Атмосферно - вакуумная перегонка нефти

     С помощью циркулирующего, неиспаряющегося  орошения тепло отводится как  из верхней, части колонны, так и  из промежуточных сечений. Схема съема тепла циркулирующим орошением следующая: жидкость забирается насосом 5 с какой-либо тарелки, прокачивается через холодильник или теплообменник 6 и возвращается в колонну на вышележащую тарелку.

     Сравнивая различные методы создания орошения, следует отметить, что применение парциального конденсатора связано с большими неудобствами. При высокой производительности установок размеры парциальных конденсаторов растут и становится трудно размещать их над колонной. Кроме того, возникают сложности в регулировании температуры колонны, так как быстро изменить количество подаваемого из парциального конденсатора орошения невозможно. 

     I -  пары из колонны; II - орошение; III - охлаждающий агент (вода, воздух, холодное сырье); IV - ректификат; 1 - колонна; 2 - парциальный конденсатор; 3 - конденсатор - холодильник; 4 - рефлюксная емкость; 5 - насос; 6 - теплообменник (холодильник) 

     Рисунок 14 - Схемы орошения ректификационных колонн с применением парциального конденсатора (а), холодного (острого) орошения (б) и циркулирующего орошения (в) 

     При отводе тепла острым орошением конденсатор  можно размещать на любой высоте, сооружение и эксплуатация конденсаторов в этом случае много проще. Однако применение острого орошения требует установки специального насоса для подачи орошения и затраты электроэнергии.

     На  современных установках по перегонке  нефти используются комбинированные  схемы орошения. В сложных колоннах масса ректификата при переходе от первой (нижней) простой колонны (секции) к верхней сокращается, а масса флегмы (если в колонну подается только острое орошение) должна в той же последовательности увеличиваться. Дело в том, что через секции, расположенные выше, должно проходить такое количество флегмы, которого было бы достаточно не только для данной колонны, но и для колонн, расположенных ниже. Таким образом, вышележащие секции оказываются перегруженными жидкостным потоком, величина которого значительно превышает необходимое для данной секции орошение. При переходе на комбинированную схему вводится только то количество. 
 

     4.6 Способы создания  вакуума  

     Вакуум  в колоннах создается с флегмы, которое необходимо для верхней секции колонны. В остальных секциях флегма создается с помощью циркулирующего орошения, которое забирается с нижележащей тарелки соответствующей секции, охлаждается и подается на верхнюю тарелку этой секции. В атмосферных колоннах современных установок первичной перегонки имеется 2 - 3 циркулирующих орошения. Число промежуточных орошений, как правило, на единицу меньше числа отводимых боковых погонов.

     Внедрение промежуточных циркулирующих орошений позволяет улучшить условия регенерации  тепла на установке, так как температура отводимого циркулирующего орошения выше температуры острого орошения и дает возможность значительно разгрузить верхнюю часть атмосферной колонны и конденсаторы - холодильники. В многосекционных вакуумных колоннах орошение создается исключительно с помощью потоков циркулирующих орошений помощью вакуум-насосов или пароструйных эжекторов. Вакуум-насосы по принципу действия аналогичны компрессорам. Существуют поршневые, ротационные и водокольцевые вакуум-насосы.

     Принцип работы пароструйных эжекторов (рисунок 15) - использование кинетической энергии водяного пара. Струя пара с большой скоростью вытекает из сопла, захватывает отсасываемую газожидкостную смесь и вместе с ней выбрасывается в атмосферу.

     I - отсасываемая   смесь;   II - выхлоп;   III - водяной пар; IV - вода; 1 - паровое сопло; 2 - головка;  3 - диффузор;   4 - эжектор I ступени; 5 - эжектор 2 - й ступени; 6 - конденсатор смешения; 7 - барометрическая труба 

     Рисунок 15 - Пароэжекторные  агрегаты - одноступенчатые (а) и двухступенчатые (б) 

     Чтобы создать небольшой вакуум (до 90 кПа), используют одноступенчатые эжекторы. Если требуется более глубокий вакуум, применяют многоступенчатые пароэжекторные агрегаты, снабженные промежуточными конденсаторами (рисунок 15, б). В конденсаторах рабочий пар и газы, выходящие из предыдущей ступени, охлаждаются и конденсируются.

