Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПИРОГАЗА ПЕРЕД ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕМ. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ХОЛОДА В ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПИРОГАЗА ПЕРЕД ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПИРОГАЗА ПЕРЕД ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕМ. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ХОЛОДА В ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПИРОГАЗА ПЕРЕД ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕМ

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПИРОГАЗА ПЕРЕД ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕМ. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ХОЛОДА В ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПИРОГАЗА ПЕРЕД ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЕМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: разделение газовых смесей и холодильная техника. Сущность изобретения: горячий пирогаз перед разделением охлаждают с частичной конденсацией тяжелых углеводородов и водяных паров путем промывки водой пирогаза в колонке. После промывки пирогаз сжимают в многоступенчатом компрессоре с межступенчатым охлаждением и отводом конденсата. Затем пирогаз направляют на низкотемпературное охлаждение с помощью парокомпрессионной холодильной машины, при этом температуру пирогаза снижают до величин, ограниченных температурой начала гидратообразования. Переохлаждение хладагента в парокомпрессионной холодильной машине производят с помощью абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с использованием тепла, отведенного от пирогаза. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2056018
Класс(ы) патента: F25J3/00, F25B1/00
Номер заявки: 93047170/06
Дата подачи заявки: 07.10.1993
Дата публикации: 10.03.1996
Заявитель(и): Синельников Давид Павлович
Автор(ы): Синельников Давид Павлович
Патентообладатель(и): Синельников Давид Павлович
Описание изобретения: Изобретения составляют группу изобретений, относящуюся к способам обработки газов пиролиза углеводородного сырья перед газоразделением (деметанизацией, деэтанизацией и т.д.) и к способам получения низкотемпературного холода, используемого при этой обработке и могущую найти применение в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности, преимущественно в производстве этилена.
Группа изобретений удовлетворяет требованию единства, поскольку они относятся к объектам, один из которых (способ получения технологического низкотемпературного холода) предназначен для использования в другом (в способе обработки пирогаза перед газоразделением) и связаны между собой настолько, что образуют единый изобретательский замысел. Оба объекта направлены на решение одной задачи снижение энергозатрат и потребление охлаждающей воды.
Известен способ обработки пирогаза перед газоразделением, включающий охлаждение исходного горячего пирогаза с частичной конденсацией и отводом тяжелых углеводородов и паров воды посредством его двухэтапной водной промывки, охлаждение отработанной после промывки пирогаза горячей воды и ее повторное использование, сжатие промытого пирогаза в многоступенчатом компрессоре с межступенчатым и концевым охлаждением с утилизацией теплоты сжатия водой в теплообменных аппаратах (холодильниках) поверхностного типа и низкотемпературное охлаждение пирогаза посредством парокомпрессионной холодильной машины (ПКХМ) перед подачей на газоразделение (в деметанизатор), при этом охлаждение отработанной после промывки пирогаза горячей воды осуществляют путем последовательной передачи ее теплоты технологическому потоку и охлаждающей воде [1]
Недостатком этого способа являются большие энергозатраты из-за повышенной работы сжатия пирогаза, как из-за избыточно высокой его температуры перед сжатием в первой и последующих ступенях компрессора, так и вследствие значительных гидросопротивлений межступенчатых холодильников поверхностного типа, обусловливающих увеличение требуемой степени сжатия в ступенях. Причем избыточно высокая температура пирогаза перед сжатием сказывается отрицательно двояким образом: увеличивает как удельную (приходящуюся на единицу массы сжимаемого вещества) работу сжатия вследствие малой плотности этого вещества, так и интегральную (приходящуюся на всю массу сжимаемого вещества) работу сжатия по причине увеличенной массы этого вещества из-за недостаточно большого количества тяжелых углеводородов и водяных паров, выпавших в виде конденсата из пирогаза при его охлаждении. Кроме того, упомянутые факторы недостаточно большое количество конденсата, выпадающего перед сжатием в первой ступени и малая плотность промытого пирогаза (перед сжатием в первой ступени), обусловливают, при прочих равных условиях (объеме всасываемого компрессором вещества) пониженное количество перерабатываемого этим способом пирогаза, поскольку первый фактор снижает количество поступающего на обработку (водную промывку) исходного пирогаза, т.к. это поступление осуществляется путем отсасывания первой ступенью компрессора промытого вещества, а второй уменьшает количество отсасываемого первой ступенью компрессора промытого вещества (пирогаза).
