3.4 Перегонка мазута в вакууме.

В зависимости от типа нефти из остатка атмосферной перегонки (мазута) выделяют масля­ные дистилляты, которые направляются затем на маслоблок, или вакуумный газойль, являющийся сырьем установок ката­литического крекинга. Для снижения температур кипения раз­деляемых компонентов и предотвращения термического разло­жения сырья мазут перегоняют в вакууме. С углублением ва­куума температуры кипения компонентов снижаются более рез­ко (особенно компонентов большой молекулярной массы). Ва­куум создается барометрическими конденсаторами и вакуумны­ми насосами (поршневыми, ротационными, эжекторными или струйными), которые можно включать в различной последова­тельности.

Барометрический конденсатор — эжектор. При этой схеме пары, отходящие с верха вакуумной колонны, мгновенно конденсируются в барометрическом конденсаторе в затем отсасываются вакуумным насосом (обычно паровым эжектором). Остаточное давление в барометрическом конденса­торе зависит от температуры отходящей воды, но оно не мо­жет быть ниже давления насыщенного водяного пара при дан­ной температуре; следовательно, вакуум определяется темпера­турой воды, отходящей из конденсатора.Вода из барометрических конденсаторов смешения загрязне­на нефтепродуктами и сернистыми соединениями — иногда до 5,5% (масс.) на мазут. Поэтому для уменьшения загрязненных сточных вод на ряде заводов в барометрические конденсаторы подается оборотная вода, в результате снижается расход све­жей воды и уменьшается загрязнение водоемов. Однако при этом несколько повышаются температура воды, подаваемой в барометрические конденсаторы смешения, и затраты на соору­жение отдельной системы водоснабжения. Стоимость сооруже­ния такой системы для АВТ мощностью 3 млн. т в год превы­шает 600 тыс. руб.

Проще и экономически целесообразнее заменять барометри­ческие конденсаторы смешения трубчатыми теплообменника­ми— поверхностными барометрическими конденсаторами, хотя по теплотехническим показателям последние сущест­венно уступают конденсаторам смешения. Нефтепродукты, конденсируемые в поверхностных конденсаторах, не разбавляются охлаждающей водой, что облегчает их выделение из конденсата собираемого в отстойнике и барометрическом колодце. Одновременно необходимо улавливать и использовать сероводород из парогазовой смеси, выбрасываемой после последней ступени эжектора.

Эжектор — барометрический конденсатор. В этой системе пары с верха вакуумной колонны подаются непосредственно в эжектор, и глубина вакуума не зависит от температуры воды, выходящей из барометрического конденсатора. В результате создается глубокий вакуум (остаточное давление 6,65-13,3 гПа, или 5-10 мм рт. ст.), и глубина вакуума определяется противодавлением на выходе из эжектора. Поэтому для создания глубокого вакуума соединяют последовательно несколько эжекторов. Такая система обходится дороже первой, так как эжектор отсасывает все пары, уходящие с верха колонны, и в барометрическом конденсаторе необходимо конденсировать большее количество паров.

Особенности перегонки в вакуумной колонне те же, что и атмосферной колонны К-2, но есть специфика эксплуатации ва­куумной колонны, обусловленная низким остаточшш давлением в аппарате и условиями нагрева тяжелого по фракционному составу сырья. В вакуумной колонне необходимо создать условия, обеспечивающие высокую долю отгона и минимальное разложение сырья. Для этого следует применять вакуумсоздающуюаппаратуру, обеспечивающую наименьшее остаточное давление в системе. Для уменьшения времени пребывания мазута в печи и снижения гидравлического сопротивления рекомендуется следующее: применять печь двустороннего облучения и подавать в ее змеевики водяной пар; сократить до минимума расстояние между вводом сырья в колонну и выводом мазута из печи, увеличить диаметр труб, последних по ходу сырья; соединять трубы на участке испарения при помощи калачей, а неретурбентов;трансферную линию выполнять с минимальным числом поворотов и S-образной формы.

