Kodu » Ideed » Propaani keemistemperatuur rõhu funktsioonina. Veeldatud naftagaasi (LPG) ja veeldatud maagaasi (LNG) võrdlus

Propaani keemistemperatuur rõhu funktsioonina. Veeldatud naftagaasi (LPG) ja veeldatud maagaasi (LNG) võrdlus

Veeldatud süsivesinikgaasid - propaan-butaan, edaspidi LPG - süsivesinike segud, mis normaalsetes tingimustes on gaasilises olekus ning rõhu vähesel tõusul ja püsival temperatuuril või temperatuuri ja atmosfäärirõhu vähesel langusel lähevad gaasilisest olekust vedelasse.

LPG on propaani-butaani segu. Veeldatud gaasi koostis sisaldab väikestes kogustes ka: propüleeni, butüleeni, etaani, etüleeni, metaani ja vedelat mitteaurustuvat jääki - pentaani, heksaani.

LPG tootmise tooraineks on peamiselt naftagaasid, gaasikondensaadi ladestused ja nafta rafineerimisel saadud gaasid.

Raudteepaakides asuvatest LPG tehastest läheb see gaasirajatiste gaasitanklatesse (GFS), kus seda hoitakse spetsiaalsetes mahutites kuni tarbijatele väljastamiseni. LPG tarnitakse tarbijatele balloonides või paakautodes -

Sissejuhatus

Veeldatud süsivesinikgaasid (LHG) - kergete süsivesinike segu, mis on veeldatud rõhu all keemistemperatuuriga 50–0 °C. Mõeldud kasutamiseks kütusena. Peamised komponendid: propaan, propüleen, isobutaan, isobutüleen, n-butaan ja butüleen.

Seda toodetakse peamiselt seotud naftagaasist. Seda transporditakse ja hoitakse balloonides ja gaasihoidikutes. Seda kasutatakse toiduvalmistamiseks, vee keetmiseks, soojendamiseks, välgumihklites, sõidukite kütusena.

Veeldatud süsivesinikgaasid(propaan-butaan, edaspidi LPG) - süsivesinike segud, mis tavatingimustes on gaasilises olekus ja rõhu vähesel tõusmisel või temperatuuri vähesel langusel lähevad gaasilisest olekust vedelasse olekusse.

LPG põhikomponendid on propaan ja butaan. Propaan-butaan (liquefied petroleum gas, LPG, inglise keeles - liquifiedpetroleumgas, LPG) on kahe gaasi segu. Veeldatud gaasi koostis sisaldab vähesel määral ka: propüleeni, butüleeni, etaani, etüleeni, metaani ja vedelat mitteaurustuvat jääki (pentaan, heksaan).

LPG tootmise tooraineks on peamiselt naftagaasid, gaasikondensaadi ladestused ja nafta rafineerimisel saadud gaasid. veeldatud süsivesinike propaani rafineerimistehas

Raudteepaakides asuvatest LPG tehastest läheb see gaasirajatiste gaasitanklatesse (GFS), kus seda hoitakse kuni tarbijatele müümiseni (väljastamiseni) spetsiaalsetes mahutites. LPG tarnitakse tarbijatele balloonides või paakautodes.

Ladustamiseks ja transportimiseks mõeldud anumates (paagid, paagid, silindrid) on vedelgaas samaaegselt kahes faasis: vedel ja aur. Veeldatud naftagaasi hoitakse ja transporditakse vedelal kujul rõhu all, mille tekitavad tema enda gaasiaurud. See omadus muudab LPG mugavaks kütuseallikaks kodu- ja tööstustarbijatele, sest Vedeliku kujul ladustamisel ja transportimisel vedelgaas hõivab sadu kordi vähem mahtu kui gaas selle looduslikus (gaasilises või aurulises) olekus ning seda jaotatakse gaasijuhtmete kaudu ja kasutatakse (põletatakse) gaasilisel kujul.

Veeldatud süsivesinikgaasid (LHG) koosnevad lihtsatest süsivesinikühenditest, mis on orgaanilised ained, mis sisaldavad oma koostises 2 keemilist elementi - süsinik (C) ja vesinik (H). Süsivesinikud erinevad üksteisest süsiniku- ja vesinikuaatomite arvu poolest molekulis, samuti nendevaheliste sidemete olemuse poolest.

Kaubanduslik veeldatud gaas peab koosnema süsivesinikest, mis on normaaltingimustes gaasid, mille rõhu ja temperatuuri tõus on suhteliselt väike keskkond või temperatuuri kerge langus atmosfäärirõhul, muutuvad nad gaasilisest olekust vedelasse olekusse.

Lihtsaim süsivesinik, mis sisaldab ainult ühte süsinikuaatomit, on metaan (CH 4). See on nii looduslike kui ka mõnede kunstlike põlevate gaaside põhikomponent. Selle seeria järgmisel süsinikul – etaanil (C 2 H 6) – on 2 süsinikuaatomit. Kolme süsinikuaatomiga süsivesinik on propaan (C 3 H 8) ja nelja süsinikuaatomiga süsivesinik (C 4 H 10).

Kõigil seda tüüpi süsivesinikel on üldine valem C n H 2n+2 ja viia homoloogne seeria küllastunud süsivesinikud - ühendid, milles süsinik on vesinikuaatomitega piirini küllastunud. Normaaltingimustes on küllastunud süsivesinikest pärit gaasid ainult metaan, etaan, propaan ja butaan.

Veeldatud gaaside saamiseks kasutatakse praegu laialdaselt Maa sisikonnast eraldatud maagaase, mis on segu erinevatest süsivesinikest, peamiselt metaani seeriast (küllastunud süsivesinikud). Puhaste gaasiväljade maagaasid on enamasti metaan ja on lahjad või kuivad; rasked süsivesinikud (propaanist ja rohkem) sisaldavad alla 50 g/cm 3 . Kaevudest eralduvad seotud gaasid õliväljad Koos õliga sisaldavad need lisaks metaanile märkimisväärses koguses raskemaid süsivesinikke (tavaliselt üle 150 g / m 3) ja on rasvased. Kondensaadiladestustest tekkivad gaasid koosnevad kuiva gaasi ja kondensaadi aurude segust. Kondensaadi aurud on raskete süsivesinike (C3, C4, bensiin, nafta, petrooleum) aurude segu. Gaasitöötlemistehastes eraldatakse propaani-butaani fraktsioon seotud gaasidest.

WFLH – lai kergete süsivesinike fraktsioon, sisaldab peamiselt etaani (C 2) ja heksaani (C 6) fraktsioonide kergete süsivesinike segu. Üldiselt on maagaasi gaasi tüüpiline koostis järgmine: etaan 2–5%; veeldatud gaasi fraktsioonid C4-C5 40-85%; heksaani fraktsioon C6 15 kuni 30%, ülejäänud osa moodustab pentaani fraktsioon.

Arvestades veeldatud naftagaasi laialdast kasutamist gaasitööstuses, on vaja põhjalikumalt peatuda propaani ja butaani omadustel.

Propamn on alkaanide klassi orgaaniline aine. Sisaldub maagaasis, tekib naftasaaduste krakkimise käigus. Keemiline valem C 3 H 8 (joonis 1). Värvitu, lõhnatu gaas, vees väga vähe lahustuv. Keemistemperatuur 42,1 °C. Moodustab õhuga plahvatusohtlikke segusid aurude kontsentratsioonidel 2,1 kuni 9,5%. Propaani isesüttimistemperatuur õhus rõhul 0,1 MPa (760 mm Hg) on 466 °C.

Propaani kasutatakse kütusena, nn veeldatud süsivesinikgaaside põhikomponendina, polüpropüleeni sünteesiks mõeldud monomeeride tootmisel. See on lahustite tootmise tooraine. Toiduainetööstuses on propaan registreeritud toidu lisaainena E944, raketikütusena.

Butamn (C 4 H 10) on alkaanide klassi orgaaniline ühend. Keemias kasutatakse seda nimetust peamiselt n-butaani tähistamiseks. Keemiline valem C4H10 (joonis 1). N-butaani ja selle isomeeri isobutaani CH(CH 3) 3 segul on sama nimi. Värvitu, kergestisüttiv gaas, lõhnatu, kergesti veeldav (alla 0 °C ja normaalrõhul või kõrgendatud rõhul ja normaaltemperatuuril väga lenduv vedelik). Sisaldub gaasikondensaadis ja naftagaasis (kuni 12%). See on õlifraktsioonide katalüütilise ja hüdrokatalüütilise krakkimise saadus.

Nii vedelgaasi kui ka maagaasi gaaside tootmine toimub järgmise kolme peamise allika arvelt:

? naftatootmisettevõtted - LPG ja maagaasi tootmine toimub toornafta tootmisel seotud (seotud) gaasi töötlemisel ja toornafta stabiliseerimisel;
? gaasitootmisettevõtted - LPG ja maagaasi saamine toimub puurkaevugaasi või vaba gaasi ja kondensaadi stabiliseerimise esmasel töötlemisel;
? nafta rafineerimistehased - vedelgaasi ja sarnaste maagaasi gaaside tootmine toimub rafineerimistehastes toornafta töötlemisel. Selles kategoorias koosneb NGL butaani-heksaani fraktsioonide (C4-C6) segust väikese koguse etaani ja propaaniga.

LPG peamine eelis on nende olemasolu välistemperatuuril ja mõõdukal rõhul nii vedelas kui gaasilises olekus. Vedelas olekus on neid lihtne töödelda, ladustada ja transportida, gaasilises olekus on neil parem põlemisomadus.

Süsivesiniksüsteemide oleku määrab erinevate tegurite mõju, seetõttu on täielikuks iseloomustamiseks vaja teada kõiki parameetreid. Peamised parameetrid, mida saab vahetult mõõta ja mõjutada LPG voolurežiime, on rõhk, temperatuur, tihedus, viskoossus, komponentide kontsentratsioon ja faaside suhe.

Süsteem on tasakaalus, kui kõik parameetrid jäävad muutumatuks. Selles olekus ei ole süsteemis nähtavaid kvalitatiivseid ja kvantitatiivseid muutusi. Vähemalt ühe parameetri muutus rikub süsteemi tasakaaluolekut, põhjustades selle

või mõni muu protsess.

Ladustamisel ja transportimisel muudavad veeldatud gaasid pidevalt oma agregatsiooni olekut, osa gaasist aurustub ja läheb gaasilisse olekusse ning osa kondenseerub, muutudes vedelaks. Juhtudel, kui aurustunud vedeliku kogus on võrdne kondenseerunud auru kogusega, saavutab vedelik-gaasisüsteem tasakaalu ja vedeliku kohal olev aur küllastub ning nende rõhku nimetatakse küllastusrõhuks või aururõhuks.

rõhk ja temperatuur. Gaasi rõhk on molekulide kokkupõrke tulemus selle gaasi poolt hõivatud anuma seintega.

Küllastunud gaasiauru elastsus (rõhk) * p p on kõige olulisem parameeter, mille järgi määratakse töörõhk paakides ja silindrites. Gaasi temperatuur määrab selle kuumutamise astme, st. selle molekulide liikumise intensiivsuse mõõt. Veeldatud gaaside rõhk ja temperatuur vastavad rangelt üksteisele.

LPG – küllastunud (keevate) vedelike – aururõhk varieerub proportsionaalselt vedelfaasi temperatuuriga (vt joonis I-1) ja on antud temperatuuri jaoks rangelt määratletud väärtus. Kõik gaasilise või vedela aine füüsikalisi parameetreid käsitlevad võrrandid hõlmavad absoluutset rõhku ja temperatuuri ning tehniliste arvutuste võrrandid (silindrite, paakide seinte tugevus) hõlmavad ülerõhku.

LPG aururõhk tõuseb temperatuuri tõustes ja väheneb temperatuuri langedes.

See vedelgaaside omadus on ladustamis- ja jaotussüsteemide projekteerimisel üks määravaid tegureid. Paakidest keeva vedeliku võtmisel torujuhtme kaudu transpordil osa vedelikust aurustub rõhukadude tõttu, tekib kahefaasiline vool, mille aururõhk sõltub pealevoolu temperatuurist, mis on madalam kui temperatuur paak. Juhul, kui kahefaasilise vedeliku liikumine läbi torujuhtme peatub, rõhk kõigis punktides ühtlustub ja muutub võrdseks aururõhuga.

Veeldatud süsivesinikgaase transporditakse raudtee- ja maanteemahutites, säilitatakse erineva mahuga mahutites küllastunud olekus: anumate alumisse ossa asetatakse keev vedelik ja ülemisse kuivad küllastunud aurud (joonis 2). Kui temperatuur paakides langeb, siis osa aurudest kondenseerub, s.t. vedeliku mass suureneb ja auru mass väheneb, tekib uus tasakaaluseisund. Temperatuuri tõustes toimub vastupidine protsess, kuni faasid on uuel temperatuuril tasakaalus. Seega toimuvad mahutites ja torustikes aurustumis- ja kondenseerumisprotsessid, mis kahefaasilises keskkonnas kulgevad konstantsel rõhul ja temperatuuril, samas kui aurustumis- ja kondenseerumistemperatuurid on võrdsed.

Joonis 2. Veeldatud gaaside faasiseisundid ladustamise ajal.

IN tegelikud tingimused Veeldatud gaasid sisaldavad teatud koguses veeauru. Veelgi enam, nende kogus gaasides võib suureneda küllastumiseni, mille järel gaaside niiskus sadestub vee kujul ja seguneb vedelate süsivesinikega kuni lahustuvuse piirini ning seejärel vabaneb vaba vesi, mis settib paakidesse. Veeldatud naftagaasi vee hulk sõltub nende süsivesinike koostisest, termodünaamilisest olekust ja temperatuurist. On tõestatud, et kui LPG temperatuuri alandada 15-30 0 C, siis vee lahustuvus väheneb 1,5-2 korda ja vaba vesi koguneb paagi põhja või pudeneb kondensaadina välja. torustikes. Paakidesse kogunenud vesi tuleb perioodiliselt eemaldada, vastasel juhul võib see jõuda tarbijani või põhjustada seadme rikke.

LPG katsemeetodite järgi määratakse ainult vaba vee olemasolu, lahustunud vee olemasolu on lubatud.

Välismaal kehtivad rangemad nõuded veeldatud naftagaasi vee olemasolule ja selle kogusele viiakse see filtreerimise teel 0,001 massiprotsendini. See on õigustatud, kuna veeldatud gaasides lahustunud vesi on saasteaine, kuna isegi positiivsetel temperatuuridel moodustab see tahkeid ühendeid hüdraatide kujul.

Tihedus. Mass ruumalaühiku kohta, s.o. rahuolekus oleva aine massi ja selle ruumala suhet nimetatakse tiheduseks (tähistus). Tiheduse ühik SI-süsteemis on kilogramm kuupmeetri kohta (kg / m 3). Üldiselt

Aururõhust madalama rõhuga veeldatud gaaside liigutamisel, s.o. kahefaasiliste voogude liigutamisel peaksite tiheduse määramiseks punktis kasutama suhtepiirangut:

Arvukates arvutustes, eriti gaaside ja gaasi-vedeliku segude termodünaamika valdkonnas, tuleb sageli kasutada suhtelise tiheduse d mõistet – antud aine tiheduse ja antud aine tiheduse suhet aine tihedusse. eri- või standardaine c,

Tahkete ja vedelate ainete puhul võetakse standardseks destilleeritud vee tihedus rõhul 760 mm Hg. ja temperatuur 3,98ºС (999,973 kg / m 3 1 t / m 3), gaaside puhul - kuiva atmosfääriõhu tihedus rõhul 760 mm Hg. ja temperatuur 0 ºС (1,293 kg / m 3).

Joonisel I-2 on näidatud veeldatud gaaside põhikomponentide küllastunud vedeliku ja auru faaside tiheduskõverad temperatuuri funktsioonina. Must punkt igal kõveral näitab kriitilist tihedust. See tiheduskõvera pöördepunkt vastab kriitilisele temperatuurile, mille juures aurufaasi tihedus on võrdne vedela faasi tihedusega. Kriitilise punkti kohal asuv kõvera haru annab küllastunud vedela faasi tiheduse ja allpool - küllastunud auru. Küllastunud süsivesinike kriitilised punktid on ühendatud pideva joonega ja küllastumata süsivesinike kriitilised punktid katkendliku joonega. Tihedust saab määrata ka olekudiagrammide järgi. IN üldine vaade järgmisena väljendatakse tiheduse sõltuvust temperatuurist

T \u003d T0 + (T-T 0) + (T-T 0) 2 + (T-T 0) 2 ±.

Selle seeria kolmanda ja teiste liikmete mõju väikeste väärtuste tõttu tiheduse väärtusele on ebaoluline, seetõttu võib tehniliste arvutuste jaoks üsna piisava täpsusega seda tähelepanuta jätta. Siis

T \u003d T0 + (T-T 0)

Kus = 1,354 propaani, 1,068 n-butaani ja 1,145 isobutaani puhul.

Vedeliku ruumala suhtelist muutust temperatuuri muutumisel ühe kraadi võrra iseloomustab mahupaisumise temperatuuritegur W, mis on veeldatud gaaside (propaan ja butaan) puhul mitu korda suurem kui teiste vedelike puhul.

Propaan - 3,06 * 10 -3;

Butaan - 2,12 * 10 -3;

Petrooleum - 0,95 * 10 -3;

Vesi - 0,19 * 10 -3;

Kui rõhk tõuseb, surutakse propaani ja butaani vedel faas kokku. Selle kokkusurumisastet hinnatakse mahulise kokkusurutavuse koefitsiendiga vszh, mille mõõde on pöördvõrdeline rõhu mõõtmega.

Konkreetne maht. Aine massiühiku ruumala nimetatakse erimahuks (tähistus). Erimahu ühik SI-süsteemis on kuupmeeter kilogrammi kohta (m 3 / kg)

Erimaht ja tihedus on pöördväärtused, st.

Erinevalt enamikust vedelikest, mis temperatuurimuutustega oma mahtu veidi muudavad, suurendab veeldatud gaaside vedelfaas temperatuuri tõustes oma mahtu üsna järsult (15 korda rohkem kui vesi). Paakide ja silindrite täitmisel tuleb arvestada vedeliku mahu võimaliku suurenemisega (joonis I-3).

Kokkusurutavus. Hinnatud mahulise kokkusurumise koefitsiendi järgi, m 3 / n,

P p pöördarvu nimetatakse elastsusmooduliks ja see kirjutatakse järgmiselt:

Veeldatud gaaside kokkusurutavus võrreldes teiste vedelikega on väga märkimisväärne. Niisiis, kui vee kokkusurutavus (48,310 -9 m 2 / n) on 1, siis õli kokkusurutavus on 1,565, bensiini 1,92 ja propaani kokkusurutavus 15,05 (vastavalt 75,5610 -9, 92,7910 -9 ja 4107). -9 m 2 / n).

Kui vedel faas hõivab kogu reservuaari (silindri) mahu, siis temperatuuri tõustes pole sellel enam kuhugi paisuda ja see hakkab kahanema. Rõhk paagis suureneb sel juhul N / m 2 võrra,

kus t on vedelfaasi temperatuuride erinevus, .