Другой причиной повышенных энергозатрат у способа [1] является избыточно высокая температура пирогаза после охлаждения в концевом холодильнике, т.к. вследствие этого увеличивается нагрузка на ПКХМ, поскольку низкотемпературное охлаждение пирогаза приходится производить при повышенной начальной температуре. Рост же нагрузки на ПКХМ обуславливает увеличение количества циркулирующего в ПКХМ хладагента и, следовательно, работы сжатия в компрессоре ПКХМ.
Другим недостатком способа [1] является большой расход охлаждающей воды, требующейся для утилизации тепла отработанной промывной воды оставшегося после нагрева ею технологических потоков установки и для утилизации всей теплоты сжатия при межступенчатом и концевом охлаждении.
Известен другой способ обработки пирогаза перед газоразделением, включающий охлаждение исходного горячего пирогаза с конденсацией и отводом тяжелых углеводородов и паров воды посредством его многоэтапной водной промывки (трехэтапной), отвод теплоты от отработанной промывной воды последовательным ее охлаждением в генераторе абсорбционной холодильной машины (АБХМ), внешней средой (водой) в холодильнике и посредством упомянутой АБХМ (хладоносителем), рециркуляцию промывной воды на соответствующие этапы промывки, сжатие промытого пирогаза в многоступенчатом компрессоре с межступенчатым и концевым охлаждением внешней средой (водой) и посредством АБХМ (хладоносителем) при концевом охлаждении в холодильниках поверхностного типа с отводом сконденсировавшихся при этом тяжелых углеводородов и водяных паров и низкотемпературное охлаждение пирогаза посредством ПКХМ, причем АБХМ приводится в действие нагревом ее рабочего раствора при упомянутом охлаждении промывной воды в генераторе этой АБХМ [2]
Этот способ имеет меньшие, чем [1] энергозатраты вследствие снижения работы сжатия в первой ступени компрессора по причине меньшей, чем в [1] температуры пирогаза перед сжатием за счет охлаждения промывающей его воды в [2] посредством АБХМ.
В отношении количества перерабатываемого пирогаза на единицу объема, всасываемого компрессором (первой ступенью) вещества, способ [2] тоже превосходит [1] вследствие указанной более низкой, чем в [1] температуры пирогаза перед сжатием в первой ступени компрессора.
В остальном же способу [2] присущи все другие недостатки способа-аналога [1] а именно, хотя и меньшие, чем в [1] но все еще большие энергозатраты по причине повышенной работы сжатия пирогаза как из-за избыточно высокой его температуры перед сжатием во второй и последующих ступенях компрессора, так и вследствие значительных гидросопротивлений межступенчатых холодильников поверхностного типа, а также большой расход охлаждающей воды вследствие ее использования для утилизации теплоты отработанной промывной воды и теплоты сжатия пирогаза при его межступенчатом и концевом охлаждении. Теплота сжатия к тому же избыточно велика как из-за повышенного количества тепла, выделяющегося при сжатии вещества (пирогаза) в ступенях компрессора, так и вследствие увеличенного количества вещества, подвергаемого межступенчатому и концевому охлаждению.
Другой причиной повышенного расхода охлаждающей воды в способе [2] является использование хладоносителя при отводе теплоты от отработанной промывной воды посредством АБХМ, поскольку это обуславливает необходимость понижения температурного уровня производимого АБХМ холода для образования температурного напора для осуществления теплообмена между упомянутыми хладоносителем и промывной водой в аппарате. Понижение же температурного уровня производимого АБХМ холода возможно, при прочих равных условиях, лишь путем снижения количества производимого ею холода, что, в свою очередь, обусловливает уменьшение температурного интервала охлаждения промывной воды посредством АБХМ и, следовательно, повышение необходимого температурного интервала охлаждения этой воды внешней средой в холодильнике, поскольку охлаждение промывной воды в холодильнике предшествует ее охлаждению посредством АБХМ. Повышение необходимого температурного интервала охлаждения промывной воды в холодильнике обусловливает, в свою очередь, выбор для осуществления этого охлаждения более холодной из известных (воды и воздуха) внешних охлаждающих сред, т.е. воды, что и приводит к ее повышенному расходу в способе [2]
Еще одной причиной повышенного расхода охлаждающей воды в способе [2] является осуществление концевого охлаждения пирогаза посредством АБХМ в холодильнике поверхностного типа, т.е. путем теплообмена пирогаза с хладоносителем через стенку, что обусловливает необходимость понижения температурного уровня производимого АБХМ холода для образования температурного напора для передачи тепла через эту стенку (вследствие повышенного теплового сопротивления при таком теплообмене). Увеличенный расход охлаждающей воды невыгоден не только при прямом, но и при оборотном водоснабжении, т.к. повышает затраты на градирню и увеличивает местную влажность атмосферного воздуха, что не всегда приемлимо с экологической точки зрения.