Конструкция вакуумной колонны отличается от конструкции атмосферной суженной отгонной частью, что способствует coкращению времени пребывания остатка в колонне (во избежание его разложения под действием высоких температур). Из-за больших потоков паров, находящихся в глубоком вакууме, диа­метр таких колонн значительно больше диаметра атмосферных и составляет 8-12 м. В результате этого распределение жидкости и барботаж в колонне неравномерны, что приводит к малой эффективности тарелок. Кроме того, для уменьшения остаточного давления в питательной зоне на один дистиллят их приходится устанавливать не более 5-6 штук. Для равномерного распределения жидкости на тарелках рекомендуется применять тарелки специальных конструкций — решетчатые, кла­панные или ситчатые.

Для предотвращения попадания капель жидкости, транспортируемых парами в укрепляющую часть колонны и ухудшаю­щих качество дистиллятов (особенно нижний боковой погон), в вакуумной колонне необходимо ставить ситчатые отбойные элементы (отбойники) и применять противопенные присадки. Дистилляты из вакуумной колонны можно откачивать непосредственно из сливного стакана, через осушитель или через отпарную колонну. Благодаря отпарным колоннам улучшается четкость погоноразделения, но затрудняется создание глу­бокого вакуума из-за дополнительных сопротивлений трубо­проводов и тарелок в отпарных колоннах, а также из-за подсо­са воздуха через неплотности соединений.

Для увеличения доли отгона при глубоком вакууме и повы­шения четкости разделения масляных дистиллятов предложено перегонять мазут в двух ректификационных колоннах. В первой колонне под действием глубокого вакуума более пол­но отбирается широкая масляная фракция. Во второй колонне, где широкая фракция разделяется на более узкие, допустим ме­нее глубокий вакуум; число же тарелок там можно увеличить, что даст необходимую четкость разделения.По другому варианту в первой колонне отбирают более лег­кие дистилляты и полугудрон, а во второй — при помощи испа­ряющего агента (керосиновой или газойлевой фракции) получа­ют более вязкие дистилляты и гудрон. Недостатком двухколон­ной вакуумной установки является усложнение схемы перегон­ки и эксплуатации и увеличение капитальных вложений на строительство и эксплуатационных затрат на дополнительную аппаратуру.

Стабилизация бензина и разделение его на узкие фракции. Обычно в бензиновой фракции, получаемой на АВТ, содержатся растворенные газы. Поэтому ее подвергают физической стаби­лизации в ректификационной колонне, называемой стабилиза­тором. Качество стабильного бензина контролируют по содержанию в нем суммы изобутана и н-бутана или по допустимому давлению насыщенных паров товарного бензина. Кроме того при стабилизации из бензина желательно извлекать cероводород—не менее 96—99% от его содержания. Это позволяете сократить расход реагентов при щелочной очистке бензина и выделить сероводород для дальнейшего использования. Если бензиновая фракция направляется далее на переработку, например, после ректификационного разделения на узкие фракции их подвергают ароматизации на установках каталитического Риформинга, то в процессе стабилизации изобутан и н-бутан могут быть удалены из бензина практически полностью.

Для стабилизации бензина и разделения его на узкие фракции необходимо иметь несколько простых ректификационных колонн. Число их на единицу меньше числа получаемых фракций. Как правило, стабилизацию проводят в первой колонне, причем, давление в стабилизаторе 0,8-1,4 МПа обеспечивает почти полную или частичную конденсацию газов, при использовании воздуха или воды в качестве хладагента.

При выборе схемы ректификации полезно руководствоваться следующими рекомендациями для получения конечных продуктов высокого качества при умеренных требованиях к чистоте промежуточных продуктов:

1. фракцию (компонент) с малым содержанием в сырье следует предварительно выделить с двумя соседними; если в исходной смеси такая фракция является первой или последней, то она вначале должна быть выделена в смеси с соседней, второй или предпоследней фракцией;

2. в первой колонне целесообразно вести разделение по границе, где соседние фракции (компоненты) имеют большие доли в сырье и особенно если допускается относительно большое взаимное загрязнение этих фракций (компонентов).

Использование этих рекомендаций позволило установить в практике эксплуатации правило, по которому выгоднее разделять сырье так, чтобы в каждой колонне выходы продуктов разделения были примерно одинаковыми.