Rõhu tõus paagis (silindris) koos ümbritseva õhu temperatuuri tõusuga ei tohiks ületada lubatud arvutuslikku väärtust, vastasel juhul on õnnetus võimalik. Seetõttu on täitmisel vaja ette näha kindla suurusega aurupadi, s.o. täitke paak mitte täielikult. Seega on vaja teada täiteastet, mille määrab seos

Kui on vaja välja selgitada, milline temperatuuride erinevus on olemasoleva täidisega lubatud, saab selle arvutada järgmise valemi abil:

Kriitilised parameetrid. Gaase saab kokkusurumise teel muuta vedelaks, kui temperatuur ei ületa igale homogeensele gaasile iseloomulikku teatud väärtust. Temperatuuri, millest kõrgemal ei saa antud gaas rõhu tõusuga veeldada, nimetatakse gaasi kriitiliseks temperatuuriks (T cr). Gaasi veeldamiseks kriitilisel temperatuuril vajalikku rõhku nimetatakse kriitiliseks rõhuks (p cr). Kriitilisele temperatuurile vastavat gaasi mahtu nimetatakse kriitiliseks ruumalaks (Vcr) ning gaasi olekut, mis on määratud kriitilise temperatuuri, rõhu ja mahu järgi, nimetatakse gaasi kriitiliseks olekuks. Auru tihedus vedeliku kohal kriitilises olekus muutub võrdseks vedeliku tihedusega.

Vastavate olekute printsiip. Tavaliselt selleks, et võtta kokku uuringu eksperimentaalsed andmed erinevaid protsesse ja ained kasutavad liikumis-, soojusjuhtivuse jm võrrandite analüüsil põhinevaid kriteeriumisüsteeme. Selliste sarnasusvõrrandite kasutamiseks on vaja töökeskkonna füüsikaliste omaduste tabeleid. Füüsikaliste omaduste määramise ebatäpsus või nende puudumine ei võimalda sarnasusvõrrandeid kasutada. See kehtib eriti vähe uuritud töövedelike, eriti veeldatud süsivesinikgaaside kohta, mille füüsikaliste omaduste kohta on kirjanduses üsna vastuolulisi andmeid, sageli juhuslikel rõhkudel ja temperatuuridel. Samas on olemas täpsed andmed aine kriitiliste parameetrite ja molekulmassi kohta. See võimaldab antud parameetreid ja vastavate olekute seadust kasutades, mida kinnitavad arvukad uuringud ja mida teoreetiliselt põhjendab kaasaegne kineetiline aineteooria, määrata tundmatuid parameetreid.

Termodünaamiliselt sarnaste ainete ja veeldatud süsivesinikgaaside puhul on termodünaamiliselt sarnased taandatud olekuvõrrandid, s.o. mõõtmeteta (taandatud) parameetrites (р pr = р/р cr =) kirjutatud olekuvõrrandid on sama kujuga. Erinevatel aegadel pakkusid erinevad autorid välja kuni viiskümmend reaalsete ainete olekuvõrrandit. Kõige kuulsam ja sagedamini kasutatav neist on van der Waalsi võrrand:

kus a ja b on antud keemilisele ühendile omased konstandid;

Olles väljendanud gaasi parameetreid mõõtmeteta vähendatud kogustes, saab kindlaks teha, et gaaside jaoks on olemas üldine olekuvõrrand, mis ei sisalda seda gaasi iseloomustavaid koguseid:

F(r pr, T pr, V pr) = 0.

Gaasi oleku seadused kehtivad ainult ideaalse gaasi puhul, seetõttu kasutatakse neid tehnilistes arvutustes reaalgaasidega seotud reaalsete gaaside puhul rõhuvahemikus 2-10 kgf / cm 2 ja temperatuuril üle 0. Ideaalsete gaaside seadustest kõrvalekaldumist iseloomustab kokkusurutavustegur Z = (joon. 1-4 - 1-6). Seda saab kasutada konkreetse mahu määramiseks, kui rõhk ja temperatuur on teada, või rõhku, kui eriruumala ja temperatuur on teada. Teades konkreetset mahtu, saate määrata tiheduse.

Erikaal. Aine mahuühiku mass, s.o. aine massi (raskuse) ja ruumala suhet nimetatakse erikaaluks (tähistus. Üldjuhul, kus G on kaal (aine raskusaste, V maht, m 3. Erikaalu ühik SI-s). = njuuton kuupmeetri kohta (n / m 3) Erikaal sõltub raskuskiirendusest selle määratluse punktis ja on seetõttu aine parameeter.

Põlemissoojus. Soojushulka, mis eraldub gaasiühiku massi või ruumala täielikul põlemisel, nimetatakse põlemissoojuseks (tähis Q). Põlemissoojuse ühik SI-des on džauli kilogrammi kohta (j/kg) või džauli kuupmeetri kohta (j/m3).

Süttimistemperatuur. Minimaalset temperatuuri, milleni tuleb gaasi-õhu segu kuumutada, et põlemisprotsess (põlemisreaktsioon) algaks, nimetatakse süttimistemperatuuriks. See ei ole püsiv väärtus ja sõltub paljudest põhjustest: põlevgaasi sisaldus gaasi-õhu segus, segu homogeensuse määr, kuumutatava anuma suurus ja kuju, kiirus ja meetod. segu kuumutamine, rõhk, mille all segu on jne.

Gaasi süttivuse piirid. Gaasi-õhu segud võivad süttida (plahvatada) ainult siis, kui gaasi (või hapniku) sisaldus õhus on teatud piirides, millest kaugemale need segud iseeneslikult (ilma pideva väljastpoolt tuleva soojuse sissevooluta) ei põle. Nende piiride olemasolu seletatakse sellega, et õhu või puhta gaasi sisalduse suurenemisel gaasi-õhu segus leegi levimiskiirus väheneb, soojuskaod suurenevad ja põlemine seiskub. Kui gaasi-õhu segu temperatuur tõuseb, laienevad süttimispiirid.

Soojusmahtuvus. Soojushulka, mis on vajalik keha või süsteemi temperatuuri muutmiseks ühe kraadi võrra, nimetatakse keha või süsteemi soojusmahtuvuseks (tähistus C). Ühik SI-s on džauli Kelvini kraadi kohta (J/K). 1 j / K - 0,2388 cal / K \u003d 0,2388 * 10 -3 kcal / K.

Praktilistes arvutustes eristatakse keskmist ja tegelikku soojusmahtuvust, olenevalt temperatuurivahemikust, milles see määratakse. Keskmine soojusmahtuvus C m on väärtus, mis on määratud piiratud temperatuurivahemikus, s.o.

Mis m \u003d q / (t 2 -t 1).

Tegelik soojusmahtuvus on antud punktis määratud väärtus (antud p ja T või ja T korral), s.o.

Konstantsel rõhul (C p) või konstantsel ruumalal (C v) on määratud soojusvõimsused.

Soojusjuhtivus. Aine edasikandumise võime soojusenergia nimetatakse soojusjuhtivuseks. See määratakse soojushulgaga Q, mis läbib seina paksuse pindalaga F teatud aja jooksul temperatuuride erinevuse t 2 -t 1 juures, s.o.

kus on aine soojusjuhtivust iseloomustav soojusjuhtivuse koefitsient W / (m * K) või kcal / (m * h * C).

Viskoossus- see on gaaside või vedelike võime seista vastu nihkejõududele, mis on tingitud aine molekulide vahelisest adhesioonijõududest. Kahe kõrvuti asetseva vedeliku või gaasi kihi liikumisest tulenev libisemis- või nihketakistusjõud F on võrdeline kiiruse muutusega (gradiendiga) piki gaasist vedeliku voolamise suunaga normaalset telge, st.

kus - proportsionaalsuse koefitsient, ns / m 2 (SI-des); seda nimetatakse dünaamilise viskoossuse (sisehõõrde) või dünaamilise viskoossuse koefitsiendiks; dw on kiiruse gradient kahes külgnevas kihis, mis asuvad kaugusel dy.

Paljudes tehnilistes arvutustes kasutatakse kinemaatilist viskoossust, mis on vedeliku või gaasi dünaamilise viskoossuse ja nende tiheduse suhe, s.o. =/. Kinemaatilise viskoossuse ühik SI-s on ruutmeeter sekundis (m2/sek).

Vedelfaasi viskoossus väheneb temperatuuri tõustes, samal ajal kui gaasi ja auru viskoossus suureneb.

Oktaanarv gaasikütus on kõrgem kui bensiin, seega on vedelgaasi löögikindlus suurem kui isegi kõrgeima kvaliteediga bensiinil. Vedelgaasi keskmine oktaanarv – 105 – ei ole ühegi bensiinimargi puhul saavutatav. See võimaldab teil saavutada gaasikatlas kütuse kasutamisel suurema efektiivsuse.

Difusioon. Gaas seguneb kergesti õhuga ja põleb ühtlasemalt. Gaasisegu põleb täielikult ära, mistõttu ahjudesse ja kütteelementidele ei teki tahma.

survet konteineris. Suletud anumas moodustab LPG kahefaasilise süsteemi, mis koosneb vedelikust ja aurufaasist. Rõhk anumas oleneb küllastunud auru rõhust, mis omakorda sõltub vedelfaasi temperatuurist ja protsentides propaan ja butaan. Küllastunud aururõhk iseloomustab LPG lenduvust. Propaani lenduvus on suurem kui butaanil, seetõttu on selle rõhk madalatel temperatuuridel palju suurem. Arvutused ja katsed on näidanud, et madalatel välistemperatuuridel on efektiivsem kasutada suure propaanisisaldusega LPG-d, kuna see tagab usaldusväärse gaasi aurustumise ja seega gaasi piisavuse gaasi tarbimiseks. Lisaks tagab piisav ülerõhk paagis tugevate külmade korral katlale usaldusväärse gaasivarustuse. Kõrge positiivse välistemperatuuri korral on efektiivsem kasutada madalama propaanisisaldusega LPG-d, kuna sel juhul tekib paagis märkimisväärne ülerõhk, mis võib põhjustada tühjendusklapi tööle. Lisaks propaanile ja butaanile sisaldab vedelgaas vähesel määral metaani, etaani ja muid süsivesinikke, mis võivad LPG omadusi muuta. Paagi töötamise ajal võib tekkida aurustumatu kondensaat, mis mõjutab negatiivselt gaasiseadmete tööd.

Vedelfaasi mahu muutus kuumutamise ajal. ÜRO Euroopa Majanduskomisjoni määrused näevad ette automaatse seadme paigaldamise, mis piirab mahuti täitmist 85% mahust. See nõue on seletatav vedela faasi suure mahulise paisumisteguriga, mis on 0,003 propaani ja 0,002 butaani puhul 1 °C gaasitemperatuuri tõusu kohta. Võrdluseks: propaani paisumiskoefitsient on 15 korda ja butaani paisumiskoefitsient 10 korda suurem kui vee oma.

Gaasi mahu muutus aurustumisel. Veeldatud gaasi aurustumisel tekib umbes 250 liitrit. gaasiline. Seega võib isegi väike vedelgaasi leke olla ohtlik, kuna gaasi maht suureneb aurustumisel 250 korda. Gaasifaasi tihedus on 1,5-2,0 korda suurem kui õhu tihedus. See seletab asjaolu, et lekete korral on gaas õhus raskesti hajutav, eriti õhus toas. Selle aurud võivad koguneda looduslikesse ja tehislikesse süvenditesse, moodustades plahvatusohtliku segu. SNiP 42-01-2002 näeb ette gaasianalüsaatori kohustusliku paigaldamise, mis annab sulgventiilile signaali sulgemiseks gaasi kogunemise korral kontsentratsioonil 10% plahvatusohtlikust kontsentratsioonist.

Lõhn. Gaas ise praktiliselt ei lõhna, seetõttu lisatakse sellele inimese haistmisorganite gaasilekete ohutuse ja õigeaegse diagnoosimise huvides väikeses koguses tugevalõhnalisi aineid. Kell massiosa merkaptaanväävel alla 0,001% LPG peab olema lõhnastatud. Lõhnastamiseks kasutatakse etüülmerkaptaani (С2Н5SH), mis on ebameeldiva lõhnaga vedelik tihedusega 0,839 kg/l ja keemistemperatuuriga 35°C. Lõhnatundlikkuse lävi 0,00019 mg/l, maksimaalne lubatud kontsentratsioon õhus tööpiirkond 1 mg/m3. Juhul, kui mürgisus on normaalne või veidi alla normi, ei ole lõhnaaine lõhna praktiliselt tunda ja selle kogunemist ruumis ei täheldata.

Järeldus

Seega on võimalik kokku võtta ja välja tuua propaani-butaani segude peamised omadused, mis mõjutavad nende ladustamise, transportimise ja mõõtmise tingimusi.

1. Veeldatud süsivesinikgaasid on madala keemistemperatuuriga vedelikud, mis võivad küllastunud aururõhu all olla vedelas olekus.

Keemistemperatuur:

Propaan -42 0 С;

Butaan - 0,5 0 C.

2. Normaaltingimustes on gaasilise propaani maht 270 korda suurem kui veeldatud propaani maht.
3. Veeldatud süsivesinikgaase iseloomustab kõrge soojuspaisumise koefitsient.
4. LPG-d iseloomustab kergete naftatoodetega võrreldes madal tihedus ja viskoossus.
5. LPG koondseisundi ebastabiilsus torustike läbimise ajal sõltuvalt temperatuurist, hüdraulilisest takistusest, ebaühtlastest tingimuslikest läbikäikudest.
6. LPG transport, ladustamine ja mõõtmine on võimalik ainult suletud (suletud) süsteemide kaudu, mis on reeglina ette nähtud töörõhule 1,6 MPa.
7. Pumpamine, mõõtmine nõuab kasutamist erivarustus, materjalid ja tehnoloogiad.

Kogu maailmas kehtivad süsivesiniksüsteemidele ja -seadmetele, samuti tehnoloogiliste süsteemide paigutusele ühtsed nõuded ja reeglid.

Veeldatud gaas on Newtoni vedelik, seega on pumpamis- ja mõõtmisprotsesse kirjeldatud hüdrodünaamika üldiste seadustega. Kuid süsivesinike süsteemide ülesanne pole mitte ainult lihtsalt vedeliku liigutamine ja selle mõõtmine, vaid ka "negatiivse" mõju tagamine. füüsilised ja keemilised omadused SUG.

Põhimõtteliselt erinevad veeldatud naftagaasi pumpamissüsteemid vee ja naftasaaduste süsteemidest vähe ning sellest hoolimata on see vajalik lisavarustus, mis tagab mõõtmise kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed omadused.

Sellest lähtuvalt peab tehnoloogiline süsivesiniksüsteem sisaldama vähemalt mahutit, pumpa, gaasiseparaatorit, arvestit, diferentsiaalventiili, sulge- või juhtventiili ning kaitseseadmeid ülerõhu või vooluhulga vastu.

Veeldatud naftagaasi (LPG) kasutamise tunnused propaani ja butaani ning selle analoogi veeldatud maagaasi (LNG) metaani kujul autode gaasiballooni seadmetes.

Autodes kasutatakse laialdaselt kahte gaasikompositsiooni: propaan ja metaan. Kumb on parem, odavam, tehnoloogiliselt arenenum ja töökindlam? Mõtleme selle välja, et pärast lugemist poleks kahtlust.

Metaaniseadmeid kasutatakse vaid 25% autodest, propaani kasutatakse ülejäänud 75% autodest. Samal ajal pannakse metaani sageli tarbesõidukitele, kus valiku ei tee mitte juht, vaid organisatsiooni omanik sõidukit. Uurime selle suhte põhjuseid HBO turul.

Autoblogger analüüsib viieteistminutilises videos propaani ja metaani omadusi: mis on auto jaoks parem, peamine erinevus

Propaan-butaani (LPG) omadused

Propaan on süsinikgaas, naftatootmise kõrvalsaadus. See on lõhnatu, läbipaistev ja inimestele kahjutu. Sellele on lisatud ka lõhnaaineid, et kui see lekib, siis lõhna tunda. Keemiline valem on C3H8.

Tanklates näeme kirja "propaan-butaan". Butaan on ka süsinikgaas, mis eraldub sarnastes tingimustes. Seda segatakse propaaniga, et saavutada soovitud oktaanarv. Ja sisse erinev aeg kompositsioonid muutuvad: talvel on rohkem propaani ja suvel butaani.

Seda hoitakse silindrites autos veeldatud kujul. See tähendab, et see on vedel, mitte gaasiline - see “kukkub” õhupallis. Samuti on suureks eeliseks töörõhk, mis on vaid 14 atmosfääri. Selleks on vaja heledamast metallist anumaid ja silindri seinad on palju õhemad. Nüüd on kõige levinumad toroidsed silindrid sõõriku kujul, mis asetatakse reservi asemele. Samas ei võta silinder pagasiruumis ruumi, vaid ohverdada tuleb varuratas.

Keskmiselt saab täistankimisega varustusega sõita 650 ... 850 kilomeetrit ehk neli korda rohkem kui vastasel.

Propaani kulu on HBO 4. põlvkonna keskmisel 1,6-liitrise mootoriga autol 11 ... 13 liitrit 100 km kohta.

Seadmed maksavad kaks korda rohkem. Meie kogemuse järgi üheksa paigaldusfirmat kümnest gaasiseadmed spetsialiseerunud propaanile.

Palju täiteid. Suureks plussiks on ka see, et propaanitanklaid on kümneid kordi rohkem.

Mootori võimsuskadu on väiksem, umbes 5…10%.

Propaani plussid:

Odav varustus.
Seal on palju ettevõtteid, kes teenindavad ja paigaldavad.
Madal rõhk.
Säilitatakse veeldatud kujul.
Kerge ja kompaktne varustus, saab paigaldada varuratta pilusse.
Suurem läbisõit.
Väiksem võimsuskadu on umbes 5…10%.

Propaani miinused:

Propaan on metaanist umbes 3 rubla liitri kohta kallim. Propap maksab 17 rubla 14 liitri metaani vastu.
Plahvatusohtlikum kui metaan. Kui balloon on kahjustatud, ei aurustu see nii kiiresti atmosfääri.

Propaanil, kuigi see maksab veidi rohkem, on palju eeliseid ja bensiinijaamade levimus.

LPG ja LNG ühilduvus uusimate põlvkondade LPG-ga

Ja lõpuks veel umbes üks metaani miinus - kokkusobimatus HBO viienda ja kuuenda põlvkonnaga. Propaan võib nende põlvkondadega töötada, kuid metaan mitte ja tõenäoliselt ei saagi.

5. ja 6. põlvkonnal tarnitakse gaas kütuse sissepritsesüsteemi vedelikuna ja see on sarnane bensiiniga. Propaani hoitakse balloonides vedelal kujul ja metaani gaasilisel kujul. Seetõttu on metaani paigaldamine võimalik ainult kuni 4. põlvkonna seadmeteni. Viimaste põlvkondade kulu on ligikaudu võrdne bensiini kuluga. Toitekadu praktiliselt puudub. Mootori saab gaasiga kohe käivitada ka miinustemperatuuridel.

Veeldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö tunnused. Rohkem kui 30 aastat on meie riigis veeldatud süsivesinikgaase kasutatud autokütusena. Suhteliselt lühikese aja jooksul on läbitud üsna keeruline tee veeldatud gaaside arvestuse korraldamisel, selge arusaamine pumpamisel, mõõtmisel, ladustamisel ja transportimisel toimuvatest protsessidest. On hästi teada, et kaevandamisel ja kasutamisel on Venemaal pikk ajalugu.

Põldgaasimajanduse tehniline tase kuni 20. sajandini oli aga äärmiselt primitiivne. Kuna naftaomanikud ei leidnud majanduslikult põhjendatud kasutusvaldkondi, ei hoolinud nad gaasi või süsivesinike kergete fraktsioonide säilimisest, vaid püüdsid neist ka vabaneda. Negatiivset suhtumist täheldati ka nafta bensiinifraktsioonide suhtes, kuna need põhjustasid leekpunkti tõusu ning tule- ja plahvatusohtu. Gaasitööstuse eraldumine 1946. aastal iseseisvaks tööstusharuks võimaldas olukorra revolutsioonilist muutumist ja järsu tõusu nii gaasitootmise mahus absoluutarvudes kui ka selle osakaalus riigi kütusebilansis.

