с обычным | с новым | ||
| оборудованием | оборудованием | ||
| Давление, МПа | |||
| в верху колонны | 1.9 | 0,86 | 0,86 |
| после компрессора | — | 1,78 | 1,38 |
| температура, °С | |||
| в верху колонны | 46 | 14 | 14 |
| в низу колонны | 57 | 24 | 24 |
| Число реальных тарелок | 277 | 200 | 200 |
| Расстояние между тарелками, мм | 456 | 456 | 330 |
| Число колонн | 2 | 2 | 1 |
| Диаметр колонны, м | 5040 | 4420 | 4120 |
| Высота колонны, м | 77,4 | 61 | 79,5 |
| Флегмовое число | 14 | 10,6 | 10,6 |
| Тепло кипятильника, МВт | 29,6 | 29,3 | 29,3 |
| Разность температур в кипятильнике,°С | 55,5 | 19,5 | 5,5 |
| Поверхность кипятильника, м2 | 824 | 2420 | 2370 |
| Тепло конденсатора, МВт | 29,6 | 4,37 | 2,46 |
| Поверхность конденсатора, м2 | 5950 | 1070 | 583 |
| Расход охлаждающей воды, м /ч | 2320 | 483 | 253 |
| Мощность компрессора, МВт | — | 4,32 | 2,42 |
| Расход пара, т/ч | 45,6* | 15,9** | 8,9** |
| Стоимость оборудования | |||
| (относительная) и энергетические | |||
| затраты, % | |||
| в том числе | |||
| колонны | |||
| насос орошения | 64,7 | 24,3 | 18,3 |
| теплообменник | 0,3 | — | — |
| компрессор и паровая турбина | 14,1 | 9,0 | 10,4 |
| пар | — | 28,2 | 15,8 |
| охлаждающая вода | 17,8 | 9,7 | 5,4 |
| 3,1 | 0,6 | 0,3 | |
* Пар низкого давления
** Пар высокого авления
Как видно из приведенных данных, экономия только на одной колонне перекрывает дополнительные затраты на компрессор. Колонна во всех случаях делается из двух самостоятельных частей. Энергетические затраты при применении теплового насоса уменьшаются примерно на 50%. Минимальные затраты соответствуют разности температур в кипятильнике 5°С при старых конструкциях, на практике обычно для разделения смеси пропен - пропан принимают 6°С.
В работе [32] приводят сравнительные данные по разделению смеси пропен — пропан в каскаде из двух последовательно работающих колонн по обычной схеме и в каскаде из четырех последовательно - параллельно работающих колонн по схеме со связанными тепловыми потоками (рис.2).
 |
I |
Рис. 2. Схема разделения смеси пропен — пропан в каскаде из двух последовательно работающих колонн (а) и в системе последовательно-параллельно работающих колонн со связанными тепловыми потоками (б): I — исходная смесь; П — пропен; III — пропан.
В таблице 3 приведены расходные показатели процесса и основные конструктивные размеры колонн.
