Проект улавливания бензольных углеводородов из газа производительностью 80000 м3 по газу

2) паромасляный теплообменник, представляющий собой две нижних  секции дефлегматора, в котором  мало подогревается до 65 – 85°  за счет тепла выходящих из  бензольной колонны паров;

3) масляные теплообменники, в которых масло подогревается  до 80 – 100° за счет тепла стекающего из колонны обезбензоленного масла.

После теплообменников насыщенное масло проходит трубчатые подогреватели, в которых глухим паром нагревается до 135 – 140°, затем через расширитель поступает в верхнюю часть бензольной колонны. В расширителе от горячего масла отделяются образовавшиеся уже пары бензола, которые направляются под верхнюю тарелку колонны; масло поступает в колонну несколькими тарелками ниже. В нижнюю часть колонны вводится острый пар, прошедший предварительно паровой регенератор.

Часть масла (около 1%мот часового количества) выводится с четвертой (считая сверху) тарелки колонны в регенератор, где в результате продувки острым паром при температуре 170 – 190° масло отделяется от полимеров; пары воды, бензола и масла из регенератора направляются под нижнюю тарелку бензольной колонны, а полимеры периодически или непрерывно выводится из него. Обычно весь острый пар, поступает в бензольную колонну через регенератор, но коммуникация позволяет произвести частичную подачу пара в колонну, минуя регенератор.

Выделившиеся в колонне пары сырого бензола и сопровождающие их пары легкокипящих погонов поглотительного масла, а также водяной пар поступают в дефлегматор, в котором охлаждаются до 93 – 94°. Ниже секции дефлегматора охлаждаются насыщенным бензолом маслом, количество которого постоянно; верхняя секция охлаждается водой, количеством которой регулируют температуру паров, уходящих из дефлегматора. В последнем конденсируются пары масла и часть водяных паров. Образовавшийся в дефлегматоре конденсат (флегма), пройдя сепаратор, поступает в сборник, откуда наосом может быть передан в насыщенное бензолом масло.

Выходящая из дефлегматора смесь водяных паров и паров сырого бензола поступает в конденсатор – холодильник, где охлаждается до 25 – 30°, и в сепаратор, в котором сырой бензол отделяется от воды. Из сепаратора сырой бензол поступает в мерник для замера продукции и затем насосом выкачивается в хранилище.

Горячие обезбензоленное масло с температурой 125 – 135°из колонны стекает в сборник, откуда насосом прокачивается через теплообменники, в которых нагревает насыщенное масло, охлаждаясь при этом до температуры 90 – 80°. После теплообменников обезбензоленное масло поступает в холодильник непосредственного действия, в котором охлаждается до 25 – 30°.

Масло может охлаждаться также технической водой в трубчатых воздушно – водяных оросительных холодильниках. Если для улавливания бензола применяется соляровое масло, то в систему должен быть включен деэмульсатор и отстойники.

В случаях применения холодильников непосредственного действия охлаждающая вода обычно находится в замкнутом цикле. После холодильников вода направляется в отстойник для выделения из нее увлеченного масла и затем – на градирню для охлаждения, а затем насосом подается в холодильник для охлаждения масла. замкнутый цикл воды необходим, так как для охлаждения масла в холодильниках непосредственного действия требуется вода, не содержащая солей и особенно механических примесей, способствующих образованию эмульсии. Масло из холодильника поступает в отстойник для отделения увлеченной маслом воды, затем – в сборник охлажденного масла и насосом подается на орошение скруббера.

В некоторых случаях оборотную охлаждающую воду, находящуюся в цикле, периодически и довольно часто заменяют свежей. Вода в холодильниках непосредственного действия экстрагирует из масла различные хлористые соли, роданистые соединения, сульфиды и прочие сернистые соединения. Все эти соединения при нагреве разлагаются, выделяя агрессивные вещества, вызывающие коррозию дистилляционной аппаратуры. Если долго не заменять оборотной воды, то она насыщается этими соединениями и перестает экстрагировать их из масла, что приводит к развитию коррозионных процессов и необходимости применения специальных устойчивых материалов. Наоборот, систематическое обновление оборотной воды или периодическая прибавка свежей ограничивает содержание в ней агрессивных соединений, благодаря чему экстракция их из масла идет беспрепятственно. Процессы коррозии дистилляционной аппаратуры при этом значительно ослабляются.