Gaasi tootmise kiire kasv sai võimalikuks tänu ehitustööde radikaalsele intensiivistumisele peamised gaasitorud, mis ühendab peamisi gaasitootmispiirkondi gaasitarbijate, suurte tööstuskeskuste ja keemiatehased. Sellegipoolest hakkas põhjalik lähenemine veeldatud gaaside täpsele mõõtmisele ja arvestusele meie riigis ilmnema mitte rohkem kui 10–15 aastat tagasi. Võrdluseks – Inglismaal on vedelgaasi toodetud alates XX sajandi 30. aastate algusest, arvestades, et tegemist on arenenud riigiga. turumajandus, vedelgaaside mõõtmise ja arvestuse tehnoloogia, samuti selleks otstarbeks mõeldud spetsiaalsete seadmete tootmine hakkas arenema peaaegu tootmise algusest peale.

Nii et vaatame kiiresti

Niisiis, vaatleme lühidalt (Veldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö omadused), mis on veeldatud süsivesinikgaasid ja kuidas neid toodetakse. Veeldatud gaasid jagunevad kahte rühma:

Veeldatud süsivesinikgaasid ( LPG ) – on keemiliste ühendite segu, mis koosnevad peamiselt erineva molekulaarstruktuuriga vesinikust ja süsinikust, s.t. erineva molekulmassiga süsivesinike segu ja erinev struktuur. LPG põhikomponendid on propaan ja butaan, lisanditena sisaldavad need kergemaid süsivesinikke (metaan ja etaan) ja raskemaid (pentaan). Kõik loetletud komponendid on küllastunud süsivesinikud. Veeldatud naftagaas võib sisaldada ka küllastumata süsivesinikke: etüleeni, propüleeni, butüleeni. Butaanbutüleenid võivad esineda isomeersete ühenditena (isobutaan ja isobutüleen).

NGL - suur osa kergetest süsivesinikest, sisaldab peamiselt etaani (С2) ja heksaani (С6) kergete süsivesinike segu.

Üldiselt on maagaasi gaasi tüüpiline koostis järgmine: etaan 2–5%; veeldatud gaasi fraktsioonid C4-C5 40-85%; heksaanifraktsioon C6 15–30%, ülejäänud osa moodustab pentaani fraktsioon.

Arvestades veeldatud naftagaasi laialdast kasutamist gaasitööstuses, on vaja põhjalikumalt peatuda propaani ja butaani omadustel.

Propaan

Propaan on alkaanide klassi orgaaniline ühend. Sisaldub maagaasis, tekib naftasaaduste krakkimise käigus. Keemiline valem C 3 H 8 (joonis 1). Värvitu, lõhnatu gaas, vees väga vähe lahustuv. Keemistemperatuur -42,1C. Moodustab õhuga plahvatusohtlikke segusid aurude kontsentratsioonidel 2,1 kuni 9,5%. Propaani isesüttimistemperatuur õhus rõhul 0,1 MPa (760 mm Hg) on 466 °C.

butaan(C 4 H 10) - alkaaniklassi orgaaniline ühend. Keemias kasutatakse seda nimetust peamiselt n-butaani tähistamiseks. Keemiline valem C 4 H 10 (joonis 1). N-butaani ja selle isomeeri isobutaani CH(CH 3) 3 segul on sama nimi. Värvitu, kergestisüttiv gaas, lõhnatu, kergesti veelduv (alla 0 °C ja normaalrõhul või kõrgendatud rõhul ja normaaltemperatuuril – lenduv vedelik). Sisaldub gaasikondensaadis ja naftagaasis (kuni 12%). See on õlifraktsioonide katalüütilise ja hüdrokatalüütilise krakkimise saadus.

- süsinik;
– vesinik

Nii vedelgaasi kui ka maagaasi gaaside tootmine toimub järgmise kolme peamise allika arvelt:

naftatootmisettevõtted - LPG ja maagaasi saamine toimub toornafta tootmisel seotud (seotud) gaasi töötlemisel ja toornafta stabiliseerimisel;

gaasitootmisettevõtted - LPG ja maagaasi saamine toimub puurkaevugaasi või vaba gaasi ja kondensaadi stabiliseerimise esmasel töötlemisel;

nafta rafineerimistehased - vedelgaasi ja sarnaste maagaasi gaaside tootmine toimub rafineerimistehastes toornafta töötlemisel. Selles kategoorias koosneb NGL butaani-heksaani fraktsioonide (C4-C6) segust väikese koguse etaani ja propaaniga. LPG peamine eelis on nende olemasolu välistemperatuuril ja mõõdukal rõhul nii vedelas kui gaasilises olekus. Vedelas olekus on neid lihtne töödelda, ladustada ja transportida, gaasilises olekus on neil parem põlemisomadus.

Süsivesiniksüsteemide oleku määrab erinevate tegurite mõjude kogum, seetõttu on täielikuks iseloomustamiseks vaja teada kõiki parameetreid. Peamised parameetrid, mida saab vahetult mõõta ja mis mõjutavad LPG voolurežiime, on rõhk, temperatuur, tihedus, viskoossus, komponentide kontsentratsioon, faaside suhe.

Süsteem

Süsivesiniksüsteemid võivad olla homogeensed või heterogeensed. Kui süsteemis on homogeensed füüsikalised ja Keemilised omadused- see on homogeenne, aga kui see on heterogeenne või koosneb erinevates agregaatides olevatest ainetest - on see heterogeenne. Kahefaasilised süsteemid on heterogeensed.

Faasi all mõistetakse süsteemi teatud homogeenset osa, millel on selge liides teiste faasidega.

Ladustamisel ja transportimisel muudavad veeldatud gaasid pidevalt oma agregatsiooni olekut, osa gaasist aurustub ja läheb gaasilisse olekusse ning osa kondenseerub, muutudes vedelaks. Juhtudel, kui aurustunud vedeliku kogus on võrdne kondenseerunud auru kogusega, saavutab vedelik-gaasisüsteem tasakaalu ja vedelikul olev aur küllastub ning nende rõhku nimetatakse küllastusrõhuks või aururõhuks.

LPG aururõhk tõuseb temperatuuri tõustes ja väheneb temperatuuri langedes.

Veeldatud süsivesinikgaasid

Seega toimuvad mahutites ja torustikes aurustumis- ja kondenseerumisprotsessid, mis kahefaasilises keskkonnas toimuvad konstantsel rõhul ja temperatuuril, samas kui
Aurustumise ja kondenseerumise temperatuurid on võrdsed.

Reaalsetes tingimustes sisaldavad veeldatud gaasid veeauru ühes või teises koguses. Veelgi enam, nende kogus gaasides võib suureneda küllastumiseni, mille järel gaaside niiskus sadestub vee kujul ja seguneb vedelate süsivesinikega kuni lahustuvuse piirini ning seejärel vabaneb vaba vesi, mis settib paakidesse. Veeldatud naftagaasi vee hulk sõltub nende süsivesinike koostisest, termodünaamilisest olekust ja temperatuurist. On tõestatud, et kui LPG temperatuuri alandada 15-30 0 C, siis vee lahustuvus väheneb 1,5-2 korda ja vaba vesi koguneb paagi põhja või pudeneb kondensaadina välja. torustikes.

Paakidesse kogunenud vesi tuleb perioodiliselt eemaldada, vastasel juhul võib see jõuda tarbijani või põhjustada seadme rikke.

1-3 - aururõhk: 1 - propaan, 2 - propaani-butaani segud, 3 - butaan; 4-5 - hüdraadi moodustumise read: 4 - propaan, 5 - butaan.

Joonis 3. Propaani ja butaani hüdraadi moodustumine ja aururõhk.

LPG katsemeetodite järgi määratakse ainult vaba vee olemasolu, lahustunud vee olemasolu on lubatud.

Niisutab

Hüdraate võib omistada keemilistele ühenditele, kuna neil on rangelt määratletud koostis, kuid need on molekulaarset tüüpi ühendid, kuid hüdraatidel pole elektronidel põhinevat keemilist sidet. Sõltuvalt sisemiste rakkude molekulaarsetest omadustest ja struktuurilisest kujust esindavad erinevad gaasid väljapoole selgelt määratletud erineva kujuga läbipaistvaid kristalle ja turbulentses voolus saadud hüdraate - amorfset massi tihedalt kokkusurutud lume kujul.

Joonisel 3 esitatud graafiku järgi on näha, et rõhk, mille juures hüdraadid tekivad temperatuuril alla 0 0 С, kui propaani aururõhk, on sama tsoon olemas ka butaani puhul.

Hüdraatide moodustumise tingimused peavad olema teada gaasitranspordi torustike ja süsteemide, gaasipumbajaamade, gaasitanklate seadmete projekteerimisel, samuti nende moodustumise tõkestamiseks ja hüdraadikorkide kõrvaldamiseks vajalike meetmete väljatöötamisel. On kindlaks tehtud, et rõhk, mille juures hüdraadid tekivad temperatuuril +5 0 C, on madalam kui propaani ja butaani aururõhk.

Enamasti peame veeldatud gaasidest rääkides silmas süsivesinikke, mis vastavad standarditele GOST 20448-90 "Vedeldatud süsivesinikgaasid koduseks tarbimiseks" ja GOST 27578-87 "Vedeldatud süsivesinikgaasid maanteetransport". Need on segu, mis koosneb peamiselt propaanist, butaanist ja isobutaanist. Nende molekulide struktuuri identsuse tõttu järgitakse ligikaudselt aditiivsuse reeglit: segu parameetrid on võrdelised üksikute komponentide kontsentratsioonide ja parameetritega. Seetõttu on mõne parameetri järgi võimalik hinnata gaaside koostist.

Segu asjakohased parameetrid

Vastavad segu parameetrid saadakse üksikute komponentide osaparameetrite liitmisel:

ycm = ∑yi xi ,

(1)

kus y cm on segu parameeter; y i – komponendi parameeter; x i on komponendi kontsentratsioon.

Vastavalt liitereeglitele ja tabelitele 1; 2, saab arvutada mis tahes segu parameetri. Näiteks võtame propaani-butaani segu, mille kontsentratsioon on 40% butaani ja 60% propaani. On vaja määrata segu tihedus temperatuuril 10 0 C. Vastavalt valemile 1 leiame:

ρ cm= 516,8 × 0,6 + 586,3 × 0,4 = 310,08 + 234,52 = 544,6

Seega on nendes tingimustes segu tihedus 544,6 kg/m3.

Veeldatud naftagaasi koguse mõõtmisel ja hoidlates arvestustoimingute käigus on olulised sellised mõisted nagu tihedus, soojuspaisumine ja viskoossus.

Tihedus , kg / m 3 - kehamassi ja selle mahu suhe, olenevalt süsivesinike koostisest ja olekust. LPG aurufaasi tihedus on iga komponendi temperatuuri, oleku ja rõhu kompleksfunktsioon.

Propaani-butaani segude vedelfaasi tihedus sõltub süsivesinike koostisest ja temperatuurist, kuna vedeliku tihedus väheneb temperatuuri tõustes, mis on tingitud mahupaisumisest.

Vedeliku mahu suhtelist muutust temperatuuri muutumisel ühe kraadi võrra iseloomustab mahupaisumise temperatuuritegur β t, mis veeldatud gaaside (propaan ja butaan) puhul on mitu korda suurem kui teiste vedelike puhul.

Propaan - 3,06 10 -3; Butaan - 2,12 10 -3; Petrooleum - 0,95 10 -3; Vesi - 0,19 10 -3;

Kui rõhk tõuseb, surutakse propaani ja butaani vedel faas kokku. Selle kokkusurumisastet hinnatakse mahulise kokkusurutavuse koefitsiendiga β com, mille mõõde on rõhu mõõtme pöördväärtus.

Viskoossus - see on gaaside või vedelike võime seista vastu nihkejõududele, mis on tingitud aine molekulide vahelisest adhesioonijõududest. Voolu kihtide vahelise suhtelise liikumise korral tekib tangentsiaalne jõud, mis sõltub kihtide kokkupuutealast ja kiiruse gradiendist. Kihtide vahel tekkiv spetsiifiline nihkepinge määrab gaasi või vedeliku dünaamilise viskoossuse ja seda nimetatakse dünaamilise viskoossuse koefitsiendiks. Eksperimentaalsete uuringute analüüs on näidanud, et vedelgaasi viskoossus sõltub temperatuurist ja suureneb veidi rõhu tõustes. Erinevalt vedelikest suureneb gaasi viskoossus temperatuuri tõustes.

	Tehnilistes arvutustes kasutatakse sageli kinemaatilist viskoossust ν, mis on dünaamilise viskoossuse ja tiheduse suhe:
			ν = η ;	ρ					(2)
	Veeldatud gaaside füüsikalised ja termodünaamilised omadused on toodud tabelites 1-2.
	Tabel1
	Propaani ja butaani vedelfaasi termodünaamilised ja füüsikalised omadused
	0			3	v, 10 -7		Szh,	r,		λ , 10 -3	a 2 , 10-
	T, TO(	KOOS)	R, MPa	ρ ja, kg/ m	m 2 / Koos		kJ/(kg	kJ/ kg		teisip/(m	‘ m 2 / Koos	Rg
					Vedelik	propaani faas
223	(-50)		0,070	594,3	4,095		2,207	434,94		126,68	0,966	4,24
228	(-45)		0,088	587,9	3,932		2,230	429,50		125,99	0,961	4,09
233	(-40)		0,109	581,4	3,736		2,253	424,02		125,30	0,957	3,90
238	(-35)		0,134	574,9	3,568		2,278	418,32		124,61	0,951	3,75
243	(-30)		0,164	568,5	3,410		2,303	412,62		123,92	0,946	3,60
248	(-25)		0,199	562,0	3,259		2,328	406,685		123,23	0,942	3,46
253	(-20)		0,239	555,5	3,116		2,353	400,75		122,55	0,938	3,32
258	(-15)		0,285	549,1	2,980		2,385	394,58		121,86	0,931	3,20
263	(-10)		0,338	542,6	2,851		2,416	388,41		121,17	0,924	3,09
268	(-5)		0,398	536,2	2,731		2,448	381,76		120,48	0,918	2,97
273	(0)		0,467	529,7	2,613		2,479	375,11		119,79	0,912	2,87
278	(5)		0,544	523,2	2,502		2,519	367,99		119,10	0,904	2 77
283	(10)		0,630	516,8	2,398		2,558	360,87		118,41	0,896	2,68
288	(15)		0,727	510,3	2,300		2,604	353,27		11-7,72	0,886	2,60

293 (20)	0,834	503,9	2,209	2,650	345,67	117,03	0,876	2,52
298 (25)	0,953	497,4	2,120	2,699	337,125	116,35	0,867	2,45
303 (30)	1,084	490,9	2,037	2,747	328,58	115,66	0,858	2,37
308 (35)	1,228	484,5	1,960	2,799	318,84	114,97	0,848	2,31
313 (40)	1,385	478,0	1,887	2,851	309,11	114,28	0,839	2,25
318 (45)	1,558	571,5	1,818	2,916	297,48	113,59	0,826	2,20
323 (50)	1,745	465,1	1,755	2,981	285,84	112,90	0,814	2,16

Butaani vedelfaas

228 (-45) 0,0126 667,0 4,92 2,125 420,36 132,72 0,9364 5,25

223	(-50)	0,0094	674,3	5,09	2,114	423,96	133,45	0,9362	5,44
233	(-40)	0,0167	659,7	4,76	2,135	416,75	131,59	0,9371	5,08
238	(-35)	0,0218	652,3	4,60	2,152	412,97	131,27	0,9351	4,92
243	(-30)	0,0280	645,0	4,43	2,169	409,19	130,54	0,9331	4,75
248	(-25)	0,0357	637,7	4,28	2,188	405,41	129,82	0,9304	4,60
253	(-20)	0,0449	630,3	4,18	2,207	401,63	129,09	0,9280	4,50
258	(-15)	0,056	616,6	3,98	2,234	397,67	128,37	0,9319	4,27
263	(-10)	0,069	611,5	3,83	2,261	393,70	127,64	0,9232	4,15
268	(-5)	0,085	606,3	3,698	2,270	389,56	126,92	0,9222	4,01
273	(0)	0,103	601,0	3,561	2,307	385,42	126,19	0,9101	3,91
278	(5)	0,123	593,7	3,422	2,334	381,10	125,46	0,9054	3,78
283	(10)	0,147	586,3	3,320	2,361	376,77	124,74	0,9011	3,68
288	(15)	0,175	579,0	3,173	2,392	372,09	124,01	0,8940	3,55
293	(20)	0,206	571,7	3,045	2,424	367,41	123,29	0,8897	3,42
298	(25)	0,242	564,3	2,934	2,460	362,37	122,56	0,8828	3,32
303	(30)	0,282	557,0	2,820	2,495	357,32	121,84	0,8767	3,22
308	(35)	0,327	549,7	2,704	2,535	351,92	121,11	0,8691	3,11
313	(40)	0,377	542,3	2,606	2,575	346,52	120,39	0,8621	3,02
318	(45)	0,432	535,0	2,525	2,625	340,76	119,66	0,8521	2,96
323	(50)	0,494	527,7	2,421	2,680	334,99	118,93	0,8409	2,88

Tabel2.

