Модернизация изобутан-н-бутановой колонны газофракционирующей установки

Введение

Установка ректификации разделяет широкую фракции легких углеводородов на целевые продукты. Процесс построен на методе ректификации в башенных колонных аппаратах, снабжённых контактными устройствами, позволяющий отделить фракции: пропан, изобутан, нормальный бутан, изопентан, нормальный пентан, изопентан-пентановую, пентан-гексановую, гексановую), стабильный газовый бензин (БГС) и сухой газ (отдувки).

По типу внутренних устройств колонные аппараты различают на: тарельчатые, насадочные и пленочные.

При выборе типа контактных устройств ориентируются на основные показатели:

• производительность;
• коэффициент полезного действия (эффективностью);
• гидравлическое сопротивление;
• диапазон рабочих нагрузок;
• возможность работы на средах, склонных к образованию смолистых или других отложений;
• материалоемкостью;
• простотой конструкции, удобством изготовления, монтажа и ремонта.

В большинстве случаев именно эти параметры определяют, насколько та или иная конструкция подходит для применения в конкретном технологическом процессе.

Каждый тип специализируется на определенной области.

Насадочные колонны применяются в ситуациях, когда требуется простота конструкции, низкая стоимость, работа с определёнными типами процессов или специфическими условиями эксплуатации. Тарельчатые колонны, в свою очередь, чаще используются для более сложных и высокопроизводительных задач, например, при необходимости отбора фракций с разных уровней или работы с вязкими средами.

Основные причины выбрать тарельчатые тарелки:

• Низкая металлоёмкость;
• Высокая производительность;
• Повышенная жёсткость профиля;
• Простота конструкции;
• Устойчивость к неравномерности загрузки и допустимость значительных перегрузок режимного характера;
• Уменьшение разностей уровней жидкости на тарелке.

К недостаткам тарельчатых колонн относят:

• Потери напора на тарелках;
• Чувствительность к загрязнениям;
• Зависимость от материала тарелок.

Одной из эффективных колонн, является колонна, для контактирования газа с жидкостью, которая состоит из корпуса, тарелок с S-образными элементами и переливными устройствами, при этом у каждого элемента тарелок есть вертикальная перегородка с отбойным козырьком, погруженный нижним кольцом в жидкость на тарелке. Которая отличается тем, что S-образные элементы с вертикальной перегородкой установлены по окружности, осесимметрично с зазором между смежными окружностями с S-образными элементами, в котором равномерно установлены переливные устройства -это трубки, позволяющие увеличить площадь поверхности контакта фаз между стекающей жидкостью и поднимающимся вверх паром и обеспечивает большую скорость тепло- и массопереноса на тарелке, а значит увеличивает время работы колонны и ее производительность в целом [6, с. 2].

В результате аналитического обзора было выявлено несколько возможных вариантов контактных устройств. Инженерным решением для увеличения отбора изобутана и н-бутана из изобутановой фракции. Один из способов модернизации существующей технологии разделения на ЦГФУ является замена контактных устройств. предлагается замена колпачков тарелок в колонне К-3 на более эффективные тарелок с S-образными элементами и переливных устройств с целью увеличения выработки более дорогих продуктов. каждый S-образный элемент тарелок колонны снабжен вертикальной перегородкой с отбойным козырьком, погруженной нижним кольцом в жидкость на тарелке, причем S-образные элементы с вертикальной перегородкой установлены по окружности осесимметрично с одинаковым зазором между смежными окружностями с S-образными элементами, в котором равномерно расположены переливные устройства, представляющие собой трубки.

Результатами выполненных модернизаций является повышение качества продукции, увеличение производительности и снижение удельных энергозатрат [5, с. 3].

Было доказано расчетным путем, что данная замена тарелок приведет к увеличению прибыли и рентабельности производства, чистоте и экологичности. Важный аспект рассматриваемого контактные устройства – это улучшить существующую технологию процесса и минимизировать ее аппаратурное оформление. Они соответствуют требованиям безопасности, являются экономически эффективными. При этом качество получаемой продукции соответствует предъявляемым ей требованиям.

Был произведен расчет ЦГФУ-2 «Нижнекамскнефтехим» в ПО Aspen Hysys в статическом режиме при производительности установки 741454 (общая переработка на 2-х блоках) т/год. после замены контактных устройств. В результате модернизации выработка готовых продуктов в среднем увеличится на 10%, которые соответсвуют требованиям, которые предъявляются к их качеству.

Расчетная схема газофракционирующей установки ЦГФУ-2 представлена в приложении на рисунке.

Рис. Расчетная схема установки газофракционирования по проекту

Таблица 1

Сводный товарный баланс установки по аналогу

Таблица 2

Сводный товарный баланс установки по проекту

Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, о том, что при замене клапанных тарелок на тарелки s-образного типа, выход целевых продуктов увеличится на 10%.