 

 

Рисунок 1.2 – Технологическая схема получения двух бензолов

В настоящие время на ряде заводов уже в бензольном отделении производится разделение бензола на первый (сырой легкий) бензол и второй (сырой тяжелый) бензол. При этом в первом бензоле сосредотачиваются все легкокипящие компоненты сырого бензола – бензол, толуол и большая часть ксилолов. Во втором бензоле должны быть сосредоточены полностью все ресурсы высококипящих непредельных соединений и кипящие одновременно с ними триметилбензолы, сольвент – нафта, а также некоторая часть ксилолов.

Такое разделение создает ряд преимуществ при последующей переработке бензола:

1. Отпадает необходимость  в предварительной ректификации  сырого бензола, так как она  заменяется выделением головной  фракции из первого бензола  и ректификацией второго бензола  с целью получения тяжелого  бензола (Инден – кумароновой фракции) и сольвент – нафты.

2. Головная фракция из  первого бензола выделяется в  эффективных ректификационных колоннах, обеспечивающих полное испарение  этой фракции и получение безводного  остатка (фракции бензол – толуол  – ксилол), что имеет исключительно  важное значение для процесса  последующей переработки.

3. Ректификация второго  бензола может происходить под  вакуумом, что снижает температуру  процесса и ослабляет протекание  процессов термической полимеризации  непредельных соединений, т.е. сохраняет  ресурсы смолообразующих соединений.

Разделение сырого бензола на первый и второй является, таким образом, первой стадии переработки сырого бензола, выделенного из поглотительного масла в виде паров.

Выделяющиеся из дистилляционной колонны пары сырого бензола поступают в нижнюю часть дефлегматора. Последний состоит из четырех горизонтально расположенных трубчаток, из которых нижние три охлаждаются малом, а верхняя – водой.

Из нижних дух трубчаток отводится флегма, причем флегма из первой трубчатки называется тяжелой, из второй – легкой. После отделения от воды в сепараторах флегма смешивается с маслом, насыщенным бензолом, путем подачи ее во всас насоса, падающего насыщенное масло в дистилляционную колонну.

Пары сырого бензола из верхней части дефлегматора поступают в среднюю часть разделительной колонны, в которой сырой бензол разделяется на первый и второй. Разделительная колонна состоит из 11 – 14 ректификационных тарелок, из которых верхние 8 – 11 являются укрепляющими, а нижние 3 – исчерпывающими. Из верхней части разделительной колоны выделяются пары первого бензола, которые поступают в конденсатор – холодильник. После конденсатора – холодильника первый бензол поступает в сепаратор и рефлексный бачек. Из последнего с низу насоса забирается некоторое количество бензола для орошения разделительной колонны; избыток первого бензола, т.е. произведенное его количество, из верхней части бочка самотеком поступает в сборник первого бензола.

Под влиянием обильного орошения в разделительной колонне интенсивно конденсируются водяные пары и бензольные углеводороды. Чтобы не допустить обводнения последних (что снижает эффективность разделения, достигаемую в колонне), из второй тарелки, считая сверху, жидкость отводиться в сепаратор, откуда после отделения от воды смесь бензольных углеводородов поступает на третью тарелку, считая сверху.

Второй бензол, содержащий некоторое количество легкокипящих компонентов, из – под питательной тарелки разделительной колонны поступает в сепаратор, где освобождается от воды, после чего направляется на верхнюю из трех испарительных тарелок. На тарелках расположены змеевики для подогрева второго бензола глухим паром. Кроме того, предусмотрена возможность подачи острого пара в нижнюю часть колонны. Это должно обеспечить испарение оставшихся во втором бензоле легкокипящих компонентов, а также создать запас тепла, необходимого для испарения подающегося на колонну орошения.

Из-под нижней тарелки второй бензол поступает в холодильник и затем – в сборник, одновременно являющийся основанием разделительной колонны, откуда при помощи насоса периодически откачивается в склад.

Для экономии тепла в схеме дистилляции бензола предусматривается значительный теплообмен. Масло после колонны раньше всего поступает в теплообменники, где передает значительную часть тепла насыщенному бензолом маслу, которое поступает в теплообменники, пройдя предварительно три нижних трубчатки дефлегматора.

Осуществляемая в теплообменниках теплопередача, помимо экономии тепла, имеет весьма важное значение. После теплообменников ненасыщенное масло поступает в оросительные холодильники, охлаждаемые водой, находящейся в замкнутом цикле, через градирню. Высокая температура масла и труб холодильников интенсифицирует процесс отложения солей на поверхности труб и ухудшает, поэтому теплообмен. Чем лучше охлаждено масло в теплообменниках, тем более длительное время сохраняется в чистоте поверхность труб и тем, следовательно, эффективнее работа холодильника. От работы последнего зависит температура масла и, следовательно, в значительной мере полнота улавливания бензола в скрубберах.