		Propaani ja butaani aurufaasi termodünaamilised ja füüsikalised omadused
T, TO(		0	KOOS)	R, MPa	3	v, 10 -7	KOOSn,	r, kJ/ kg	λ , 10 -3	a 2 , 10-
T, TO(			KOOS)	R, MPa	ρ n, kg/ m	m 2 / Koos	kJ/(kg– TO)	r, kJ/ kg	teisip/(mTO)	‘ m 2 / Koos
						Propaani aurufaas
223	(-50)			0,070	1 96	30,28	1,428	434 94	0,92	32,9
228	(-45)			0,088	2 41	25,23	1,454	429,50	0,96	27,4
233	(-40)			0,109	2 92	21,32	1,480	424,02	1,00	23,1
238	(-35)			0,134	3,52	18,09	1,505	418,32	1,04	19,6
243	(-30)			0,164	4,22	15,43	1,535	412,62	1,07	16,5
248	(-25)			0,199	5,02	13,26	1,552	406,685	1,11	14,2
253	(-20)			0,239	5,90	11,52	1,587	400,75	1,15	12,3
258	(-15)			0,285	6 90	10,06	1,610	394,58	1,19	10,7
263	(-10)			0,338	8,03	8,82	1,640	388,41	1,24	9,4
268	(-5)			0,398	9,28	7,78	1,675	381,76	1,28	8 2
273	(0)			0,467	10,67	6,90	1,710	375,11	1,32	7,2
278	(5)			0,544	12 23	6,14	1,750	367,99	1,36	6,4
283	(10)			0,630	13,91	5,50	1,786	360,87	1,41	5,7
288	(15)			0,727	15 75	4,94	1,820	353,27	1,45	5,1
293	(20)			0,834	17,79	4,45	1,855	345,67	1,50	4 5
298	(25)			0,953	19,99	4,03	1,888	337,125	1,54	4,1
303	(30)			1,084	22 36	Z,67	1,916	328,58	1,59	3,7
308	(35)			1,22 8	24,92	3,35	1,940	318,84	1,63	3,4
313	(40)			1,385	27,66	3,06	1,960	309,11	1,68	3,1
318	(45)			1,558	Z0,60	2,81	1,976	297,48	1,73	2,9
323	(50)			1,745	33,76	2,59	1,989	285,84	1,78	2,7
						Aurufaasi butaan
223	(-50)			0,0094	0,30	168,535	1,440	423,96	0,90	208,3
228	(-45)			0,0126	0,39	132,866	1,463	420,36	0,93	163,0
233	(-40)			0,0167	0,51	104,062	1,480	416,75	0,97	128,5
238	(-35)			0,0218	0,65	83,573	1,505	412,97	1,01	103,2
243	(-30)			0,0280	0,82	67,768	1,520	409,19	1,05	84,2
248	(-25)			0,0357	1,03	55,159	1,540	405,41	1,09	68,7
253	(-20)			0,0449	1,27	45,712	1,560	401,63	1,13	57,0
258	(-15)			0,056	1,55	38,252	1,580	397,67	1,17	47,8
263	(-10)			0,069	1,86	32,540	1,610	393,70	1,21	40,4
268	(-5)			0,085	2,26	27,325	1,632	389,56	1,26	34,2
273	(0)			0,103	2,66	23,677	1,654	385,42	1,30	29,5
278	(5)			0,123	3,18	20,189	1,674	381,10	1,34	25,2
283	(10)			0,147	3,71	17,634	1,694	376,77	1,39	22,1
288	(15)			0,175	4,35	15,318	1,713	372,09	1,43	19,2
293	(20)			0,206	5,05	13,435	1,732	367,41	1,48	16,9
298	(25)			0,242	5,82	11,864	1,751	362,37	1,53	15,0

303 (30)	0,282	6,68	10,517	1,770	357,32′	1,57	13,3
308 (35)	0,327	7,60	9,402	1,791	351,92	1,62	11,9
313 (40)	0,377	8,62	8,428	1,810	346,52	1,67	10,7
318 (45)	0,432	9,72	7,596	1,830	340,755	1,72	9,7
323 (50)	0,494	10,93	6,864	1,848	334,99	1,77	8,8

Seega on võimalik kokku võtta ja välja tuua propaani-butaani segude peamised omadused, mis mõjutavad nende ladustamise, transportimise ja mõõtmise tingimusi.

Veeldatud süsivesinikgaasid (Veldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö tunnused) on madala keemistemperatuuriga vedelikud, mis võivad küllastunud aururõhu all olla vedelas olekus.

Keemistemperatuur: Propaan -42 0 С; Butaan - 0,5 0 C.

Normaaltingimustes on gaasilise propaani maht 270 korda suurem kui veeldatud propaani maht.
Veeldatud süsivesinikgaase iseloomustab kõrge soojuspaisumise koefitsient.
Vedelgaasi iseloomustab kergete naftatoodetega võrreldes madal tihedus ja viskoossus.

LPG koondseisundi ebastabiilsus torustike läbimise ajal sõltuvalt temperatuurist, hüdraulilisest takistusest, ebaühtlastest tingimuslikest läbikäikudest.
Vedelgaasi transportimine, ladustamine ja mõõtmine on võimalik ainult suletud (suletud) süsteemide kaudu, mis on reeglina ette nähtud töörõhule 1,6 MPa.

Pumpamine, mõõtmine nõuab spetsiaalsete seadmete, materjalide ja tehnoloogiate kasutamist.

Maailmas

Kogu maailmas kehtivad süsivesiniksüsteemidele ja -seadmetele, samuti tehnoloogiliste süsteemide paigutusele ühtsed nõuded ja reeglid.

Veeldatud gaas on Newtoni vedelik, seega on pumpamis- ja mõõtmisprotsesse kirjeldatud hüdrodünaamika üldiste seadustega. Kuid süsivesiniksüsteemide funktsioon ei piirdu mitte ainult vedeliku lihtsa liikumise ja selle mõõtmisega, vaid ka selle tagamisega, et LPG "negatiivsete" füüsikaliste ja keemiliste omaduste mõju väheneb.

Põhimõtteliselt erinevad LPG pumpamissüsteemid (Veldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö tunnused) vee ja naftasaaduste süsteemidest vähe ning sellest hoolimata on mõõtmise kvalitatiivsete ja kvantitatiivsete näitajate tagamiseks vaja lisaseadmeid.

Selgitused

mahuti peab olema varustatud toote laadimissisendi, tühjendustorustiku ja aurufaasijuhtmega, mida kasutatakse rõhu ühtlustamiseks, gaasiseparaatorist auru tagasivooluks või süsteemi kalibreerimiseks.

Pump – Annab rõhu, mis on vajalik toote liigutamiseks läbi jaotussüsteemi. Pump tuleb valida võimsuse, jõudluse ja rõhu järgi.

Mõõdik - sisaldab tootekoguse muundurit ja lugemisseadet (indikaatorit), mis võib olla elektrooniline või mehaaniline.

Gaasi eraldaja – eraldab vedelikuvoolu käigus tekkiva auru enne letile jõudmist ja suunab selle tagasi paagi aururuumi.

Diferentsiaalventiil - tagab, et arvestit läbib ainult vedel toode, tekitades pärast arvestit üleliigse diferentsiaalrõhu, mis on ilmselgelt suurem kui aururõhk mahutis.

Süsteem peab vastama järgmistele nõuetele:

olema õhutihe ja taluma nõutavat projekteerimissurvet; valmistatud vedelgaasiga töötamiseks mõeldud materjalidest;

varustatud rõhualandusventiilidega toote kontrollitud vabastamiseks, kui rõhk ületab töörõhku.

Ülalkirjeldatud peamised konstruktsiooniomadused kehtivad igat tüüpi vedelgaasi mõõtmiseks ja väljastamiseks kasutatavate süsteemide kohta. Need pole aga ainsad kriteeriumid. Süsteemi disain peaks peegeldama erinevaid tingimusi selle kasutamine toote kaubanduslikuks vabastamiseks (Veldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide toimimise tunnused).

Tavaliselt võib mõõtesüsteemid jagada järgmistesse rühmadesse (tüüpidesse):

LPG mõõtmise (sh tankerite täitmine) rakendamine suhteliselt suur kiirus vooluhulk (400-500 l / min.). Reeglina on see rafineerimistehas, GNS.

LPG koguse mõõtmine tankeritega gaasitanklatesse või lõppkasutajatele tarnimisel (sh laadimistankerid). Tootlikkus kõigub sel juhul 200-250 l/min.

LPG sõidukite kaubanduslik tankimine. Täitmiskiirus ei ületa tavaliselt 50 l/min.

Veeldatud naftagaasi mõõtesüsteemide disaini ja tüübi määravad toote füüsikalised omadused, eriti selle sõltuvus temperatuurist ja rõhust karastamise ajal.

Täpse mõõtmise tagamiseks peab süsteemi konstruktsioon sisaldama vahendeid aurustumise minimeerimiseks ja tekkiva auru eemaldamiseks enne selle arvestisse sisenemist.

Mõõtesüsteemi konstruktsioon sõltub selle kasutamisest ja maksimaalsest jõudlusest. Mõõteseadmeid saab kasutada nii statsionaarselt kui ka tankeritele paigaldatuna, kasutada hulgi- ja jaemüügis.

Vaatleme eraldi komponente, mis on seotud LPG mõõtmistoimingutega ja on enamiku arvestussüsteemide jaoks kohustuslikud (Veldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö tunnused).

survetoru – ühendab akumulatsioonipaaki ja mõõteseadme sisselasketoru ning sellel on elemendid, mis juhivad vedeliku voolu ja tagavad selle hoidmise vedelas olekus. Survevoolik koosneb reeglina järgmistest elementidest:

Pumbad .

Kuna vedelik-aur süsteem mahutis on tasakaalus ja moodustab koos mõõtesüsteemiga suletud süsteemi, ei saa gaas iseseisvalt voolata. Sellest tulenevalt tuleb vedelgaasi jaotusliinile varustamiseks kasutada pumpa.

On mitmeid tüüpilisi pumpade konstruktsioone, mida kasutatakse laialdaselt erinevatel juhtudel. Need on labapumbad, hammasrataspumbad, keerispumbad.

Pumba kiirus võib olla kriitilise tähtsusega mõõtesüsteemi täpsuse ja

esitus. Kui pumba kiirus on kõrge, võib imitoru rõhk langeda alla aururõhu ja toimub aurustumine. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Kavitatsiooni mõju minimeerimiseks tuleks paagist pumbani viiva torustiku pikkus minimeerida. See torustik peab olema sirge, et vältida hüdraulilist takistust, ja suurem kui survetorustiku torustik.

möödavooluklapp .

Lühiajaliselt võib pump töötada, kui toodet ei väljastata. Kahjustuste vältimiseks on mitmed pumbad varustatud möödaviiguventiilidega. Kui rõhk tõuseb, avaneb pumba sees olev klapp ja vedelik hakkab pumba sees ringlema. Reeglina viib selline skeem toote kuumutamiseni ja keemiseni, samal ajal kui moodustub aurupadi, mis takistab vedeliku liikumist. Pärast korduvaid katseid sisemiste möödavooluklappidega pumpadega jõudsime järeldusele, et vedelike nagu LPG puhul on optimaalne lahendus välise möödavooluklapi paigaldamine.

See konstruktsioon võimaldab tootel ringleda läbi akumulatsioonipaagi ja pidevalt varustada pumpa soojendamata gaasiga.

Kiirusventiilid .

Kiirventiilid peavad olema varustatud kõigi akumulatsioonipaagi harutorude ja väljastusmuhvidega. Nende ventiilide eesmärk on peatada toote vool vooliku purunemise või väljastuskraani lahtiühendamise korral.

Rõhumõõturid .

Manomeetrid tuleb paigaldada pumba imi- ja rõhutorudele, akumulatsioonipaagi aurufaasile, samuti süsteemi filtritele (Vedeldatud naftagaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö tunnused).

Kaitseklapid .

Tehnoloogiliste ja mõõtesüsteemide igas kohas, kus on võimalik vedeliku mahtu kahe sulgeseadme vahele mahutada, on võimaliku ülerõhu vältimiseks paigaldada kaitseklapid.

Gaasi eraldaja .

Gaasieraldaja – eraldab vedelikuvoolu käigus tekkiva auru enne, kui see jõuab arvestini ja suunab selle tagasi paagi aururuumi.

Reeglina on gaasiseparaatoritel ujukiga juhitav gaasieraldussüsteem, kuid mõned tootjad keelduvad sellisest skeemist kiir- või tagasilöögiklappide kasutamise ja väikese läbimõõduga aukudega paisuvate torude (sifoonide) paigaldamise kasuks. Selline vedelgaasi skeem on üsna tõhus, kui võtta arvesse, et suletud süsteemides gaasiseparaator täidab gaasikondensaatori rolli, s.o. selle eesmärk on kondenseerida aurufaas ja viia osa sellest mahutisse.

Filtrid .

Filtrid on hüdrosüsteemi oluline element. Need on paigaldatud pumba ette ja mõõteplokki ning on mõeldud pumba või arvesti kaitsmiseks tahkete saasteainete eest, mis võivad need välja lülitada. Filtrielemendid peavad olema vahetatavad või perioodiliselt puhastatavad.

Kraanid ja ventiilid .

Lukustusseadmed on mis tahes vedelgaasi tehnoloogilise süsteemi lahutamatu osa. Need on loodud mugavaks ja kiireks pakkumiseks Hooldusüksikud komponendid ilma degaseerimata ja kogu süsteemi rõhku vähendamata.

Loendurid ja lugemisseadmed .

Aurust eraldatud vedelik, pärast gaasiseparaatorit, siseneb arvestisse (mahumuundurisse) (Veldatud süsivesinikgaaside omadused Süsivesiniksüsteemide töö tunnused). Enamikus vedelgaasi mõõtesüsteemides on arvestid kambrivoolumõõturi tüüpi, mis on meie arvates kõige usaldusväärsem ja ülitäpse vedeliku mõõtmise meetod. On ka teist tüüpi voolumõõtjaid, näiteks turbiin- või massi (Coriolis) voolumõõturid.

Kambrivoolumõõturite konstruktsioon on tehnilisest seisukohast üsna keeruline, kuid nende tööpõhimõte on arusaadav. Voolumõõtjaid on järgmist tüüpi: hammasratas, pöörlev, rõngas, ketas, laba, kopp, kolb jne.

Tänu selliste mõõteseadmete lihtsale tööpõhimõttele on ebatäpseid mõõtmisi põhjustavaid tegureid vähe.

Esimene on aurufaasi olemasolu tootevoos. Teiseks võib arvesti ebatäpsus olla põhjustatud liikuvate osade saastumisest. See räägib veel kord filtrite rakendamise olulisest funktsioonist. Kolmandaks sõltub mõõteseadmete täpsus liikuvate osade kulumisest.

Diferentsiaalventiil

Diferentsiaalventiil – tagab ainult vedela toote läbimise arvesti, tekitades pärast arvestit üleliigse diferentsiaalrõhu, mis on ilmselgelt suurem kui aururõhk mahutis.

Tavaliselt nimetab diferentsiaalventiil membraani või kolvi konstruktsiooni. Membraani või kolvi abil on seade jagatud kaheks kambriks. Ülemine on ühendatud paagi aurufaasiga ja alumine toote väljastustoruga. Klapi vedru asub aurufaasi õõnsuses ja on reguleeritud minimaalsele rõhule 1 kg/cm 2 . Kui vedeliku rõhk on väiksem või võrdne aurufaasi rõhuga, suletakse klapp. Selle avamiseks on vaja luua rõhk, mis ületab aururõhku vähemalt 0,1 MPa võrra. See tagab, et aurufaas kondenseerub kuni arvestini ja ainult vedel toode läbib arvestit.

Toote liikumise algust ja lõppu täidetavasse mahutisse juhitakse elektriventiilidega. Need võivad olla solenoidventiilid, kõikvõimalikud siibrid ja elektri- või pneumaatiliste ajamiga ventiilid, juhtventiilid jne. Sulgemis- või juhtventiili eesmärk on avada täitmise alguses käsu peale vabastusvoolik ja sulgeda see, kui määratud vabastamisannus on saavutatud. Hüdraulikasüsteemi sõlmede sisemiste osade liigse koormuse vältimiseks peavad sulgeventiilid töötama režiimis, mis välistab hüdrauliliste löökide negatiivse mõju. Ehk klapid peavad vähemalt avanema ja
sulgeda kahes etapis – madalast kuni suure vooluni tankimise alguses ja vastupidi tankimise lõpus.

Puhkuse rida

Vabastusjoon läbib mõõdetud toote väljastuskohta. Täpse mõõtmise tagamiseks tuleb voolik väljastamise alguses ja töörõhul täita vedela tootega. Seda nimetatakse "täisvarrukaks". Selleks on väljastuspüstolitel ventiil, mis sulgub väljastusventiili vabastamisel ja lahtiühendamisel.

Veeldatud süsivesinikgaaside, aga ka muude arvestust nõudvate vedelike omadused eeldavad individuaalset lähenemist seadmete valikule

Sellest hoolimata toimub tänu paljude aastate maailmakogemusele ja täpsetele teoreetilistele andmetele veeldatud gaaside omaduste kohta seadmete mitmekülgsus, s.o. konkreetse hüdrosõlme konfiguratsioon võimaldab seda kasutada mis tahes tehnoloogiline süsteem LPG pumpamiseks, mõõtmiseks ja arvestuseks.

Meie ettevõte seisab igapäevaselt silmitsi erinevate tehnoloogiliste süsteemide seadmete valimise ja projekteerimise väljakutsetega. Tänu enda kogemus, aga ka maailma tootjate kogemuste põhjal õnnestus meil luua seadmeid, mis mis tahes tehnoloogilises süsteemis võimaldavad meil kõrvaldada või vähemalt minimeerida LPG termodünaamiliste omaduste negatiivseid tegureid.

Seega, öeldut kokku võttes võib järeldada, et seadmete valik peaks olema võimalikult lihtne ja toimuma vastavalt jõudluse, täpsuse, välimus jne. (joon.4) Muud spetsifikatsioonid seadmed (seda kinnitab maailma praktika) peaks olema ette nähtud disaini enda poolt.

Kriteeriumidtehnoloogilise valikvarustus

TEHASE SÜSIVESIINIKGAASIDE KASUTAMINE. KÜTUS- JA KOMPLEKSPROFIILTAIMED

VIII PEATÜKK

TEHase SÜSIVESIINIKGAASIDE KASUTAMINE JA TÖÖTLEMINE

GAASI OMADUSED

Kõikide toornafta hävitava töötlemise protsessidega kaasneb süsivesinikgaaside moodustumine. Nende gaaside väljund moodustab keskmiselt 5-20% toorainest. Süvatöötlemisel toodab kaasaegne naftatöötlemistehas, mille võimsus on 12 miljonit tonni naftat aastas, ligikaudu 1 miljon tonni (st üle 8 massiprotsendi) gaasilisi süsivesinikke. Pürolüüsil on selles osas destruktiivsete protsesside seas eriline koht, kus sihtproduktiks on kergete olefiinide rikas gaas. Sel juhul jääb pärast etüleeni, propüleeni ja butüleen-butadieeni fraktsiooni ekstraheerimist alles ka küllastunud osa gaasist, mis gaaside pürolüüsi käigus peamiselt ringlusse suunatakse ning bensiini ja muu vedela tooraine pürolüüsi käigus. materjalidest, väljub gaasifraktsioneerimistehasest.

Õli lähteaine töötlemise peamiste katalüütiliste protsesside gaasisaagised on väga olulised: katalüütilise reformimise käigus saadakse lähteaineks 10-20% (mass) gaasi (sh 1-2% vesinikku); katalüütilise krakkimise korral on gaasi saagis 12-15% (massi järgi). Tabelis. 39 annab peamistes naftarafineerimisprotsessides tekkinud gaaside ligikaudse koostise.

Vesiniku rõhu all toimuvate protsesside puhul (reformeerimine, isomerisatsioon, hüdrokrakkimine, vesinikuga töötlemine) on gaasi koostis suhteliselt lihtne ning sarnaselt looduslikele ja nendega seotud gaasidele on iseloomulik küllastumata süsivesinike puudumine. Samal ajal annavad kõik termilised ja osa katalüütilistest protsessidest keerukama koostisega gaase, milles on rohkem või vähem küllastumata süsivesinikke. Küllastumata süsivesinike kontsentratsioon sõltub teatud määral lähteaine koostisest, kuid selle määrab peamiselt režiimi tõsidus ja katalüütilise krakkimise korral - ja kasutatud katalüsaator. Näiteks pidev tõrva koksistamine tavarežiimis (530-

540 °C) annab gaasi, milles on 30% (massi järgi) küllastumata süsivesinikke, ja temperatuuri tõus 600 °C-ni suurendab küllastumata süsivesinike kogust peaaegu 50%ni. Katalüütilise krakkimise üksuste üleminek tseoliiti sisaldavatele katalüsaatoritele põhjustas gaasi kogusaagise vähenemise.

Tehase gaase iseloomustab lisaks küllastumata süsivesinike sisaldusele ka "rasva" osa - C 3 -C 4 fraktsiooni - kontsentratsioon. Selle fraktsiooni kõige väärtuslikumad süsivesinikud on isobutaan ja butüleenid, mis on katalüütilise alküülimise (auto- ja lennukibensiinide kõrge oktaanarvuga komponendi saamine) tooraineks. Kõige vähem huvitav on gaasi "kuiv" osa - vesinik, metaan ja Cr-fraktsioon (etaan + etüleen). Kuivas gaasis sisalduv vesinik ja etüleen on väärtuslikud, kuid vesinikku ekstraheeritakse ainult reforminggaasist, kuna seda tekib seal märkimisväärses koguses ja eraldatakse gaasiseparaatoris. kõrgsurve reformeril endal (ülejäänud gaas sisaldab ainult jälgi vesinikku). Teiste protsesside gaasid sisaldavad enne puhastamist ja gaasifraktsioneerimist segatuna vesinikku juba suhteliselt väikeses koguses.

