книги из ГПНТБ / Багиров, И. Т. Современные установки первичной переработки нефти

зультате пары нефтепродуктов полностью конденсируются и унос бензиновых паров газами разложения предотвращается;

конец кипения фракции до 350 °С, отводимой с первой глухой тарелки (1 1 -ой); это обеспечивается регулятором, поддерживаю­ щим под указанной тарелкой постоянную температуру. Регулятор обеспечивает также заданную температуру кипения фракции 350— 490 °С, отводимой со 2-ой глухой тарелки. Конец кипения этой фракции поддерживается регулятором температуры, обусловли­ вающим постоянную температуру под 2 -ой глухой тарелкой по­ дачей охлаждающего циркуляционного орошения;

температура воды на выходе из концевых холодильников, пред­ назначенных для циркуляционных орошений;

подачей пара в эжекторы регулируется вакуум в колонне; регистрируется расход воды, поступающей в барометрический

конденсатор, температура боковых погонов и низа колонны, по­ стоянство расхода пара, подаваемого в низ колонны, уровень жид­ кости внизу колонны и на всех глухих тарелках.

Нормальная работа отпарной колонны вакуумной части обес­ печивается регулированием и контролем температуры ее верха путем подачи острого орошения, а также температуры под глухой тарелкой путем подачи охлажденного циркуляционного орошения. Такое регулирование позволяет достигнуть заданной температуры конца кипения получаемой фракции. Регистрируются расходы цир­ куляционных орошений; регулируется уровень внизу колонны и на глухой тарелке. Вакуум в колонне регулируется подачей пара в эжекторы.

Блок абсорбции-десорбции (фракционирующий абсорбер). Во фракционирующем абсорбере контролируется и регулируется: по­ дача абсорбента в абсорбер II ступени, в зависимости от содержа­ ния С5 в уходящем сухом газе; подача абсорбента в абсорбердесорбер в зависимости от содержания С3 в уходящем сверху газе; расход деэтанизированной фракции н.к.— 140 °С и абсорбента, вы­ ходящего из абсорбера, в зависимости от содержания Сг в жидкой фазе; уровень в кипятильнике фракционирующего абсорбента; дав­ ление. Излишнее тепло в абсорбере снимается циркулияцией абсор­ бента через холодильники. Температура под тарелкой, с которой забирается абсорбент, регулируется подачей охлажденного абсор­ бента. Расход циркуляционного абсорбента регистрируется.

Стабилизатор. Контролируется и регулируется расход продукта (сырья), поступающего в стабилизатор; давление в стабилизато­ р е — с помощью клапана, установленного на линии уходящих свер­ ху паров пропан-бутановой фракции; поддерживается постоянным с помощью клапана, установленного на линии сброса газа, давле­ ние в емкости верхнего продукта, часть которого используется как орошение стабилизатора; поддерживается также постоянным рас­ ход орошения в стабилизаторе; регулируется уровень продукта в ■емкости для орошения стабилизатора клапаном, установленным на линии пропан-бутановой фракции, идущей с установки.

224

Конденсаторы-холодильники воздушного охлаоюдения. В кон­ денсаторах-холодильниках воздушного охлаждения имеются рас­ пылительные водяные форсунки и жалюзи, служащие для увеличе­ ния или уменьшения расхода воздуха. На установках с приме­ нением аппаратов воздушного охлаждения (АВО) температура продукта на выходе из конденсатора-холодильника в летний пе­ риод регулируется вспрыском воды (клапан устанавливается на линии воды к форсункам), а в зимний период изменением расхода воздуха путем воздействия на мембранный привод жалюзи.

Конденсатор-холодильник воздушного охлаждения состоит из нескольких секций; в каждой секции имеются жалюзи, получаю­ щие одновременно импульс от одного регулирующего блока; для усиления импульса служат промежуточные реле типа ПР-14М. Число реле равно числу секций. Предусмотрена также сигнализа­ ция аварийного отключения вентиляторов.