Наиболее близким по совокупности признаков аналогом к предлагаемому способу обработки пирогаза перед газоразделением является способ [2] который выбран в качестве прототипа.
Целью изобретения является снижение энергрозатрат и потребления охлаждающей воды на обработку пирогаза перед газоразделением.
Это обеспечивается достижением следующих технических результатов, по отношению к прототипу, а именно, уменьшением работы сжатия во второй и последующих ступенях сжатия компрессора пирогаза и созданием возможности использования наружного воздуха в качестве внешней охлаждающей среды в холодильнике промывной воды и также в холодильниках, используемых при межступенчатом и концевом охлаждении пирогаза, или уменьшением потребного количества охлаждающей воды на нужды АБХМ.
Указанное уменьшение работы сжатия достигается путем снижения, по отношению к прототипу, температуры пирогаза при межступенчатом охлаждении и уменьшения гидросопротивлений потерь давления пирогаза при межступенчатом охлаждении. При этом температуру пирогаза при межступенчатом охлаждении снижают в пределе до величин, ограниченных температурой начала гидратообразования.
Конкретные значения этой температуры зависят от состава исходного пирогаза и его давления (См. Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа. М. издательство горно-топливной литературы, 1962, с. 106-107).
При этом указанное снижение температуры обеспечивает уменьшение работы сжатия благодаря уменьшению количества вещества, поступающего на сжатие во вторую и последующие ступени компрессора вследствие большего количества углеводородов и водяных паров, выпавших в виде конденсата из пирогаза при межступенчатом охлаждении. Уменьшение гидросопротивлений при межступенчатом охлаждении пирогаза обеспечивает снижение работы сжатия благодаря уменьшению требуемой степени сжатия в ступенях компрессора.
Снижение температуры пирогаза при межступенчатом охлаждении достигается в изобретении благодаря использованию последовательно охлаждения пирогаза посредством внешней среды, опеpации охлаждения посредством АБХМ, привод которой в действие осуществляют теплотой промывной воды, отработанной пpи охлаждении исходного пиpогаза, т.е. без увеличения энергозатат.
Уменьшение, по сравнению с прототипом, гидросопротивлений потерь давления пирогаза пpи межступенчатом охлаждении, достигается в изобретении благодаря осуществлению этого охлаждения путем контактного (смесительного) теплообмена пирогаза с технологической жидкостью в скруббере с рециркуляцией последней после ее регенерации, включающей отвод из отработанной технологической жидкости углеводородного конденсата, и охлаждению технологической жидкости: последовательно внешней средой в холодильнике и хладагентом в испарителе АБХМ (при межступенчатом охлаждении пирогаза) и только хладагентом в испарителе АБХМ (при концевом), т.к. в последнем случае внешней средой охлаждают пирогаз перед его контактным теплообменом с технологической жидкостью.
Кроме того, упомянутое снижение работы сжатия пирогаза в ступенях компрессора в предлагаемом способе обусловливает не только уменьшение энергозатрат, но и снижение потребления охлаждающей внешней среды в холодильниках, так как вследствие уменьшения требуемых степеней сжатия в ступенях компрессора и количеств сжимаемого в этих ступенях вещества (пирогаза) снижаются тепловые нагрузки промежуточных и концевого холодильников, вследствие, соответственно, уменьшения количества тепла, выделяющегося при сжатии, и снижения количества вещества, подвеpгаемого межступенчатому и концевому охлаждению.