Tabel 39. Süsivesinikgaaside koostis peamistes naftarafineerimisprotsessides

Gaasi koostis, % (massi järgi)

Komponendid	Termiline pragunemine rõhu all	hilinenud koksistamine		pidev koksimine koksi keevkihis	vaakumgaasiõli katalüütiline krakkimine g	benseeni katalüütiline reformimine^	raske hüdrokrakkimine 1 \| destillaadi tooraine e j
Komponendid	Termiline pragunemine rõhu all	tar®	» ? I R th " 0JG.& §	pidev koksimine koksi keevkihis	amorfsel peal katalüsaator	benseeni katalüütiline reformimine^	raske hüdrokrakkimine 1 \| destillaadi tooraine e j
Vesinik
metaan
Etüleen
Etaan
Propüleen
Propaan
n-butüleen
"n-butaan
Isobutaan					15, $
Isobutüleen
Kogus piiramatu

a Andmed A. N. Tarasovilt. ^Andmed A. F. Krasjukovilt. aastal Andmed 3. I. Sunyajeva. d V. N. Erkiya andmed. e Summeeritud andmed. f S. P. Rogovi andmed.

tsentreerimine. Nafta sügaval rafineerimisel jõuab kuivade gaaside saagis 3-4,5% (mass) ja nende koostis on ligikaudu järgmine (massiprotsent gaasi kohta):

Vesinik ..... 3,0-3,5 etaan ..... "30

Metaan .......... 26-27 Propaan + propüleen. . 8,0-8,5

Etüleen ..........27-28 Fraktsioon C* . . . . "5

Loomulikult varieerub kuiva gaasi koostis tehaseti sõltuvalt tehase profiilist ja üksikute protsesside võimsuste vahekorrast. Etüleeni ja vesiniku kaevandamise tehnoloogia keerukus sunnib meid sellest esialgu loobuma ning tehases kasutatakse protsessikütusena tavaliselt kuiva gaasi. Siiski on võimalik, et kõige väärtuslikumate komponentide esialgne eraldamine kuivast gaasist on võimalik. M, Vastavalt gaasi kuiva ja märja osa suhtelisele kontsentratsioonile võib rõhul H termilise krakkimise gaasi ja koksigaasi lugeda "kuivaks", kus fraktsioonide sisaldus kuni Cr (kaasa arvatud B) on 35-60% (mass). .). Vastupidi, katalüütilise krakkimise gaasid sisaldavad 60-75% C3-C4 süsivesinikke (vt tabel 39) - ™ need on "rasvad" gaasid.

Rafineerimistehase gaaside ressursid on loomulikult seotud rafineerimistehase nafta rafineerimise sügavusega; süvatöötlemisel on gaasi ratsionaalne kasutamine majanduslikult eriti oluline. Gaasifraktsioonide l töötlemise suuna määrab tehase profiil, eriti võttes arvesse asjaolu, et tehas R on tavaliselt naftakeemiakompleks, milles R nafta rafineerimise protsessid kombineeritakse monomeeride R valmistamisega naftakeemia sünteesiks. või nendega kaasnevad naftakeemiaprotsessid ise (polüpropüleeni saamine, lisandid I

Mõned gaasikomponendid kasutavad süsivesinikke otse tehases: "kuiv" gaas on tavaliselt protsessikütus, vesinikku sisaldav reforminggaas on vajalik hüdroniseerimisprotsesside jaoks (hüdrotöötlus, hüdrokrakkimine). Kui tehase paigutusse on kaasatud hüdrokrakkimisüksused, ei saa vesiniku nõudlust rahuldada ainult reformimisega, mistõttu osa kuivast gaasist (tavaliselt metaan ja etaan) muundatakse vesiniku tootmiseks B-ks. JA

Rafineerimistehase gaaside kasutamiseks hädavajalik; I on kõige väärtuslikumate komponentide valiku täielikkus nende potentsiaalsest sisust, st gaasieraldusseadmete tõhus töö. Enamikul kaasaegsetest rafineerimistehastest on kaks B-gaasieraldusseadet: küllastunud ja küllastumata gaaside jaoks. Nende gaaside ühine eraldamine on irratsionaalne, kuna küllastumata komponendid on väärtuslikumad ja neid on kergem valida kontsentreeritumatest segudest kõige täielikumana. Gaasi skeemid

Tabel 40. Mõned gaasiliste süsivesinike füüsikalised konstandid

Süsivesinik	T. kip. 760 mm Hg juures Art., °С	TIHEDUS	Veeldatud gaasi tihedus,* kg/m3	kriitiline temperatuur,	surve,

			569,9 (-103,4 °С)

Propüleen			609,5 (-47 °С)

Isobutüleen			626,8 (-6,8 °С)
a-butüleen
zuigyas-.r-butüleen
cys-\|3-butüleen
Isobutaan

Atsetüleen			615,4 (-80,3 °С)
butadieen

* Sulgudes on temperatuur, mille juures vedeldatud tihedus

küllastunud ja küllastumata gaaside eraldamine võib olla sarnane või mõnevõrra erinev (olenevalt tehase profiilist, st nende ja teiste gaaside erimahust).

Tabelis. 40 näitab mõningaid gaasiliste süsivesinike füüsikalisi konstante. Kõige vähem lenduvad isomeerid (5-butüleen ja n- butaan. C4 fraktsiooni komponentide kriitilised temperatuurid jäävad vahemikku 134-163 °C, mis näitab nende süsivesinike veeldamise võimalust suhteliselt temperatuuril. madalad rõhud ja vesijahutuseks saadaval temperatuur üle 30–40 °C. Näiteks n-butaan 40 °C juures on rõhk 0,4 MPa ja sellel temperatuuril saab seda kergesti vedelikuks muuta (isegi vesijahutusega butaanikolonni ülaosas). Vastupidi, etüleeni kriitiline temperatuur on vaid +9,5 °C, st vesijahutus ei sobi selle kondenseerumiseks ka palju kõrgema rõhu korral ning selleks tuleb kasutada spetsiaalseid külmutusagenseid.

GAASI ETTEVALMISTUS TÖÖTLEMISEKS

Süsivesinikgaaside kuivatamise ja vesiniksulfiidist puhastamise üldpõhimõtted ja tehnoloogilised skeemid on välja toodud kursuse "Nafta ja gaasi töötlemise tehnoloogia" I osas seoses looduslike ja nendega seotud gaasidega. Allpool on mainitud ainult neid valmistamismeetodeid, mis on spetsiifilised taimsetele süsivesinikgaasidele.

Tehase gaaside dehüdratsioon ei ole alati vajalik. Reeglina kasutatakse seda juhtudel, kui gaas allutatakse sellele järgnevale madalatemperatuurilisele rektifikatsioonile (näiteks kui eraldatakse puhas etüleen) või saadetakse otse katalüütiliseks töötlemiseks niiskustundliku katalüsaatoriga tehasesse. Madalatel rektifikatsioonitemperatuuridel (kuni -100 ° C) langeb vee kondensaat välja isegi madala gaasiniiskuse korral. Näiteks süsivesinikgaasi puhul 0 MPa "veesisaldusega 2 g / m 3 oli kastepunkt l; 1 Kui hoida vett 0,17 g / m 3 ainult -20 ° C, st temperatuuril alla -20 ° C, peaks gaas sisaldama vähem kui 0,17 g niiskust 1 g kohta

1 m 3. Rõhu tõus põhjustab ka vajaduse sügavama kuivatamise järele, kuna rõhk suurendab kastepunkti; Näiteks sama gaasi puhul tõusis absoluutrõhu tõus 0,7-lt 3,5 MPa-le kastepunkt 14-lt 39 14 °-ni. C ja 3,5 MPa, oli maksimaalne lubatud niiskusesisaldus vaid 0,5 g/m 3.

Gaasi kuivamise astme ei määra mitte ainult vee kondenseerumise võimalus, vaid ka hüdraatide moodustumine. Niisutab! on gaasimolekulide kompleksühendid veega Tuntud on metaanhüdraadid (CH 4 -6H 2 0), etaan (C 2 Hb-7H 2 0)) ja D p * Välimuselt on hüdraadid mahukad kristalsed; moodustised, olenevalt koostisest, valged või läbipaistvad, jääks Hüdraadid on ebastabiilsed ja lagunevad temperatuuri või rõhu muutumisel kergesti gaasiks ja veeks.

On iseloomulik, et hüdraadid võivad tekkida ainult kõrgendatud rõhul ja nullist kõrgemal temperatuuril ning raskemad süsivesinikud moodustavad hüdraate kergemini kui madala molekulmassiga süsivesinikud. Seega on metaan võimeline moodustama hüdraate 12,5°C ja 10 MPa juures; etaan moodustab samal temperatuuril 1 HID roti ainult 2,5 MPa rõhu all. Hüdraadid võivad eksisteerida ainult gaasi liigniiskuse juuresolekul, st kui veeauru osarõhk gaasifaasis on suurem kui aururõhk hy, mille küllastunud veeauru rõhk on väiksem kui auru rõhk. hüdraadi rõhk söötme temperatuuril.

Vedelad niiskuse neelajad ei saa vähendada kastepunkti alla miinus 15 ° C ja pürolüüsi gaase fraktsioneeriva paigaldise usaldusväärseks tööks ei tohiks kastepunkt ületada min^ gg_

miinus 70 °С. Seetõttu kasutatakse pürolüüsigaaside kuivatamiseks tahkeid absorbereid – peamiselt tseoliite või a.dumogeeliga tseoliite. Küllastumata süsivesinikke sisaldavate gaaside kuivatamist adsorbentidega raskendab Isa osalise polüimiidi võimalus. nende komponentide kohta. Ainult pürolüüsi gaasi jaoks suur tähtsus on eelnevalt eraldatud süsivesinikud C5 ja C4, mis koosnevad osaliselt dieenidest, mis on kõige kergemini polümeriseeruvad. 3-5% (massi järgi) C5 süsivesinike sisaldus gaasis põhjustab adsorbeeriva aktiivsuse kiire kadumise.

Katalüütilise reformimise üksuste vajalik ühik on vesinikku sisaldava gaasi tsirkuleerimiseks mõeldud dehüdratsiooniseade. Peatükis VI märgiti, et vältimaks katalüsaatori deaktiveerumist (halogeeni väljapesemise tõttu), hoitakse tsirkuleerivas gaasis niiskusesisaldus vahemikus (14-1,5) 10-3% (maht).

Reformimise lähteaine eelkuivatus viiakse läbi hüdrotöötlusseadme stabiliseerimiskolonnis. Ringleva gaasi kuivatamine toimub ühes kahest või enamast vaheldumisi töötavast adsorberist, mis on täidetud happekindla (HC1-vastase) tseoliitidega. Adsorberi pidev tööaeg on 24-36 tundi, mille järel lülitatakse gaasivarustus teisele adsorberile ning kasutatud tseoliidikihti töödeldakse kuuma inertgaasiga (kuni 350 °C). A. D. Sulimovi sõnul saab gaasi kuivatamiseks mõeldud adsorbereid sisse lülitada ainult reformeri töölepanemise ajaks, samuti katalüsaatori regenereerimise ajal.

Reeglina puhastatakse need enne tehasegaaside eraldamisele saatmist. Puhastamise eesmärk on enamasti väävliühendite eemaldamine, mida naftagaasides esindab peamiselt vesiniksulfiid. Vesiniksulfiidi esinemine gaasis on vastuvõetamatu, kuna: 1) vesiniksulfiidi söövitavad ja toksilised omadused ning 2) mürgistusmõju paljudele katalüsaatoritele. Kuna väävlisisaldusega toorainete töötlemisel võib vesiniksulfiidi kontsentratsioon gaasis olla väga märkimisväärne, on vaja seda mitte ainult gaasist eemaldada, vaid kasutada seda ka väävli või väävelhappe tootmiseks. Kui rasked gaasikomponendid saadakse protsessitehasest vedelal kujul (rõhu all), pestakse neid mõnikord ainult leelisega väävli ja happeühendite eemaldamiseks. Süsivesinike puhastamiseks gaasifaasis kasutatakse etanoolamiinide, fenolaatide ja muude reaktiivide vesilahuseid. Kõige tavalisemad puhastavad etanoolamiinid:

H 2 N-C 2 H 4 OH HN (C 2 H 4 OH) 2 N (C 2 H 4 OH) 3

monoethaiolamn dietanolamn trietanoolamiin

Gaasi puhastamine etanoolamiinidega on tüüpiline ringsorptsiooniprotsessi näide (joonis 101). Seda tüüpi protsessides absorbeeritakse vesiniksulfiid gaasist ühes aparaadis oleva reaktiivilahusega ja eraldub lahusest selle eemaldamise tulemusena teises aparaadis. Sel viisil regenereeritud reaktiiv suunatakse tagasi vesiniksulfiidi absorptsioonile. Gaasi puhastamine toimub vesiniksulfiidi kemisorptsioonil 15-30% etanoolamiini vesilahusega. Mõnikord kasutatakse etanoolamiini ja etüleenglükooli segu või töödeldakse gaasi järjestikku nende lahustitega. Näiteks vanemat tüüpi (35-5) katalüütilise reformimise tehastes, kus tooraine hüdrotöötlus o "ETS TST juures oli kõrge, oli ette nähtud ringleva gaasi puhastamine a monoetanoolamiiniga, millele järgnes veega pesemine. ja kuivatamine DIE-ga

lenglikool. T^xno^ LO Giche Puhastatud CepoSodopol Mis on tehase puhastusskeem

Riis. 101. Tehnoloogia süsteem gaasi puhastamine kaheastmelise monoetanoolamiini toitega:

1 - absorbeerija; 2 - imavad külmikud; 3 - pumbad; 4 - soojusvahetid; 5 - vesiniksulfiidist külmik; 6 - desorber; 7 - sõrmenukk.

gaaside puhul ei erine põhimõtteliselt maagaasi omast.

Teistest amiinidest i kasutatakse metüüldietanooli ^ min ^ N-metüülpürrolidooni ((tsükliline amiin); ras 30Bj puhul on soovitatav pos ^ L 0 diy, mis sisaldab lisaks ^ vesiniksulfiidile märkimisväärses koguses süsinikdioksiidi.

Peamised seadmed gaaside puhastamiseks vedelate reaktiividega on plaat- või pakitud tüüpi absorber ja eemaldamiskolonn ha (desorber). Absorber on valmistatud süsinikterasest; sellel on 10-20 plaati või otsik Raschigi rõngastest. Toodetakse ka vesiniksulfiidi eemaldamiseks mõeldud eemaldamiskolonne! juut ta. soonikkoes või pakitud.

Aurutamiseks vajalik soojus juhitakse välise boileri kaudu, mida tavaliselt soojendatakse veeauruga. Oluline parameeter on temperatuur desorberi põhjas. Seega on monoetanoolamiini puhul soovitatav eemaldada eemaldamise temperatuur mitte üle 125 ° C, kuna temperatuuri tõusuga pikeneb selle reaktiivi ladestumise aeg kiiresti. Tänu kõrgele temperatuurile eemaldamiskolonni põhjas ja katlas täheldatakse vesiniksulfiidi korrosiooni, mistõttu TIL-nika katla torud on valmistatud roostevabast terasest (St. 18-8); Samba alumisel osal on ka vastav vooder.

GAASI ERALDAMINE KOMPONENTTIdeks

Tehase gaaside koostis, esitatud tabelis. 39 (lk 275), on tüüpiline kogu selles protsessis saadud gaasile (bilansikogusele) F, st see tähendab, et ) g etI . siinifraktsioon ei sisalda gaasilisi komponente - bensiin on stabiilne. Praktiline gaasi eraldamine be-st! NZ ina saab läbi viia ühes või mitmes etapis.

Nii näiteks eraldatakse katalüütilise reformimise ja hüdrogeenimise käigus vesinikku sisaldav gaas kõrgsurvegaasideparaatoris. Vesiniku kontsentratsiooni selles määravad rõhk ja eraldustemperatuur: mida kõrgem on rõhk ja madalam temperatuur, seda suurem on gaasi süsivesiniku osa lahustuvus katalüsaadis ja seda "kuivem" (kergem) gaas eraldub. katalüsaadist.

Kõrgsurvegaasiseparaatoris, mis on paigutatud vastavalt katalüütilise reformimise agregaadi skeemile otse soojusvahetite ja kondensaatorite taha, on rõhk peaaegu sama, mis reaktoriplokis, näiteks 3 MPa; see tagab gaasi eraldamise 70-80% (mahu) vesinikust ja enamik süsivesinike komponente jääb katalüsaadis lahustuma. Gaasi ja vedeliku faaside koostis määratakse kindlaks temperatuuri ja rõhu kombinatsioonile omaste tasakaalusuhetega. Järgmises gaasiseparaatoris eraldub osa süsivesinikgaasist katalüsaadist rõhuerinevuse tõttu, kuid selle raskeim osa jääb (valdavalt) katalüsaati, mis tuleb stabiliseerida. Sarnast pilti täheldatakse hüdrogeenimisjaamades.

Katalüütilise krakkimise protsessis, mis toimub atmosfäärilähedasel rõhul, nõuab gaasiseparaatori madal rõhk vajaduse kasutada kompressorit, mis võtab vastu gaasi. Kuid sel juhul, kuigi gaasiseparaatori režiim soosib raskete komponentide eraldamist, jäävad viimased osaliselt bensiini sisse ja selle stabiliseerimine on vajalik. Samal ajal haarab gaasiseparaatorist väljuv gaas endasse kerge osa bensiinist, mis tuleb seejärel sealt välja tõmmata.

Paljud kaasaegsed skeemid ühendavad gaasi komponentideks eraldamise ja bensiini stabiliseerimise.

Gaasiliste süsivesinike selgeks eraldamiseks on vajalik fraktsioneerimine või rektifikatsiooni ja absorptsiooni kombinatsioon. Viimane on vajalik, kui gaasis on palju "kuiva" osa, eriti metaani. Sel juhul on soovitatav kõigepealt eraldada "kuiv" osa absorptsiooniga, millele järgneb ülejäänud gaasi eraldamine destilleerimisega. Mõõduka metaanisisalduse korral võib neeldumisüksuse skeemist välja jätta. Joonisel fig. 102 kujutab seda tüüpi skeemi, mis on ette nähtud küllastunud gaaside eraldamiseks: märg gaas ja ebastabiilne peafraktsioon atmosfääriõli destilleerimisseadmetest, samuti katalüütilise reformimise gaasid.

Kõik gaasilised komponendid (süsivesiniku reformergaas, otsevoolugaas) surutakse kompressoriga kokku CC-1) järgneb jahutamine vesijahutis XK-1 ja ammoniaagi külmik HK-2 kuni 4 C. Kollektsioonis vedelgaasile C-4 kinnitage AT ja reformimisüksuste ebastabiilsed vedelad stabiliseerimisdestillaadid ja suunake kogu voog etaani eemaldamise kolonni K-1-

Veerg K-1 töötab peaprodukti mittetäieliku kondenseerumise režiimis - metaan-etaani fraktsioon. Ammoniaagi külmik-

Riis. 102. Gaasi fraktsioneerimistehase (GFU) tehnoloogiline skeem:

CC-1- gaasikompressor; XK-1- veejahuti; XK-2, XK-3- ammoniaagi külmikud; XK-4, XK-5, XK-6 -õhujahutid; P-1, P-2, P-3, P-4- vedelgaasi separaatorid-kollektorid; K-1 - etaaniseerija; K "2 - debutaaniseerija; K-3 - propaani kolonn; K-4 - isobutaani kolonn; E-1, E-2, E-3, E-4 - niisutusmahutid; H-1, H-2- pumbad.

