Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 35

Рис. IV.4. Схемы работы абсорбера (а), десорбера (е), ректифи­кационной колонны (г) и абсорбционно-отпарнои колонны (е) с распределением концентраций компонентов по высоте абсорбера (б) и ректификационной колонны (д);

/ — сырой газ- //—тощий абсорбент; III — сухой газ; /V—насыщенный абсорбент- V — десорбирующий агент; VI — извлеченные компоненты с десор-бирующим агентом; VII частично десорбированный абсорбент; VIII — сырье; IX — дистиллят; X — остаток

ционных колоннах, так как назначение процесса десорб­ции — получение не только тощего абсорбента, но и широких фракций, состоящих из целевых компонентов исходного газа.

Ректификационная колонна, предназначенная для получения двух продуктов, имеет две части (секции) (рис. IV.4,г). Сырье, нагретое обычно до температуры кипения, поступает в среднюю часть колонны и в смеси с жидкостью, стекающей с нижней тарелки концентра­ционной секции, поступает на верхнюю тарелку отгон­ной части колонны — тарелку питания. Затем эта жид­кость перетекает с тарелки на тарелку (или по насад­ке), контактируя при этом с поднимающимся потоком паров. С нижней тарелки колонны жидкость поступает в кипятильник, где за счет подвода тепла она частично испаряется, образуя паровой поток в колонне (паровое орошение). Балансовое количество жидкости отводят из кипятильника в качестве нижнего продукта колонны — остатка. Пар, поступающий из отгонной части в кон­центрационную, проходя через все тарелки колонны (или слой насадки), контактирует со стекающей по колонне жидкостью. С верхней тарелки колонны пар отводят в конденсатор, где он частично или полностью конденсируется. Сконденсированную жидкость или часть ее возвращают в колонну в качестве жидкостного орошения, а балансовое количество пара или жидкости отводят из колонны в качестве верхнего продукта — дистиллята.

При разделении широких фракций углеводородов распределение концентраций компонентов по высоте ко­лонны обычно сложнее (рис. IV.4, д): в верхней части содержится минимальное количество тяжелых, а в ниж­ней — легких.

Кроме перечисленных аппаратов в газопереработке широко применяют абсорбционно-отпарную колонну (АОК), предназначенную для деэтанизации насыщенно­го абсорбента. АОК состоит из абсорбционной секции, расположенной выше ввода сырья, и из отгонной секции с кипятильником, расположенным ниже ввода сырья (рис. IV.4, е). Следовательно, нижняя часть колонны работает как отгонная секция ректификационной колон­ны, а верхняя — как абсорбер. Применение АОК поз­воляет проводить деэтанизацию насыщенного абсорбен78

та в менее жестких условиях по сравнению с разделе­нием в полной ректификационной колонне — деэтани-заторе.

Система уравнений, описывающая процесс разделе­ния природных и нефтяных газов в условиях равновес­ного контакта фаз в абсорбере, десорбере и ректифика­ционной колонне, включает уравнения общего матери­ального, покомпонентного материального и теплового балансов для всех тарелок колонны, парциального кон­денсатора и кипятильника, уравнения фазового равно­весия и ограничения по составу

= F

_n;

== F_nX_Fin,

V_nH_n

L_nh_n - V_n^H_n-_{ — L

У in ~

 - F_nh

_Fn

(IV. 14)

m

⁼⁼ У У in  f=l

~ i

В уравнениях (V.I4) V_n и L_n — мольные расходы потоков; t/in, Xi_n — мольные концентрации компонентов в потоках газа и жидкости; Н_п, h_n — энтальпии пото­ков пара и жидкости; т — общее число компонентов; п=\, 2, ..., Л^; N — общее число теоретических тарелок. Схема потоков, соответствующая данной системе урав­нений, показана на рис. IV.5. Энтальпии потоков пара (Н_п) и жидкости (h_n), а также   константы фазового

а

П-1

п

П+-Г

т

Рис. IV.5. Схема потоков пара и жидкости по тарелкам   колонны (а) и в питательной секции колонны (б)

79