Разделение газов
Способы разделения газовых смесей. Для разделения смеси газов или фракции, пригодные для дальнейшей переработки применяются следующие процессы: конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация, адсорбция.
Конденсация – это первая стадия разделения газов. Газ превращается в двухфазную систему, которую механически разделяют на газ и жидкость. Охлаждающим агентом используют воду или воздух. Температура конденсации 35-40оС. Чтобы увеличить число конденсирующихся компонентов, понижают температуру конденсации – испаряющимся аммиаком, хладоном, этаном, пропаном. Пропаном и аммиаком температуру можно понизить до –40оС, этаном до –80оС.
Компрессия применяется в схемах разделения газов совместно с конденсацией. При повышении давления создаются наиболее благоприятные условия конденсации углеводородов. В первую очередь конденсируются наиболее тяжелые компоненты.
Абсорбция – это процесс поглощения компонентов газа жидкостью (абсорбентом), вступающей с ним в контакт. Эффективность зависит от температуры, давления, физико-химических свойств газа и абсорбента, скорости движения газа, количества абсорбента.
Газовый компонент абсорбируется, когда парциальное давление этого компонента в газовой фазе превышает его парциальное давление в парах, равновесных с жидкостью, являющейся абсорбентом и вступающей в контакт с газом. Количество поглощенного компонента пропорционально времени и поверхности контакта жидкой и газовой фаз.
Поглощение газа жидкостью сопровождается выделением тепла. Для охлаждения применяют воду и искусственные хладагенты: пропан, аммиак.
Рис. 61. Принцип работы ректификационной колонны
Параметры: q1 – объем сырья А+В; q2 – количество орошения А; q3 – количество полученного легкого компонента A; q4 – количество полученного тяжелого компонента В;
t1 – температура сырья; t2 – температура верха колонны; t3 – температура низа колонны;
t4 – температура продукта после теплообменника.
Аппараты: 1 – теплообменник; 2 – колонна; 3 – конденсатор; 4 – емкость орошения;
5 – насос; 6 – кипятильник; 7 – глухая тарелка; 8 – барботажная тарелка;
9 – провальная тарелка; 10 – сливной карман.
Потоки: I – сырье; А+В; II – пары компонента А; Ш – орошение; IV – компонент А, продукт; V – компонент В, жидкая фаза; VI – пары компонента А; VII – вывод компонента А;
VIII – теплоноситель (пар); IX – конденсат водяного пара
Адсорбция. Метод мало распространен в промышленности. Подобно жидким поглотителям (абсорбентам) твердые адсорбенты интенсивно поглощают тяжелые углеводороды. Адсорбцию применяют для извлечения целевых компонентов, в которых содержание извлекаемых углеводородов не превышает 50 мг\м3, а также из газов, содержащих воздух.
Завершающая стадия разделения газовых смесей – применяется для получения индивидуальных углеводородов высокой чистоты. На ректификацию подают жидкость, выделенную из газа конденсационно-компрессионным или абсорбционным. Особенность – разделение очень близких по температуре кипения продуктов и получения продуктов высокой степени чистоты.