Насыщенное масло после теплообменников поступает в паровой подогреватель и от туда – в бензольную колонну.

С третьей верхней тарелки колонны незначительное количество масло (около 1% от подаваемого) непрерывно отводится в паровой регенератор. Из регенератора полимеры периодически спускают в сборник.

Основные факторы, определяющие состав первого и второго бензола, - температуры паров после дефлегматора бензольной колонны и наверху разделительной колонны, а также орошение последней рефлюксом.

Состав паров, выходящих из дефлегматора, определяется температурой, составом поглотительного масла и сырого бензола. Поэтом связь между температурой и составом паров может быть дана только приближенно.

Температура паров Отгон сырого бензола

после дефлегматора до 180°, %

94 88 - 92

92 90 - 93

91 92 - 94

90 94 - 95

89 95 - 96

Для того чтобы содержание сольвент – нафты во втором бензоле небыло велико, температуру паров после дефлегматора следует поддерживать в приделах 89 – 90°.

Между температурой верха разделительной колонны, количество рефлюкса и температурой конца кипения первого бензола, определяемой лабораторной разгонкой и характеризующей содержание тяжелой бензола в первом бензоле, существует примерно следующая зависимость:

Температура на верху разделительной колонны, °: 84–85; 82–84; 80–82; 78 – 80.

Рефлюксное число: 1–2,0; 2,0–3,0; 3–4; 4–5.

Конец кипения первого бензола, °: 165–175; 155–165; 145–155; 140–150.

Источниками тепла, позволяющими подавать требуемое количество рефлюкса являются, тепло конденсации водяных паров паровой смеси, поступающей в разделительную колонну из дефлегматора бензольной колонны, и глухой пар, подаваемый в змеевики разделительной колонны.

Тепла конденсации водяных паров в разделительной колонне оказывается достаточно для того, чтобы поддерживать рефлюксное число порядка 2 – 2,5.

Чтобы поддерживать рефлюксное число, в змеевики тарелок разделительной колонны должен подаваться глухой пар, количество которого определяется из соотношений между теплотой испарения бензола и теплотой конденсации водяного пара (соответственно 85 и 500 ккал).

В соответствии с этим на каждую тонну полученного первого бензола при рефлюксном числе в разделительную колонну подается 300 – 400 кг пара.

Выход первого и второго бензолов зависит от состава сырого бензола (содержание в нем смолообразующих соединений, ксилола, сольвентов и т.д.), а также от качества поглотительного масла (наличие в нем нафталина и легкокипящих погонов), работы дефлегматора и разделительной колонны. Поэтому выходы первого и особенно второго бензола могут колебаться достаточно заметно. В среднем можно считать, что выход первого бензола должен составлять 88 – 90%, второго 10 – 12%.

При неправильно отрегулированном режиме процесса разделения сырого бензола на первый и второй их выходы могут колебаться очень сильно. [9]

1.3 Основное оборудование  для улавливания бензольных углеводородов

Бензольные углеводороды на коксохимических производствах улавливают из коксового газа поглотительным маслом под атмосферным давлением в скрубберах, последовательно включенных с соблюдением принципа противотока газа и масла. Применяются скрубберы различных конструкций, к ним предъявляются следующие требования: поверхность контакта газа и масла в них должна быть максимальной, а размеры аппарата и затраты материалов на его изготовление, а также затраты энергии на преодоление сопротивления газа и перекачку масла должны быть минимальными.

При улавливании бензольных углеводородов из газа под атмосферным давлением наибольшее распространение получили насадочные скрубберы с деревянной хордовой и металлической спиральной неподвижной насадками.

Скруббер представляет собой клёпанный или сварной стальной цилиндр диаметром до 4,5м и высотой до 42м (размеры определяются в зависимости от нагрузки по газу). Для увеличения поверхности контакта газа и масла скруббер заполняется в несколько ярусов насадкой имеющей большую удельную поверхность. В верхней части скруббера расположены оросительное устройство для равномерного распределения масла по всему сечению скруббера и штуцер для выхода газа, в нижней – штуцер для входа газа и сборник для приема, стекающего с насадки насыщенного масла со штуцерами для откачки и аварийного перелива, а также устройство для автоматического поддержания уровня масла.

 

Каждый ярус насадки уложен на опорной конструкции, состоящей из швеллерных балок, прикрепленных к корпусу скруббера.