Проект установки АВТ мощностью 2,5 млн тонн в год

     1 — трубчатая печь; 2 — ректификационная  колонна; 3 — отпарная колонна; 4 — теплообменники; 5 — холодильники; 6 — конденсатор-холодильник. Линии: I — нефть; II — верхний продукт; III — боковые продукты; IV — гудрон;   V — водяной пар; VI — вода. 

     Рисунок 1.1- Схема трубчатой установки для перегонки нефти до гудрона 
 
 
 

     1 — трубчатая печь; 2 — ректификационная колонна; 3 — конденсатор-холодильник; 4 — водоотделитель; 5 — отпарные колонны; 6 — теплообменники; 7 — холодильники.

     Линии: I — нефть; II — сухой газ; III — верхний продукт; IV — боковые фракции; V— полугудрон; VI—водяной пар. 

     Рисунок 1.2 - Схема трубчатой установки  для перегонки нефти до полугудрона 

     Работа  установки однократного испарения  упрощается при перегонке нефтей до мазута или полугудрона. Особенностью этой установки является применение промежуточного циркуляционного орошения и выносных отпарных секций для каждого из боковых погонов. На трубчатых установках однократного испарения можно успешно перерабатывать только тщательно стабилизированные и обессоленные нефти. В противном случае трубы теплообменников и печей забиваются солями, что приводит к повышению давления на сырьевом насосе и способствует прогару печных труб. 
 

     Установки двукратного испарения нефти  до мазута 

     Для этих установок характерно предварительное  частичное испарение нефти перед  поступлением в трубчатую печь. Испарение  может происходить в испарителе (пустотелой колонне), либо в ректификационной колонне с тарелками. Испаритель применяют в тех случаях, когда в качестве сырья служит стабилизированная (дегазированная), слегка обводненная и не содержащая сероводорода нефть. Нефти же, содержащие растворенные газы (включая сероводород), воду и соли, направляют в отбензинивающую ректификационную колонну.

     Вариант с испарителем был реализован в схемах трубчатых установок, названных  «Советскими трубчатками» и спроектированных в 1935—1936 гг. Гидрогазнефтью для перегонки стабильных нефтей Азербайджана. Впоследствии такие установки применяли и на других заводах Советского Союза. В 1962 г. был разработан проект реконструкции «Советских трубчаток», предусматривающий повышение их производительности и возможность работы на нестабилизированных нефтях. Кроме того, предусматривалось максимальное использование тепла промежуточного циркуляционного орошения для предварительного нагрева нефти и сокращение до минимума количества острого орошения в основной колонне. Тарелки для отбора боковых погонов были переоборудованы под «глухие», так что вся жидкость с этих тарелок перетекала в отпарные колонны, где обрабатывалась водяным паром. Одновременно была увеличена поверхность теплообменников и холодильников, поршневые насосы заменены на центробежные, установлены новые насосы, а трубы пароперегревателя в печи переобвязаны на подогрев сырья. Для борьбы с коррозией конденсационной аппаратуры в шлемовые трубы колонны вводили газообразный аммиак. 
 

     1 — печи; 2 — испаритель; 3 — ректификационная колонна; 4 — конденсатор бензина; 5 — водоотделитель; 6 — газосепаратор (емкость орошения); 7 — колонны для защелачивания бензина; 8 — отпарные колонны; 9 — холодильники; 10 —теплообменники. 

     Линии: I — газ; II — фракция н. к. — 140° С; III — водяной пар; VI — фракция 140— 240° С; V — нефть; VI — фракция 240—300° С; VII — фракция 300—350° С; VIII — мазут;

     IX — орошение. 

     Рисунок 1.3 - Схема установки двухкратного испарения с испарителем 

     Схема установки после реконструкции  приведена на рисунке 1.3. Обессоленная нефть V двумя потоками прокачивается через теплообменники 11 и водогрязеотделитель 12 и с температурой около 200° С поступает в испаритель 2, где разделяются паровая и жидкая фазы. Паровая фаза направляется в основную колонну 3 , туда же после нагрева в печи 1 до 330—340° С поступает и жидкая фаза. Колонна 3 имеет 31 тарелку в концентрационной части, тепло отводится промежуточным циркуляционным орошением с 10, 17 и 25 тарелок, считая снизу.

     В качестве боковых погонов отбираются фракции 140—240, 240—300 и 300—350° С. Головным продуктом колонны является бензин II (н. к. —140° С). Пары его проходят конденсатор 4, конденсат поступает в водоотделитель 5 и газосепаратор 6. Часть конденсата используется в качестве орошения IX, а балансовое количество направляется на щелочную промывку в колонну 7 и далее в товарный парк. Несконденсировавшиеся углеводороды I направляются на газофракционирующую установку. Остатком колонны является мазут.