Создание возможности использования наружного воздуха в качестве внешней охлаждающей среды в холодильниках промывной воды достигается в изобретении благодаря осуществлению охлаждения промывной воды посредством АБХМ путем теплообмена промывной воды не с хладоносителем, как в прототипе, а с хладагентом в испарителе АБХМ, что повышает необходимый температурный уровень производимого АБХМ холода благодаря исключению необходимости образования температурного напора для осуществления теплообмена между промывной водой и хладоносителем. Повышение необходимого температурного уровня производимого АБХМ холода обусловливает увеличение количества производимого АБХМ холода и, следовательно, температурного интервала охлаждения промывной воды посредством АБХМ, что уменьшает необходимый температурный интервал охлаждения этой воды внешней средой в холодильнике, поскольку охлаждение промывной воды в холодильнике предшествует ее охлаждению посредством АБХМ. Уменьшение необходимого температурного интервала охлаждения промывной воды в холодильнике обусловливает повышение необходимой температуры охлаждения промывной воды в этом холодильнике, что позволяет использовать для осуществления такого охлаждения менее холодную из известных (воды и воздуха) внешних охлаждающих сред, т.е. воздух.
Создание возможности использования наружного воздуха в качестве охлаждающей среды при межступенчатом охлаждении пирогаза достигается благодаря использованию для этого охлаждения не одного, как в прототипе, холодного источника (внешней среды воды), а двух внешней среды и АБХМ последовательно, что позволяет несколько уменьшить необходимый температурный интервал охлаждения первым источником (внешней средой) за счет равновеликого увеличения необходимого температурного интервала охлаждения вторым (АБХМ). Уменьшение необходимого температурного интервала охлаждения внешней средой обусловливает повышение необходимой температуры охлаждения внешней средой, что позволяет использовать для осуществления такого охлаждения менее холодной из известных (воды и воздуха) внешних источников, т.е. воздух.
И, наконец, создание возможности использования наружного воздуха в качестве охлаждающей среды при концевом охлаждении пирогаза достигается благодаря тому, что заключительную часть этого охлаждения, производимую посредством АБХМ, осуществляют не путем теплообмена хладоносителя и пирогаза через стенку, как в прототипе, а путем контактного (смесительного) теплообмена технологической жидкости, охлажденной в АБХМ, с пирогазом, что обусловливает повышение, по сравнению с прототипом, необходимого температурного уровня производимого АБХМ холода, поскольку исключены тепловые сопротивления, связанные с упомянутым теплообменом через стенку.
В случае, если использовать наружный воздух в качестве внешней охлаждающей среды в холодильниках невозможно по каким-то внешним причинам, например, в связи с отсутствием свободных площадей для размещения воздушных холодильников, то изобретение обеспечивает достижение указанного технического результата снижения потребления охлаждающей воды благодаря уменьшению потребного ее количества на нужды самой АБХМ (для охлаждения конденсатора и абсорбера) вследствие исключения температурного напора для осуществления теплообмена между промывной водой и хладоносителем и исключения теплообмена через стенку хладоносителя и пирогаза при концевом охлаждении последнего, благодаря чему снижается потребный температурный уровень производимого АБХМ холода, что уменьшает расход теплоты на ее привод и, следовательно, сброс тепла из конденсатора и абсорбера АБХМ, что снижает потребный расход охлаждающей эти конденсатор и абсорбер воды.
Еще одним техническим результатом, достигаемым изобретением, является уменьшение, по сравнению с прототипом, числа ступеней сжатия пирогаза благодаря сокращению потерь давления пирогаза при межступенчатом и концевом охлаждении пирогаза и снижению температуры пирогаза при межступенчатом охлаждении.
На чертеже изображена схема установки, для осуществления предлагаемого способа обработки пирогаза перед газоразделением. На фиг. 1 изображен узел промывки исходного пирогаза; на фиг. 2 узел сжатия пирогаза в многоступенчатом компрессоре с промежуточным и концевым охлаждением; на фиг. 3 узел низкотемпературного охлаждения на базе ПКХМ.
Газ пиролиза углеводородного сырья, например, этана, после охлаждения в закалочно-испарительных аппаратах печей пиролиза и колонны первичного фракционирования до температуры порядка 100оС и с давлением около 1,5 ата является исходным пирогазом для предлагаемого способа обработки. Исходный пирогаз (поток I, cм. схему установки на фиг. 1) поступает в колонну 1 водной промывки.
