Абсорбционно-газофракционирующие установки (АГФУ)

Газовые продукты каталитического крекинга (содержащие много УВ С3 и С4) обычно разделяют на абсорбционно-газофракционирующих установках (АГФУ), в которых предварительное разделение газов на легкую и тяжелую части абсорбционным методом сочетается с ректификацией полученных по­токов. Аналогичные установки используются на ГПЗ, НПЗ и для разделения других жирных газов. В ряде случаев АГФУ комбини­руют с установкой стабилизации нефти.

Рис. 5.7. Промышленная установка газофракционирования с фракцио­нирующим абсорбером: 1-каплеотбойник; 2-емкости; 3-насосы; 4-сис-тема защелачивания: 5-блок очистки моноэтаноламином; 6-комприми-рование; 7-холодильники абсорбента; 8-фракционирующий абсорбер; 9-холодильники рефлюкса: 10-трубчатая печь: 11-газосепаратор; 12-теплообменники; 13-колоннаотделения абсорбента; 14-холодильники-конденса-торы; 15-блок очистки и сушки; 16-пропановая колонна; 17-кипятиль-ники;18-бутановая колонна; I-жирный газ; II-нестабильный бензин; III-бутан-бутиленовая фракция; IV-стабильный бензин; V-пропан-пропиленовая фракция; V1-сухой газ; VII-конденсат.

Схема промышленной установки газофракционирования с фракциони­рующим абсорбером приведена на рис. 5.7. На этой установке перерабатыва­ются газ НПЗ и нестабильный бензин. Установка состоит из следующих уз­лов: собственно фракционирования, компримирования, очистки жирного газа и широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) раствором моноэтаноламина, а также с доочисткой последней 10%-м раствором щелочи и осушкой водным раствором диэтиленгликоля (затем растворы моноэтаноламина и диэтиленгликоля регенерируется).

Жирный газ НПЗ после очистки и компримирования подается во фрак­ционирующий абсорбер 8. Абсорбцию проводят при температуре 45°С и дав­лении 1,35 МПа. В качестве абсорбента используют нестабильный бензин. В верхнюю часть абсорбера подается орошение - стабильный бензин из куба бутановой колонны 18. Режим абсорбции поддерживается с помощью трех контуров орошения и за счет охлаждения стабильного бензина циркуляцион­ной водой с температурой 22°С в холодильнике 7. Температура куба в абсорбере 8 и в колонне отделения абсорбента 13 поддерживается за счет нагрева части про­дукта в трубчатой печи 10.

Верхний продукт колонны 13 поступает на орошение и в пропановую колонну 16, с верха которой отбирается пропан-пропиленовая фракция. Ку­бовый продукт колонны 16 поступает в колонну 18, где разделяется на бутан-бутиленовую фракцию и стабильный бензин (та его часть, которая не отделилась в кол. 13)

На описанной установке отбирается 82% пропан-пропиленовой фрак­ции и до 95% бутан-бутиленовой фракции от теоретически возможного. В случае разделения этих фракций на индивидуальные компоненты используются дополнительные ректификационные колонны (аналогично используемым в процессе пиролиза – см. схему ЭП-300).

Процесс гидроочистки

Основные реакции, позволяющие резко снизить содержание нежелательных компонентов:

1. серосодержащие соединения

RSH + H₂ → H₂S + RH

R – S – R RSH H₂S + RH

R

+ H₂ → H₂S + H₃C – CH – CH₂ – CH₃

|

R

S

2. азотсодержащие соединения

RNH₂ + H₂ → RH + NH₃

3. кислородосодержащие соединения

R OH + H₂ → H₂O + R

RCOOH + 3H₂ → 2H₂O + RCH₃

4. ненасыщенные углеводороды

CH₂=CH₂CH₂CH₃ CH₃CH₂CH₂CH₃

Гидрирование ненасыщенных соединений проходит при гидроочистке селективно. Подбираются условия (давление водорода, соотношение водорода и сырья, тип катализатора, время пребывания смеси в контакте с катализатором, температура), при которых гидрируются преимущественно ненужные ненасыщенные углеводороды (например, диены или ацетилен – гидрируются, алкены – нет). Наиболее применяемые в России катализаторы - АКМ (алюминий-кобальт-молибденовые) и АНМ (алюминий-никель-молибденовые).

При гидроочистке образуется много сероводорода (т.к. в нефтях и газах обычно много сероорганических примесей), который удаляется способом этаноламинной очистки. Для очистки природных и технологических газов от кислых примесей (Н2S, СО2, имеющих слабокислые свойства меркаптанов – RSH) и частично от других сернистых примесей используется хемосорбция разными этаноламинами (сейчас широко применяется метилдиэтаноламин – МДЭА). Процесс, проводимый в 2 колоннах – абсорбере и десорбере – проходит по одной схеме на нефте- и газопромыслах, при гидроочистке, гидрокрекинге, на установках АГФУ на НПЗ. Сущность процесса состоит в том, что при контакте на насадке подаваемых в абсорбер соответственно снизу и сверху газов и водных 45-50%-ных растворов этаноламинов кислые компоненты (H₂S, COS, CS₂, СО2) из углеводородной фазы переходят в водную фазу, где они реагируют с аминами при пониженных температурах (до 40 0С). При таких условиях равновесие реакции практически полностью сдвинуто вправо:

(HOCH₂CH₂)₂N(СН₃) + H₂S → HOCH₂CH₂N⁺Н(СН₃) * HS ^-

Насыщенный экстрагент удаляют из экстрактора и затем регенерируют при температуре около 100 0С. При этой температуре равновесие реакции резко сдвигается влево, соль разлагается в исходные продукты и сероводород или другой кислый компонент летит в верх колонны регенерации – из-за низкой растворимости при повышенной температуре (без нагрева или на холоде она гораздо выше) и там выводятся. Регенерированный хемосорбент (этаноламин) охлаждают и рециркулируют.