     Большое распространение имеют установки  двухкратного испарения, в которых вместо испарителя установлена отдельная ректификационная колонна. На таких установках (рисунок 1.4) нефть 1 несколькими параллельными потоками прокачивается через группу теплообменников 7 в среднюю часть колонны предварительного испарения 1. Пары бензина и воды вместе с растворенными в нефти углеводородными газами и сероводородом проходят через конденсатор-холодильник 6 в газосепаратор 5. Газ III из газосепаратора направляется на газофракционирующую установку, а бензин частично подается в колонну в качестве орошения, остальное его количество подается в стабилизационную колонну 4. Головным продуктом этой колонны, работающей под давлением, является сжиженный газ IV, также направляемый на газофракционирующую установку. Отбензиненная нефть II из колонны 2 прокачивается по змеевику печи 1 в основную колонну 3 под 7-ую тарелку, считая снизу [1]. 

      1 — трубчатая печь; 2 — отбензинивающая колонна; 3 — основная атмосферная колонна; 4 — стабилизационная колонна; 5 — газосепаратор (емкость орошения); 6 — конденсатор-холодильник; 7 — теплообменник; 8-— отпаряая колонна; 9 — паровой подогреватель.

       Линии: I — сырая нефть; II — отбензиненная нефть; III — сухой газ; IV — сжиженный газ; V — тяжелый бензин; VI — стабильный бензин; VII — боковые продукты; VIII — мазут; IX — вода; Х — водяной пар; XI — орошение. 

     Рисунок 1.4- Схема установки двухкратного испарения с отбензинивающей колонной

     Всего в колонне 40 тарелок. Ее головным продуктом  является тяжелый бензин V, пары которого, пройдя конденсатор-холодильник 6, поступают в газосепаратор 5, а оттуда частично на орошение в колонну 3, а остальное количество после выщелачивания и промывки водой на компаундирование со стабильным бензином VI из колонны 4. На установке отбираются также фракции VII авиационного керосина, дизельного топлива и снизу колонны 3 мазут. 
 
 
 
 
 
 

     Атмосферно-вакуумные  установки 

     Вакуумные трубчатые установки обычно сооружают в едином комплексе с атмосферной ступенью перегонки нефтей. Комбинирование процессов атмосферной и вакуумной перегонки на одной установке имеет следующие преимущества: сокращение коммуникационных линий, меньшее число промежуточных емкостей, компактность, удобство обслуживания, возможность более полного использования тепла  дистиллятов и остатков, сокращение расхода металла и эксплуатационных затрат, большая производительность труда.

     В 1947—1953 гг. сооружались АВТ мощностью 0,5 млн. т/год нефти, затем их мощность была доведена до 0,8—1 млн. т/год. В последующие годы были сооружены АВТ мощностью 1, 2, 3 и 6 млн. т/год. В настоящее время ведутся работы по созданию АВТ мощностью 10—12млн./г.

     На  рисунке 1.5 представлена технологическая  схема атмосферно-вакуумной установки  топливного профиля, предназначенной  для переработки сернистой нефти. Газойль, отбираемый сверху вакуумной колонны, представляет собой широкую фракцию и используется как исходное сырье для каталитического крекинга. Составными частями такой установки являются атмосферная колонна 2 и две последовательно работающие вакуумные колонны 4 и 5. В первой из них отбираются три масляных дистиллята и полугудрон VII — в остатке. Часть остатка используется как сырье для получения остаточного масла, остальная через змеевик печи подается во вторую вакуумную колонну, работающую при остаточном давлении 10—15 мм рт. cm. В этой колонне получают тяжелое дистиллятное сырье для каталитического крекинга или гидрокрекинга. Остатком перегонки является гудрон XIII, используемый как дорожный  битум. Лигроиновая фракция направляется на каталитический риформинг. Широко используется промежуточное циркуляционное орошение.  Особый интерес представляет вакуумсоздающая аппаратура в виде эжекторов и поверхностных конденсаторов вместо барометрических.

     При помощи такой системы создается  более глубокий вакуум, а нефтеперерабатывающий завод и водоемы избавлены от загрязненных сероводородом потоков воды. Меньшее остаточное давление во второй колонне и хорошее фракционирование позволяют уменьшить коксуемость и содержание металлов в дистиллятах, направляемых на каталитический крекинг и на производство масел.

     1 — трубчатые печи; 2 — атмосферная колонна; 3 — вакуумная колонна; 4 — отпарная колонна; 5 — конденсатор-холодильник; 6 — водоотделитель; 7 — теплообменник;   8 — холодильник; 9 — барометрический конденсатор;. Линии: I — нефть; II — боковой продукт; III — верхний продукт; IV — газ; V — мазут; VI — гудрон; VII — водяной пар; VIII — вода; IX — несконденсировавшиеся пары и газы. 