В колонне 1 пирогаз охлаждается посредством его трехэтапного контактного теплообмена с промывной водой с понижением температуры пирогаза к концу этапов до 63, 45 и 18 20оС, соответственно.
При этом из охлаждаемого в колонне 1 пирогаза частично конденсируются тяжелые углеводороды и водяные пары и вместе с отработанной промывной водой направляются в отстойник 2, а промытый пирогаз (поток II) подается на сжатие в многоступенчатый компрессор 13. В отстойнике 2 промывная вода освобождается от пироконденсата (тяжелых углеводородов) и насосом 3 направляется на охлаждение параллельно в воздушный холодильник 4, подогреватель технологических потоков 5, в АБХМ 6, точнее в генератор 7 этой АБХМ и генераторы других АБХМ данной установки (поток III). При этом в качестве АБХМ используются выпускаемые промышленностью абсорбционные бромистолитиевые холодильные установки. Пироконденсат из отстойника 2 подается насосом 11 на переработку (поток IV). От охлажденной промывной воды отводится химзагрязненная вода (поток V). Одна часть промывной воды, охлажденной в холодильнике 4, подогревателе 5, генераторе 7 АБХМ 6, и в генераторах других АБХМ данной установки (поток VI) рециркулирует в колонну I (поток VII) на первый этап водной промывки пирогаза. Другая же часть доохлаждается в воздушном холодильнике 12, который снабжен оросителем для испарительного охлаждения исходного воздуха в жаркое время года. Промывная вода после воздушного холодильника 12 тоже разделяется на две части, первая из которых рециркулирует в колонну 1 (поток VIII) на второй этап водной промывки пирогаза, а вторая дополнительно доохлаждается в испарителе 9 АБХМ 6 и рециркулирует в колонну 1 (поток IX) на третий этап водной промывки пирогаза. При этом температуры потоков VII, VIII и IX составляют 60, 42 и 15 17оС, соответственно.
Промытый пирогаз (поток II) в результате сжатия в первой ступени компрессора 13 (см. фиг. 2) нагревается до 85-90оС и направляется (поток X) в узел межступенчатого охлаждения, состоящий из скруббера 14, насоса 15, воздушного (оросительного) холодильника 16 и АБХМ 17. В этом узле пирогаз поступает в скруббер 14, где охлаждается посредством двухэтапного контактного теплообмена с технологической жидкостью (возможно водой) с понижением температуры пирогаза к концу этапов до 45 и 18-20оС, соответственно. Из охлаждаемого в скруббере 14 пирогаза конденсируются тяжелые углеводороды и водяные пары, которые смешиваются с технологической жидкостью, а пирогаз после этого поступает (поток XI) на сжатие во вторую ступень компрессора 13. Отработанная же технологическая жидкость регенерируется путем отвода от нее углеводородного конденсата (поток XII) и последующего ее охлаждения, для чего технологическую жидкость направляют посредством насоса 15 в воздушный (оросительный) холодильник 16, а затем в испаритель 9 АБХМ 17, приводимой в действие путем подвода тепла к генератору 7 этой АБХМ от промывной воды, отработанной в колонне I (поток III), и охлаждения внешней средой конденсатора 8, и абсорбера 10 АБХМ 17. Причем, после воздушного (оросительного) холодильника 16 от технологической жидкости отводят водяной конденсат (поток ХIII), который как и отведенный от нее ранее углеводородный конденсат (поток ХII) рециркулируют в колонну 1 водной промывки (поток XIV). При этом часть регенерированной технологической жидкости после воздушного (оросительного) холодильника 16 рециркулирует в скруббер 14 на первый этап охлаждения пирогаза (поток XV). Регенерированная технологическая жидкость после испарителя 9 АБХМ 17 рециркулирует в скруббер 14 на второй этап охлаждения пирогаза (поток ХVI). Причем температура потоков XV и XVI составляет 42 и 15 17оС, соответственно.
Аналогичным образом осуществляется межступенчатое охлаждение пирогаза после других ступеней компрессора 13. При этом узел межступенчатого охлаждения между второй и третьей ступенями компрессора состоит из скруббера 18, насоса 19, воздушного (оросительного) холодильника 20 и АБХМ 21, а узел межступенчатого охлаждения между третьей и четвертой ступенями компрессора состоит из скруббера 22, насоса 23, воздушного (оросительного) холодильника 24 и АБХМ 25.