     Эжекторами  и вакуум-насосами из вакуумных колонн отсасываются газы разложения, водяной пар, подаваемый в колонны для улучшения ректификации, а также воздух, попавший в аппаратуру вследствие ее недостаточной герметичности. Схемы конденсации паров, уходящих из вакуумных колонн, изображены на рисунке 16. 

     а  - с конденсатором смешения; б - с  поверхностным конденсатором; I - водяной пар; II - вода; III - уловленный нефтепродукт; IV - вода, загрязненная нефтепродуктами; V - сконденсировавшиеся газы (выхлоп эжектора); 1 - колонна; 2 - барометрический конденсатор; 3 - барометрическая труба; 4 - эжекторы; 5 - промежуточный конденсатор пароэжекторного агрегата; 6 - барометрический колодец; 7 - поверхностный конденсатор; 8 - газосепаратор;   9 - отстойник - сепаратор 

     Рисунок 16 - Схемы конденсации паров, уходящих из вакуумной колонны 

     В схеме на рисунке 16, а основным аппаратом, применяемым для конденсации, является барометрический конденсатор смешения. Он представляет собой цилиндрический аппарат с каскадными ситчатыми тарелками, под нижнюю из которых поступают пары с верха вакуумной колонны. Охлаждающая вода подается на верхнюю тарелку. Сконденсировавшиеся нефтяные пары и вода сливаются по трубе 3 в барометрический колодец 6, а газ с верха барометрического конденсатора отсасывается паровыми эжекторами или вакуум - насосами 4. Существенный недостаток схемы а состоит в том, что при непосредственном смешении с нефтяными парами охлаждающая вода сильно загрязняется сероводородом и нефтепродуктами. Экспериментально установлено, что в воде конденсаторов содержится до 5% от получаемой на АВТ дизельной фракции. Вода, загрязненная нефтепродуктами, попадает затем в сточные воды завода, загрязняя почву и водоемы.

     В схеме на рисунке 16, б опасность загрязнения воды устранена. Пары с верха вакуумной колонны поступают в поверхностный конденсатор 7, где конденсируется основная часть водяных паров и унесенных нефтяных фракций. В качестве поверхностного конденсатора применяются кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой или аппараты воздушного охлаждения. Затем конденсат и пары поступают в газосепаратор 8, из которого не-сконденсировавшиеся пары отсасываются эжекторами. Конденсат по барометрической трубе поступает в отстойник - сепаратор 9. Сюда также подаются паровые конденсаты из межступенчатых конденсаторов эжектора. Вода из отстойника сбрасывается в канализацию, а нефтепродукт, отделенный от воды, возвращается в линию дизельной фракции. Выхлопные газы из эжектора сжигаются в трубчатой печи. На всех действующих АВТ система с использованием конденсаторов смешения заменяется системой с поверхностными конденсаторами.

     Современные схемы создания вакуума обеспечивают поддержание в колоннах установок АВТ остаточного давления 5 - 9 кПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          5 Современные промышленные установки перегонки нефти и газов 
 

     Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компоненты товарных нефтепродуктов. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов и технико - экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемых атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно- вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

     В зависимости от направления использования  фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными и соответственно этому - варианты переработки нефти.

     На  установках AT осуществляют неглубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки ВТ предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов вторичной переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

     Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ - AT, ЭЛОУ - АВТ, ЭЛОУ - АВТ вторичная перегонка и т.д.

