книги / Переработка углеводородных газов

К регулярным следует отнести насадки, расположение элементов которых в объеме колонны подчинено строгому геометрическому порядку, создающему упорядоченные каналы для прохода паров. Материал таких насадок – стекло, металлические пластины, сетки. Примерытаких насадок представленына рис. 5.28.

Тарелки – это контактные устройства, на которых контакт (и соответственно тепло- и массообмен) пара и жидкости осуществляется в барботажном, струйном и вихревом режиме (рис. 5.29). Осуществление контакта фаз в том или ином из указанных режимов будет определяться конструкцией тарелки. В отличие от насадки контакт пара и жидкости имеет место на каждой тарелке, затем обе фазы разделяются и вступают в контакт на смежных тарелках: пар – на вышележащей, жидкость – на нижележащей.

(П и Ж – направления движения пара и жидкости)

91

Конструкций тарелок очень много, так же как и насадок. Основные из них, которые нашли применение в промышленности, показаны на рис. 5.29.

5.10. Компрессоры (компрессорные машины)

На предприятиях химической промышленности, в том числе на установках газопереработки, проведение многих процессов требует поддержания давления, отличного от атмосферного, что позволяет увеличить скорость процессов и уменьшить размеры используемой аппаратуры. Компримирование газов применяют при перемещении их по аппаратам и трубопроводам. Интервал давлений в различных техпроцессах, колеблется от 10–8 до 103 ат.

Машины, применяемые для перемещения и сжатия газа, называют компрессорными машинами, которые в зависимости от степени сжатия можно подразделить на несколько типов:

вентиляторы – для транспортировки значительных объемов

газов;

газодувки – в условиях высокого сопротивления газовых коммуникаций для перемещения газов;

компрессоры – с целью создания высоких давлений;

вакуум-насосы – для отвода газов при давлениях ниже атмосферного.

В зависимости от принципа действия компрессорные маши-

ны бывают поршневые, ротационные, центробежные и осевые.

Впоршневых машинах сжатие газа является результатом уменьшения объема газа при движении поршня.

Вротационных машинах сжатие происходит за счет уменьшенияобъемагазаприэксцентричнорасположенномвращенииротора.

Вцентробежных машинах сжатие осуществляется путем передачи энергии потоку газа в результате силового воздействия лопаток рабочего колеса.

Восевых машинах газ сжимается при движении его вдоль оси рабочего колеса и направляющего аппарата.

Вкачестве вакуум-насосов могут быть использованы любые компрессорные машины. Отличие состоит в том, что всасывание

92

в них происходит при давлении ниже атмосферного, а нагнетание несколько выше атмосферного.

В химической промышленности применяются также струйные компрессоры и вакуум-насосы.

Поршневые компрессоры делятся по числу всасываний и нагнетаний за один двойной ход поршня на компрессоры одинарного и двойного действия. Последний за один двойной ход поршня производит два всасывания и два нагнетания.

Ротационные компрессоры и газодувки (рис. 5.30). В кор-

пусе (1) компрессора вращается ротор (2), эксцентрично расположенный относительно внутренней поверхности корпуса. Пластины (3) могут свободно перемещаться в пазах ротора и при его вращении под действием центробежной силы выходят из пазов. Под влиянием этой же силы пластины плотно прижимаются к внутренней поверхности корпуса. Таким образом, серповидное рабочее пространство между ротором и корпусом разделяется при помощи пластин на ряд различных по объему камер.

Рис. 5.30. Схема ротационного пластинчатого копрессора: 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – скользящие пластины

Водокольцевые компрессоры. В корпусе (1) компрессора на-

ходится ротор (2) с лопатками плоской формы. Перед пуском компрессор заполняется наполовину водой, которая при вращении ротораотбрасывается к периферии иобразует водяноекольцо соосно с корпусом компрессора и эксцентричное по отношению к ротору. Между лопатками ротора и водяным кольцом образуются ячейки,

93

объем которых за время первой половины оборота ротора увеличивается, а за время второй половины уменьшается. Газ засасывается в ячейки, объем которых возрастает через отверстие (3) в крышке компрессора. Вследствие уменьшения объема ячеек газ сжимается и выталкивается в нагнетательноеотверстие (4).

