3.1.2. Блок стабилизации гидрогенизата

Характеристика процесса.

На блоке происходит удаление из нестабильного гидрогенизата растворенных в нем углеводородных газов, воды и сероводорода образовавшихся в результате реакций гидроочистки и гидрокрекинга.

Основы процесса ректификации

Для получения продуктов необходимого фракционного состава служит процесс ректификации. Процесс заключается в многократно повторяющемся контактировании неравновесных паровой и жидкой фаз. Для осуществления процесса ректификации необходимы наличие двух встречных потоков – паров и жидкости и их тесный контакт при помощи тех или иных устройств. Наиболее распространено контактирование в аппаратах, разделенных на секции горизонтальными перегородками или тарелками. В таких аппаратах навстречу стекающей жидкости поднимается поток паров, а контактировании происходит на каждой тарелке. Массообмен и теплообмен между парами и жидкостью на каждой ступени контактирования могут происходить лишь при наличии так называемой разности фаз, т.е. при отсутствии равновесия между парами и жидкостью, поступающими на каждую ступень. Это достигается разным фракционным составом и температурой встречных потоков. Температура паров, поступающих на каждую тарелку должны быть выше, чем температура жидкости стекающей вниз.

Как следует из теории массообменных процессов, при контакте неравновесных паровой и жидкой фаз протекают процессы массо- и теплообмена, система достигает состояния равновесия. При этом происходит выравнивание температур и давлений в фазах и перераспределение компонентов между ними. Такой контакт называют идеальным, теоретическим.

На практике полученные в результате контакта паровая и жидкая фазы будут отличаться по составу от вступивших в контакт паровой и жидкой фаз. В итоге такого контакта паровая фаза обогатится НКК (низкокипящим компонентом), а жидкость – ВКК (высококипящим компонентом), если жидкость, вступающая в контакт с парами, будет содержать больше НКК, чем жидкость, равновесная с этими парами.

Производя многократный контакт неравновесных потоков паровой и жидкой фаз, можно изменить составы фаз желаемым образом. При этом после каждой тарелки пары направляются на смешение с жидкостью, более богатой НКК по сравнению с равновесной с этими парами жидкостью, а жидкость на контакт с парами, более бедными НКК,

Таким образом, процесс ректификации есть диффузионный процесс разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температурам кипения, осуществляемый путем противоточного, многократного контактирования неравновесных паров и жидкости.

Влияние давления

Выбор рабочего давления в ректификационной колонне обусловлен главным образом необходимым температурным режимом. Путем подбора соответствующего рабочего давления в ректификационной колонне обеспечивают такой температурный режим (65-160 ^оС), при котором для конденсации паров ректификата в качестве охлаждающих агентов можно использовать дешевые и легко доступные хладагенты – воду и атмосферный воздух.

Повышение температуры верха колонны при соответствующем повышении в ней давления, не приводит к значительному увеличению поверхности конденсатора, вследствие увеличения средней разности температур между конденсирующимися парами ректификата и охлаждающим агентом.

Вместе с тем при повышении давления в колонне увеличивается и температура остатка, отбираемого снизу колонны. Это приводит к необходимости подвода дополнительного количества теплоты вниз колонны, что не всегда возможно.

Кроме того, давление в ректификационной колонне может быть обусловлено также работой других аппаратов технологической установки, а также гидравлическим сопротивлением аппаратов и коммуникаций, расположенных после ректификационной колонны.

Давление в ректификационной колонне влияет также на ее производительность. С увеличением давления удельная производительность колонны растет. Однако при этом необходима большая толщина стенки корпуса колонны, кроме того, увеличиваются затраты на перекачку сырья, орошения и др.

Влияние количества орошения

С увеличением количества орошения сокращается необходимое число тарелок и уменьшается высота колонны, однако при этом увеличивается поток паров, проходящих через колонну, вследствие чего возрастает ее диаметр. Поэтому при увеличение количество орошения стоимость колонны сначала будет уменьшаться за счет уменьшения ее высоты, а затем возрастать, т.к. высота колонны будет незначительно сокращаться, а диаметр быстро увеличиваться.

Экономические показатели работы колонны зависят также от эксплуатационных расходов, связанных с затратами тепла, расходом хладагента, перекачиванием орошения насосом и т.п. При увеличение количества орошения эти эксплуатационные расходы возрастают.

Подача орошения в колонну позволяет регулировать температуру верха колонны, создавая необходимый перепад температур между поднимающимися с низа колонны парами и потоком жидкости стекающей вниз.

Малое количество орошения или его полное отсутствие, не позволит создать стабильный поток паров по всей высоте колонны. В результате из сырья, поступающего в среднюю часть колонны, не будут в достаточной степени, удаляться растворенные углеводородные газы, сероводород и пары воды.