Очистные отстойники узла выщелачивания. Капли воды и ще­ лочи, которые остаются после выщелачивания и промывки в ком­ понентах светлых нефтепродуктов, отделяются в электрораздели­ телях. Стабильная работа аппаратов достигается постоянным дав­ лением, поддерживаемым с помощью регуляторов давления. Последние воздействуют на клапаны, установленные на линиях уходящих из электроразделителей продуктов.

Колонны блока вторичной перегонки. Назначение колонн блока вторичной перегонки — получение узких фракций бензина: н.к.— 62, 62—85, 85—120 и 120—140 °С путем ректификации широкой бен­ зиновой фракции н.к.— 140 °С. Основными параметрами, обеспе­ чивающими нормальную работу колонн, является температура, - давление, расход, уровень. Расход орошения в колоннах поддер­ живается постоянными регуляторами расхода, которые воспри­ нимают корректирующие импульсы от температур верха колонн.

Температура низа колонн регулируется путем изменения коли­ чества теплоносителя. Регулятор температуры воздействует на кла­ пан, который установлен на линии теплоносителя, выходящего из рибойлера. Постоянное давление в колоннах, равное 4 кгс/см2, обеспечивается регулятором давления, воздействующим на клапан, который установлен на линии уходящих с верха колонн паров. По­ скольку сырьем для каждой последующей колонны служит про­ дукт, уходящий с низа предыдущей колонны, постоянство расхода в каждую последующую колонну обеспечивается регуляторами рас­ хода, воспринимающими корректирующий импульс от регулятора уровня предыдущей колонны. Регуляторы расхода управляют кла­ панами, установленными на линии отбора продукта с низа каждой колонны. Принятая схема регулирования расхода позволяет устра­ нить резкие колебания режима работы колонн при изменении за­ грузки. Температура фракции н.к.— 140 °С контролируется на вхо­ де и выходе теплообменников, которые установлены на линиях про­ дуктов, уходящих снизу колонн и поступающих в последующие колонны.

Гла в а XIII

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОТЕРИ НА УСТАНОВКАХ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕГОНКИ И ПУТИ ИХ УМЕНЬШЕНИЯ

Разновидности производственных потерь

На установках АВТ потери делятся на производственные (или технологические) и энергетические. Производственные потери мо­ гут быть в результате испарения нефти и нефтепродуктов, меха­ нических утечек, смешения с другими продуктами на отдельных технологических узлах, утечек через горячие поверхности аппара­ тов, оборудования и коммуникаций, попадания нефтепродуктов в производственные или промышленные стоки. Чем больше произво­ дительность установок, тем больше производственные потери в аб­ солютных цифрах. В прежде построенных установках потери до­ стигали 1,5—2 вес.% на перерабатываемую нефть. На установках производительностью 2,0; 3,0; 6,0; 7,5 млн. т/год такие потери в абсолютных цифрах составят соответственно: 30,0; 45,0; 90,0 и 112,5 тыс. т/год. Однако при осуществлении необходимых меро­ приятий в процессе проектирования, а также при конструировании оборудования и его эксплуатации размеры потерь можно резко сократить. Всесоюзными нормами технологического проектирова­ ния по нефтеперерабатывающей промышленности предусматрива­ ются следующие нормы потерь для установок первичной перегонки нефти (в вес.% на нефть):

Как видно из приведенных данных, вновь установленные нормы потерь более жесткие, чем ранее принятые для аналогичных про­ цессов.

Тепловые потери, теплоизоляция

В основном аппараты, оборудование, трубопроводные коммуни­ кации и арматура нефтетехнологических установок нефтеперераба­ тывающих заводов работают в условиях повышенных температур, вплоть до 380—400 °С. В целях сокращения потерь тепла, сохране­ ния необходимой температуры продукта, интенсификации техноло­ гических процессов, обеспечения санитарно-гигиенических и безо­ пасных условий труда, уменьшения потерь нефтепродуктов от ис­ парения применяется тепловая изоляция поверхности аппаратуры и коммуникации.