Рис. 5.31. Схема ротационного водокольцевого компрессора (а) и схема его установки для откачки газов (б): 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – всасывающее отверстие; 4 – нагнетательное отверстие; 5 – бачок; 6 – переливная труба для заполнения вакуум-насоса жидкостью

94

щается поршнем по периферии газодувки. Попадая в нагнетательный патрубок (4), газ сжимается и затем выталкивается в напорный трубопровод.

Вентиляторы. Центробежные вентиляторы подразделяются на вентиляторы низкого (Р 103 Н/м2), среднего и высокого (Р = 3·103 Н/м2) давления. В спиральном корпусе (1) вентилятора (рис. 5.33) вращается рабочее колесо (2) с большим числом лопаток. Газ поступает по оси вентилятора через патрубок (3) и далее выходит через нагнетательный патрубок (4).

Рис. 5.33. Схема вентилятора низкого давления: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок

Турбогазодувки (рис. 5.34). В корпусе (1) турбогазодувки вращается рабочее колесо (2) с лопатками, подобными лопаткам центробежного насоса. Колесо расположено внутри направляющего аппарата (3), где кинетическая энергия газа переходит в потенциальную энергию давления. Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска, соединенных между собой лопатками с наклоном, противоположным наклону лопаток рабочего колеса. Газ поступает в турбогазодувку через патрубок (4) и выходит из нагнетательного патрубка (5). Турбогазодувки бывают одноступенчатые – на валу 1 рабочее колесо – и многоступенчатые (рис. 5.35) – на валу установлено несколько колес.

Турбокомпрессоры. Их используют для получения более высоких степеней сжатия, чем обеспечивают турбогазодувки. По своему устройству аналогичны многоступечатым турбогазодувкам.

95

Осевые компрессоры (рис. 5.37) используют, когда требуется обеспечить большую подачу при невысоких степенях сжатия (3,5–4). Роль привода таких компрессоров выполняют паровые или газовые турбины.

Рис. 5.37. Схема осевого компрессора: 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – лопатки; 4 – направляющий аппарат

направлении. Двухступенчатые винтовые компрессоры изготавливаются в расчете на давления до 8 ат, скорость вращения роторов в них может достигать 10 000 об/мин.

97

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Кидни А.Дж., Парриш У.Р., Маккартни Д. Основы переработки природного газа: пер. с англ. / под ред. О.П. Лыкова, И.А. Голубевой. – СПб.: Профессия, 2014. – 644 с.

2.Тархов Л.Г., Беляева Е.Ю. Добыча и первичная переработка газа и газового конденсата: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 174 с.

3.Рябов В.Г. Технология переработки нефти и газа: учеб. пособие. Ч. 1. Первичная переработка нефти и газа. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 225 с.

4.Ахметов С.А., Гайсина А.Р. Моделирование и инженерные расчеты физико-химических свойств углеводородных систем: учеб. пособие. – СПб.: Недра, 2010. – 128 с.

5.Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды: учеб. для вузов. – М.: Альянс, 2014. – 316 с.

6.Рачевский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. – М.:

Нефть и газ, 2009. – 640 с.

7.Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти

иприродного газа: учеб. пособие для вузов. – М.: Химия, 1999. – 568 с.

98

Учебное издание

Рябов Валерий Германович, Чудинов Александр Николаевич

ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Учебное пособие

Редактор и корректор Н.В. Бабинова

Подписано в печать 30.05.2019. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 6,25. Тираж 30 экз. Заказ № 92/2019.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел.: (342) 219-80-33.

99