Nick HK-3 jahutab pearihma temperatuurini 0°C; samal ajal tsirkuleerib kondensaat (kuiva gaasi raskem osa - etaan) niisutamise kujul ja ülejäänud kuiva gaasi kogus väljub paagi ülaosast. E-1. Deetaniseeritud jääk kolonnist K-1 sisestab veerus edasise eraldamise K-2. Veerg K-2 aitab eraldada propaan-butaani fraktsiooni Cs-st ja kõrgematest süsivesinikest. Kolonni pearihm K-2 pärast kondenseerumist ja jahutamist toimib see osaliselt selle kolonni niisutamiseks; ülejäänud kondensaat läheb propaani kolonni K-3, kus propaani fraktsioon eraldatakse. veerus K-4 toimub eraldumine n- ja iso: butaan.

Allpool on kirjeldatud HFC veergude peamised tööparameetrid ja plaatide arv veergudes:

Gaasi fraktsioneerimiseks rektifikatsiooniga seadmeid iseloomustavad mõned omadused. Üldpinna täieliku või osalise kondenseerumise vajadus tingib vajaduse teostada alaldamist rõhu all, mis on suurem, mida kergem on üldkulu. Suurenenud rõhk muudab eraldamise aga keeruliseks. Näiteks propaani + isobutaani binaarse segu puhul on suhteline lenduvus a temperatuuril 100 ° C ja 2 MPa “1,7 ja samal temperatuuril, kuid 1 MPa juures juba a = 1,9, st eraldamine on hõlbustatud.

Hilisem gaasikomponentide kasutamine nõuab üsna selget eraldamist ja suurt valikut potentsiaalist, seega sisaldavad HFC kolonnid suurel hulgal plaate. On teada, et veergudes olev lubatud aurukiirus sõltub plaadilt alla voolava kuuma tagasivoolu ja samas lõigus tõusva auru tiheduse erinevusest. Kuna rõhu tõus 1–2 MPa-ni suurendab aurutihedust vastavalt 10–20 korda (vastu eraldustingimusi atmosfäärirõhul), ei ületa HFC kolonnides lubatud aurukiirused 0,20–0,25 m/s.

Kirjeldatud HFC skeemist on vähe kasu, kui gaas on rikas metaani poolest, mis on tüüpiline näiteks termilise krakkimise ja koksistamise gaasidele. Sel juhul ei ole esimese kolonni (deetaanisaatori) niisutuspaagis metaani kõrge osarõhu tõttu võimalik saavutada isegi osalist gaasi kondenseerumist. Kolonn töötab ainult aurustajana ja gaasi fraktsioneerimise skeemi on vaja lisada metaani-etaani fraktsiooni eelnev absorptsiooneraldusseade, st eraldada gaas vastavalt absorptsiooni-rektifikatsiooni skeemile (AGFU).

Tavalise absorptsiooni kasutamine ei ole piisavalt efektiivne, kuna ainuüksi neeldumisega ei saavutata selget eraldumist ning kui kuivgaas valitakse 100% gaasisegu potentsiaalsest sisaldusest, võtab see paratamatult kaasa ka osa raskemaid komponente. Kui seevastu kuivas gaasis Cs-fraktsioon puudub täielikult, lahkub osa kuivast gaasist koos küllastunud absorbendiga ja viimase eemaldamisel langeb Cs-C4-fraktsioonidesse.

Praegu kõige laialdasemalt kasutatavat aparaati nimetatakse fraktsioneerivaks neelduriks ja see ühendab C3 fraktsiooni neeldumise ja kuiva gaasi desorptsiooni (seetõttu nimetatakse fraktsioneerivat absorberit mõnikord absorber-desorberiks). Fraktsioneeriv absorber on kombineeritud kolonn; külma absorbent siseneb selle ülemisse ossa ja soojus edastatakse alumisse ossa. Märg gaas juhitakse seadme keskossa (joonis 103). Tavaliselt on aparaadis 40-50 alust, mis on jaotatud ligikaudu võrdselt absorptsiooni- ja desorptsioonisektsioonide vahel. Selle tulemusena paljud

gaasi- ja vedelikufaasi astmeline kokkupuude ülemises osas h aparaadi osad neelasid gaasi raskeima osa; alla voolates kohtab küllastunud absorbent kolonni alumistesse osadesse voolavast vedelikust desorbeerunud üha kuumamaid parfasid. Selle tulemusena ülaosast fraktsioneeriva absorbeerija lehed

kuiv süsivesinikke Ci-C2 sisaldav gaas ja altpoolt eemaldatakse koos lahja a&absorbendiga süsivesinikud C3-3-C4.

Riis. 103. Fraktsioneeriv absorbeerija (deetaanisaator):

I - veerg; 2, 4 - külmikud "imavad; 3 - pumbad; 5 - keetmine

Rõhk fraktsioneerivas absorberis hoitakse tavaliselt 1,2–2,0 MPa, kuigi mõnel juhul ulatub see 3 MPa-ni. Rõhu tõusuga suureneb gaasipuhastusvahendite imendumine, kuid tuleb meeles pidada, et rõhu tõus vahemikus 1,2-2 MPa ei aita propaani imendumisele palju kaasa ja samal ajal, etaani mitteakumulatiivne neeldumine suureneb oluliselt (süsivesinike Cu-Cr tasakaalukonstandid vähenevad rõhu tõustes suuremal määral kui süsivesinikel Cz-C 4).

Allpool on diagramm seadmest *, mis on ette nähtud ühes tehases katalüütiliselt krakitud bensiini ühiseks gaasieraldamiseks ja gaasistamiseks (joonis 104). Peamised lüngad on gaasifraktsioneeritud absorber 3, stabiliseerimiskolonn 8, propaani kolonn 11 sh butaani kolonn 14.

Märg gaas gaasiseparaatorist läbi uduseparaatori ülaosa / siseneb puhastusseadmesse A Monuet-nolamiin ja seejärel kompressorite abil juhitakse gaasifraktsiooni paisuvasse neeldurisse 3; Ebastabiilne bensiin paagi põhjast pumbatakse sinna kastmiseks 2, samuti (natuke gaasi sisselaskeava kohal) märja gaasi kokkusurumisel tekkinud kondensaat ja uduseparaatorist tulev vedelik /.

Peamine absorbent, mis tarnitakse absorbendi ülaossa 3, teenindab anumast ebastabiilset bensiini 2\ lisaks tarnitakse stabiilset bensiini (mitu plaati kõrgemal), et absorbeerida ebastabiilse bensiini ülekannet. Absorberil on süsteem

kolm tsirkuleerivat niisutust neeldumissoojuse eemaldamiseks; ringlevad ojad jahutatakse vesijahutites 4 ja naaske peal olevale plaadile. Kuiv gaas läbib gaasiseparaatori 5, kus eraldub teatav kogus kondensaati” ja läheb jaama gaasivõrku.

kuiv gaas

1 - tilkade eemaldaja; 2, 10 - konteinerid; 3 - gaasifraktsiooni absorber; 4 - Tsirkuleeriva niisutamise külmikud; 5 - gaasiseparaator; 6 - toruahi (riboiler); 7 - soojusvahetid; 8 - stabilisaator; 9 - külmikud-kondensaatorid; 11 - propaani kolonn; /2-. külmikud; 13 - riboilerid; 14 - butaani kolonn; A - gaasipuhastusseade monoetanooliga» amiiniga; B - kompressoriruum; IN - plokk stabiliseerimisdestillaadi puhastamiseks ja kuivatamiseks; G- stabiilse bensiini leelistamise plokk.

Deetaniseeritud bensiin absorbeeritud C3-C4 fraktsioonidega kuumutatakse soojusvahetis 7 ja juhitakse stabiliseerimiskolonni 8, mille eesmärk on bensiini debutaneerimine. Küpseta 6 (kahe sektsiooniga) on kolonnide reboiler 3 kuni 8. Stabiilne bensiin läbib soojusvaheti 7, eraldab soojust ebastabiilsele bensiini- ja propaanikolonni lähteainele, jahtub külmikus 12 ja läheb blokki G leelistamine. Stabiliseerimise destillaat (pea) kondenseeritakse külmik-kondensaatoris 9 ja konteinerist 10 osaliselt välja pumbatud kolonni niisutamiseks 8\ destillaadi jääkkogus saadetakse järjestikku puhastamiseks monoetanoolamiini ja leeliselahusega ning kuivatamiseks dietüleenglükooliga. Seejärel suunatakse kolonni peamiselt Cs-C4 fraktsioonidest koosnev destillaat JA propaani-propüleeni fraktsiooni eraldamiseks, mis eemaldatakse seadmest selle kolonni ülaosast pärast kondenseerumist ja jahutamist.

Ülejäänud veeru 11 voolab kolonni 14, kus butaanbutüleeni fraktsioon eraldub sarnaselt raskemast jäägist (peamiselt C5 fraktsioonist), mis läbi külmiku 12 liitub stabiilse bensiini vooluga. Vaates

Tabel 41

Absorber3 Veerg8 VeergJ1 Veerg14

Näitajad

Läbimõõt, mm

Plaatide vaheline kaugus, mm Rõhk, MPa Temperatuur, °С

toiteallika osa

Niisutussagedus

Märge. Igas kolonnis on 60 topeltvooluklapiga alust.

asjaolu, et veergude põhja temperatuur mina ja 14 suhteliselt väikesed (tabel 41), soojendatakse neid auruküttega 13.

Kirjeldatud käitise projekteerimisvõimsus on 417 tuhat tonni aastas, sealhulgas 257 tuhat tonni ebastabiilset bensiini ja 160 tuhat tonni märga gaasi. Käitamise käigus ületas paigaldise tootlikkus projekteeritust. Propaan-propüleeni fraktsiooni puhtus 96%, butaan-butüleen 97%; valik potentsiaalist vastavalt 82 ja 95%; kuiv gaas sisaldas ainult 0,3% C 4 fraktsioonist ja peaaegu 90% koosnes fraktsioonidest kuni C 2 (kaasa arvatud).

Tavaliselt toimub küllastumata gaaside destilleerimisseadmes fraktsioonide C 3 ja C 4 eraldamine ilma nende järgneva eraldamiseta piiravateks ja küllastumata osadeks. Kui rafineerimistehas võimaldab propüleeni polümerisatsiooni või selle kasutamist alküülimise lähteaine komponendina, ei mõjuta propüleeniga kaasnev propaan neid protsesse negatiivselt. Kuna propüleen reageerib täielikult, eraldatakse propaan toodetest kergesti. Sama võib öelda ka selle kohta n- butaan. Kui tehasel on katalüütiline krakkimisseade, on sellega tavaliselt kaasas olefiini isobutaani alküülimisseade; ballastifraktsioon selles protsessis on n-butaan, mis seejärel katalüsaadist eraldatakse.

GAASI KOMPONENTIDE KASUTAMINE

Kuivgaas, propaan-propüleen ja butaan-butüleenfraktsioonid lahkuvad küllastumata gaasieraldusüksuse AGFU ühikutest. Tüüpilised küllastumata süsivesinikest pärinevad tööstusgaasid sisaldavad ainult olefiine: etüleen, propüleen, butüleen. Kõrgema küllastumata süsivesinikke - atsetüleeni, butadieeni - leidub ainult pürolüüsigaasides ja termilise krakkimise gaasides ilmnevad need ainult režiimi olulisel karmistamisel.

Gaasiliste olefiinide polümerisatsiooniga saab toota mitmesuguseid tooteid – kergetest bensiinifraktsioonidest kuni suure molekulmassiga polümeerideni, mille molekulmass ulatub kahe-kolme miljonini.

1930. aastatel kasutati butüleenide selektiivset katalüütilist polümerisatsiooni laialdaselt dimeeri (iso-CgHie) järgnevaks hüdrogeenimiseks ja seega tehnilise isooktaani saamiseks, mis on lennukibensiini komponent. See protsess kaotas hiljem oma tähtsuse, kuna see asendati katalüütilise krakkimise gaasides suurtes kogustes sisalduva isobutaani katalüütilise alküülimisega butüleenidega. Hiljem võeti kasutusele propüleenil põhineva polümeer-bensiini tootmise protsess, mis oli vähem napp. Katalüsaatorina kasutatakse kvartsile kantud fosforhapet. Polümerisatsioon viiakse läbi temperatuuril 220-230 °C, 6,5-7,0 MPa ja lähteaine ruumikiirusel 1,7-2,9 h -1. Kasutatakse ka propüleeni ja butüleeni või butüleeni ja amüleeni kopolümerisatsiooni.

Polümerisatsiooni lähteaines sisalduvad küllastunud süsivesinikud ei reageeri loomulikult, vaid avaldavad soodsat mõju reaktori termilisele tasakaalule, vältides reaktsiooni liiga sügavale minekut, millega kaasneb raskemate polümeeride moodustumine. Polümerisatsioonisoojus on "1550 kJ (370 kcal) 1 kg propüleeni kohta. Maksimaalne oktaanarv - umbes 90 - sisaldab polümerisaati, mis on saadud butüleeni fraktsioonist (dimeerist); bensiin – propüleeni polümerisatsiooni saadus – on ligikaudu oktaanarvuga

10 allpool (80-82 mootori meetodil). Vastavalt keemilisele koostisele koosneb polümeer-bensiin loomulikult peaaegu täielikult olefiinidest, mis põhjustab selle madalat keemilist stabiilsust ladustamisel ja madalat injektsiooni etüülvedelikule; 3 ml TES-i lisamisega suureneb polümeer-bensiini oktaanarv vaid 3-4 ühiku võrra.

Naftakeemiatööstuse suur vajadus propüleeni järele sundis loobuma selle olefiini kasutamisest polümeerbensiini tootmiseks.

Isobutaani katalüütiline alküülimine olefiinidega

Protsessi olemus. Alküleerimisprotsess seisneb olefiini lisamises parafiinile koos vastava suurema molekulmassiga süsivesiniku moodustumisega.Molekulaarstruktuuri seisukohalt võib tekkivat alküülparafiini pidada algseks parafiiniks, milles üks vesinikuaatom asendatakse alküülrühmaga.Peareaktsiooniga kaasneb aga hulk kõrvalreaktsioone, mille tulemuseks on enam-vähem keeruline süsivesinike segu.

Nafta rafineerimistööstuses on alküülimisprotsessis tehtud mitmesuguseid modifikatsioone. Kõige tavalisemad seadmed isobutaani alküülimiseks olefiinidega (peamiselt butüleenidega) laia bensiinifraktsiooni - alkülaadi saamiseks. Alkülaat, mis koosneb peaaegu täielikult isoparafiinidest, on kõrge oktaanarvuga (mootormeetodil 90-95) ning seda kasutatakse auto- ja lennubensiini komponendina. Mõnda aega kasutati lennukibensiini kõrge oktaanarvuga komponendina laialdaselt ka propüleeniga benseeni alküülimise produkti, isopropüülbenseeni (kumeeni). Seoses karburaatormootoritele mõeldud lennukikütuse tootmise pideva vähenemisega on kumeen kaotanud oma tähtsuse kütusekomponendina, kuid seda kasutatakse vaheühendina fenooli ja atsetooni tootmisel. Aastatel

Teises maailmasõjas valmistati isobutaani termilise alküülimise teel etüleeniga (piiratud kogustes) teist kõrge oktaanarvuga komponenti, neoheksaani (2,2-dimetüülbutaan).

1932. aastal näitas V. N. Ipatiev isobutaani, mida varem peeti "inertseks" süsivesinikuks, interaktsiooni võimalust olefiinidega. Katalüsaatorina kasutati AlCl. See reaktsioon, mis töötati välja teiste katalüsaatorite – väävelhappe ja hiljem vesinikfluoriidi – abil, viidi kiiresti tööstusesse. Esimesed tööstuslikud väävelhappe alküülimistehased käivitati 1930. aastate lõpus ja vesinikfluoriidalküülijad 1942. Algselt oli sihttooteks eranditult kõrge oktaanarvuga lennukibensiini komponent ja alles sõjajärgsetel aastatel alustati alküülimist. kasutada kaubandusliku mootoribensiini mootorikvaliteedi parandamiseks.

Tööstuslikus alküülimisprotsessis on lihtsam ja odavam saada kõrge oktaanarvuga bensiini komponenti kui varem kasutatud butüleenide katalüütilise polümerisatsiooni protsessis, millele järgneb dimeeri hüdrogeenimine isooktaaniks. Butüleenide selektiivse polümerisatsiooni asendamine isobutaani katalüütilise alküülimisega butüleenidega andis järgmised eelised:

1) isooktaanirikka bensiini saamine ühes etapis kaheetapilise polümerisatsiooni - hüdrogeenimisprotsessi asemel;

2) poole vähem väärtuslike olefiinide tarbimist, et saada sama palju kõrge oktaanarvuga komponenti;

3) hüdrogeenimiseks ei kasutata vesinikku;

4) taimegaasides sisalduvate olefiinide täielikum kaasamine; alküülimisel reageerivad olefiinid täielikult, polümerisatsioonil aga vähemaktiivne olefiin (näiteks butüleenide segu polümerisatsioonil n-butüleen) jääb osaliselt reageerimata.

Isobutaani katalüütiline alküülimine hakkas aga intensiivselt arenema alles katalüütilise krakkimise üksuste laialdase kasutuselevõtu tulemusena. Isobutaanirikas katalüütiline krakkimisgaas varustas alküülimistehaseid ühe lähtekomponendiga ning olefiinide tootmiseks tuli kasutada termilise protsessi gaase.

Protsessi peamised tegurid. Tööstuslike alküülimiskatalüsaatoritena kasutatakse ainult väävelhapet ja vedelat vesinikfluoriidi. Nende ainete valik on tingitud nende heast selektiivsusest, vedelate katalüsaatorite käsitsemise lihtsusest, suhtelisest odavusest ja tehase pikkadest töötsüklitest, mis on tingitud võimalusest regenereerida või katalüsaatori aktiivsust pidevalt täiendada.

Katalüütilist alküülimist väävelhappe või vesinikfluoriidi juuresolekul saab allutada ainult isostruktuuriga parafiinidele, mis sisaldavad aktiivset tertsiaarset süsivesiniku aatomit. Sel juhul on isobutaani alküülimine etüleeniga keeruline, ilmselt tekkivate vaheühendite – eetrite – stabiilsuse tõttu. Alküleerimine propüleeniga ja eriti butüleenidega kulgeb üsna sügavalt. Happe kontsentratsioon on määrav. Seega saab isobutaani alküülimiseks butüleenidega kasutada 96–98% väävelhapet, propüleeniga alküülimiseks aga ainult 98–100% hapet.

Iseloomulik on see, et isobutaani olefiinile lisamise peamise reaktsiooni tulemusena toimub samaaegne struktuurne isomerisatsioon, mis näitab karboniumioonahela mehhanismi suurimat tõenäosust. Koos peamise alküülimisreaktsiooniga, kus 1 mooli isobutaani kohta kulub 1 mool olefiini, tekivad kõrvalreaktsioonid.

