Файл: Элоуавт со вторичной переработкой бензина и др.pdf

1 Варианты перегонки нефти на установках АТ Промышленные установки первичной перегонки делятся на атмосферные АТ, вакуумные (ВТ) и комбинированные (например, АВТ, ЭЛОУ-АВТ,
ЭЛОУ-АВТ со вторичной переработкой бензина и др. Эти установки составляют основу всех НПЗ и предназначены для разделения нефти на фракции, которые используются как компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырьё для вторичных процессов и сырьё нефтехимии. Установки АТ (атмосферная трубчатка) предназначены для неглубокой переработки нефти по топливному варианту с получением светлыхфракций бензина, керосина, дизельного топлива) и остатка – мазута. Установки ВТ (вакуумная трубчатка) предназначены для перегонки мазута. Получаемые на этих установках газойлевые, масляные фракции и остаток – гудрон используют в качестве сырья для получения дополнительных количеств топливных фракций, смазочных масел, битума, кокса, асфальта и др. Это позволяет увеличить глубину переработки нефти. Для глубокой переработки нефти по топливному варианту применяют установки АВТ топливного варианта. Для этого мазут перегоняется в блоке ВТ с получением вакуумного газойля и гудрона. Вакуумный газойль далее используется в качестве сырья установок каталитического, термического или гидрокрекинга. При глубокой переработки по масляному варианту применяют установки АВТ масляного варианта. В этом случаев блоке АТ получают бензиновые и ке- росино-газойлевые фракции, а утяжелённый мазут перегоняется в блоке ВТ с получением одной или нескольких масляных фракций и гудрона. Установка АТ с однократным испарением нефти. По этой технологии нефть нагревается сначала в регенеративных теплообменниках, затем в трубчатой печи до температуры 300 – 330 о
С. При этом нефть частично, однократно испаряется и затем подаётся в сложную колонну, где разделяется на

2 светлые фракции и остаток – мазут. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1. Рис. 1. Схема установки АТ с однократным испарением нефти Количество стриппингов может быть от одного до четырёх, те. количество получаемых светлых фракций может быть от двух (бензин и дизтопливо) до пяти (лёгкий и тяжёлый бензин, керосин, лёгкое и тяжёлое дизтопливо). Число тарелок в основной колонне зависит от количества получаемых фракций. Из ёмкости орошения уходят несконденсировавшиеся газы (остатки метана и этана, а также сероводород, лёгкие меркаптаны, хлороводород. Вниз основной колонны и стриппингов подаётся острый водяной пар. Колонна имеет циркуляционные орошения по высоте (на схеме не показаны, количество которых равно количеству боковых фракций. Схема АТ с однократным испарением нефти имеет как достоинства, таки недостатки. К достоинствам относятся самые низкие энергозатраты минимальная металлоёмкость оборудования

3 невысокая температура нагрева нефти в печи для обеспечения заданной доли отгона. Недостатки установки низкая степень извлечения светлых фракций – в мазуте их остается около
3,1 % масс. против 2,5 % масс. по схеме с двукратным испарением нефти схема недостаточно технологически гибкая, поскольку хорошо работает только для стабильных малосернистых нефтей с содержанием углеводородных газов не более 1,2 %, бензиновых фракций – не более 12–15 %, светлых фракций – не более 45 %. При перегонке лёгких нефтей с большим содержанием светлых фракций из-за образования большого количества паров при нагреве нефти создаётся большое давление на нагнетании насоса до печи, а также в змеевике печи, возрастает нагрузка колонны по парам, увеличивается давление в колонне, снижается чёткость разделения

из-за возможного колебания фракционного состава нефти температурный режим и давление в колонне нестабильны возникают определённые трудности с конденсацией дистиллята верха колонны, т.к. он насыщен лёгкими углеводородными газами при перегонке сернистых нефтей наблюдается повышенная коррозия верха колонны – из-за воздействия сероводорода, меркаптанов и хлорида водорода. Установка АТ с предварительным испарителем. Принципиальная схема установки представлена на рис. 2. Нефть нагревается сначала в блоке теплообменников за счёт тепла отходящих с установки продуктов, частично испаряется и поступает в испаритель
(эвапоратор). Испаритель представляет собой вертикальную пустотелую колонну. Углеводородные газы и пары лёгкого бензина отделяются от жидкости в испарителе и, минуя печь, подаются в основную колонну вместе с полуотбен- зиненной нефтью. Как вариант, эти газы и пары могут подаваться вниз колонны под нижнюю тарелку вместе с острым водяным паром.