Влияние температуры низа колонны

С увеличением температуры низа колонны возрастает количество паров жидкости поступающей на стабилизацию. Однако величина температуры ограничена эксплутационными параметрами колонны, что в случае с К-2 составляет 335 ^оС. Но количество тепла, подводимого в низ колонны, можно регулировать не только температурой горячей струи, но также и расходом горячей струи в куб колонны.

Основные режимы работы колонны К-2

В конкретном случае работы колонны К-2, блока стабилизации секции мягкого гидрокрекинга, возможны 3 основных режима работы.

1. Работа секции в режиме мягкого гидрокрекинга при использовании в качестве сырья легкий вакуумный газойль. При этом на стабилизацию подается также и бензин отгон с установок Гидроочистка №1, 2, 3. в количестве до 8000 кг/ч. При этом режиме работы бензин отгон остается в стабильном гидрогенизате и дальнейшем отгоняется на установке ректификации. Для этого давление в К-2 выдерживается в районе 750-860 кПа, температура верха К-2 находится в пределах 80-110 ^оС. При этом в качестве орошения в колонну, подается рефлюкс.

2. Работа в режиме стабилизации гидроочищенного дизельного топлива с дальнейшим выводом его на установку ректификации. При этом варианте работы, также подается на стабилизацию бензин отгон с установок Гидроочистка №1, 2, 3. в количестве до 8000 кг/ч. Давление в К-2 при этом несколько снижается до 650-750 кПа, а температура верха возрастает до 110-120 ^оС. В качестве орошения при этом используется легкий бензин. Большая часть бензина отгона при таком режиме работы остается в дизтопливе и в дальнейшем отгоняется на установке ректификации.

3. Работа в режиме стабилизации гидроочищенного дизельного топлива с получением компонента товарного дизельного топлива и выводом его в цех 8. При таком режиме работы бензин отгон с установок Гидроочистка №1,2, 3. на блок не подается. Однако теперь появляется необходимость полного удаления из нестабильного дизельного топлива собственного бензина отгона, образовавшегося в результате реакции на реакторном блоке, а также углеводородных газов, сероводорода и паров воды. Для этого давление в К-2 снижается до 400-450 кПа, температура верха составляет при этом 130-150 ºС. Такие параметры устанавливаются для появления устойчивого орошения в количестве 4000-5000 кг/ч. При этом в качестве орошения выступает бензин отгон. Избыток бензина отгона выводится с установки.

Температура низа колонны при всех трех режимах работы подбирается в зависимости от производительности и не должна превышать 335 ºС.

Описание схемы производства блока стабилизации

Жидкие углеводороды из сепаратора высокого давления С-1 через клапан-регулятор уровня LV-1004 поступают в сепаратор низкого давления С-4. Из сепаратора С-4, работающего при давлении до 1300 кПа, наиболее легкие компоненты испаряются и через клапан-регулятор давления PV-1025 попадают в абсорбер К-7 на очистку от сероводорода раствором МЭА. Температура в сепараторе контролируется TJR-1096. Расход газа из сепаратора С-4 контролируется прибором FQJRA-1019.

Нестабильный продукт гидрокрекинга из сепаратора С-4 через клапан-регулятор LV-1010, работающий от приборов LJRCA-1010, LJRCA-1011 поступает в межтрубное пространство теплообменников Т-11, Т-10, Т-9, (расход контролируется прибором FJRCA-1021), где нагревается до температуры 253-257 ^оС за счет тепла балансового избытка стабильного продукта и направляется в колонну стабилизации К-2 на 13 тарелку. Температура на входе в К-2 после Т-11, Т-10, Т-9 контролируется прибором TJR-1101. Пары с верха К-2, с температурой до 150 ^оС поступают в водяной холодильник ХК-1, где охлаждаются до 45 ^оС и далее поступают в сепаратор С-9. Давление в К-2 и С-9 регистрируется и регулируется прибором PJRСZA-1027, исполнительный механизм которого установлен на линии вывода углеводородного газа из С-9. Температура верха К-2 регулируется подачей орошения прибором TJRC-1102 c коррекцией по расходу FJRC-1024.

Совместно с нестабильным продуктом гидрокрекинга в колонну К-2 направляется бензин-отгон гидроочисток, который поступает в емкость Е-7, которая находится под наливом. Уровень раздела фаз нефтепродукт-вода в Е-7 контролируется прибором

LJRA-1012. Избыток воды сбрасывается вручную в промканализацию. Бензин из Е-7 перетекает в емкость Е-3, находящуюся под давлением газа из К-7 или заводского кольца. Давление в Е-3 поддерживается регулятором PJRCA-1026. Уровень в Е-3 поддерживается регулятором LJRCSA-1013. Температура в Е-3 контролируется прибором TJR-1097. Бензин из Е-3 забирается насосами Н-106, Н-119 и подается в линию нестабильного продукта из С-4 в Т-11. Расход бензина регулируется прибором FQJRCА-1020. Температура подшипников насосов Н-106, Н-119 контролируется приборами TJRA-1126, TJRA-1127 соответственно.

