1.3.1Вакуумды құбырлы қондырғылар
Вакуумда айдау қондырғылары мен блоктарда мазутты бір рет буландыру жүйесі (1(а)-сурет）көп тараған. Бірақ тәжірибе көрсеткендей, мұндай блоктарда өте таза ректификациялаумен бөлінген айдалу шектері тиянақты вакуум дистилляттарын, жоғары сапалы майлар дайындауға пайдаланатын, алу өте қиын вакуум дистилляттарының орта қайнау темпратураларының бір-біріне ауысуы 70-1300С аралығында құрайды.
I—мұнай; II—сулы бу; III—конденсирленбеген газдар мен булар; IV, V, VI— майлы айдалымдар; VII— гудрон.
1-сурет- Мұнайды бір рет (а) және екі рет (б) буландырудың вакуумды айдау жүйесі
Вакуум дистилляттарының таза бөлінуін жақсартуды, ректификациялаушы табақшалардың санын көбейту арқылы жетуге болады. Бірақ мұндай шешім әруақытта тиімді бола бермейді,себебі табақшалардың саны көбейген сайын вакуумм азаяды, төменгі табақшалардағы темпратура көтеріледі де бөлу тереңдігі және дистилляттарының сапасын көтерудің тағы басқа жолы – екі рет буландырумен айдаудың жүйесін қолдану (2(б)-сурет.）Бұл жүйе бойынша, бірінші вакуум колоннасында алшақ аралықта қайнайтұғын май фракциясын алу көздеген, ол пеште қыздырылған соң екінші колоннада тар аралықта қайтпайтұғын фракцияларға бөлінеді.
Екі баспалдақты вакуум айдауында айдауға қосымша отын, бу, электр энергиясы жұмсалады. Бірақ бұл шығындар бөлінген май, дистилляттарының сапасының артуынан және ақырғы алынған өнімнің сапасының жақсаруы өтеледі. Бір фракцияның екінші фракцияға ауысуының орта мәні 30-600С дейін төмендейді [2,3].
1.3.2Насадкалы колонналардағы мазуттың вакуумды (терең вакуумды) айдалуы
Соңғы жылдары әлемдік мұнай өңдеуде мазутты вакуумды айдауда регулярлы типті насадкалы-контактілі қондырғылардың табақшалыға қарағанда теориялық табақшаның бірлігіндегі гидравликалық кедергісінің төмен болу сияқты маңыздарға қасиеттерге ие болғандықтан кең қолданылады.
Регулярлы насадканың бұл артықшылығы вакуумды ректификациялық колонналарды конструктирлеуге мүмкіндік береді, олар 6000С дейінгіқайнау температурасының соңы газойльді (майлы) фракциялардың терең таңдалуын қамтамасыз ете алады Немесе берілген таңдалу тереңдігіне май дистилляттарының фракционерлеуінің дәлдігін көтере алады.
Қазіргі кездегі жоғары өндірісті регулярлы насадкасын қолдану вакуумды колонналар ұйымдастырылу әдісінде, сұйық пен бу қозғалысының салыстырмалы контактісінде келесі екі түрге бөлуге болады: қарама-қарсы ағынды және айқасқан [4].
Регулярлы насадкалы қарама-қарсы вакуумды колонналар дәстүрлі аз тонналы насадкалы колонналардан конструктивті аз айырмашылықта болады: шашыратпалы насадканың орнына колонна қимасында біртекті сұйық бүріккіштің таралуын қамтмасыз ететін блок немесе регулярлы насадка мен қондырғыдан тұратын модульдер орналастырылады. Күрделі колонналарда блок (модульдердің) саны алынатын мазут фракциясының санына тең.
I-мазут;II-жеңіл вакуумды дистиллят;III-терең вакуумды газойль;IV-гудрон;V-сулы бу;VI-вакуум түзуші жүйедегі газдар мен булар.
2-сурет-Қарама-қарсы насадкалы колонна (фирма «Грим» ФРГ)
2-суретте гримма (ФРГ) фирмасының қарама-қарсы ағынды вакуумды насадкалы колонна конструукциясының принципиальді сұлбасы көрсетілген. Ол терең вакуумды мазутты айдауды қайнау температурасының соңы 5500С дейін таңдалатын вакуумды газойль алуға арналған. Бұл процестің келесі артықшылықтары берілген:
- жоғары өнімділік мазут бойынша 4млн/т жылына;
- жоғары қайнау температурасы 5500С, төмен кокс дәрежесімен (0,3%-тен кем емес Конрядсон бойынша) және металл құрамы бойынша (V+10Ni + Na) терең вакуумды газойль алу мүмкіндігі;
- пештен кейінгі мазут қызуының температурасының (10-15 °С-қа) төмендігі;
- колоннадағы қысым жоғалымының екі есе төмендеуі;
- буландыруға кеткен сулы будың шығының әлдеқайда төмендеуі.