Согласно норм МСН 156—67 ММСС СССР, необходимо осуще­ ствлять следующую тепловую изоляцию: в помещении — для обо­ рудования и трубопроводов при температуре теплоносителя более 45 °С; вне помещения — для оборудования и трубопроводов при требуемой температуре теплоносителя согласно существующим правилам безопасности; для арматуры, фланцевых соединений, опор, люков, лазов и других объектов с положительными темпе­ ратурами. На наружной поверхности объектов, находящихся в по­ мещении, допускается температура не выше 45°С; для объектов вне помещения — не выше 60 °С (при температуре воздуха 25 °С и отсутствии ветра); у рабочих мест обслуживающего персонала при металлическом покрытии изоляции температура может быть не выше 55 °С. Материалы тепловой изоляции должны отвечать тре­ бованиям действующих стандартов, технических условий. Плот­ ность изоляционных материалов, предназначенных для трубопрово­ дов и оборудования, при температуре теплоносителя до 150 °С не должна быть более 550 кг/м3, а при температуре выше 150 °С не должна быть более 400 кг/м3.

Для изоляции не рекомендуются материалы, обладающие по­ вышенной гигроскопичностью и водопоглощением, а также содер­ жащие органические примеси — битум, минеральное масло и др. Теплоизоляционную конструкцию (в зависимости от ее назначе­ ния) составляют: основной теплоизоляционный слой, армирующие и крепежные элементы, пароизоляционный слой, отделка наружной поверхности изоляции. Обычно используют готовые конструкции за­ водского изготовления или сборные теплоизоляционные конструк­ ции, собираемые поэлементно на месте монтажа. Одновремен­ но с использованием волокнистых теплоизоляционных материалов и изделий применяют уплотнение другими материалами, гаранти­ рующее наименьший коэффициент теплопроводимости изоляцион­ ного слоя.

Арматуру и фланцевые соединения оборудования и продуктопроводов без спутников (из паропровода малого сечения) изолиру­ ют съемными конструкциями.

Чтобы предотвратить проникновение из окружающей среды па­ ров воды, предусматривают защитное устройство — пароизоляци­ онный слой из рулонных гидроизоляционных материалов или ма^

228

стик. Для мягких минераловатных и стекловатных изделий упо­ требляют усиленную пароизоляцию.

Пути сокращения производственных потерь

Мероприятия, которые намечается провести на установках пер­ вичной перегонки нефти, делятся на технологические (основные),, конструктивные и организационные. К технологическим мероприя­ тиям относятся следующие.

1. Для получения стабильных бензиновых фракций на всех, установках АВТ сооружается узел стабилизации и абсорбции го­ ловки бензина. При этом получается дебутанизированная и депропанизированная фракция, которую можно хранить в обычных ем­ костях при атмосферных условиях без потерь. Легкие бутан-пропа- новые фракции выделяются в виде жидких газов и хранятся в емкостях под давлением. Стабилизация проводится при давлении:

10кгс/см2, абсорбция — при 5 кгс/см2.

2.При переработке нефтей на установке АВТ вместе с бензи­ новыми парами выделяются жирные углеводородные газы. Они вы­ водятся с верха емкостей орошения, газосепараторов или водоот­ делителей. Жирные газы из колонн атмосферного блока направ­ ляются во фракционирующий абсорбер для извлечения из них бензинов. Выделяющийся сухой газ проходит в газовую маги­ страль, а жидкие фракции —легкие бензины — смешиваются с про­ дуктом стабилизатора (стабильным бензином). На некоторых уста­ новках АВТ собственный сухой газ используют как топливо для самой установки.

