Разработка и обоснование технологической схемы

Технологическая схемаэто совокупность типовых процессов, расположенных в последовательности, определяемой целью химико-технологического процесса (ХТП).

1. Первая стадия технологической схемы — предварительное охлаждение.

Эта стадия нужна 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. Исходную смесь, с температурой 16 °C мы подаем в теплообменник, где в качестве хладагента используем пропиленовый холод (-18°C).

2. Вторая стадия технологической схемы — это компримирование, так как исходная углеводородная смесь имеет низкое давление, а для выделения МВФ необходимо повысить давление до 4,1МПа и понизить температуру смеси с помощью охлаждения (МВФ наиболее лёгкая из всей смеси).

Поток углеводородной смеси 1 с начальными параметрами — температурой 16 °C и давлением 1,14МПа — подаётся на стадию компримирования — в сепаратор С1 для разделения, где с верха уходит газовый поток 3, который направляется в компрессор М1 для сжатия.

С низа сепаратора С1 выходит жидкий поток 2 с температурой 16 °C и давлением 1,14Мпа, который направляется для дальнейшего разделения на стадию депропанизации, в ректификационную колонну К5, так как в первую очередь выделяются более тяжёлые углеводороды и в состав жидкости входят углеводороды С₄ и выше. На первой ступени смесь сжимается до 2,5МПа и с температурой 115 °C поток 4 направляется в холодильник Т1 для охлаждения. После прохождения первого холодильника Т1 поток 5 охладится до температуры 35 °C, в связи с потерями при охлаждении 8 — 10 °C и будет иметь давление 2,47МПа, в связи с потерей давления при прохождении холодильника 0,03МПа. После прохождения второго холодильника Т2 поток 6 охладиться до температуры 16 °C и будет иметь давление 2,44МПа. Далее поток углеводородной смеси 6 поступает на вторую стадию компримирования — в сепаратор для разделения С2, где с верха уходит газовый поток 8, который направляется в компрессор М2 для сжатия. С низа сепаратора С2 выходит жидкий поток 7 с температурой 16 °C и давлением 2,44МПа, который направляется для дальнейшего разделения на стадию деэтанизации, в ректификационную колонну К3, так как в первую очередь выделяются более тяжёлые углеводороды и в состав жидкости входят углеводороды С₂ и выше. На второй ступени смесь сжимается до 4,1МПа и с температурой 115 °C направляется в холодильник Т3 для охлаждения (поток 9).

• 3. Третья стадия технологической схемы — глубокое охлаждение. Углеводородная смесь охлаждается до (-33 °C), так как МВФ имеет низкую критическую температуру. Материальный поток 9 после прохождения стадии компримирования с температурой 115 °C и давлением 4,1МПа подаётся на стадию глубокого охлаждения. В качестве хладагентов будут использованы жидкий пропилен с температурой (-18) °C, жидкий пропилен с температурой (-37) °C, жидкий этан с температурой (-56) °С. после прохождения холодильника смесь охладится до температуры (-33) °C и будет иметь давление 4,1МПа (поток 10).
• 4. Четвертая стадия технологической схемы — деметанизация — выделение из углеводородной смеси метано-водородной фракции и этилена.

Углеводородная смесь с температурой (-3) °C и давлением 4,1МПа подаётся в колонну К1. В колонне деметанизации К1 происходит выделение метано-водородной фракции и этилена, которые уходят с верха колонны, и направляется в холодильник для конденсации. Из холодильника с температурой (-89) °C и давлением 4,1МПа МВФ, где с низа выходит жидкая МВФ и направляется в ректификационную колонну К1 в качестве флегмы для орошения, а с верха выходит газообразная МВФ и этилен, которые мы отправляем на дальнейшее разделение на компоненты в адсорбционную колонну. С низа колонны часть жидкой углеводородной смеси направляется в теплообменник-подогреватель, где нагревается до 37 °C.

5. Пятая стадия технологической схемы — деэтанизация — выделение из углеводородной смеси этан-этиленовой фракции.

Углеводородная смесь с температурой 37 °C и давлением 3,9МПа поступает в ректификационную колонну деэтанизации К3, где с верха газовая ЭЭФ направляется в холодильник (с параметром холода (-18) °C) для конденсации. Из холодильника ЭЭФ с температурой (-8) °C и давлением 3,87МПа поступает в ёмкость для сбора флегмы Е1, откуда посредством насоса Н3 часть жидкости возвращается в колонну для орошения, а остальная ЭЭФ поступает на дальнейшее разделение в ректификационную колонну К4. С верха ректификационной колонны К4 этилен направляется в холодильник (с параметром холода (-18) °C) для конденсации. Из холодильника этилен, с температурой (-10) °C и давлением 3,85МПа поступает в ёмкость для сбора флегмы Е2, откуда посредством насоса часть жидкости возвращается в колонну К4 для орошения, а остальной этилен поступает на производство полиэтилена. Этан с низа колонны направляется на производство этилена.

6. Шестая стадия технологической схемы — депропанизация — выделение из углеводородной смеси пропан-пропиленовой фракции.

Углеводородная смесь с температурой 65 °C и давлением 3,5МПа поступает в ректификационную колонну депропанизации К5, где с верха газовая ППФ направляется в холодильник (в качестве хладагента используется оборотная вода из системы с температурой 25 °C) для конденсации. Из холодильника ППФ с температурой 35 °C и давлением 3,47МПа поток поступает в ёмкость для сбора флегмы Е3, откуда посредством насоса Н5 часть жидкости возвращается в колонну К5 для орошения, а остальная ППФ поступает на дальнейшее разделение в ректификационную колонну К6. С верха ректификационной колонны К6 пропилен направляется в холодильник (с параметром холода 25 °C) для конденсации. Из холодильника пропилен с температурой 30 °C и давлением 3,47МПа поступает в ёмкость для сбора флегмы Е4, откуда посредством насоса Н6 часть жидкости возвращается в колонну К6 для орошения.

7. Седьмая стадия технологической схемы — дебутанизация — выделение из углеводородной смеси бутановой фракции.

Углеводородная смесь с температурой 170 °C и давлением 3,2МПа поступает в ректификационную колонну дебутанизации К7, где с верха н-бутан направляется в холодильник (в качестве хладагента используется оборотная вода из системы с температурой 25 °C) для конденсации. Из холодильника н-бутан с температурой 35 °C и давлением 3,17Мпа поступает в ёмкость для сбора флегмы Е5, откуда посредством насоса Н7 часть жидкости возвращается в колонну для орошения, а остальной н-бутан поступает на изомеризацию. Бензиновая фракция с низа колонны К7 направляется на каталитический риформинг.

При дальнейшем расчете материального баланса, возможны изменения в технологической схеме процесса, описание которых мы опустим.