     Рисунок 1.5 - Атмосферно-вакуумная установка  для перегонки сернистой нефти

     Существуют  схемы установок АВТ четырехкратного испарения: с двумя атмосферными колоннами и двумя вакуумными. В качестве испаряющегося агента используют газойль. Как следует из схемы, полугудрон V из первой вакуумной колонны 4 перед входом в печь 1 смешивается с газойлем XIV. Нагретая в печи смесь подается во вторую вакуумную колонну 5, где отбираются три продукта: циркулирующий газойль XIV, вязкий масляный дистиллят IV и остаток — гудрон VI. 

     Комбинированные установки

     Все возрастающая мощность строящихся и  проектируемых нефтеперерабатывающих заводов требует комплектования их минимальным числом технологических установок, что снижает капиталовложения, сокращает сроки строительства заводов. Решение этой задачи достигается как повышением производительности технологических установок, так и комбинированием процессов на одной установке.

     Комбинирование  процессов первичной перегонки  и термического крекинга практиковалось на заводах СССР с 30-х годов. Трудности при эксплуатации и ремонте таких установок были успешно преодолены. Накопленный опыт и современный уровень развития автоматики, телемеханики, дистанционного управления и регулирования технологических процессов позволяют расширить область применения комбинированных установок и сделать их надежными в работе. Основное внимание было уделено созданию прямой перегонки и других процессов переработки нефти.

     Возможны  различные комбинации процессов  на одной установке: ЭЛОУ — АТ; АВТ — вторичная перегонка широкой бензиновой фракции; первичная перегонка нефти — каталитический крекинг вакуумного газойля — деструктивная перегонка гудрона; первичная перегонка нефти — коксование мазута в кипящем слое кокса [1]. 
 
 
 
 

     1-электродегидратор;  2 — отбензинивающая колонна; 3 — основная атмосферная колонна; 4 — вакуумная колонна; 5 — стабилизационная колонна; 6 — абсорбер; 7- атмосферная печь; 8- теплообменники; 9-конденсаторы-холодильники;    10 — газосепараторы;  11-отпарные колонны; 12 — барометрический конденсатор; 13 — эжектор; 14 — паровые подогреватели; 15 — вакуумная печь.

     Линии: I — сырая нефть; II — обезвоженная и обессоленная нефть; III — отбензиненная   нефть; IV — мазут; V — стабильный бензин; VI — боковые продукты атмосферной колонны; VII — боковые продукты вакуумной колонны; VIII — гудрон; IX — водяной пар; X - оборотная вода; XI -аммиачная вода; XII - сухой газ;  XIII – сжиженный газ; XIV — несконденсировавшиеся пары и газы; XV -легкий бензин; XVI - горячая струя; XVII - тяжелый   бензин; XVIII- вода,  деэмульгатор и щелочь. 

     Рисунок 1.6 – Схема комбинированной установки  – ЭЛОУ-АВТ 

     Технологическая схема комбинированной установки ЭЛОУ — АВТ приведена на рисунке 1.6. Подогретая в теплообменниках 8 нефть I с температурой 120—140° С в дегидраторах 1 подвергается термохимическому и электрообезвоживанию и обессоливанию в присутствии воды, деэмульгатора и щелочи. Подготовленная таким образом нефть дополнительно подогревается в других теплообменниках и с температурой 220° С поступает в колонну 2. Сверху этой колонны отбирается фракция легкого бензина XV. Остаток III снизу колонны 2 подается в печь 7, где нагревается до 330° С, и поступает в колонну 3. Часть нефти из печи 7 возвращается в колонну 2 в качестве горячей струи. Сверху колонны 3 отбирается тяжелый бензин XVII, а сбоку через отпарные колонны 11 фракции VI (140-240, 240-300 и 300-350° С). Мазут IV снизу колонны 3 подается в печь 15, где нагревается до 420° С, и поступает в вакуумную колонну 4, работающую при остаточном давлении 60 мм рт. cт. Водяные пары, газообразные продукты разложения и легкие пары XIV сверху колонны 4 поступают в барометрический конденсатор 12, несконденсировавшиеся газы отсасываются эжектором 13. Боковыми погонами колонны 4 являются фракции VII, остатком — гудрон VIII. В результате комбинирования АВТ и ЭЛОУ достигается более эффективная переработка нефти, снижается себестоимость продукции за счет снижения доли затрат на энергоносители и компенсацию теплопотерь.

       Основные схемы  вакуумной перегонки мазута

       Перегонку остатка из атмосферной колонны  — мазута — осуществляют при  пониженном давлении на вакуумном блоке  установок АВТ. Если перегонять мазут для разделения его на фракции при атмосферном давлении (или близком к нему), это потребует нагрева его до 400°С и выше. При этом высокомолекулярные углеводороды и тяжелые смолистые соединения, входящие в состав мазута, будут, наряду с перегонкой, расщепляться с образованием кокса, газов разложения и более легких углеводородов. Естественно, качество целевых продуктов, получаемых в столь жестких термических условиях не будет отвечать заданной цели, например, получению масляных фракций или сырья для каталитического крекинга.