Айқасқан насадкалы колоннада (АНК) булы және сұйық фазалы контактың гидродинамикалық жағдайлары қарама-қарсы ағындыдан әлдеқайда айырықшаланады. Қарама-қарсынасадкалы колоналардағы насадка колоннаның барлық көлденең қимасын алады, ал бу мен сұйық бір-біріне бір бағытта қозғалады. АНК насадкалы колоннаның көлденең қимасының тек бір бөлігін ғана алады (әртүрлі геометриялық фигуралар: сақина, үшбұрыш, төртбұрыш, көпбұрыш және т.б.)[5,6,7].
1-телескопты трансферлі сызық; 2-жазықты отбойник; 3-квадрат қималы регулярлы айқасқан насадканың блогі. I-мазут; II-вакуумды газойль; III-гудрон; IV-қараланған газойль; V-газдар мен булар.
3-сурет-АВТ-4 айқасқан насадкалы вакуумды колоннасы (ПО «Салаванефтеоргсинтез»)
Айқасқан регулярлы насадкалы қарама-қарсы насадкаға арналған дәстүрлі материалдардан жасалады: тоқылған немесе тігілген металл торынан (қос насадкалы деп аталады), пластан. Буға горизонтальді бағытта және сұйыққа вертикалды бағытта нәзік келеді. АНК биіктігі бойынша бірнеше сақинаға (модульге) бөлгіш плитамен ажыратылған, олар регулярлы насадканың сұйықты реттейтін бүріккіш элементінің бірегей қоспасын құрайды. Әр модульдің имегінде фазалардың айқасқан контактісі, яғни насадкадағы сұйықтың қозғалысы жоғарыдан төменге, ал будікі –горизотальді бағытта қозғалады. Яғни, АНК да сұйық пен булар тәуелсіз көлденең бағытында өтеді. Олардың ауданын реттеуге (ол жобалаушыға қосымша еркіндік дәрежесін береді), ал айқасқанда – тура сондай көлденең бағытында реттеуге болады. Сондықтан фазалардың айқасқан контактісі сұйық және бу бүріккішінің қалыңдығының өзгеруіне және насадкалы қабаттың көлденең қимасының ауданын оптималды жағдайда белгілі бір шектегі тығыздығын реттеуге мүмкіндік береді де, айқасу кезіндегі бу жылдамдығының (горизонтальді қимадағы есептеуінде) гидравликалық кедергісінің төмендекуінен және колоннаның тұрақты жұмысының кең диапозонында, аппараттың жалпы сақтау принципі мен айқасқан фаза артықшылығында бірнеше есеге көтеруін қамтамасыз етуге болады, ал сонымен бірге тұншығу, байпасты ағынның түзілуін, шашыратуын және де басқа дефектерді жоюға болады, олар қарама-қарсы насадкалы және табақшалы колонналарға сипатты.
Басқа жағынан қарағанда, насадкалы колоннадағы процестерде жай вакуум айдау режимінде жүзеге асыруға болады, бірақ фракцияға бөлінудің жоғары дәлдігімен, мысалы жай дистилляттардының болуымен. Оегулярлы насадкалардың төмен гидравликалық кедергісі вакуумды колоннаға стандартты өлшемді теориялық тарелкалардың санын 3-5есе көбірек «негізуге» мүмкіндік береді. Насадкалы колоннаның терең вакуумды эксплуатациясының тағы да бір нұсқасы, мұнда мазуттың айдалуы қызуы төмен температурада немесе сулы будың берілмеуі арқылы іске асады.
АНК-ның жоғарыда көрсетілген тағы да бір артықшылығысұйықталған бүріккіштің жоғары тығыздықты ұйымдастырылу мүмкіндігі –мазутты айдадың вакуумды және терең вакуумды қондырғысының жоғары өнімділікті эксплуатациясы үшін өте маңызды, олар диаметрі үлкен колонналармен жабдықталған. Салыстыру үшін қарама-қарсы және айқасқан вакуумды колонналарға диаметрі 8м (көлденең қима ауданы ≈ 50м2) алынған сұйық бүріккіштің мөлшерімен салыстырылады. Қарама-қарсы ағында бүріккіштің төменгі тығыздығы (≈20м3/м2сағ) қамтамасыз еткенмен, колоннадағы 50х20=1000м3/сағ сұйықтың бүріккуіне тосып қойылады, оны техникалық жүзеге асыру мүмкін емес. Соның өзінде колоннаның қимасы бойынша мұндай мөлшерде бірдей таралуын ұйымдастыру өте күрделі қиындық туғызып отыр.
АНК-да қарама-қарсы колонналарға қарағанда, оның насадкалы қабаты ауданның көлденең қимасының тек горизонтальді бөлігін алады. Осы жағдайда вакуумды АНК-да сұйықтың бүріккуін ұйымдастыру үшін қимадағы сияқты 25м3/м2сағ болас да керек болады, ал энергетикалық жағынан тиімді, ол ол техникалық жағынан қарапайым, суретте вакуумды айқасқан насадкалы колонна конструкциясының принципиальді сұлбасы көрсетілген, ол ПО «Салаватнефтеоргсинтез» АВТ-4 енгізген. Ол арлон мұнай мазутының кең вакуумды газойлін – каталитикалық крекинг шикізатының таңдалуына арналған [6,7,8].