Компримирование и осушка газа пиролиза

Этилен выделяют из газов пиролиза при низких температурах и высоких давлениях. Перед фракционированием газ сжимают до давления 3,4-4,5 МПа. Компримирование производится во избежание перегрева газа при фракционировании, что привело бы к полимеризации диенов и высших олефинов. Осушка необходима для предотвращения образования кристаллогидратов – кристаллических комплексов типа СН₄·6Н₂О, С₂Н₆·7Н₂О и т. д. Кристаллогидраты затрудняют транспорт газа, а при разделении газа пиролиза выпадение кристаллогидратов и льда может вызвать забивание аппаратуры и нарушение нормальной работы газофракционирующей установки.

Кроме того, влага, присутствующая в газе пиролиза, может отравлять катализаторы, используемые для дальнейшей переработки олефинов, полученных при пиролизе.

При повышении давления и понижении температуры часть водяных паров конденсируется, что и происходит при компримировании с последующим охлаждением. Поэтому осушку газа проводят после компримирования с тем, чтобы на осушку поступал газ с наименьшим содержанием влаги.

Поскольку температура газа после компримирования зависит от степени сжатия, компримирование во избежание перегрева газа и полимеризации олефинов, диенов и ацетиленовых углеводородов осуществляют в четырех- или пятиступенчатых компрессорах. Температура газа между ступенями не должна превышать
100-110 °С. Для сжатия газа применяют турбокомпрессоры, которые более экономичны и надежны по сравнению с поршневыми.

После каждой ступени компримирования газ подвергают охлаждению и сепарации. Межступенчатое охлаждение и сепарация необходимы для отделения сконденсировавшихся углеводородов и воды. Промежуточное охлаждение осуществляют водой до 27-30 °С или пропиленом до 15-16 °С, после последней ступени только пропиленом. Ниже 15 °С газ охлаждать нельзя во избежание образования кристаллогидратов.

Для надежной работы газофракционирующей установки точка росы газа пиролиза не должна превышать минус 65–минус 70 °С. На современных установках для осушки газа используют твердые адсорбенты – синтетические цеолиты, обладающие высокой поглотительной способностью и селективно адсорбирующие молекулы определенного размера. Осушку газа проводят в периодически работающих колоннах, цикл работы осушителя 24-З6 ч. На осушку подают охлажденный газ, имеющий температуру 5-15 °С (в зависимости от условий образования гидратов). При повышении температуры осушки влагоёмкость адсорбента снижается.

Во избежание забивания пор адсорбента и его дезактивации, а также для подачи на разделение газа, свободного от тяжелых фракций, газ перед осушкой освобождают от тяжелых углеводородов. В процессе отделения тяжелых углеводородов удаляется дополнительная влага.

Между 3 и 4 ступенями компрессии проводят очистку газа от сероводорода и диоксида углерода этаноламином, а затем доочистку 10 %-ным раствором едкого натра.

На рис. 1.11 приведен один из вариантов технологической схемы компримирования и осушки газа пиролиза [4].

Газ пиролиза через холодильник 1 поступает в сепаратор 2, где от него отделяются сконденсировавшиеся тяжелые углеводороды. Затем газ проходит последовательно 1-5 ступени компрессоров. После каждой ступени газ охлаждается в межступенчатых холодильниках 3 и сепарируется в межступенчатых сепараторах 4-8. Конденсат из сепаратора 2 поступает на прием насоса 13 и подается в водоотделитель 14, а газ направляется на 1-ую ступень компрессии. Компримированный газ охлаждается в межступенчатых холодильниках 3 и поступает в сепаратор 4, туда же направляется конденсат из межступенчатого сепаратора 5.

Конденсат из сепаратора 4 поступает в водоотделитель, откуда углеводородный конденсат и водный слой раздельно подаются в колонну водной промывки установки пиролиза. Таким образом, в колонну водной промывки направляются конденсаты 1-3 ступеней компрессии. Газ проходит 2-ую ступень компрессии, холодильник и сепаратор 5 и в такой же последовательности 3-ю ступень компрессии, межступенчатый холодильник и сепаратор 6. После сепаратора 6 газ направляется на щелочную очистку от диоксида углерода и сероводорода, после чего возвращается на 4-ую ступень компрессии и по той же схеме проходит соответствующие холодильники и сепараторы. Конденсат из сепаратора 8 дросселируется, охлаждается и поступает в сепаратор 9. Выделившийся газ возвращается на прием 5 ступени компрессии, а конденсат вместе с конденсатом из сепаратора 7 направляется в отпарную колонну 10 для выделения легких фракций. Пары из колонны 10 направляются на 4-ую ступень компрессии, а остаток – в пропановую колонну газофракционирующей установки.

Газ пиролиза из сепаратора 8 с температурой 15 °С поступает в осушитель 11. На установке могут стоять два или три осушителя: один работает в режиме осушки, другой находится на регенерации. После насыщения адсорбента рабочий осушитель отключают, а резервный после регенерации включают. Регенерация адсорбента осуществляется горячим метаном с температурой 220 °С.