Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
При сжатии и охлаждении пирогаза углеводороды Cs и выше конденсируются. »
Охлаждение пирогаза при компрессии может быть общим (в промежуточных и концевом холодильниках) и местным (при соприкосновении пирогаза с холодными стенками цилиндров компрессора).
Конденсат, образующийся на стенках цилиндра компрессора, растворяет смазочное масло, в результате чего ухудшаются условия работы компрессора, увеличивается износ трущихся частей, повышаются потери энергии на трение и т. д. Поэтому при выборе режима процесса сжатия в ступенях компрессора необходимо стремиться свести к минимуму выпадение конденсата в цилиндрах.
Выделившийся в межступенчатых водомаслоотделителях конденсат необходимо автоматически отводить, так как попадание
больших количеств конденсата в цилиндры может вызвать тяжелую аварию. Емкость отделителей, выполняющих одновременно функции сепараторов и сборников жидкости, должна быть достаточной для сбора такого количества жидкости (включая конденсат и воду), которое образуется минимум за 15—20 мин. работы компрессора. Водомаслоотделители должны оборудоваться устройством, автоматически отводящим конденсат и сигнализирующим о переполнении при помощи сигнальной лампочки и сирены.
Особенно важны описанные устройства на межступенчатых холодильниках турбокомпрессоров; в практике известны случаи полного разрушения быстроходных турбокомпрессоров в результате гидравлического удара жидкостью, выброшенной из водомасло-отделптелсй.
Углеводороды Сд—Сз частично выпадают в конденсат, а также растворяются в смазочном масле. Имеющиеся в пирогазе и конденсате диеновые углеводороды (дивинил, пентадиен) могут полимери-зоваться в компрессоре, образовывая жидкие, каучукоподобные и твердые полимеры.
Твердые полимеры откладываются на клапанах, поршневых кольцах компрессоров, в промежуточных и концевых холодильниках, в диффузорах и обратных направляющих аппаратах турбокомпрессоров, в теплообменниках системы газоразделения, в запорной п регулирующей арматуре и в защитных устройствах, нарушая их нормальную работу. Это вызывает необходимость частых остановок установки или отдельных ее частей для очистки поверхностей — очень трудоемкого процесса, осуществляемого чаще всего вручную.
Наличие в пирогазе взвешенных частиц углерода в виде сажи способствует образованию твердых и достаточно прочных отложений; кроме того, сажа с ее развитою поверхностью может быть одновременно катализатором и своеобразным «наполнителем» образующихся высокополимеров. Присутствие в пирогазе веществ, способных распадаться с образованием свободных радикалов, например перекисей, содержащихся в продуктах окислительного пиролиза, препятствует образованию полимеров. Повышение температуры, как правило, приводит к увеличению скорости полимеризации и увеличению количества отложений.
При давлении 35—40 ата и температуре до 80—85° С полимеризации диеновых углеводородов в пирогазе не наблюдается; при температуре около 100° С процесс полимеризации идет с малой интенсивностью. На процесс полимеризации существенное влияние оказывает концентрация диеновых углеводородов. Влияние давления на процесс полимеризации незначительно.
На эксплуатируемых установках через каждые 500—750 час. приходится останавливать компрессоры для очистки от смол поверхностей клапанов и холодильников I и II ступеней и для удаления полимеров, образующихся в более высоких ступенях сжатия. Для вновь проектируемых агрегатов большой производительности такие частые остановки недопустимы.
Чтобы обеспечить надежную работу компрессоров, необходим, снижать температуру в конце сжатия и уменьшать концентрацию диеновых углеводородов в газе.
Предельное значение степени сжатия и соответствующее ему максимальное значение температуры в конце сжатия в поршневых компрессорах, допускаемое из условий образования полимерных отложений, составляют, по американским данным [86], для пирогаза из этана и пропана 135° С, для пирогаза из углеводородов d и выше 110° С. В турбокомпрессорах рекомендуется поддерживать температуру не выше 85° G для пирогаза всех видов.
Для уменьшения содержания в компримируемом газе наиболее легко полимеризующихся углеводородов Ci и высших, в том числе диеновых, проводят предварительную промывку пирогаза маслом, которое избирательно абсорбирует эти углеводороды.
Другим путем снижения количества тяжелых углеводородов в пирогазе является конденсация их при межступенчатом охлаждении водой или каким-либо хладагентом, например пропаном.
Глубина межступенчатого охлаждения лимитируется температурой гидратообразования, так как легкие углеводороды при давлении 40 am образуют кристаллогидраты уже при 12 — 15° С. При применении межступенчатого охлаждения пирогаза до 15—18° С достигается повышение степени конденсации тяжелых углеводородов в промежуточных холодильниках; температура в конце сжатия (для четырехступенчатого компрессора) при этом не превышает 85-90° С.
Введение межступенчатого охлаждения до температуры ниже температуры окружающей среды целесообразно и энергетически: несмотря на дополнительные затраты энергии в холодильном цикле (Lx) общие энергозатраты на холодильный цикл и компрнмирование охлажденного технологического газа (L0^11) будут меньше, чем энергозатраты на сжатие этого газа без охлаждения. В интервале температур до 0 --5° G [87] справедливо неравенство:
