'

Современные технологии ректификации

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Современные технологии ректификации Проф. А.В.Тимошенко ? 2011


Слайд 1

2 Технологии ректификации являются одним из крупнейших потребителей энергоресурсов в мире. В развитых странах на эти процессы расходуется до 6% всего энергопотребления. При нефтепереработке на ректификацию используется от 22 до 51% всего потребления энергии В США затраты энергии, потребляемой ректификацией, эквивалентны 45 млн. тонн условного топлива. Мощность установок по перерабатываемому сырью уже как правило превышает 1 млн. тонн в год, а при плановой мощности ЦГФУ Тобольскнефтехим в 3 млн. тонн в год, достигнута производительность 3,8 млн. тонн/г и планируется дальнейшее ее увеличение.


Слайд 2

3 Основные проблемы технологий ректификации: Высокое энергопотребление при низком КПД, составляющем 5-8%; Высокие капитальные затраты на создание установок; Значительные площади, занимаемые ректификационными колоннами. Как снизить энергопотребление? Отказаться от малоэффективного процесса ректификации? Повысить эффективность массообмена при ректификации, т.е. улучшить кинетику процесса? Повысить термодинамическую эффективность ректификации?


Слайд 3

4 Повысить эффективность массообмена при ректификации, т.е. улучшить кинетику процесса?


Слайд 4

5 Замена тарельчатых колонн на колонны с регулярной насадкой : Смесь циклогексанол – циклогексанон: уменьшение гидравлического сопротивления в 10 раз, понизить температуру и уменьшить флегмовое число в 2 раза. Экономия греющего пара около 45%. При этом уменьшен диаметр колонн и более чем в 2 раза – высота слоя насадки. Смесь стирол-этилбензол: снижение гидравлического сопротивления почти в 5 раз, снижение флегмового числа на 30% и экономию греющего пара около 30%. Новые тарельчатые устройства с высоким КПД


Слайд 5

6


Слайд 6

7 Как повысить термодинамическую эффективность ректификации? Выбрать «правильную» последовательность выделения компонентов, т.е. определить структуру установки? Применить установки с тепловым насосом? Применить теплоинтеграцию потоков?


Слайд 7

8 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Выбрать «правильную» последовательность выделения компонентов, т.е. определить структуру установки


Слайд 8

9 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить установки с тепловым насосом? SD HP IHIDIC 9


Слайд 9

10 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить установки с тепловым насосом? SD HP IHIDIC Производительность «горячего» компрессора; Увеличение капитальных затрат; Проблемы передачи тепла между секциями IHIDIC.


Слайд 10

11 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить установки с тепловым насосом? SD HP IHIDIC Самый энергоемкий вариант


Слайд 11

12 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить установки с тепловым насосом? SD HP IHIDIC Самый энергоемкий вариант Обеспечивает снижение энергозатрат до 50%, есть опыт практической реализации


Слайд 12

13 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить установки с тепловым насосом? SD HP IHIDIC Самый энергоемкий вариант (традиционная ректификация) Обеспечивает снижение энергозатрат до 50%, есть опыт практической реализации (разделение пропан-пропиленовой фракции) Теоретически обеспечивает снижение энергозатрат до 90% (реально до 60%), есть только опытные установки, очень сложное конструктивное решение


Слайд 13

14 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить установки с тепловым насосом? SD HP IHIDIC


Слайд 14

15 такого комплекса. Внутренние элементы HIDIC


Слайд 15

16 Области применения HP и HIDIC: Ректификация бинарных термически стабильных смесей с близкими относительными летучестями компонентов, Объекты: Выделение товарного этилена из этан-этиленовой фракции пиролиза Выделение товарного пропилена из пропан-пропиленовой фракции пиролиза или продуктов дегидрирования пропана подсистемы разделения других продуктов каталитического крекинга, пиролиза на стадиях выделения товарных олефинов Эффективность: До 50% снижения энергозатрат для HP; До 90% теоретически снижения энергозатрат для HIDIC (достигнуто 60% на разделении смеси бензол-толуол).


Слайд 16

17 Повысить термодинамическую эффективность ректификации? Применить теплоинтеграцию потоков? Российские ученые Ф.Б.Петлюк, Л.А.Серафимов, В.М.Платонов – основоположники принципиально нового подхода к технологии ректификации, обеспечивающего максимальную термодинамическую эффективность реального процесса разделения. Как правило, повышение термодинамической эффективности влечет за собой и значительное снижение энергопотребления.


Слайд 17

18 Причина термодинамических потерь при ректификации обусловлена необратимыми процессами смешения в зонах питания и на концах колонны; конечными движущими силами процесса ректификации. Конечные движущие силы процесса можно отнести к «полезной» необратимости


Слайд 18

19 Основные особенности термодинамически обратимой ректификации: Бесконечное число ступеней разделения; Малые движущие силы (бесконечно малое изменение концентраций и потоков контактирующих фаз); Дифференциальный подвод тепла к исчерпывающей и отвод тепла от укрепляющей секций колонны (нулевые потоки пара в нижнем сечении и нулевое значение потока жидкости в верхнем сечении); Полностью распределенные между кубом и дистиллятом компоненты с промежуточной относительной летучестью.