1. Vesiniku ülekanne ehk isealküülimine. Niisiis, isobutaani interaktsioon propüleeniga läheb osaliselt järgmises suunas:

2iso-C4H10-j-C3He->iso-C8H18-j- C3H8

See reaktsioon on ebasoovitav, kuna põhjustab isoparafiini tarbimise suurenemist ja madala väärtusega propaani moodustumist.

2. Destruktiivne alküülimine. Primaarsed alküülimisproduktid lõhustatakse ja saadud olefiin (erineb algsest) reageerib uuesti algse parafiiniga, näiteks:

2" zo-C4H10 + SdH, -> iso- C5H12+ iso- C kuni H 14

3. Polümerisatsioon. Happekatalüsaatorid põhjustavad olefiinide polümerisatsiooni, seetõttu põhjustab alküülimiseks ebasoodne režiim - madal isoparafiini kontsentratsioon, ebapiisav katalüsaatori aktiivsus ja kõrge temperatuur - polümeeride ilmumist alküülimisproduktide koostisesse.

Alküülimise protsessis toimub katalüsaatori järkjärguline deaktiveerimine - happe kontsentratsiooni langus ja selle tumenemine, mis on põhjustatud happe interaktsioonist küllastumata süsivesinike ja niiskusega. Niiskus võib sisalduda lähteaines ja moodustub ka olefiinide külgmise interaktsiooni tulemusena. hape:

SlN 2P + H a S0 4< - ¦ ? - С Л Н 2Л _2 + 2Н 2 0 -t- so 2

Happe kontsentratsiooni vähendamine nõrgendab alküülimisreaktsiooni ja suurendab polümeriseerunud olefiinide osakaalu. Vajalikku happekontsentratsiooni reaktsioonitsoonis säilitatakse kasutatud happe osalise või täieliku asendamisega värskega.

Alküleerimisreaktsioon kulgeb positiivse termilise efektiga ("960 kJ ehk 230 kcal 1 kg alkülaadi kohta"). Isotermilise režiimi säilitamiseks tuleb eralduv soojus reaktsioonitsoonist pidevalt eemaldada.

Termodünaamiliselt on alküülimine madala temperatuuriga reaktsioon. Tööstusliku väävelhappealküdeerimise temperatuuripiirangud 0 kuni 10 °С; alküülimine vesinikfluoriidi juuresolekul viiakse läbi veidi kõrgemal temperatuuril - umbes 25-30 °C. See erinevus on seletatav asjaoluga, et temperatuuril üle 10-15°C hakkab väävelhape süsivesinikke intensiivselt oksüdeerima.

Temperatuuri alandamine küll aeglustab alküülimist, kuid suurendab selle selektiivsust primaarse alküülimissaaduse moodustumise suhtes ja seetõttu paraneb saadud alkülaadi kvaliteet. Temperatuuri langus 10–11 °C võrra põhjustab alkülaadi oktaanarvu tõusu umbes 1 võrra. Temperatuuri ülemäärast langust piirab katalüsaatorhappe tahkestumise temperatuur, aga ka katalüsaatorhappe viskoossuse suurenemine. katalüsaator ja sellest tulenevalt selle reaktsioonisegus dispergeerimise raskus. Võimalus viia reaktsioon läbi kõrgemal temperatuuril on üks vesinikfluoriidi eeliseid, kuna see lihtsustab reaktsioonisegust soojuse eemaldamise süsteemi.

Rõhk reaktoris valitakse nii, et kogu süsivesinike lähteaine või suurem osa sellest oleks vedelas faasis. Tööstuslikes reaktorites on rõhk keskmiselt 0,3-1,2 MPa.

Kasutatavad katalüsaatorid põhjustavad olefiinide polümerisatsiooni, mistõttu on vajalik, et olefiinide kontsentratsioon reaktsioonisegus oleks oluliselt madalam, kui stöhhiomeetriline reaktsioonivõrrand nõuab. Sel eesmärgil harjutatakse

Tabel 42. Mootoribensiini komponendi alkülaadi tootmise näitajad ja toote saagis

O. Iversoni ja L. Schmerlingi andmed

* Depentaniseeritud üldalkülaadi saagis.

toormaterjalide lisamine isobutaani vooluga, mis ringleb pidevalt süsteemis. Isobutaani:olefiini molaarsuhe alküülimisse sisenevas süsivesinike segus on tavaliselt (4-=-10) : 1; kõige sagedamini kasutatakse kuue- või seitsmekordset lahjendust. Isobutaani liia korral suureneb alkülaadi kvaliteet ja pärsitakse mitte ainult polümerisatsiooni, vaid ka dealküleerimise kõrvalreaktsioone. Kuna isobutaani suure suhte korral suureneb protsessi selektiivsus, väheneb olefiinide tarbimine isobutaani koguseühiku kohta. Isobutaani:olefiini suhte suurendamine rohkem kui 10:1 on ebaefektiivne. Tuleb arvestada, et isobutaani suurenenud paisumiskiirusega suurenevad selle ringluse ja jahutamise tegevuskulud, samuti on vaja suurendada põhiaparatuuri suurust.

Suur tähtsus on süsivesiniku faasi ja katalüsaatori segunemise intensiivsusel, kuna nende vastastikune lahustuvus on väga madal. Ilmselgelt toimub reaktsioon katalüsaatori faasis ja katalüsaatoris lahustunud isobutaani ja lähteaine olefiinkomponendi vahelisel faasipiiril. Isobutaani puudumisel või puudumisel põhjustab olefiini kokkupuude happega olefiinide polümerisatsiooni. Intensiivne segamine soodustab ka tekkiva alkülaadi eraldumist katalüsaatorist. Soov suurendada isobutaani kontsentratsiooni segu sisenemiskohas on viinud spetsiaalsete segamis- ja tsirkulatsiooniseadmete väljatöötamiseni, mis võimaldavad suurendada isobutaani kontsentratsiooni.

isobutaani ja olefiini suhe sissetulevas segus on kuni 100:lH või rohkem. Tabeli andmetest. 42 on näha, et H30 -H butaani ja olefiini suhe algses toitesegus peaks olema teoreetilisele lähedane. Alküül-R lata kõrgeim oktaanarv on butüleeni tooraine puhul. I

Reaktsiooni kestuse mõiste on selle protsessi jaoks tingimuslik, kuna vastavalt ülaltoodule ei pruugi reaktsioon toimuda kogu katalüsaatori mahus Tingimuslik Reaktsiooni kestus. IN

Katalüsaatori mahuks tuleks võtta reaktoris dispergeeritud happe kogus, kuna ülejäänud osa P langeb settimistsooni või ei moodusta emulsiooni ja 3 (-B mitte piisavalt intensiivse segunemise tõttu , tegelikult ei katalüüsi alküülimist. Seda mahtu ei saa aga arvesse võtta ja sel juhul väljendatakse tingimuslikku ruumikiirust tunnis tarnitavate olefiinide mahulise kogusena katalüsaatori ruumalaühiku kohta. Ebapiisav massivahetus põhjustab lokaalseid reaktsioonisegu ülekuumenemine ja alkülaadi kvaliteedi langus.Väävelhappe alküülimisel olefiinide keskmine mahuline etteandekiirus on 0,1-0,6 h -1.

Reaktsiooni täielikkus on tagatud, kui süsivesinikfaas jääb reaktorisse pikaks ajaks fluorofluoroalküülimisel 5-10 min ja väävelhappe-B alküülimisel 20-30 min. Sel juhul võetakse katalüsaatori ja süsivesiniku mahusuhe 1: 1 (see määratakse kindlaks süsivesinike homogeense emulsiooni olemasolu reaktoris happes). Happe suhtelise mahu suurenemine ei kahjusta protsessi! su, kuid suurendab segu viskoossust ja vastavalt energiakulu! gii segamiseks; happe osakaalu vähenemine toob kaasa ! selle emulsiooni moodustumine süsivesinikus, alkülaadi I kvaliteedi halvenemine ja katalüsaatori tarbimise suurenemine. Suhe happe-I partii: süsivesinike hulk varieerub mõnevõrra sõltuvalt kon-? happe kontsentratsioon, selle tihedus, tooraine kvaliteet, reaktori tüüp \ jne. Ülaltoodud suhe 1:1 on keskmine. I Tööstuslikud tehased väävelhappe alküülimiseks.Nafta rafineerimistööstuses on kõige levinum väävelhappe alküülimise protsess Vabanev soojus eemaldatakse kahel viisil: 1) reaktsioonisegu jahutamisel läbi soojusvahetuspinna; 2) segu jahutamine selle osalise aurustamise teel. Sellest tulenevalt on kahte tüüpi reaktoreid.

Joonisel fig. 105 ja 106 on visandid esimest tüüpi reaktoritest, nn kontaktoritest.

Joonisel fig. 105 on kujutatud vanemat tüüpi vertikaalkontaktorit (üldkõrgus '11,7 m, siseläbimõõt '2 m), mis on mõeldud väikese võimsusega. Reaktsioonisegu jahutatakse läbi topelttorude ringleva ammoniaagi või propaaniga.

hmdoagent1

külm agent

Tooted

reaktsioonid

Hape

Toormaterjal

Riis. 105. Vertikaalne kontaktor:

I- raam; 2 - silindriline korpus; 3 - torukimp; 4 - propellerpump.

Pärast sisetorude lahtiste otste väljumist liigub vedelgaas välimisse rõngakujulisse pilusse ja väljub aurustudes süsteemist. Soojuse eemaldamist reguleeritakse jahutussüsteemi rõhu muutmisega. Reaktsioonisegu segatakse propellerpumbaga; ajam on elektrimootor või auruturbiin. Reaktori töömaht on jagatud silindrilise vaheseinaga; süsivesinike ja happe segu, mida juhib propellerpump, ringleb aparaadis pidevalt, tõustes mööda rõngakujulist osa ja laskudes mööda sisemist silindrit, kus sealt soojust eemaldatakse läbi jahutustorude pinna. Ülesvoolu sujuvamaks muutmiseks keevitatakse silindrilise deflektori külge vertikaalsed ribid.

Horisontaalses kontaktoris (joonis 106) toimub tooraine ja katalüsaatori sisestamine edukamalt - need langevad kohe kõige intensiivsema segamise tsooni. Seejärel pumbatakse segu läbi rõngakujulise ruumi ja seadme vastasotsas muutub see sisemiseks silindriks. Seadme horisontaalne paigutus

Välistab vajaduse ajamile käigukasti järele ja hõlbustab kontaktori hooldust. Aparaadis toimub äärmiselt intensiivne tsirkulatsioon; selle paljusus ulatub suurtes paigaldistes 200 m 3 minutis. Sellise tsirkulatsioonisuhte korral seguneb sissetulev segu peaaegu koheselt reaktorit täitva emulsiooniga. Isobutaani:olefiini suhe toitevoo sisenemispunktis ulatub 500:1 või rohkem. Horisont-

Riis. 106. Horisontaalne kontaktor:

1 - torukimp; 2, 5 - tsirkulatsioonitoru; 3 - raam; 4 - sõukruvi segaja:

6 - juhtterad; 7 - turbiin.

tal kontaktorid on ehituslikult lihtsamad. Need erinevad ka selle poolest, et külmutusagensina kasutatakse reaktsiooniproduktide voogu. Nende võimsus on suurem kui vertikaalsetel seadmetel, kuid seda saab suurendada ainult teatud piirini, kuna väga suurte kontaktorite kasutamine halvendab segamise kvaliteeti; seetõttu eelistavad nad paigaldada vähemalt kolm või neli kontaktorit.

Suur tähtsus on seadmete toitesüsteemil. Väävelhappe alküülimisjaamade töökogemus on näidanud, et tsirkuleerivat isobutaani ja katalüsaatorit on otstarbekas sisestada kontaktorisse järjestikku ning algset süsivesinike segu (isobutaan ja olefiinid) on parem ette anda paralleelselt, jaotades selle vooludeks vastavalt kontaktorite arv. Sel juhul väheneb olefiinide suhteline osakaal reaktsioonisegus, mis võimaldab suurendada protsessi selektiivsust, vähendada väävelhappe kulu ja parandada alkülaadi kvaliteeti.

Selline muutus reaktori toitesüsteemis Groznõi tehase ühes alküülimisseadmes vähendas* happetarbimist 35%. Mõnikord kasutatakse sellise kontaktorite tööskeemi korral täiendavat paralleelset happevarustust. Näiteks neljast kontaktorist koosnevas süsteemis läbib ringlev isobutaan järjestikku, algne süsivesinik

vool jagatakse neljaks paralleelseks ning hape, läbinud esimese ja teise reaktori, settib süsivesiniku faasist settis ja naaseb uuesti esimesse reaktorisse. Samamoodi saab kolmas reaktor hapet kolmandat ja neljandat reaktorit teenindavast süvendist.

Alküülimisreaktorites Kõrval Reaktsioonisegu segamise intensiivsus on väga oluline. Vähendage E 91 temperatuur tõuseb octa ~

13 p i W P id Temperatuur°?

Riis. 107. Temperatuuri mõju alkülaadi oktaanarvule.

uus alkülaadi number<§ 30

(joonis 107). Siiski näidati, et antud numbri puhul J 89 pööret (320-380 pööret minutis), ei tohiks temperatuur olla madalam kui 10-11 °C, kuna reaktsiooniemulsiooni viskoossuse edasisel vähenemisel suureneb see nii palju, et on vaja suuremat arvu segisti pöördeid. . Seega peavad reaktsioonitemperatuur ja segisti kiirus olema optimaalses kombinatsioonis – eriti vertikaalkontaktorite puhul on soovitatav 8 °C ja 500-520 p/min kokkupuuteajaga 8-10 minutit*.

Kaskaadreaktor vastab kõige paremini tänapäevastele suure elektrijaamadele (joonis 108). See on teist tüüpi reaktor, kus segu jahutatakse selle osalise aurustumise tõttu. Kaskaadreaktor on horisontaalne silindriline seade, millel on mitu nihkesektsiooni, mis on varustatud segistitega ja kahesektsioonilise settimistsooniga. Tsirkuleeriv isobutaan ja väävelhape sisenevad esimesse segamissektsiooni; lähteaine - isobutaani ja olefiinide segu - jaotub ühtlaselt kõikidele sektsioonidele, mistõttu igas tsoonis on isobutaani märkimisväärne liig. Segamisosa skeem on näidatud joonisel fig. 109. Segistite kohal on poolid tooraine sisestamiseks ja vertikaalsed perforeeritud torud emulsiooni ringluseks. Emulsiooni voolu suunda on näha joonisel fig. 109.

Aktsepteeritav rõhurežiim reaktoris on järgmine: esimeses segamissektsioonis 0,15-0,20 MPa on rõhulang iga sektsiooni jaoks 0,01-0,02 MPa; keskmine olefiini ruumikiirus on umbes 0,3 h-1. Kahes viimases osas eraldatakse hape süsivesinikkihist. Temperatuur ja rõhk reaktoris tagavad süsivesiniku faasi, peamiselt kõige kergema komponendi - isobutaani - osalise aurustumise. Aurustunud-

gaas imetakse ära kompressoriga ja suunatakse pärast jahutamist ja kondenseerumist tagasi reaktsioonitsooni. Vabanenud reaktsioonisoojus eemaldatakse isobutaani aurustumissoojuse toimel. Temperatuuri reaktoris hoitakse etteantud tasemel automaatselt.

Kaskaadreaktoril võib olla kolm kuni kuus segamisektsiooni. Seal on reaktoriga paigaldised, milles on kuus segamissektsiooni (kolm kummalgi küljel) ja üks settimistsoon, mis asub aparaadi keskmises osas. Üks suurimaid väävelhappe alküülimise tehaseid mahutavusega kuni 950 m

Riis. 108. Horisontaalsed kaskaadtüüpi reaktorid: A- viieosaline; b- kahekordne;

1 , 2, 3, 4, 5 - sektsioonid; b - happe settimise tsoon; 7 - alkülaadi eemaldamise tsoon; 8 - nosobutaani maht.

5-astmeline reaktor läbimõõduga "3,5 m ja pikkusega" 22 m.

"Automaatjahutuse" põhimõttel töötavate kaskaadreaktorite olemasolu lihtsustab ja vähendab alküülimisjaamade maksumust, kuna see võimaldab külmutusagensist (ammoniaak, propaan) loobuda. Väävelhappe erikulu võrdlus kirjeldatud konstruktsiooniga reaktorites näitab kaskaadreaktori eeliseid; vertikaalkontaktori puhul on see voolukiirus

Riis. 109. Kaskaadreaktori segamisosa:

1, 2 - reaktori sektsioonid; 3 - segisti; 4 - tsirkulatsioonitorud.

200-250 kg 1 tonni alkülaadi kohta, kaskaadis 60-100 kg/tonn. Sihtprodukti (kerge alkülaat) oktaanarv on esimesel juhul 90-91 (vastavalt mootorimeetodile), teisel 92-95. Kuid kaskaadreaktoritel on mõned puudused: sektsioonid on omavahel ühendatud ja režiimi rikkumine ühes neist võib põhjustada häireid aparaadi kui terviku töös; emulsiooni liikumisel isobutaani kontsentratsioon väheneb.

Väävelhappe alküülimisseadme põhiline tehnoloogiline skeem on näidatud joonisel fig. 110. Seda skeemi iseloomustab keeruline destilleerimisseade, mis koosneb neljast destilleerimiskolonnist: propaan, isobutaan,

butaani ja alkülaadi sekundaarse destilleerimise kolonn. Esialgne süsivesinike segu jahutatakse külmkapis butaani aurustamisega ja siseneb viie paralleelse joana reaktori segamissektsioonidesse, esimesse sektsiooni juhitakse ka ringlev isobutaan ja väävelhape. Väävelhape väljub reaktori settimistsoonist (ringluseks või tühjendamiseks) To süsivesinike segu, mis neutraliseeritakse leelisega ja pestakse veega.

Reaktoris läbi tilklüliti aurustunud süsivesinike osa siseneb kompressori sisselaskeavasse 2, mis toidab selle läbi külmiku anumasse ja propaanikolonni 3. Selle veeru eesmärk on propaani eraldamine ja eemaldamine süsteemist, et vältida selle järkjärgulist kogunemist süsteemi. Ülejäänud propaanikolonn – isobutaan – ringleb osaliselt läbi töötlemata jahuti ja kompressori sisselaskeava 2, ja ühineb osaliselt ringleva isobutaani koguvooluga. Peamine süsivesinike voog asunikult 5 saadetakse isobutaani kolonni 6 eest retsirkuleeriva isobutaani eraldamine. Selle veeru pea sisselogimine - isobutaan - tagastatakse esimesele segule -

esialgne

süsivesikudZoroda

"4 p Yu

Jne-^Raske

alkülaat

Leelis + baud

Riis. 110. Nozobutaani olefiinidega väävelhappe alküülimise tehnoloogiline skeem:

1 - reaktor; 2 - kompressor; 3 - propaani kolonn; 4 - niisutuspaagid; 5 - süvend; 6 - isobutaani kolonn; 7 - butaani kolonn; 8 - Alknla sekundaardestillatsiooni kolonn; 9 - liitmisseadmed; 10 - eraldaja.

reaktori kereosa. Kui lähteaines on teatud liig värsket isobutaani, on ette nähtud selle eemaldamine. Ülejäänud isobutaani kolonn siseneb edasiseks eraldamiseks butaani kolonni 7 ja ülejäänud osa butaani kolonnist läheb kolonni 8 alkülaadi destilleerimiseks. Sihtfraktsiooni (kerge alkülaat) aurud lahkuvad selle veeru ülaosast ja raske alkülaat, mis keeb üle 150–170 °C ja mida tavaliselt kasutatakse petrooleumi komponendina, väljub põhjast.

