Проект установки первичной переработки Дмитриевской нефти

перевальных стенках, с боковыми станами топки из панельных горелок беспламенного горения и центральной камерой конвекции;

БС-2 - двухкамерная, с однорядными настенными экранами на перевальных стенках и боковых стенках топки, свободным вертикальным факелом (форсунки подовые) и центральной камерой конвекции.

Печи серии Ц - цилиндрические вертикальные трубчатые печи с верхним отводом дымовых газов:

ЦД-4 - четырехсекционная, с вертикальными трубами радиантного змеевика и горизонтальными - конвекционного, с позонным подводом воздуха по высоте топки через центральный огнеупорный рассекатель.

В обозначениях печей обычно, кроме буквенного шифра, указывают поверхность нагрева радиантных труб и длину труб. Например, ГС-2 - 1050/24 (1050 - поверхность радиантных труб, м2; 24 - длина труб, м).

Устройство трубчатых печей Трубчатая печь - это строительно-технологическое сооружение,

состоящее из следующих функциональных узлов: фундамента, каркаса, футеровки, змеевика, горелок, утилизаторов тепла, дымовой трубы и гарнитуры.

Фундамент печи сооружают из монолитного или сборного железобетона и конструктивно изолируют от воздействия высоких температур.

Каркас печи - основная несущая металлическая конструкция, воспринимающая нагрузки от веса огнеупорной футеровки, трубчатого змеевика, вспомогательных узлов. Конфигурация каркаса соответствует форме трубчатой печи.

Футеровка предназначена для защиты каркаса печи от воздействия высоких температур и создания вторичного теплового излучения, повышающего тепловую эффективность (к.п.д.) печи. Для снижения теплопотерь через футеровку и создания безопасных условий эксплуатации печи с внешней стороны футеровка покрывается слоем теплоизоляции.

Технологический змеевик печи - это наиболее ответственная часть печи, изготовляемая из дорогостоящих горячекатаных бесшовных труб и работающая в наиболее тяжелых температурных и коррозионных условиях.

Диаметр труб, из которых монтируется змеевик печей для АВТ установки, обычно составляет 108х6, 158х8 и 219х10 мм. Длина труб - 12-18 м, а для наиболее мощных печей - 24 м.

Цельносварной змеевик проще по устройству, надежен и герметичен, целиком помещается в топку печи или камеру конвекции, что позволяет лучше герметизировать топку и в целом печь и исключить вредные подсосы воздуха извне.

При горизонтальном расположении труб змеевика в печи они либо опираются на кронштейны, либо помещены на подвесках, прикрепленных к каркасу печи. В конвекционных камерах, где трубы змеевика собраны в многорядный пучок, они опираются на трубные решетки, через которые пропущены трубы. Змеевик с вертикальными трубами (печи ЦД) подвешивают к каркасу печи специальными подвесками.

Горелки (или форсунки) служат для сжигания топлива, подаваемого в топку печи. При этом они должны обеспечивать полное сжигание топлива, давать устойчивый факел пламени, иметь высокую производительность (для сокращения числа горелок на одну печь), быть конструктивно несложными и простыми в эксплуатации, обладать возможностью их включения в систему автоматического регулирования работы печи. По типу используемого топлива различают горелки газовые, горелки на жидком топливе (мазутные) и комбинированные - на газовом и жидком топливе (газомазутные). Газовые горелки по организации сжигания в них топлива бывают пламенные и беспламенные (панельные). В пламенных горелках газ сжигается с образованием факела, являющегося основным первичным излучателем в топке, а в беспламенных - многотуннельной керамической панели так, что пламя из нее не выходит, а сама она раскаляется до высокой температуры и служит излучателем тепла. Из таких панелей набирается основная площадь

боковых стен топки, и эти стены излучают тепло на экран змеевика.

Все остальные типы горелок подают в топку факелы пламени. Наибольшее распространение получила комбинированная горелка типа ГП. Горелка ГП может работать как раздельно на газе или мазуте, так и одновременно сжигать оба вида топлива. Расположение и число горелок в печи зависит от типа и общей теплопроизводительности печи.

Утилизаторы тепла используют в трубчатых печах для уменьшения потерь тепла с уходящими после конвекционной камеры дымовыми газами, которые имеют в печах АВТ температуру порядка 300 ºC. Наиболее широко применяют рекуперацию тепла этих газов на подогрев первичного воздуха, нагнетаемого в форсунки печи. Это повышает к.п.д. печи как за счет снижения потерь тепла с уходящими дымовыми газами, так и за счет повышения температуры в топке при подаче нагретого воздуха на горение.

Подогрев воздуха производится в воздухоподогревателях трубчатого типа. Поток горячего дымового газа входит в воздухонагреватель после конвекционной камеры печи и уходит в дымовую трубу. Холодный воздух нагнетается вентилятором и после нагрева поступает к форсункам.