Слайд 19

20 Основные особенности термодинамически обратимой ректификации: Бесконечное число ступеней разделения; Малые движущие силы (бесконечно малое изменение концентраций и потоков контактирующих фаз); Дифференциальный подвод тепла к исчерпывающей и отвод тепла от укрепляющей секций колонны (нулевые потоки пара в нижнем сечении и нулевое значение потока жидкости в верхнем сечении = HIDIC); Полностью распределенные между кубом и дистиллятом компоненты с промежуточной относительной летучестью.


Слайд 20

21 Первый класс фракционирования и полностью распределенные между кубом и дистиллятом компоненты с промежуточной относительной летучестью AW1- прямое разделение; D2C – обратное разделение separation; D2A – множество составов дистиллята при нечетком разделении; W1C – множество составов куба при нечетком разделении; VL – нода жидкость - пар Линия материального баланса ТОР


Слайд 21

22 Колинеарность линии материального баланса ноде жидкость-пар предопределяет структуру технологической схемы


Слайд 22

23 Удаление зон «вредной» необратимости зоны необратимого смешения зоны обратимого смешения


Слайд 23

24 Удаление зон «вредной» необратимости зоны необратимого смешения зоны обратимого смешения


Слайд 24

25 Удаление зон «вредной» необратимости зоны необратимого смешения зоны обратимого смешения


Слайд 25

26 Удаление зон «вредной» необратимости Простейший комплекс с полностью связанными тепловыми и материальными потоками (FTCDS, Petlyuk column)


Слайд 26

27 Реализация FTCDS в виде колонны с перегородкой (DWC)


Слайд 27

28 Реализация FTCDS в виде колонны с перегородкой В настоящее время в мире уже реализовано более 100 установок ректификации, работающих по принципу FTCDS, как правило, в виде DWC


Слайд 28

29 Реализация DWC Примеры структуры DWC с одной перегородкой для разделения четырехкомпонентных смесей. «Колонна Кайбеля» - (а), схема практически реализованной «колонны Кайбеля»-(б), схема колонны с вертикальной и горизонтальной перегородками (PTCDS)– (в).


Слайд 29

30 Объекты для которых возможно применение FTCDS (в том числе в виде DWC) Возможно ли применение FTCDS в структуре ЦГФУ? Условием применения является равенство давления во всех колоннах комплекса FTCDS. В структуре ЦГФУ ОАО «Тобольскнефтехим» имеются два блока, которые при определенных условиях могут работать при условно постоянном давлении


Слайд 30

31 Объекты для которых возможно применение DWC или FTCDS Разделение ШФЛУ (выделение и разделение бутановой и пентановой фракций) Возможно ли применение FTCDS в структуре ЦГФУ? Условием применения является равенство давления во всех колоннах комплекса FTCDS. В структуре ЦГФУ ОАО «Тобольскнефтехим» имеются два блока, которые при определенных условиях могут работать при условно постоянном давлении


Слайд 31

32 Оценка снижения энергозатрат на разделение и выделение пентановой фракции - 35%


Слайд 32

33 Разделение продуктов риформинга или пироконденсата (Uhde) С5 С8 С6-7


Слайд 33

34 Комплексы с частично связанными тепловыми и материальными потоками (PTCDS) Часто применяются в нефтепереработке, но практически не используются в нефтехимических производствах. По термодинамической эффективности такие комплексы лежат между обычной ректификацией и FTCDS. Желательно, но не обязательно поддерживать постоянное давление в комплексе.


Слайд 34

35 Преимущества PTCDS по сравнению с FTCDS заключается в В меньшем числе ступеней разделения иногда практически равном числу ступеней при обычной ректификации; Снижении числа паровых связей; Более простом управлении и регулировании; Возможности применения при экстрактивной ректификации. S PTCDS


Слайд 35

36 PTCDS (-31.2%) FTCDS (-33.7%)


Слайд 36

37 Области применения FTCDS и PTCDS в том числе в виде DWC: Ректификация многокомпонентных смесей, которая желательно протекает при практически одинаковом (без учета гидравлического сопротивления) давлении. Объекты: подсистемы ЦГФУ, ГФУ подсистемы разделения продуктов алкилирования бензола, подсистемы разделения продуктов каталитического крекинга, пиролиза на стадии предварительного фракционирования


Слайд 37

38 Применение комплексов PTCDS в том числе в виде DWC при экстрактивной ректификации В октябре 2004 г. в Гельзенкирхене (Германия) на заводе компании «ARAL Aromatics GmbH» была пущена в эксплуатацию одноколонная установка выделение толуола с чистотой более 99.99 %масс. из глубоко гидрированного сырого бензола. Производительность установки по толуолу 30000 т/год, колонна отличается простотой обслуживания даже в условиях изменения состава сырья и качества получаемого продукта.


Слайд 38

39 Благодарю за внимание ! 119571, Москва, пр. Вернадского 86, МИТХТ им. М.В.Ломоносова, тел.(495)9368211, факс (495)4348711 timoshenko@mitht.ru


×

HTML:





Ссылка: