Пропилен является одним из ключевых продуктов нефтехимической промышленности, служащим сырьем для производства полипропилена, акриловой кислоты, пропиленгликоля и других ценных химических соединений. Мировой спрос на пропилен неуклонно растет, что стимулирует развитие технологий его получения и совершенствование существующих методов разделения пропан-пропиленовой фракции (ППФ) Пропилен и пропан — почти неразделимы. [1] Разница их температур кипения составляет всего несколько градусов, поэтому ректификация пропан-пропиленовой смеси требует колоссальных энергозатрат и колонн высотой до 100 метров. Aspen HYSYS позволяет смоделировать этот сложнейший процесс, подобрать оптимальные параметры ректификации и найти баланс между чистотой продукта и экономической эффективностью. [2]

В качестве объекта моделирования на установке выделения пропилена выбран узел разделения ППФ. Схема модели представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Технологическая схема модели получения пропилена

Разделение происходит в ректификационных колоннах. Ректификация — это процесс разделения двойных или многокомпонентных смесей за счёт противоточного массообмена между паром и жидкостью. Четкое разделение требует ректификационных зон с большим числом тарелок и флегмовых чисел. Из-за этого используются несколько колонн С-116 и С-117, которые соединяются противопоточными потоками жидкости и пара таким образом, чтобы они совместно выполняли функцию одной ректификационной колонны.

Сырье — пропан-пропиленовая фракция подается в колонну С-116, в результате чего сверху отводится пропилен, который далее поступает в куб колонны С-117 под первую тарелку. В колонне С-117 происходит окончательное отделение пропилена от пропана. А кубовым продуктом колонны С-116 является пропан (пропановая фракция), с следующим составом: пропан — 73 % об., пропилен — 22 % об.. Пропилен, находящийся в составе пропана, приводит к потере целевого продукта. При увеличении производительности с 2 до 4 т/год это будет заметно сильнее. Поэтому нужно ввести дополнительную колонну разделения С-108, чтобы снизить потери пропилена в пропане и получить больше пропилена как товарный продукт. Схема модели представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Технологическая схема модели получения пропилена с ведением новой колонны

Когда пропан после С-116 колонны поступает в С-108 колонну, где происходит разделение, потерь пропилена становится меньше. Верхним продуктом является пропилен, который идет на орошение колонны С-116. Нижний продукт — пропан, где потери пропилена составляет только 3 % об., идет в качестве сырья печей пиролиза.

Пары, отводимые с верха колонны С-117, конденсируются в конденсаторе пропиленом-хладагентом и стекают в емкость V-100. Из V-138 часть товарного пропилена подается насосом Р-100 на орошение колонны С-117, другая часть в качестве готового продукта поступает на склад. [3]

Эффективность процесса оценивается по целевому продукту — товарного пропилена. В итоге получается пропилен с концентрацией 99,8 % об., где потери пропилена с пропан-рециклом составляют 2–3 % об. Созданная в программе Aspen Hysys модель процесса установки получения пропилена является высокоэффективным инструментом для дальнейшего анализа работы установки, поиска «узких мест» процесса и путей его оптимизации и интенсификации.

Литература:

1. Нефтегаз.РУ: официальный сайт. «Пропилен — углеводород ряда этилена». URL: https://neftegaz.ru/tech-library/neftekhimiya/698938-propilen/?ysclid=mpcnzgpfp0243822450 (дата обращения 12.05.2025)
2. AspenHysys: официальный сайт. — Бэдфорд. URL: https://www.aspentech.com/en/products/engineering/aspen-hysys (дата обращения 12.05.2025)
3. Постоянный технологический регламент производства этилена второй очереди (цех пиролиза, компримирования и разделения пирогаза 2021–2045) № 13–73–20, Том 1