Дымовая труба выполняет две основные функции - создает необходимую тягу в топке печи и отводит вредные дымовые газы (содержащие оксиды углерода, азота и серы и углеводороды) на большую высоту для лучшего их рассеяния в атмосфере.

Естественная тяга ΔР создается дымовой трубой за счет разницы плотностей окружающего воздуха γв и дымовых газов γг : ΔР = Н(γв - γг). При этом, чем больше высота трубы Н, тем выше разрежение в топке или на выходе из конвекционной камеры. Если естественная тяга, создаваемая дымовой трубой, оказывается недостаточной для создания минимального допустимого разрежения в топке - 0,1-0,2 кПа (из-за большого гидравлического сопротивления печи по газовому тракту или малой высоты трубы), то создают принудительную тягу. Для этого на потоке дымового газа после его выхода из воздухоподогревателя устанавливают дымосос

(вентилятор), отсасывающий дымовой газ из печи и выбрасывающий его в дымовую трубу.

По своей конструкции и компоновке с печью дымовые трубы бывают трех типов - металлические индивидуальные, металлические общие и железобетонные. Индивидуальные металлические дымовые трубы обслуживают обычно одну печь и устанавливаются либо непосредственно на печи (если камера конвекции расположена над топкой), либо рядом с печью (если дымовые газы отводятся через газоход под подом печи). Общие металлические дымовые трубы устанавливаются на земле для обслуживания группы печей (2-4 печи), независимо от направления вывода дымовых газов из печи. В этом случае система отвода дымовых газов из каждой печи объединяется в общий газоход (под землей или над печами) и по нему газы выводятся в дымовую трубу. Их высота обычно небольшая 20-40 м, если труба устанавливается рядом с печью на земле, ее высота может достигать 50-60 м. Железобетонные дымовые трубы устанавливают на современных мощных установках для обслуживания всей группы из 4-5 печей с общим для всех печей дымососом. Высота их обычно составляет 120-180 м.

Гарнитура трубчатой печи включает ее вспомогательные конструкционные и эксплуатационные узлы - подвески и трубные решетки для змеевика, предохранительные окна и люки-лазы, гляделки, шиберы дымоходов и др. В радиантной камере печи имеется несколько рядов (по длине труб) подвесок, предохраняющих трубы от провисания. Они подвергаются воздействию высоких (до 1100 ºC) температур и агрессивных дымовых газов и поэтому изготовляются из высоколегированной стали. Каждый тип подвески предусматривает возможность компенсации термического расширения труб змеевика в диапазоне температур от окружающей до рабочей. Трубные решетки потолочных экранов и в камерах конвекции также служат для поддержания труб в горизонтальном состоянии, их обычно устанавливают через 3-4 м по длине труб. Их отливают из хромоникелевой стали.

Предохранительные окна служат для ослабления силы взрыва при аварии в топке и предохранения печи от разрушения. Предохранительные окна рассчитаны на то, чтобы при повышении давления в топке выше атмосферного они открывались, выпуская избыток газов сгорания в атмосферу.

Люки - лазы служат для того, чтобы обслуживающий персонал мог попасть в топку в период проведения там ремонтных работ или ревизии состояния стен топки и змеевика.

Гляделки - небольшие (50-100 мм) отверстия в крышках люков или предохранительных окнах, закрываемые откидными или поворотными крышками. Они предназначены для систематического визуального контроля за горением форсунок, характером факела горения, для осмотра состояния топки в рабочих условиях.

Шибер дымохода - это заслонка, с помощью которой регулируется сечение дымохода и соответственно тяга в топке печи. В случае пожара в топке печи шибером также отключают (отгораживают) печь от дымовой трубы и дымососа с тем, чтобы в них не попало открытое пламя.

Теплообменные аппараты Процесс дистилляции нефти, как и любой тепловой процесс,

реализуется путем подвода теплового потока в ректификационную колонну и отвода из нее соответствующего количества низкопотенциального тепла.

Функции регенерации тепла горячих потоков дистиллятов, а также их конденсации, охлаждения, дополнительного нагрева и испарения выполняет на установках АВТ разветвленная система теплообменных аппаратов различного устройства.

От работы конденсаторов-холодильников, в частности, существенно зависит нормальная работа ректификационных колонн, поскольку при неполной конденсации паров начинает расти давление в колонне и меняется ее температурный режим. Поэтому если давление в колонне начинает

повышаться, в первую очередь изменяют режим конденсации паров: увеличивают расход воздуха через АВО и подают свежую воду на впрыск в поток воздуха. Если эти меры исчерпаны, а давление продолжает расти, то это свидетельствует о забивке трубок АВО отложениями и необходимости их очистки или замены. Для этого отключают поочередно отдельные части конденсатора по парам и, не останавливая установку в целом, производят соответствующие работы (очистку или замену).