Температура после ХК-1 контролируется прибором TJRС-1103 с выводом показаний на экран оператора.

В сепараторе С-9 происходит разделение несконденсированных газов, воды и рефлюкса. Углеводородные газы из С-9 через клапан-регулятор давления FV-1022 поступают на очистку от сероводорода в абсорбер К-7. Рефлюкс из С-9 забирается насосами Н-10,

Н-12 и подается на орошение в колонну К-2. Температура подшипников Н-10, Н-11 контролируется TJRSA-1128, TJRSA-1129 соответственно. Вода из сепаратора сбрасывается через клапан-регулятор уровня LJRCA-1018 и выводится с установки. Балансовый избыток рефлюкса после насосов Н-10, Н-12 выводится через клапан-регулятор уровня в С-9

LV-1016 с установки в трубопровод рефлюкса. Расход выводимого с установи рефлюкса контролируется прибором FQJRC-1023, давление - PJR-1030, температура - TJR-1105.

Регулирование температуры верха колонны К-2 осуществляется с помощью регулятора температуры TJRC-1102, клапан которого установлен на трубопроводе подачи орошения в К-2, расход орошения в К-2 контролируется прибором FJRC-1024.

Соответствующая нормам технологического режима температура в нижней части колонны К-2 поддерживается подачей в низ колонны "горячей струи" - стабильного продукта, нагретого в печи П-1 (правая сторона). Температура горячей струи на выходе из П-1 (правая сторона) контролируется прибором TJR-1110. Стабильный продукт с низа К-2 поступает на прием насосов Н-9, Н-107, прокачивается двумя параллельными потоками через печь П-1 (правая сторона) и с температурой не выше 355 ^оС подается под первую (нижнюю) тарелку К-2. Расход первого потока контролируется прибором FJR-1026, FJRZA-1027, второго FJR-1028, FJRZA-1029. Температура «горячей струи» на входе в

П-1 контролируется прибором TJR-1107. Температура первого потока измеряется прибором TJR-1108, второго TJR-1109. Общий расход «горячей струи» через печь П-1 пр. сторона контролируется прибором FJRZA-1025. При падении расхода гидрогенизата через П-1 пр. сторона (общий) 66000 кг/ч включается сигнализация с выводом показаний на экран оператора, при достижении расхода гидрогенизата (общего) через П-1 пр. сторона до 60000 кг/час включается система ПАЗ. Закрываются отсечные клапана поз. XVA-1005, XVA-1006 на трубопроводах подачи газообразного топлива к печи П-1 правая и левая сторона, отсечной клапан позиция XVA-1001 на трубопроводе сырья в тройник смешения и открывается клапан-отсекатель НV-1004 на линии циркуляции в Е-1. Насосы Н-9, Н-107 останавливаются.

При понижении расхода гидрогенизата через П-1 (правая сторона) одного из потоков FJRZA-1027 или FJRZA-1029 до 33000 кг/ч включается сигнализация с выводом показаний на экран оператора. При достижении расхода гидрогенизата до 30000 кг/ч включается система ПАЗ. Закрываются отсечные клапана поз. XVA-1005, XVA-1006 на трубопроводах подачи газообразного топлива к печи П-1 (правая и левая сторона) и отсечной клапан XVA-1001 на трубопроводе сырья в тройник смешения и останавливаются насосы Н-9,

Н-107. Открывается клапан-отсекатель НV-1004 на линии циркуляции в Е-1.

Балансовый избыток стабильного продукта с низа колонны К-2 выводится за счет давления в колонне К-2 через трубное пространство теплообменников Т-9, Т-10, Т-11. Далее охлаждается за счет нагрева нестабильного гидрогенизата из С-4 в Т-9, Т-10, Т-11 и поступает в воздушный холодильник ВХ-107, затем доохлаждается в водяном доохладителе Х-15 и выводится с установки. Расход стабильного гидрогенизата с установки регулируется по уровню в К-2 приборами LJRCSA-1014, LJRCSA-1015.

Температура стабильного продукта измеряется приборами: TJR-1111 на выходе из Т-11, TJR-1112 на выходе из ВХ-107, TJR-1113 на выходе из Х-15.

Во время пуска схемой предусмотрена возможность откачки продукта из К-2 через теплообменники Т-9, Т-10, Т-11 насосами Н-9, Н-107.

Схемой предусмотрена возможность циркуляции гидрогенизата после концевого холодильника ВХ-107 в емкость Е-1 и подача сырья от насосов Н-103, Н-104 по пусковому трубопроводу в трубопровод перетока из С-4 в Т-11 для пуска блока стабилизации.

При аварии на блоке стабилизации схемой предусмотрен сброс стабильного гидрогенизата при помощи электроприводной задвижки HSA-1024 в емкость Е-126.