Концевое охлаждение пирогаза осуществляется несколько иначе.
После последней ступени компрессора 13 пирогаз очищается от углекислоты и сернистых соединений в блоке 26 щелочной очистки, и поступает в узел концевого охлаждения, который состоит из воздушного (оросительного) холодильника 27, скруббера 28, насоса 29, АБХМ 30 и подогревателя 31. В узле концевого охлаждения пирогаз поступает в воздушный (оросительный) холодильник 27, в котором его температура понижается до 42оС, в затем в скруббер 28, где охлаждается посредством одноэтапного контактного теплообмена с технологической жидкостью (возможно водой) до 18оС. При охлаждении из пирогаза конденсируются тяжелые углеводороды и водяные пары, которые смешиваются с технологической жидкостью, а пирогаз после этого выходит из скруббера 28 и узла концевого охлаждения в блок осушки 32. Отработанная технологическая жидкость регенерируется и рециркулирует в скруббер 28 подобно тому, как это имеет место в вышеописанном узле межступенчатого охлаждения с той лишь разницей, что отсутствует ее охлаждение в воздушном холодильнике ввиду утраты необходимости вследствие наличия воздушного (оросительного) холодильника 27 в линии подачи пирогаза в скруббер 28. Кроме того, с целью обеспечения возможности дополнительного охлаждения пирогаза увеличивают температурный потенциал теплоты для привода АБХМ 30 посредством подогревателя 31, могущего работать на технологическом потоке смежной установки или водяном паре.
Cжатый, охлажденный, осушенный пирогаз (поток XVII) направляют в узел низкотемпературного охлаждения пирогаза с использованием ПКХМ (фиг. 3), точнее, на теплообмен в системе промежуточных сосудов и испарителей 33 ПКХМ, после чего охлажденный пирогаз имеет температуру до ≈ минус 30оС (поток XVIII). При этом узел низкотемпературного охлаждения пирогаза на базе ПКХМ представляет собой другой объект заявляемой группы изобретений способ получения технологического низкотемпературного холода в ПКХМ при обработке пирогаза перед газоразделением тоже направленный на решение задачи по снижению энергозатрат и потребления охлажденной воды.
Температурный потенциал теплоты, используемой для привода АБХМ, в установке по обработке пирогаза перед газоразделением, составляет порядка 80оС (поток III), т.е. для современных АБХМ является недостаточно высоким для того, чтобы без риска неэффективной работы АБХМ использовать наружный воздух для охлаждения конденсатора и абсорбера АБХМ. Поэтому в данной установке в качестве охлаждающей АБХМ среды используется вода, как и в прототипе. Но, как показали расчеты, большее чем в прототипе, потребление воды на нужды АБХМ компенсируется ее экономией в других операциях предлагаемого способа (см. выше), что обеспечивает последнему решение указанной задачи и при современном уровне развития АБХМ.
Известен способ получения технологического низкотемпературного холода в ПКХМ, включающий сжатие хладагента в компрессоре, конденсацию и переохлаждение путем отвода от хладагента теплоты охлаждающей водой, дросселирование, испарение хладагента подводимым к нему теплом (содержащимся в пирогазе) с получением холода (низкотемпературного по отношению ко всем другим уровням охлаждения, имеющим место при обработке пирогаза перед газоразделением) и упомянутое сжатие в компрессоре паров хладагента, образовавшихся при указанном испарении [3]
Недостатком способа является повышенные энергозатраты и большой расход охлаждающей воды на обеспечение низкотемпературного охлаждения потребителя вследствие недостаточно высокой удельной холодопроизводительности, обусловливающей увеличение количества циркулирующего хладагента и, следовательно, рост работы компрессора и расхода охлаждающей воды. Причиной недостаточно высокой удельной холодопроизводительности способа являются большие необратимые потери, связанные с дросселированием, обусловленные малой величиной переохлаждения хладагента, достигаемой при отводе от него теплоты водой.
