2.3 Колонна стабилизации бензина

Обычно в бензиновой фракции, получаемой на АВТ, содержатся растворенные газы. Поэтому её подвергают физической стабилизации в ректификационной колонне, называемой стабилизатором. Качество стабильного бензина контролируют по содержанию в нём суммы изобутана и н-бутана или по допустимому давлению насыщенных паров товарного бензина. Кроме того, при стабилизации из бензина желательно удалять сероводород – не менее 96-99 % его содержания. Это позволяет 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 должно быть на единицу меньше числа получаемых фракций. Как правило, стабилизацию проводят в одной колонне при давления 0,8-1,4 МПа, которое обеспечивает почти полную конденсацию газов при использовании воздуха или воды в качестве хладагента.

2.4 Вакуумная перегонка мазута

Основное назначение вакуумной перегонки мазута:

1. Получение широкой фракции 350-500°С – сырьё для каталитического крекинга.

2. Получение дистиллятов для производства масел и парафинов.

Общим условием является максимальный отбор дистиллятов при минимуме потерь их с остатком.

Состав мазута, поступающий на вакуумный блок из атмосферной колонны, регламентируется содержанием фракций, выкипающих до 350°С. Традиционно считают, что содержание светлых должно составлять не более 5% (масс.) т.к. их рост приводит к увеличению диаметра вакуумной колонны, затрудняет полную конденсацию паров на верху колонны и увеличивает загрузку вакуумсоздающей системы.

Температура нагрева сырьевого потока (мазута) определяется температурой его термического разложения, которое ведёт к образованию нескоденсируемых газов разложения. На их отгонку расходуется мощность вакуумсодержащей системы. При нагреве малосернистых мазутов до 410-415°С и сернистых до 400-410°С выход этих газов составляет 0,05-0,15 (масс.) на мазут.

Доля испарения темных фракций (350-500°С) из мазута в сечении питания колонны во многом определяет эффективность работы вакуумной колонны, т.к. необходимое количество тепла для разделения нефтяного парового потока на фракции в основном вносится в зону питания с сырьем. Вследствие ограничения температуры нагрева мазута (не выше 390-410°С), доля испарения в зоне питания зависит от остаточного давления (глубина вакуума) именно в зоне питания колонны.

Заменами ректификационных тарелок насадками является наиболее эффективным способом снижения абсолютного давления в эвапорационном пространстве вакуумной колонны. Такая замена позволяет снизить перепад давления между сечением питания и верхом вакуумной колонны с 100-150 (13,3-20кПа) до 5-15 мм. рт. ст. (0,7-2,6 кПа). Это улучшает качество дистиллятов. При снижении общего давления в колонне увеличивается относительная летучесть углеводородов и повышается четкость разделения компонентов. Снижение общего остаточного давления в вакуумной колонне отражается не только на четкости разделения, но и на перераспределении углеводородов масляных фракций в процессе однократного испарения мазута, т.е. непосредственно на качестве масляных фракций.

Обычно перегонка мазутов осуществляется с вводом водяного пара в низ отгонной части колонны в количестве 1-5 % на мазут.

Однако для отпарки углеводородных светлых фракций из мазута расход пара достаточен – 1,5 %. Но использование водяного пара имеет отрицательный эффект. Это:

1. Увеличение площади сечения колонны на 20-30%.

2. Разбавление потока углеводородных паров концентрационной части и увеличение сопротивления массопередачи (снижение КПД тарелок).

3. Увеличение выноса углеводородных фракций с верха колонны.

4. Увеличение нагрузки на вакуумную систему.

Известны различные способы создания вакуума в системе. Вакуум создается барометрическими конденсаторами и вакуумным насосом (поршневыми, ротационными, эжекторными или струйными), которые можно включать в различной последовательности.

При использовании барометрический конденсатор – эжектор [1], основная масса паров, отходящих с верха вакуумной колонны, конденсируется в барометрическом конденсаторе, а оставшаяся часть затем отсасывается вакуумным насосом (обычно паровым эжектором). Остаточное давление в барометрическом конденсаторе зависит от температуры охлаждающей воды, но оно не может быть ниже давления насыщенного водяного пара при данной температуре. Поэтому, вакуум определяется температурой воды, выходящей из конденсатора.

Вода из барометрического конденсатора смешения загрязнена нефтепродуктами и сернистыми соединениями (иногда до 5,5 % мазут). Поэтому используют оборотную воду, но при этом повышается температура воды, подаваемая в барометрический конденсатор.

Проще и экономически целесообразнее заменяют барометрический конденсатор смешения трубчатыми теплообменниками – поверхностными конденсаторами, хотя по техническим показателям они существенно уступают конденсаторам смешения (не глубокий вакуум). Кроме того, необходимо улавливать и использовать H₂S из парогазовой смеси, выбрасываемой после последней ступени сепарации [1].

При использовании схемы эжектор - барометрический конденсатор пары из верхней части 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 5-10 мм. рт. ст. или 0,67-1,33 кПа) и глубина вакуума определяется противодавлением на выходе из эжектора. Поэтому, для создания глубокого вакуума соединяют последовательно несколько эжекторов. Такая система обходится дороже первой, т.к. эжектор отсасывает все пары, уходящие из колонны, и в барометрическом конденсаторе необходимо конденсировать большее количество паров.

На ряде заводов в качестве хладагента в барометрические конденсаторы стали подавать дизельное топливо. При замене воды нефтепродуктом кроме конденсации происходит абсорбция углеводородов. При его применении происходит более полное поглощение углеводородов из газов, покидающих КВС (конденсационно-вакуумную систему). Содержание сернистых соединений в газах, покидающих вакуумную систему, существенно уменьшается в 3,5-4 раза, температура абсорбента 30°С, кратность 4,3-8,6.

Подача дизельной фракции в барометрический конденсатор позволила отказаться от подачи водяного пара в низ вакуумной колонны во избежание обводнения дизельной фракции.

Новые системы создания вакуума основаны на циркуляции жидких нефтяных фракций (дизельная, газойлевая) через специальные эжекторные системы [1].

Достигаемая глубина вакуума позволила прекратить подачу пара в низ колонны (сухая перегонка). Циркулирующее дизельное топливо или газойль постоянно обновляется. Часть выводится на гидроочистку.