4 Применение испарителя приводит лишь к снижению нагрузки печи попа- рам и снижению давления на питательном насосе до печи. Но остальные недостатки, перечисленные ранее для схемы с однократным испарением нефти, остаются. Рис. 2. Схема установки АТ с предварительным испарителем Установка АТ с двукратным испарением нефти. Такая установка является наиболее широко применяемой. Технологическая схема представлена на рис. 3. Установка работает по принципу двукратного испарения нефти и является наиболее универсальной и технологически гибкой. Обессоленная и обезвоженная нефть насосом 1 подаётся двумя параллельными потоками в теплообменники 2, 3, 4 для одного потока и теплообменники 5, 6 для второго потока. После теплообменников нефть объединённым потоком стем- пературой 200 –230 С поступает в среднюю часть отбензинивающей колонны
7. Давление в колонне 7 составляет 0,4 – 0,5 МПа, температуры верха 120 –
140 С, низа 240 – 260 СВ качестве дистиллята в колонне 7 отбираются газы, пары воды и фракция лёгкого бензина н.к. – 85
о
С, которая конденсируется в

5 аппарате воздушного охлаждения (АВО) 8, охлаждается в водяном холодильнике и разделяется в сепараторе 10. Несконденсировавшийся газ отводится с верха сепаратора, конденсат разделяется на два слоя нижний – водный – отводится с установки верхний – бензиновая фракция – насосом 11 частично идёт в качестве орошение в колонну 7, остальное количество уходит с установки (на стабилизацию и вторичную перегонку. Рис. 3. Технологическая схема установки АТ с двукратным испарением нефти Частично отбензиненная нефть с низа колонны 7 насосом 12 подаётся в змеевик печи 13, где она нагревается до 330 – 360 Си в парожидкостном состоянии поступает в основную атмосферную колонну 14. Часть нефти из печи подаётся вниз колонны 7 для обогрева куба колонны (горячая струя. Давление в колонне 14 составляет 0,15 – 0,2 МПа, температура верха 120 – С, низа
340 – 355 С. Дистиллят колонны 14 – фракция бензина 85 – 140 С вместе с

6 парами воды - охлаждается и конденсируется в АВО 15, водяном холодильнике
16 и разделяется в сепараторе 17 на газ, водный и углеводородный конденсат. Бензиновая фракция насосом 18 частично идёт на орошение колонны 14, остальное количество отводится с установки. Керосиновая фракция 140 – Си фракция дизельного топлива 240 –
350 С отводятся как боковые погоны из отпарных колонн 19 и 20 насосами 21 и 22 через теплообменники 2, 3, аппараты воздушного охлаждения 23, 24 и водяные холодильники 25, 26. Остаток атмосферной перегонки – мазут (>350 С) – с низа колонны 14 насосом 27 через теплообменник 4, АВО 26, водяной холодильник 29 отводится с установки. Подвод тепла вниз колонн 14, 19 и 20 осуществляется острым водяным паром. В колонне 14 имеются два циркуляционных орошения, тепло которых отдаётся сырой нефти в теплообменниках 5 и 6. Циркуляционные орошения организованы под тарелками вывода боковых фракций керосина иди- зельного топлива. Эта схема технологически гибкая, отбензинивающая колонна компенсирует возможные колебания во фракционном составе нефти и обеспечивает стабильную работу атмосферной колонны. Устраняются все недостатки предыдущих схем снижается давление на сырьевом насосе ив змеевике печи, снижается нагрузка атмосферной колонны по парам, температура и давление в атмосферной колонне стабильны, верхний дистиллят основной колонны легко конденсируется, верхняя часть основной колонны защищена от коррозионно активных газов, которые удалятся впервой колонне. При перегонке нефти по этой технологии достигается наибольший отбор светлых фракций. Схема пригодна для перегонки любых нефтей, для нефтей с большим содержанием газов ил гкого бензина, обводнённых и сернистых нефтей. К недостатки схемы можно отнести следующие более высокая температура нагрева полуотбензиненной нефти в печи перед атмосферной колонной