| Таблица. 3. Показатели процесса разделения | фракции пропен - пропан | ||
| Показатели процесса и характеристика | Обычная | Двухколонная система | |
| оборудования | схема | Колонна 1 | Колонна 2 |
| Расход сырья, кмоль/ч | 600 | 291 | 309 |
| Содержание пропена в сырье, мольн. доли | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
| Расход дистиллята, кмоль/ч | 351* | 170,3 | 180,7 |
| Содержание пропена в дистилляте, мольн. доли | 0,99 | 0,99 | 0,99 |
| Расход остатка, кмоль/ч | 249 | 120,7 | 128,7 |
| Содержание пропена в остатке, мольн. доли | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Давление, МПа | 1,93 | 2,83 | 1,93 |
| Относительная летучесть смеси | 1,14-1,08 | 1,10-1,065 | 1,14-1,08 |
| Число тарелок | 200 | 200 | 180 |
| Номер тарелки питания (счет тарелок снизу) | 62 | 65 | 51 |
| Расстояние между тарелками, мм | 610 | 610 | 610 |
| Эффективность тарелок, % | 100 | 100 | 100 |
| Число колонн | 2 | 2 | 2 |
| Диаметр колонны, м | 3,2 | 2,85 | 2,29 |
| Флегмовое число | 15,9 | 23,5 | 16,6 |
| Поверхность кипятильника, м | 178 | 122 | 1030 |
| Температура в кипятильнике, °С | 55 | 77 | 55 |
| Поверхность конденсаторов, м | 1410 | — | 752 |
| Температура орошения, °С | 47 | 67 | 47 |
| Расход пара, т/ч | 15,2 | 8,2 | — |
| Давление пара, МПа | 5,0 | 5,0 | — |
| Расход воды, м3 /ч | 1,39 | — | 0,75 |
| Разность температур воды и паров продукта в | |||
| конденсаторе, °С | 6 | — | 6 |
* 54,4 тыс.т. пропена в год
** R/Rmin =1,15
Применение схемы последовательно - параллельно работающих колонн существенно сокращает расход охлаждающей воды и водяного пара. Кроме того, значительно снижается и стоимость оборудования — колонн и конденсаторов. Сравнение двухколонной системы из последовательно - параллельно работающих колонн и схемы с тепловым насосом для условий разделения этой же смеси показало значительное преимущество первой: экономическая эффективность от применения этой схемы увеличивается в 1,8 раза.
При разделении пропен - пропановой фракции примеси среднелетучих компонентов (ацетилена, пропандиена и метилацетилена) предлагается выделять в системе колонн со связанными тепловыми и материальными потоками (рис.3) [33]. В соответствии с приведенными схемами боковой отгон со средних тарелок (тарелок питания) с повышенным содержанием примесей подается на разделение в полную ректификационную колонну, где выделяется пропан (рис.3,а) или пропен (рис.3,6), в значительной степени свободный от примесей. Поток нижнего или верхнего продуктов второй колонны подается затем в первую колонну, и в среднее сечение концентрационной или отгонной частей колонны. В зависимости от целевого продукта(пропана и пропена ) примеси отбираются с верха или с низа второй колонны.
В работе [34] проанализированы три технологические схемы четкого разделения смеси пропен - пропан (рис.4). Каждая схема рассчитана на разделение 20 т/ч исходной фракции с получением 11,128 т/ч (90 тыс. т. в год) 95%-го пропена. Схема а соответствует обычной ректификации в простой колонне с кипятильником на паре низкого давления (0,1 МПа) с воздушным и водяным охлаждением пропана. Схема б соответствует ректификации в двух параллельно работающих колоннах со связанными тепловыми потоками - низкого и высокого давления с рекуперацией тепла пара из верха колонны высокого давления за счет его конденсации в кипятильнике колонны высокого давления. Схема в соответствует ректификации в колонне с тепловым насосом на верхнем продукте. Основные параметры технологического режима ректификационных колонн для рассматриваемых схем приведены в табл.4
I
Рис. 4. Технологические схемы ректификации смеси пропей — пропан:
а -обычная; б -с тепловым насосом на верхнем продукте; в -с параллельно работающими колоннами; I — исходная смесь пропен-пропан; II пропей; III-пропан.
Таблица 4. Основные параметры технологического режима колонн при разделении смеси пропен - пропан (рис.4)
| Показатели | Схема а | Схема б | Схема в | |
| Колонна низкого давления |
Колонна высокого давления | |||
|
Температура,°С верха колонны конденсации верхнего продукта выхода из компрессора орошения низа колонны Давление, МПа верха колонны в емкости орошения Кратность орошения |
40 38 К-во Просмотров: 324
Бесплатно скачать Дипломная работа: Оптимизация ректификации фракции этан-пропен-пропан в простых и сложных колоннах
| |||