Tabelis. 43 on toodud andmed suure alküülimistehase destilleerimiskolonnide ja nende töörežiimi kohta. Toodete selgeks eraldamiseks on kolonnid varustatud aurukateldega ja nagu tabelist näha, on neil märkimisväärne arv plaate. Ringleva isobutaani voolu asemel on võimalik isobutaani kolonni destilleerimist depropaanida. Sellise süsteemi eeliseks on propaani kolonni etteande veidi suurem propaani kontsentratsioon, mis hõlbustab propaani eraldamist.

Paljudes kaasaegsetes väävelhappe alküülimistehastes puhastatakse reaktorist väljuv süsivesinike voog boksiidiga ning alles seejärel neutraliseeritakse leelisega ja pestakse veega. See puhastamine on vajalik katalüsaatori toimel moodustunud estrite eraldamiseks. Leelisega töötlemisel neutraliseeritakse ainult osa happelistest saadustest ja kõige püsivamad estrid kas lagunevad kuumutamisel ja põhjustavad destilleerimissüsteemis järkjärgulist muda moodustumist ja korrosiooni või satuvad kaubanduslikku alkülaati ja vähendavad selle koputusvastast toimet.

Nende kahjulike lisandite eemaldamiseks suunatakse süsivesinike voog pärast reaktorit järjestikku klaasvillaga täidetud liitmisseadmesse ja ühte või kahte boksiidiga täidetud kolonni. Koalestseerimisseadme eesmärk on eemaldada süsivesinike voolus sisalduvad väikseimad happetilgad. Boksiidikolonnid töötavad vaheldumisi: läbi 1 kg boksiidi saab läbi lasta 500–1500 mA alkülaati (olenevalt selle eetritega saastumise astmest), mille järel süsivesinike vool lülitatakse teise kolonni. Väävelhappe jälgede ja estrite eemaldamine boksiidiga põhineb nende polaarsete ühendite selektiivsel adsorptsioonil. Boksiidi tervist hinnatakse desorptsiooni alguse järgi – väävlit sisaldavate neutraalsete estrite vabanemine koos alkülaadiga. Saastunud boksiit puhutakse veeauruga läbi, pestakse

Tabel 43. Väävelhappe alküülimisseadme destilleerimiskolonnide mõõtmed ja tehnoloogilised parameetrid

V.P. Sukhanovi andmed

vesi ja kuivatatakse gaasilise süsivesinikuga läbi selle juhtimisega. Boksiidiga puhastatud süsivesinike voogu pestakse leeliselise ja veega. Kuna alküülimisskeemi lisatakse boksiidi puhastamine, pikeneb käitise pideva töö kestus ja ületab 8 kuud.

Otsustavat mõju estrite moodustumisele avaldab emulsiooni segamise intensiivsus reaktoris; suure segamise intensiivsusega estrid lagunevad. Tööstusettevõtete töö analüüs näitas, et estrite minimaalne sisaldus üldalkülaadis oli väävelhappe kontsentratsioonil 89–92% (mass) (joon. 111). Miinimumi olemasolu on seletatav asjaoluga, et kõrgema happekontsentratsiooni korral suureneb selle interaktsioon olefiinidega, st aktiveerub ka estrite moodustumine. Liiga madala happekontsentratsiooni korral väheneb selle selektiivsus alküülimiskatalüsaatorina ja estrid lahkuvad koos alküülimisproduktidega.

96 94 92 90 88 8$

Keskendumine H2S0 4,% (mass)

Riis. 111. Estrite sisalduse sõltuvus üldalkülaadis väävelhappe kontsentratsioonist:

1 - isobutaani alküülimine butüleeniga; 2 - isobutaani alküülimine propüleeniga.

Suur tähtsus on alküülimise lähteaine puhtus ja niiskuse puudumine. Näidati, et tooraine niiskusesisalduse vähendamisel 0,03-lt 0,001% (massi järgi) on võimalik väävelhappe tarbimist vähendada 16 kg (1 tonni alkülaadi kohta). Märkimisväärse majandusliku efekti peaks andma reaktorite ette jahutatud toitevoolule paigutatud settimispaakide kombinatsioon niiskuse adsorptsioonieemaldamisega.

Kõrvalreaktsioonide tulemusena sisaldab alkülaat reeglina rohkem või vähem raskeid fraktsioone - keeb üle 170 ° C, st üle kaubanduslike bensiinide keemistemperatuuri lõpp-punkti. Sellega seoses on vaja alkülaadi sekundaarse destilleerimise kolonni. Raske alkülaadi saagis normaaltingimustes ei ületa 5%. Siin on määrav isobutaani kontsentratsioon reaktsioonitsoonis. Kuna reaktsiooni tulemuse määrab reaktorist väljuva voolu koostis, on oluline, et selles voos säiliks isobutaani kõrge kontsentratsioon.

Inertsete lahjendite (n-butaan ja propaan) olemasolu halvendab alkülaadi kvaliteeti ning ringluses kasutatava isobutaani puhtus mängib väga olulist rolli. Nii et teiste võrdsete režiiminäitajate korral suureneb isobutaani kontsentratsioon

reaktorist väljuv süsivesinike vool 40-lt 70-le (mahuprotsendile) põhjustas kogu alkülaadi oktaanarvu tõusu 90-lt 92,8-le; esimesel juhul oli üld- ja kerge alkülaadi oktaanarvu erinevus “0,9 ja teisel vaid 0,3, mis näitab, et kerge alkülaadi saagis lähenes 100%.

Väävelhappe alküülimise puuduseks on küllaltki märkimisväärne väävelhappe tarbimine, mis tuleneb selle lahjendamisest reaktsiooni kõrvalsaadustega. Väikseim happekulu on siis, kui olefiini toorainena kasutatakse puhtaid butüleene; propüleeni kasutamisel suureneb happe tarbimine ligikaudu kolm korda. Nagu eespool näidatud, on happe tarbimine seotud ka reaktsioonisegu segamise intensiivsuse ja temperatuuriga, mille tõus suurendab happe lahjendusastet. Happe tarbimine suureneb ka lisandite, näiteks väävliühendite ja niiskuse olemasolul tooraines. Katalüsaatori kulusid saab vähendada, kasutades kasutatud hapet muul otstarbel (näiteks õlide ja muude naftasaaduste rafineerimiseks), samuti selle regenereerimisega.

Vesinikfluoriidse alküülimise tööstusettevõtted. Välismaistes tehastes on vesinikfluoriidi katalüsaatoriks alküülimisüksused üsna levinud. Vedel vesinikfluoriid on aktiivsem kui väävelhape ja oma lenduvuse tõttu (bp 20 °C) on kergemini regenereeritav. Selle katalüsaatori teine eelis on selle madalam tihedus (<1,0 versus 1,84 väävelhappe puhul). See hõlbustab katalüsaatori emulsiooni moodustumist süsivesiniku faasiga reaktoris ja isegi välistab mehaanilise segamise. Kasutatava katalüsaatori kontsentratsioon on 90% ja sellel on suhteliselt väike mõju alkülaadi saagisele ja kvaliteedile. Katalüsaatori regenereerimise süsteem on aga üsna keeruline.

Joonisel fig. 112 on vesinikfluoriidse alküülimisüksuse skemaatiline diagramm. Lähteaine läbib boksiidi kuivatamise kolonnides 1 ja siseneb reaktoritesse 2. Kasutatakse vesijahutusega torukujulisi reaktoreid, kuna reaktsioon kulgeb temperatuuril 20-40 ° C. Mõnes tehases on reaktorid struktuurselt kombineeritud settimismahutitega Vesinikfluoriidse alküülimisseadmete tunnuseks on katalüsaatori regenereerimissüsteemi olemasolu Alküleerida , pärast HF põhimahust settimist siseneb regeneraatori kolonni 4, kus ringlev isobutaan eraldatakse kõrvalvooluna. Regeneraatori kolonn 4 kuumutatakse põhjas, tsirkuleerides jääki läbi ahju 3. Samal ajal eemaldatakse alkülaadist isobutaan, propaan ja katalüsaator. Kell. jäägi kuumutamine 200-205 °C-ni hävitab ka tekkinud orgaanilised fluoriidid

reaktsiooni kõrvalproduktidena. Regeneraatori kolonni ülaosast 4 propaan, vesinikfluoriid ja teatud kogus isobutaani jätavad gaasifaasi. Pärast kondenseerumist suunatakse osa sellest segust tagasi reaktoritesse, osa juhitakse niisutamiseks kolonni. 4, ja ülejäänu saadetakse propaani kolonni 6, algusest

Riis. 112. Isobutaani olefiinidega alküülimise tehase skeem vesinikfluoriidi juuresolekul:

1 - kuivatuskolonnid; 2 - reaktorid; 3 - küpsetada; 4 - regeneraatori kolonn; 5 - süvend; 6 - propaani kolonn; 7 - aurukütteseade. .

mis jätab põhjast eemaldatud vesinikfluoriidi ja propaani

isobutaani jälgedega.

Katalüsaatori täielikumaks taastamiseks on ette nähtud ka happekihi osa regenereerimine (eraldi üksuses) karterist. Alküleerige kolonni põhjast 4 pärast jahutamist läbib see boksiidi kolonne, kus see vabaneb ülejäänud fluoriühenditest. Hea regeneratsiooni tulemusena ei ületa katalüsaatori kulu 1 kg 1 tonni alkülaadi kohta.

Vesinikfluoriidkatalüsaatori kasutamine nõuab selle toksilisuse ja märkimisväärse lenduvuse tõttu rangete ettevaatusabinõude võtmist. Vesinikfluoriidi võimaliku lekke kohtades teostatakse pidevat automaatset monitooringut: veevooludes jahutusreaktorites ja kondensaatorites, happekülmikutes jne. Ohtlikuks peetakse tsooni, kus asuvad happepumbad ja hapet sisaldavad seadmed ning seda saab ainult sisenesid spetsiaalsetes kostüümides ja maskides. Suurt tähelepanu pööratakse materjalide valikule ning seadmete, seadmete ja torustike projektidele. Kasutatakse spetsiaalseid tihendimaterjale HF-le vastupidavatest ainetest - fluororgaanilistest plastidest. Suurima korrosiooniga kohtades kasutatakse monel metalli ja põhivarustus on valmistatud süsinikterasest.

USA rafineerimistehastes domineerib väävelhappe alküülimine, kuid 1977. aasta alguseks ulatus vesinikfluoriidse alküülimise osatähtsus (tooraine järgi) juba 40%-ni, 1970. aastal oli see 30,6%. Vesinikuga alküülimistehaste võimsuse suhteliselt kiirem kasv. fluoriid on seletatav protsessiskeemi täiustamisega . Näiteks mõnes tehases, kus olefiinidena kasutatakse ainult butüleene, jäetakse HF ja propaani eemaldamise kolonnid skeemist välja ning isobutaani kolonni eemaldamine suunatakse otse protsessi tagasi. Kirjeldatud on paigaldisi, kus tooraine segamine happega toimub tõusutorus (suure läbimõõduga vertikaalsed torud, mis ühendavad happejahutite väljundliitmikud reaktori sisselaskeavaga). Samal ajal puuduvad reaktoritel endil segamisseadmed, mis välistab seadme hävimise vesinikfluoriidi söövitava toime tõttu.

Alküülimise toorainevarude suurendamine. Alküülimiseks kasutatava tooraine ressursid on piiratud. Isobutaani leidub märkimisväärses kontsentratsioonis ainult katalüütilise krakkimise ja hüdrokrakkimise gaasides; seda saab eraldada ka seotud gaasist. Butüleenid sisalduvad katalüütilise, termilise krakkimise ja koksistamise gaasides ning puuduvad hüdrogeenimisprotsessidest saadavates gaasides.

Isobutaani ressursse saab suurendada isomerisatsiooni teel n- butaan katalüsaatoritel, mis on seotud C5-C6 süsivesinike isomeerimiskatalüsaatoritega. Isomerisatsiooniüksus n- butaani saab kombineerida alküülimisüksusega - koos kokku% lk isobutaani kolonn.

Olefiinide ressursside laiendamiseks kaasatakse propüleeni fraktsioon alküülimisprotsessi või allutatakse dehüdrogeenimisele n- butaan. Kuid ühelt poolt on propüleenil või selle segul butüleenidega põhineval alkülaadil madalam oktaanarv: ainult propüleeni kasutamisel umbes 5 ühiku võrra. Teisest küljest on propüleen väärtuslik naftakeemia tooraine ning m-butaani dehüdrogeenimine toimub sagedamini sünteetilise kautšuki tootmise tooraine butadieeni saamiseks. Võimalik, et C3-C4-olefiinide ressursid suurenevad tänu kasvavale suundumusele raskema pürolüüsi lähteaine ja katalüütilise krakkimise üksuste karmima režiimi poole.

TAIMSEDES SÜSIVESIINIKGAASIDES SISALDAVA VESININKSULFIIDI KASUTAMINE

Hapuõli rafineerimistehaste süsivesinikgaasid sisaldavad vesiniksulfiidi. Osa sellest vesiniksulfiidist moodustub nafta lähteaines sisalduvate kõige vähem stabiilsete väävliühendite termilise või termilise katalüütilise hävitamise käigus, selle termilise ja katalüütilise krakkimise ja koksimise käigus. Sel juhul jaotatakse tooraines sisalduv väävel protsessi toodete vahel. Hüdrogeenimisprotsesside käigus toimub väävliühendite sügavam hävimine: enamik neist muutub vesiniksulfiidiks ja kontsentreerub gaasis.

Tabelis. 44 on näidatud kuiva gaasi ligikaudne saagis ja vesiniksulfiidi sisaldus selles nafta lähteainete töötlemise peamistes hävitavates protsessides. Näha on, et on ainult üks haputoornafta hüdrokrakkimise agregaat, mille võimsus on 1 miljon tonni aastas. annab 2200 kuni 7700 tonni vesiniksulfiidi aastas.

Töötlemistehastest pärit vesiniksulfiidi kasutatakse tavaliselt rafineerimistehastes väävli ja mõnikord ka väävelhappe tootmiseks. Kõige tavalisem tehase- ja maagaasidel põhinev tööstuslik meetod väävli saamiseks on Clausi protsess, mis viiakse läbi kahes etapis: 2/xS x+ 2H a O

Esimene reaktsioon kulgeb ilma katalüsaatorita - vesiniksulfiid põletatakse õhupuudusega (et vältida S02 edasist oksüdeerumist S03-ks). Põlemistsooni siseneva õhu maht peab olema rangelt doseeritud dbiTb, et tagada protsessi teise etapi jaoks vajalik S0 2 ja H 2 S suhe Temperatuur H 2 S põletusahjus, olenevalt kontsentratsioonist H 2 S ja gaasis leiduvate süsivesinike temperatuur on 1100–1300 °C. Ahi on tavaliselt silindriline horisontaalne aparaat. Niisiis, paigaldusel, mis on mõeldud l vastuvõtmiseks; 145 tonni väävlit ööpäevas, reaktori ahju läbimõõt oli 3,66 m ja pikkus 10,7 m. Gaasipõletid paigaldati ahju piki või ühte otsa. Piki ahju telge on gaasi paremaks segunemiseks horisontaalne sõrestik sadulasein.

Väävli moodustumine algab juba esimeses reaktoris. Teise etapi reaktsioon kulgeb üle katalüsaatori - alumiiniumoksiidi. Seadistusskeem on näidatud joonisel fig. 113. Reaktori ahjust 1 tulevad kuumad gaasid läbivad heitsoojuskatla 3, Kus nad jahtuvad

Tabel 44. Gaasi väljund ja vesiniksulfiidi sisaldus V seda hapude ja hapude õlide töötlemise peamiste hävitavate protsesside ajal

Andmed I. G. Sorkin

	Tooraine gaasitoodang, % (massi järgi)
40% väävlijäägi termiline krakkimine

Kõrgvaakumgaasiõli katalüütiline krakkimine
toornafta
28% pragunenud jäägi hilinenud koksistamine
idamaiste õlide segud
Diisliõli hüdrotöötlus väävlist

Kütteõli hüdrokrakkimine.hapu toornafta
Hapu tõrva termiline kontaktpragunemine
Arlani õli

Märge. Gaasi saagist ja HaS sisaldust nimetatakse "kuivaks gaasiks*", st "va stabiliseerimisdestilleerimine". "

kuni umbes 450 ° C, nii et väävel jääb gaasifaasi (väävliauru kondensatsioonitemperatuur on “300 ° C). Järgmisena lisatakse gaasi

Riis. 113. Väävli tootmise skeem (Clausi protsess):

I- ahi-reaktor; 2 - puhur; 3 - heitsoojuskatel; 4 - happegaasi kütteseade; $, 8 - katalüsaatoriga reaktorid; 6 - ökonomaiser; 7, 0 - pesurid; /0 - väävlikollektor; seda- kaubandusliku väävli võimsus.

põhjalikult jahutatud soojusvahetis 4 (mitte madalam kui kuni 340 °C) ja gaasisegu siseneb reaktorisse 5, mis sisaldab katalüsaatorit.

Hg5 ja S02 vastastikmõju soodustavad madalad temperatuurid, mistõttu reaktsioon on eksotermiline. Seetõttu jaguneb protsessi katalüütiline osa omakorda kaheks etapiks (reaktorid 5 ja 8 ). Reaktori sisselasketemperatuur 5 umbes 340 °C, reaktorisse 8 umbes 265 °C; temperatuuri tõus igas reaktoris on umbes 40 °C; katalüsaatori gaasivarustuse ruumikiirus W 850 h -1 .

Kuumad gaasid pärast reaktorit 5 läbivad veesäästja 6 ja düüsiga skraber 7, kus gaase edasi jahutatakse ja eraldatakse kondenseerunud väävlist, mis voolab sulati kujul pesuri põhjast kogumisse. 10. Skraberi 7 gaase soojendatakse eelsoojendis 4 ning reaktor 8 ja skraber läbivad sarnaselt 9, kust ka vedelat väävlit kogumisse valatakse 10. Mõlemad pesurid pihustatakse sulaväävliga.

Saadud väävel on kõrge puhtusastmega. Suurem osa sellest kasutatakse väävelhappe tootmiseks. Kui selleks kasutatakse lähteainena mitte väävlit, vaid otse vesiniksulfiidi, on see kallim. Lisaks transporditakse väävel kergesti väävelhappe tootmiskohtadesse, mis ei pruugi rafineerimistehaste asukohtadega kokku langeda. Väävlit kasutatakse ka kummitööstuses, meditsiinis, süsinikdisulfiidi tootmiseks ja muudes majandusharudes.

Propaani keemistemperatuur rõhu funktsioonina. Veeldatud naftagaasi (LPG) ja veeldatud maagaasi (LNG) võrdlus

Propaan-butaani (LPG) omadused

LPG ja LNG ühilduvus uusimate põlvkondade LPG-ga

Nii et vaatame kiiresti

Propaan

Nii vedelgaasi kui ka maagaasi gaaside tootmine toimub järgmise kolme peamise allika arvelt:

Süsteem

Veeldatud süsivesinikgaasid

Niisutab

Segu asjakohased parameetrid

Propaani ja butaani vedelfaasi termodünaamilised ja füüsikalised omadused

Butaani vedelfaas

Propaani ja butaani aurufaasi termodünaamilised ja füüsikalised omadused

Aurufaasi butaan

Maailmas

Selgitused

Pumbad .

möödavooluklapp .

Kiirusventiilid .

Rõhumõõturid .

Kaitseklapid .

Filtrid .

Kraanid ja ventiilid .

Loendurid ja lugemisseadmed .

Diferentsiaalventiil

Puhkuse rida

Populaarne