Вкожухотрубных холодильниках, используемых на АВТ для конденсации и охлаждения паров легких углеводородов (колонна стабилизации) и паров, отсасываемых сверху вакуумной колонны, забивке подвержены трубки пучка изнутри (илом, накипью, и механическими примесями, которые несет вода), и в результате значительная часть трубного пучка такого холодильника окажется закупоренной отложениями. Это настолько снижает теплоотдачу, что трубный пучок извлекается из кожуха для прочистки трубок или полностью заменяется новым.

Втеплообменниках, где нагревается нефть, отложения в трубках могут быть обусловлены присутствием высокосмолистых веществ нефти и содержащихся в ней механических примесей. О загрязнении трубного пучка судят по снижению температуры нагрева нефти по ходу ее в теплообменниках. Для очистки трубок отдельные пары теплообменников выключают из работы (схема теплообменников этот предусматривает) и очищают их трубные пучки. Очистку проводят без изъятия пучка из кожуха гидроструйным аппаратом, «простреливая» каждую трубку струей воды под высоким давлением. Если пучок необходимо заменить, то его извлекают из кожуха и вставляют новый.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками. Такие аппараты имеют цилиндрический кожух, в котором расположен пучок теплообменных труб. Трубные решетки с развальцованными трубками крепятся к кожуху аппарата. С одного конца теплообменный аппарат закрыт распределительной камерой, с другого -

крышкой. Аппарат оборудован штуцерами для теплообменивающихся сред; одна среда идет по трубкам, другая проходит через межтрубное пространство. В зависимости от числа перегородок в распределительной камере кожухотрубчатые теплообменные аппараты делятся на одно-, двух- и многоходовые в трубном пространстве.

Существенное различие между температурами трубок и кожуха в этих аппаратах приводит к большему удлинению трубок по сравнению с кожухом, что обусловливает возникновение напряжения в трубной решетке и может привести к нарушению плотности вальцовки труб в решетке и попаданию одной теплообменивающейся среды в другую. Поэтому теплообменники этого типа применяют при разнице температур теплообменивающихся сред, проходящих через трубки и межтрубное пространство, не более 50ºC и при сравнительно небольшой длине аппарата. Очистка межтрубного пространства подобных аппаратов сложна, поэтому теплообменники такого типа применяются в тех случаях, когда среда, проходящая через межтрубное пространство, является чистой, не агрессивной, т.е. когда нет необходимости в чистке. Достоинством аппаратов этого типа является простота конструкции и, следовательно, меньшая стоимость. В зависимости от расположения теплообменных труб различают теплообменные аппараты горизонтального и вертикального типа.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с плавающей головкой (с подвижной трубной решеткой) являются наиболее распространенным типом поверхностных аппаратов. Подвижная трубная решетка позволяет трубному пучку свободно перемещаться независимо от корпуса. Трубчатый пучок может опираться на ближайшую к плавающей головке перегородку, имеющую большую толщину, чем у других перегородок, а при значительных размерах и массе пучок опирают на катковые опоры. Для возможности свободного перемещения аппарата при нагреве корпус теплообменника крепят к одной из опор подвижно. По кожуху (межтрубному пространству) аппараты с плавающей головкой чаще всего выполняют одноходовыми.

В кожухотрубчатых теплообменных аппаратах с плавающей головкой трубные пучки сравнительно легко могут быть удалены из корпуса, что облегчает их ремонт, чистку или замену. Однако следует заметить, что конструкция аппаратов с подвижной решеткой относительно сложна, для ее изготовления требуется большой расход металла на единицу поверхности теплообмена, при работе аппарата плавающая головка недоступна для ремонта.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с температурным компенсатором. В этих аппаратах для частичной компенсации температурных напряжений используют специальные гибкие элементы (расширители, компенсаторы), расположенные в корпусе.

Кожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубками имеют одну трубную решетку, в которую вальцованы оба конца U-образных трубок, что обеспечивает свободное удлинение трубок при изменении их температуры. Преимущество теплообменников с U-образными трубками - отсутствие разъемного соединения внутри кожуха, что позволяет успешно применять их при повышенных давлениях. Недостатком таких аппаратов является трудность чистки внутренней и наружной поверхности труб, вследствие которой они используются преимущественно для чистых продуктов.

2. Характеристика исходной нефти

Производительность установки составляет G = 2,5 млн. т/год. Сырьем установки является Дмитриевская нефть СIII. Физико-химическая характеристика нефти приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Физико-химическая характеристика Дмитриевской нефти СIII

Характеристика свойств Дмитриевской нефти СIII, определяющих вариант переработки нефти и качество основных нефтепродуктов, приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Свойства, определяющие шифр Дмитриевской нефти СIII

Сведения о разгонке (ИТК) Дмитриевской нефти СIII в аппарате АРН-2 приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Состав Дмитриевской нефти СIII по ИТК

Таблица 2.5

Потенциальное содержание фракций в нефтях (в весовых %)