Известен другой способ получения технологического низкотемпературного холода в ПКХМ, включающий сжатие хладагента в компрессоре, конденсацию и переохлаждение путем отвода от хладагента теплоты охлаждающей водой, частичное дросселирование в промежуточный сосуд с отводом образующихся при этом паров хладагента на сжатие в компрессор, окончательное дросселирование, испарение хладагента с получением низкотемпературного холода и направлением образовавшихся паров в компрессор [4]
Способ имеет меньшие, чем [3] энергозатраты и потребление охлаждающей воды благодаря осуществлению дросселирования в два этапа с промежуточным отводом паров на сжатие, вследствие чего уменьшается работа компрессора, т.к. эти пары поступают в компрессор не с низким, как в [3] а с промежуточным давлением. С уменьшением работы компрессора снижаются энергозатраты на его привод и нагрузка конденсатора ПКХМ.
Однако энергозатраты и потребление охлаждающей воды в способе [4] все еще велики по причине недостаточно низкой температуры хладагента перед дросселированием вследствие осуществления его переохлаждения водой, в результате чего на первом этапе дросселирования образуется большое количество паров, что снижает количество жидкого хладагента, поступающего на второй этап дросселирования и, следовательно, количество производимого низкотемпературного холода, приходящегося на единицу количества сжатого в компрессоре хладагента, что обусловливает увеличение потребной производительности компрессора и, следовательно, работы компрессора и нагрузки конденсатора ПКХМ.
Наиболее близким по совокупности признаков аналогом к предлагаемому изобретению способу получения технологического низкотемпературного холода в ПКХМ при обработке пирогаза перед газоразделением, является способ [4] который выбран в качестве прототипа.
Целью изобретения является снижение энергозатрат и потребления охлаждающей воды на обеспечение низкотемпературного охлаждения пирогаза при его обработке перед газоразделением. Это достигается увеличением удельной холодопроизводительности по сравнению с прототипом благодаря уменьшению температуры хладагента перед частичным дросселированием вследствие осуществления его переохлаждения не водой, как в прототипе, а посредством АБХМ, привод которой в действие производится теплотой промывной воды, отработанной при охлаждении исходного пирогаза, т.е. без увеличения энергозатрат.
При этом механизм увеличения удельной холодопроизводительности заключается в том, что со снижением температуры хладагента перед частичным дросселированием уменьшается количество паров, образующихся на этом этапе дросселирования, что увеличивает количество жидкого хладагента, поступающего на второй этап дросселирования и, следовательно, количество производимого низкотемпературного холода, приходящегося на единицу количества сжатого в компрессоре хладагента. Это обусловливает снижение энергозатрат, вследствие уменьшения работы компрессора и нагрузки конденсатора ПКХМ.
Причем снижение нагрузки конденсатора фактор необходимый, но при современном уровне развития АБХМ не достаточный для решения задачи уменьшения, по сравнению с прототипом, потребления охлаждающей воды. Температурный потенциал теплоты, используемый для привода АБХМ в предлагаемом способе, составляет порядка 80оС, т.е. для современных АБХМ является недостаточно высоким для того, чтобы без риска неэффективной работы АБХМ использовать наружный воздух для охлаждения конденсатора и абсорбера АБХМ. Поэтому в качестве охлаждающей АБХМ среды вынужденно используется вода, что является фактором, действующим в сторону увеличения потребления охлаждающей воды. Баланс этих факторов не во всех случаях положителен для решения этой задачи.
