Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Lx > Lf* + Lx . (IV. 3)
Это объясняется тем, что работа сжатия (L°XJI) уменьшается пропорционально снижению начальной температуры Т.
При применении предварительного охлаждения пирогаза снижается температура после сжатия и уменьшается возможность образования полимеров. Кроме того, предварительное охлаждение приводит к увеличению степени наполнения цилиндров поршневых компрессоров и к улучшению условий их эксплуатации. Особенно целесообразно введение промежуточного охлаждения пропаном в турбокомпрессорах, очистка поверхностей которых от полимеров весьма затруднительна.
На режим работы ступени поршневого компрессора существенное влияние оказывает температура внутренних поверхностей стенок цилиндра. G одной стороны, с повышением температуры стенки
1 06
уменьшается конденсация тяжелых углеводородов на ней и, следовательно, уменьшается вероятность разжижения масла, износа трущихся частей и т. д., но с другой стороны, повышение температуры стенки приводит к образованию на стенке полимеров. Выбор оптимального режима охлаждения цилиндров компрессоров может быть произведен только на основании эксперимента в реальных условиях.
Оптимальное давление в системе извлечения должно быть выбрано из условий минимальных энергозатрат на сжатие технологического газа и на охлаждение с учетом ограничений, обусловленных необходимостью полного выделения перед газоразделением углеводородов С4 и выше. Выделение этих углеводородов необходимо осуществить при температуре выше или равной температуре начала гидрообразования. При давлении 4—6 ата эта температура находится в пределах 0—6° С, а при давлении 35—40 ата она увеличивается до 12—15 ° С. Выделение углеводородов С* и более тяжелых ректификационными методами целесообразно при давлениях до 40 ата. Для пирогазов различных составов оптимум давления лежит в пределах 25—40 ата.
Расчет процесса компримирования многокомпонентной смеси
В состав пирогаза входят компоненты, резко отличающиеся друг от друга по физико-термодинамическим свойствам. Повышение температуры каждого компонента в процессе его адиабатического сжатия определяется отношением давлений и численным значением показателя адиабаты к% компонента:
1"L=(EHi) 4 ¦ (IV. 4)
Th [рн)
Более точно температуру смеси или отдельных ее компонентов Ті в конце адиабатического сжатия, а также и показатели адиабаты кі для этих компонентов можно определить по диаграммам состояния. Для этого рассматривается процесс адиабатического сжатия каждого компонента і от его начального парциального давления р0і до конечного pki. Нанесением этого процесса на диаграмму состояния определяют температуру конца адиабатического сжатия Tin и удельные объемы в начале v0i и в конце расширения каждого компонента v^i, при помощи которых можно определить и действительные значения показателя адиабаты:
1 Po}
k- = Po i —Ры _ PH
va і
При адиабатическом сжатии многокомпонентной смеси в подкри-тической области отношение начального и конечного значений пар-
(IV. 5)
циальных давлений для всех компонентов одинаково. Значение >к(. показателей адиабаты отдельных компонентов пирогаза изменяется от 1,407 для водорода до 1,09 для пентана.
При сжатии многокомпонентной смеси температура всех компонентов в каждый момент времени одинакова в результате непрерывного теплообмена между компонентами. Следовательно, адиабатическое сжатие смеси не является адиабатическим для отдельных ее компонентов: одни из них (такие, как пентан) нагреваются, а другие (водород) отдают тепло. Действительная температура смеси в конце сжатия ГСм определяется из уравнения теплового баланса процесса теплообмена между отдельными компонентами смеси
2^^(7^.-7^) = 0, (IV. 6)
где g4, Срг — весовая концентрация и теплоемкость і-ого компонента; Ti — температура конца сжатия і-ого компонента, найденная по уравнению адиабаты или по диаграмме состояния.
Численное значение показателя адиабаты смеси кш может быть вычислено по формуле
А-см =-^-J—ї . (IV. 7)
Ig-TT1+ Ig У\єіcpi-Igft
Раї
СР- ' Po
hi-I
Ph '
В действительном политропическом процессе сжатия с внутренним относительным коэффициентом полезного действия
n0i = ^3-, кроме работы адиабатического сжатия /гао к 1 кг газа
"пол
подводится в результате внутренних потерь тепло
^под^/Ц^і). (IV. 8)
Численное значение показателя политропы тш для такого процесса может быть определено из соотношения
Pk
тш =-^-?- (IV. 9)
PoJ 5 [\Ро) Ti 2*i
і1 pi
Действительное значение температуры смеси в конце сжатия может быть найдено из уравнения
T2cm = T1icm (^) • (IV. 10)
При распределении общей степени сжатия между ступенями' компрессора необходимо следить, чтобы значение температуры
108
в конце сжатия для каждой ступени не выходило из указанных выше пределов (см. стр. 106).
Для каждой ступени работа сжатия многокомпонентной смеси может быть определена из уравнения
j cm
L =
ГСМ
^ад _ 1 _
*— ¦- ~-Г~ ЛсМІ 1 I ¦
