Назначение, конструкция и принцип действия колонны К-1

Колонна деэтанизации предназначена для разделения выветренного конденсата на газ деэтанизации (ГД) и деэтанизированный конденсат (ДК) путем ректификации.

Колонна деэтанизации представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения, внутри которого расположены 43 массообменных тарелки SUPERFRAC фирмы KOCH-GLITSCH оснащенными фиксированными клапанами VG-0, под тарелкой 43 расположена глухая панель. В верхней части 20 тарелок с шагом между тарелками от 550 до 600мм, диаметром 2200 мм, в нижней части 23 тарелки с шагом между тарелками от 650 до 700мм, диаметром 2600 мм. Питание подается на 23 или 25 тарелки (счет ведется сверху).

Конструкция колонны К-1 выполнена из жаропрочной нержавеющей стали 09Г2С. Конструкционная низколегированная 09Г2С расшифровывается как сталь, углерода в которой около 0,09% и содержание легирующих компонентов марганца, кремния и других, составляет в сумме менее 2,5%. Такая сталь может использоваться в качестве материала различных конструкций, работающих при температуре от минус 70 до 425°С под давлением. Поверхность колонны К-1 покрыта изоляцией и лакокрасочными веществами.

Разделение нестабильного (выветренного) конденсата на фракции путем перегонки (дистилляции) основано на различии температур кипения его компонентов.

При нагревании компоненты с более низкой температурой кипения переходят в пары, а компоненты с высокой температурой кипения остаются в жидкости. Пары после конденсации образуют дистиллят, неиспарившаяся жидкость – остаток. Такой процесс называется простой перегонкой.

При простой перегонке в дистиллят увлекается значительное количество легкокипящих компонентов, а в остатке накапливаются высококипящие компоненты. Для четкого разделения сложной смеси применяют перегонку с ректификацией. Процесс ректификации проводится в ректификационных колоннах и заключается в следующем. Горячие пары, поднимаясь по колонне, контактируют с более холодной жидкостью, стекающей вниз. Происходит охлаждение паров, конденсация и переход в жидкость наиболее высококипящих компонентов. Одновременно жидкость нагревается, низкокипящие компоненты испаряются. Иначе говоря, между парами и жидкостью происходит тепломассообмен.

С верха концентрационной части колонны получают продукт необходимой чистоты – ректификат (ГД), а с низа отгонной части – остаток (ДК).

Для предотвращения уноса капельной жидкости с газом деэтанизации в верхней части деэтанизатора установлен сетчатый каплеотбойник. При достижении перепада давления на каплеотбойнике выше установленного предела происходит срабатывание световой и звуковой сигнализации.

Чтобы создать в колонне паровой поток, часть отходящего из нее остатка нагревается в печи П-1 и возвращается в низ колонны в качестве "горячей струи".

Для поддержания необходимого температурного режима деэтанизатора производится циркуляция постоянного количества кубовой жидкости насосами Н-1, Н-2, через печь П-1 и возврат парожидкостной смеси в нижнюю часть деэтанизатора.

Для поддержания температурного режима в колонне, в нижнюю часть колонны необходимо подводить тепло. Для этого из кубовой части колонны отводят деэтанизированный конденсат во всасывающий трубопровод центробежного насоса Н-1, Н-2 в печи П-1, а затем нагретую циркулирующую жидкость направляют обратно в куб колонны.

Для работы ректификационной колонны, как говорилось выше, необхо-димо, чтобы с тарелки на тарелку непрерывно стекала орошающая жидкость – флегма. Она образуется за счет возвращения в колонну части верхнего продукта (ГД), называемого орошением.

Эффективность контакта обеспечивается ректификационными тарелками или насадкой.

Перепад давления с первой по 43 тарелки отображается на экране дисплея в операторной. При достижении перепада давления выше установленного предела происходит срабатывание световой и звуковой сигнализации.

При аварийной остановке технологической нитки предусмотрен автоматический сброс газа из деэтанизатора К-1 на факел, открытием электропривод ной задвижки.

В колонне К-1 используются клапанные тарелки. Принцип работы клапанной тарелки представлен на рисунке 14.

 

 

1 – корпус колонны; 2 – сливной карман; 3 – полотно тарелки; 4 – отверстие в тарелке; 5 – перегородка, регулирующая уровень на тарелке; 6 – фиксрованный клапан типа VG0, типа А; 7 – горячие пары с низа колонны; 8 – уровень жидкости на тарелке; 9 – пары обогащенные НКК; 10 – поток флегмы (жидкость обогащенная ВКК); 11 – гидрозатвор; 12 – устройство, равномерно распределяющее слой жидкости по полотну нижерасположенной тарелки.

 

Рисунок 14 – Принцип работы двухпоточной тарелки клапанного типа SUPERFRAC

За счет стекающей флегмы (10), на полотне тарелки (3) образуется уровень жидкости (8). Уровень на тарелке удерживается перегородкой (5). Перегородка останавливается высотой не менее двух сантиметров. Пары (9) продукта, поступающие с низа колонны, поднимаются к тарелке через клапана (6) и барботируют через слой жидкости, находящейся на тарелке. Проходя через слой жидкости, пары охлаждаются, происходит конденсация и переход в жидкость высококипящих компонентов, одновременно жидкость нагревается и низкокипящие компоненты испаряются, т.е. на тарелке происходит тепломассообмен между парами и жидкостью. Такой тепломассообмен происходит на каждой тарелке по всей колонне. На каждой тарелке нормируются свои температуры кипения и конденсации. Для исключения прохождения паров вне слоя жидкости на каждой тарелке смонтирован гидрозатвор (11). Отличительной особенностью тарелок SUPERFRAC является наличее устройства, равномерно распределяющее слой жидкости по полоту нижележащей тарелки.

Давление в колонне контролируется двумя манометрами, установленными один – в кубовой части, другой – в верхней; давление в системе деэтанизации поддерживается клапаном-регулятором давления, который установлен на шлемовой трубе К-1. Колонна К-1 снабжена уровнемерами, клапанами-регуляторами для регулирования уровня жидкости в колонне.

Для защиты аппарата от превышения давления на шлемовой линии установлены два пружинных предохранительных клапана, которые сбрасывают газ деэтанизации в факельную линию при повышении давления выше установленного, равного 32 кгс/см².

Балансовое количество и температура деэтанизированного конденсата отводится из куба деэтанизатора, под собственным давлением в колонне, который последовательно проходит межтрубное пространство теплообменников, отдает тепло потоку выветренного конденсата, затем доохлаждается в воздушных холодильниках ВХ-1, ВХ-2 технологической нитки до температуры не выше 30°С и поступает в общий коллектор ДК, по которому транспортируется в резервуарный парк ГНС.