На фиг. 3 представлен узел низкотемпературного охлаждения на базе ПКХМ. Пары хладагента ПКХМ, образованные при низкотемпературном охлаждении им пирогаза в системе промежуточных сосудов и испарителей 33 ПКХМ и пары хладагента промежуточных давлений, образованные на стадиях его частичного дросселирования и отводимые посредством упомянутых сосудов, поступают в соответствующие ступени компрессора 34. Сжатый в компрессоре 34 хладагент конденсируется в конденсаторе 35 водяного или воздушного (оросительного) охлаждения, затем частично переохлаждается в переохладителе 36 путем теплообмена с хладоносителем АБХМ. После регулирующего вентиля 37 жидкий хладагент поступает в ресивер 38, а затем в переохладитель 39, в котором окончательно переохлаждается хладоносителем АБХМ. Переохлажденный жидкий хладагент поступает в ресивер 38, а затем в переохладитель 39, в котором окончательно переохлаждается также хладоносителем АБХМ. Переохлажденный жидкий хладагент поступает на первую стадию частичного дросселирования в вентиль 40, из которого образующаяся при этом парожидкостная смесь хладагента направляется на сепарацию в первый промежуточный сосуд (на схеме не показан) системы промежуточных сосудов и испарителей 33 ПКХМ. Отсепарированные в этом сосуде пары хладагента поступают в соответствующую ступень компрессора (в третью, как имеющую наиболее высокое промежуточное давление). Жидкий хладагент из первого промежуточного сосуда направляется на вторую стадию частичного дросселирования и сепарации (на схеме не показаны) системы 33 с отводом отсепарированных паров хладагента во вторую ступень компрессора 34 и подачей оставшегося жидкого хладагента на окончательное дросселирование и затем в испаритель (на схеме не показаны) системы 33 с отводом отсепарированных паров хладагента во вторую ступень компрессора 34 и подачей оставшегося жидкого хладагента на окончательное дросселирование и затем в испаритель (на схеме не показаны) системы 33 для указанного выше низкотемпературного охлаждения пирогаза.
Хладоноситель АБХМ, нагревшись в переохладителях 36 и 39, собирается в ресивере 41, откуда циркуляционным насосом 42 направляется на охлаждение в испаритель 9 АБХМ 43 и затем в эти переохладители. При этом в качестве АБХМ используются выпускаемые промышленностью абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины. Для обеспечения фракционирования АБХМ, ее генератор 7 обогревается в подогревателе 44 отработанной в колонне водной промывки пирогаза 1 промывной водой (поток III), а ее конденсатор 8 и абсорбер 10 охлаждаются внешней средой. Причем выходящая из генератора 7 охлажденная в нем промывная вода рециркулирует в колонну водной промывки (поток VI).
Формула изобретения: 1. Способ обработки пирогаза перед газоразделением, включающий охлаждение горячего пирогаза с частичной конденсацией тяжелых углеводородов и водяных паров посредством водяной промывки пирогаза в колонне, отвод конденсата упомянутых углеводородов и паров с отработанной промывной водой, регенерацию последней путем отделения от нее указанного конденсата и затем ее охлаждение внешней средой, рециркуляцию регенерированной промывной воды в колонну водной промывки, сжатие промытого пирогаза в многоступенчатом компрессоре с межступенчатым и концевым охлаждением пирогаза с отводом от него сконденсировавшихся при этом тяжелых углеводородов и водяных паров и низкотемпературное охлаждение пирогаза посредством парокомпрессионной холодильной машины, отличающийся тем, что температуру пирогаза при его охлаждении снижают в пределе до величин, ограниченных температурой начала гидратообразования.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что межступенчатое и концевое охлаждение пирогаза производят путем его контактного теплообмена с технологической жидкостью в скрубберах с отводом образующегося конденсата тяжелых углеводородов и водяных паров технологической жидкостью с рециркуляцией последней в скрубберы после ее регенерации, осуществляемой путем отделения от технологической жидкости упомянутого конденсата, и ее последующего охлаждения, включающего отвод от нее тепла внешней средой в холодильнике.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что охлаждение регенерируемой промывной воды и/или технологической жидкости осуществляют хладагентом абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин в испарителях этих машин, в генераторах которых производят предварительное охлаждение регенерируемой промывной воды путем выпаривания ею рабочего раствора.
4. Способ по п. 1, 2, или 3, отличающийся тем, что в качестве внешней среды используют атмосферный воздух, предварительно охлаждаемый в жаркое время года испарением в нем диспергированной воды.
5. Способ по п.2, 3, или 4, отличающийся тем, что в качестве технологической жидкости используют воду.
6. Способ получения технологического низкотемпературного холода в парокомпрессионной холодильной машине при обработке пирогаза перед газоразделением, включающий сжатие хладагента в компрессоре, конденсацию, переохлаждение, частичное дросселирование в промежуточной сосуд с отводом образующихся при этом паров хладагента в компрессор, окончательное дросселирование, испарение хладагента с получением технологического низкотемпературного холода и направлением образовавшихся паров в компрессор, отличающийся тем, что переохлаждение хладагента осуществляют посредством абсорбционной бромистолитиевой холодильной машиной, привод которой в действие производят теплотой, отведенной от пирогаза в колонне водной промывки.