3.3 Выбор схемы атмосферного блока авт.

В атмосферном бло­ке АВТ применяют три схемы разделения нефти: схема с одной сложной ректификационной колонной в атмосферном блоке (схема 1), схема с предварительным испарителем и ректифика­ционной колонной (схема 2) и схема с предварительной отбензинивающей колонной и основной ректификационной колонной (схема 3).

Схему 1 применяют для стабилизованных нефтей, в которых содержание бензиновых фракций не превышает 2-10%. Уста­новка проста и компактна. Совместное испарение легких и тя­желых фракций в колонне позволяет понизить температуру на­грева нефти в печи. Однако схема не обладает достаточной гиб­костью и универсальностью, А эти факторы очень важны, так как в настоящее время благодаря хорошему развитию трубо­проводного транспорта в нашей стране широко применяют неф­ти различных месторождений. Переработка нефтей с высоким содержанием растворенного газа и низкокипящих фракций по этой схеме затруднительна, так как повышается давление на питательном насосе до печи, наблюдается нестабильность тем­пературного режима и давления в основной колонне из-за ко­лебания состава сырья, невозможность конденсации легких бен­зиновых фракций, насыщенных газообразными компонентами, при низком давлении в воздушных конденсаторах. Повышение же давления в колонне уменьшает четкость фракционирования.

С применением схемы 2 уменьшается перепад давлениявпечных трубах. Пары из испарителя направляются в атмосфер­ную колонну, поэтому не нужно устанавливать самостоятельныеконденсационные устройства и насосы для подачи орошения. Одновременная ректификация в одной колонне легких и тяжелых фракций несколько снижает необходимую температуру нагрева в печи. Однако при высоком содержании бензиновыхфракций и растворенных газов атмосферная колонна чрезмерно перегружается по парам, что заставляет увеличивать ее диаметр. Все коррозионно-агрессивные вещества (хлорид водорода, сероводород, меркаптаны и др.) попадают вместе с парами из испарителя в колонну, т. е. испаритель не защищает атмосферную колонну от коррозии.

Схема 3 самая распространенная в отечественной практике. Она наиболее гибка и работоспособна при значительном изменении содержания бензиновых фракций и растворенных газов. Коррозионно-агрессивные вещества удаляются через верх первой колонны, таким образом основная колонна защищена от коррозии. Благодаря предварительному удалению бензиновых фракций в змеевиках печи и теплообменниках не создается высокоедавление, что позволяет устанавливать более дешевое оборудование без усиления его прочности.

Но при работе по этой схеме следует нагревать нефть в печи до более высокой температуры, чем при однократном испарении, вследствие раздельного испарения легких и тяжелых фракций. Кроме того, установка оборудована, дополнительной аппаратурой — колонной, насосами печными и для подачи орошения, конденсаторами-холодильниками и т. д. Предварительная колонна в большинстве случаев простая, хотя и в ней фракционируются наиболее сложные по числу компонентов смеси. Имеются схемы, в которых легкий бензин выводится в виде паров через верх колонны, а тяжелый бензин—в виде бокового погона. Особенности работы предварительной колонны таковы:

невысокий выход ректификата-бензина (5-15% от загрузки колонны), в результате четкое выделение бензиновых фракций из нефти затруднительно;

чрезвычайно высокая нагрузка по жидкости в отгонной части колонны предварительного испарения из-за низкой паровой нагрузки и как результат— ухудшение условий отпаривания легких фракций от остатка под действием горячей струи;

относительно небольшая энтальпия сырья (нефть в теплообменниках нагревается до 200-220 °С), поэтому в колонне не создается достаточного для ректификации теплового потока и для ввода дополнительного тепла и создания парового орошения в низ отгонной части подается горячая струя; жидкостноеорошение — холодное;

отбензинивание в присутствии газов, поступающих с нефтью, и водяных паров;

поддержание в колонне повышенного давления, чтобы обеспечить конденсацию водой в конденсаторах-холодильниках лег­ких бензиновых фракций.

Некоторые авторы считают, что предварительная колонна должна быть суженной в верхней части и что следует приме­нять тарелки специальных конструкций, осуществлять двойной ввод сырья и наряду с горячей струей подавать в нижнюю часть колонны водяной пар (0,5-1,0 % на отбензиненную нефть). В результате таких мероприятий уменьшится парциальное дав­ление нефтяных паров в нижней части колонны, при том же количестве тепла горячей струи будет больше отгон легкокипящих фракций внизу колонны, выше паровое число и лучше четкость ректификации.

Основная атмосферная колонна (К-2)— сложная и состоит из 3-5 простых колонн (их число определяется числом выво­димых дистиллятов). Верхний дистиллят — обычно бензино­вый — выводится в виде паров, остальные дистилляты — жидкие боковые погоны — отводятся через отпарные секции.

В колонне К-2 все тепло, необходимое для ректификации, вносится потоком сырья, которое нагревается в печи до парожидкостного состояния. Поэтому для улучшения четкости раз­деления в этой колонне необходимо увеличивать долю отгона сырья, что достигается повышением температуры и сни­жением давления в зоне питания. Предпочтительно, чтобы доля отгона на 5-10% превышала сумму светлых дистиллятов, от­бираемых в колонне.

Жидкостное орошение вверху колонны создается подачей хо­лодного или циркуляционного орошения. Каждое из них имеет и преимущества, и недостатки. Обычно при выделении легких фракций применяют холодное орошение, при выделении более тяжелых — циркуляционное. Кроме верхнего орошения в слож­ной колонне применяют промежуточные циркуляционные оро­шения. Анализ фактических показателей работы атмосферных колонн АВТ показывает, что промежуточных циркуляционных орошений должно быть в колонне одно или два; третье органи­зовывать, как правило, нецелесообразно, так как при этом до­полнительно регенерируется небольшое количество тепла, но в выше расположенных секциях снижаются флегмовое число и четкость разделения, а схема установки усложняется.

Количество тепла, отводимого верхним и нижним промежу­точным циркуляционным орошениями, должно определяться требованиями к качеству получаемых дистиллятов и регулиро­ваться по температуре паров под тарелками, с которых выво­дятся все дистилляты. Промежуточное циркуляционное ороше­ние организуется в сечении колонны под тарелками вывода дистиллятов. Эти тарелки должны быть оснащены сливными устройствами, обеспечивающими нормальный переток жидкости на лежащую ниже тарелку.

Паровое орошение в основной колонне и в отпарных колон­нах создается при помощи острого водяного пара (1,2-3,5% в колонне К-2 и 1,0% в отпарных колоннах), который понижа­ет парциальное давление нефтяных паров. От эффективностиработы отпарных колонн в значительной степени зависит чет­кость разделения получаемых на установке продуктов. В отпарных секциях, работающих с вводом водяного пара, стекающая по тарелкам жидкость испаряется под действием своего тепла; его количество, а следовательно, и количество образующихся паров ограничено. Эффективность обычных тарелок в таких условиях низка (15-20%), поэтому необходимо применять спе­циальные тарелки с повышенным сопротивлением сухой тарелки. Из-за недостатка тепла дизельные фракции из мазута отгоняются неполностью, и в смежном продукте — вакуумном газойле содержится 20-30% (масс.) таких фракций.