     Диапазон  мощностей отечественных установок  перегонки нефти широк – от 0,5 до 8 млн т нефти в год. До 1950 г. максимальная мощность наиболее распространенных установок AT и АВТ составляла 500-600 тыс.т/год. В 1950-60-х гг. проектировались и строились установки мощностью 1; 1,5: 2 и 3 млн т/год нефти. В 1967 г. ввели в эксплуатацию высокопроизводительную установку АВТ мощностью 6 млн т/год. Преимущества установок большой единичной мощности очевидны: высокая производительность труда и низкие капитальные и эксплуатационные затраты.

     Еще более существенные экономические  преимущества достигаются при комбинировании AT и АВТ с другими технологическими процессами, такими, как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т.д. Поскольку в эксплуатации находятся AT и АВТ довоенного и последующих поколений, отечественные установки характеризуются большим разнообразием схем перегонки, широким ассортиментом поучаемых фракций. Даже при одинаковой производительности ректификационные колонны имеют разные размеры, неодинаковое число и разные типы тарелок; по разному решены схемы теплообмена, холодного, горячего и циркуляционного орошения, а также вакуум создающей системы.

     6 Влияние свойств нефти на технологию ее переработки 
 

     6.1 Характеристика нефтей, поступающих на установки АВТ 

     При проектировании атмосферно-вакуумных установок (АВТ) качество нефти является важнейшей характеристикой, поскольку именно оно определяет ассортимент продуктов и технологическую схему процесса, режим работы аппаратов и выбор конструкционных материалов, а также расход реагентов. Согласно технологической классификации нефтей (ГОСТ 912 - 66), класс нефти характеризует содержание серы, тип - выход моторных топлив, группа и подгруппа - выход и качество масел, вид - содержание парафина в нефти.

     В нефтях присутствуют растворенные газы, вода и соли. Содержание газов колеблется от 1 - 2 до 4% (масс). Эти колебания зависят в основном от типа нефти, условий ее стабилизации па промысле, вида транспортирования, типа емкостей хранения на заводе, атмосферных условии и ряда других факторов. Удаляют газы обычно при стабилизации нефти на промыслах. В результате стабилизации получается ценное сырье для нефтехимической промышленности, достигается большой стабильностью фракционного состава нефти, поступающей на установки АВТ. Оптимальной глубиной стабилизации нефтей считается дебутанизация. Однако в некоторых случаях появляется необходимость извлекать из нефти часть пентановых фракций (40 - 80% от потенциального содержания в нефти). Перед поступлением на установки первичной перегонки нефти следует, как было отмечено, тщательно обезвоживать и обессолить. 
 

     6.2 Обоснование и выбор схемы установки АВТ 

     Технологическая схема установки АВТ должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья наиболее экономичным способом. Ввиду большого разнообразия используемых нефтей и их качества, а также возможного ассортимента продуктов не всегда следует применять одну типовую схему. При выборе схемы АВТ необходимо определять: оптимальную мощность установки, возможность и целесообразность комбинирования АВТ с другими установками, оптимальную схему отдельных блоков установки, схему размещения оборудования на территории установки. Выбранная схема должна обеспечить большую глубину отбора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технико - экономнческие показатели. При составлении схемы следует учитывать и применять самые прогрессивные решения. 
 
 
 

     7 Описание технологической схемы 
 

     Данная  технологическая схема комбинированной установки ЭЛОУ - АВТ производительностью 6 млн. т нефти в год, рассчитанна на переработку сернистых нефтей и построенна на ряде заводов.

     Нефть, поступающая на установку, забирается насосом Н - 1 и двумя потоками проходит через сырьевые теплообменники, в которых нагревается до 130 - 140°С. Первый поток нефти подогревается за счет теплообмена с первым (в Т - 1) и вторым (в Т - 2) циркулирующими орошениями колонны К - 2. Второй поток проходит через теплообменники Т - 3, где подогревается фракцией 350 - 500°С, и Т - 4 - средним циркулирующим орошением вакуумной колонны К - 6. Затем оба потока нефти смешиваются и поступают на блок обессоливания.