7 необходимость поддержания температуры низа первой колонны горячей струей, а на это требуется больше энергии и дополнительного оборудования схема самая дорогая и металлоёмкая; поддержка повышенного давления в отбензинивающей колонне для конденсации паров дистиллята воздухом и водой. С верха отбензинивающей колонны обычно отбирают фракцию н.к. –
85
о
С (как в вышеописанной схеме, в некоторых случаях н.к. – 120
о
С или н.к.
– 140
о
С. Чем меньше отбор дистиллята на сырьё (или чем ниже температура конца кипения дистиллята, тем больше требуются флегмовые и паровые числа для обеспечения заданного разделения. Так, при отборе в качестве дистиллята
н.к. – 92
о
С рабочее флегмовое число составляет раба при получении дистиллята н.к. – 164
о
С раб = 0,5. Отвод тепла в основной атмосферной колонне организуется, как правило, сверху холодным остроиспаряющимся орошением, по высоте колонны – циркуляционными орошениями. Для увеличения чёткости разделения больше тепла нужно отводить холодным остроиспаряющимся орошением, а для увеличения степени регенерации тепла необходимо давать больше нагрузку на нижние циркуляционные орошения. В атмосферной колонне должно быть одно-два циркуляционных орошения, так как третье незначительно увеличивает коэффициент использования тепла и заметно снижает флегмовые числа в вышележащих секциях и усложняет схему установки. Оптимально – когда верхним острым орошением отводится 40 % всего тепла, а двумя циркуляционными – по
30 %. При таком подходе обеспечивается минимальный диаметр колонны.
Чем выше давление в основной колонне, тем ниже отбор светлых фракций, ниже их качество и чёткость ректификации. Установлено, что переход в основной колонне на давление, близкое к атмосферному, или на умеренный вакуум повышает качество продуктов, улучшает технико-экономические показатели, позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт экономию тепла на 5 %. Даже если в основной колонне оставить атмосферное давление, а в

8 стриппингах использовать умеренный вакуум, то это приводит к повышению глубины и чёткости ректификации даже без водяного пара и подвода тепла в стриппинги. На рис. 4 представлен другой вариант схемы АТ с двукратным испарением нефти. Рис. 4. Схема установки АТ с двукратным испарением нефти (второй вариант) Схема состоит из двухсложных колонн. Впервой колонне давление может составлять 0,15 – 0,7 МПа, в ней отбирается часть светлых фракций. Во второй колонне давление атмосферное или умеренный вакуум, в ней происходит отбор оставшихся светлых фракций. Обе колонны имеют верхнее холодное остроиспаряющееся орошение, а по высоте - циркуляционное орошения (на схеме они не показаны. Подвод тепла вниз первой колонны осуществляется горячей струй, вниз второй колонны – острым водяным паром. Широкого промышленного применения эта схема не получила. Установка АТ стр хкратным испарением нефти. Такая схема может применяться для высокопроизводительных установок, которые перерабатывают до 12 млн тонн нефти в год.

9 Нефть (рис. 5) нагревается сначала в регенеративных теплообменниках, поступает в испаритель (эвапоратор) 1, где отделяются газы и пары бензина. Эти газы и пары поступают в отбензинивающую колонну 2, с верха которой отгоняются газы и фракция лёгкого бензина. В качестве боковой фракции из стриппинга 5 отбирается тяжёлый бензин. С низа колонны 2 уходят более тяж лые светлые фракции, которые попали в небольшом количестве в отбензини- вающую колонну из эвапоратора вместе с парами бензина. Рис. 5. Схема установки АТ стр хкратным испарением нефти
Отбензиненная нефть с низа испарителя 1 насосом 3 подаётся для нагрева в печь 4 и далее в атмосферную колонну 7. Туда же подаётся насосом 6 остаток отбензинивающей колонны. В атмосферной колонне 7 сверху отгоняются остатки тяжёлого бензина, из стриппинг-секций 8 и 9 отбираются соответственно фракции керосина ил гкого дизельного топлива, а остаток атмосферной колонны поступает в вакуумную колонну 10 самотеком за счёт перепада давления.

10 Давление в вакуумной колонне 0,04 – 0,053 МПа, в ней отсутствует подогрев сырья, всё необходимое тепло вносится из атмосферной колонны. С верха вакуумной колонны отбираются газы и водяные пары, которые поступают в систему создания вакуума. В колонне 10 качестве боковых погонов происходит доизвлечение остатков лёгкого дизтоплива и получение фракции тяжёлого дизтоплива. Остаток вакуумной колонны – утяжелённый мазут
(>360
о
С). Данная схема обеспечивает более высокую глубину отбора светлых фракций и хорошую чёткость ректификации. Схема имеет технологическую гибкость по ассортименту продуктов и качеству сырья, но требует высоких капитальных и эксплуатационных затрат. Поэтому на практике распространения эта схема не получила. Видеоматериалы
https://www.youtube.com/watch?v=tmPt8ozWLXY
(11,5 мин Основы реак- тификации и принцип работы колонны) https://www.youtube.com/watch?v=ODaN3yi1wl8&t=4s
(6 мин Ректификационные колонны. Основы ректификации и РКолонна (очень просто https://www.youtube.com/watch?v=4VvGG-h2F4o https://www.youtube.com/watch?v=XGcB9aVB8QE&t=1s