3.В ректификационных колоннах, теплообменниках, конденса­

торах-холодильниках, емкостях и в насосных установлены краники для периодического взятия проб. На установках АВТ, построен­ ных ранее, воронки из-под этих краников соединялись непосред­ ственно с канализационными колодцами, куда спускались жидкие нефтепродукты. Количество спускавшихся продуктов было весьма: значительным. Для уменьшения потерь, возникающих при взятии проб, число пробных краников сокращено до минимума в связи с наличием на установках анализаторов качества; воронки из-под. пробных краников соединены в общую линию; установлена на низ­ кой отметке специальная емкость, к которой присоединен трубо­ провод от пробных краников; вертикальный насос периодически подкачивает собранные продукты в сырье, поступающее на пере­ работку.

4. На старых установках АВТ основная часть технологических коммуникаций расположена в закрытых лотках. Трубы соедине­ ны исключительно с помощью фланцев. Как известно, прокладоч­ ные материалы на фланцевых соединениях часто выходят из строя, особенно при коррозионной среде и высокой температуре; в резуль­ тате усиливается течь нефтепродуктов. Обычно потери, обусловлен­ ные течью нефтепродукта, обнаруживаются через некоторое время,

229

Г л а в а X I V

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ И УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УСТАНОВОК ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ

Основные направления совершенствования установок

Проведенные на современных установках АВТ мероприятия; позволили значительно увеличить их мощность по сравнению с проектной. Благодаря использованию вторичных энергоисточников горячих потоков — нефтепродуктов и дымовых газов — значитель­ но повысилась температура предварительного подогрева нефтяно­ го сырья; для нужд установки и предприятия можно производитьбольше водяного пара; повысился коэффициент знергоиспользовання. Применение промежуточных циркуляционных орошений в ко­ лоннах способствовало оптимизации теплового режима ректифика­ ционных колонн и урегулированию температурного градиента от­ дельных секций колонн. Внедрение новых методов расчетов колонн,, систем орошений, использование новых, более эффективных кла­ панных тарелок — все это обеспечило улучшение технологических показателей колонн (уменьшение температурного налегания фрак­ ции, улучшение фракционного состава дистиллятов и др.).

Однако в дальнейшем необходимо следующее; создать более укрупненные установки на основе комбинирования смежных и свя­ занных процессов; обеспечить высокий отбор от потенциала свет­ лых нефтепродуктов и масляных дистиллятов заданного фракцион­ ного состава (без налегания соседних фракций по температурам, кипения); значительно снизить удельные расходы (на 1 т перера­ батываемой нефти) топлива, электроэнергии, воды, воздуха, реа­ гентов (щелочь, деэмульгатор, антикоррозионные средства), метал­ ла; уменьшить стоимость строительства и сократить эксплуатаци­ онные расходы.

Для этого нужно усовершенствовать технологию процессов пер­ вичной переработки нефти, применять более эффективное обору­ дование, внедрять средства контроля и автоматики, обеспечивать установки АВТ стабильной нефтью. При подготовке нефти к пере­ работке следует кроме обессоливания и обезвоживания проводить дегазацию и стабилизацию нефтей — свободные газы и легкие ком­ поненты должны быть удалены до подачи нефти на переработку. При проектировании установок АВТ необходимо предусмотреть возможность переработки широкого ассортимента нефтей, в част­ ности нефтей новых богатых месторождений Туркмении, Сибири, Кавказа. Недоучет в проектах этого фактора вызывает большие

231

затруднения при привязке типовых и повторно применяемых уста­ новок. Немаловажное значение имеет температура охлаждающей оборотной воды: в северных районах она принимается равной 25—

26 °С, в южных — не менее 29 °С.

В ранее запроектированных установках межремонтный пробег

•составлял 40—45 дней. В условиях настоящего времени число ра­ бочих дней следует довести до 340.

При комбинировании процессов необходимо предусмотреть воз­ можность временного отключения отдельных блоков (при их про­ стое), не прерывая работы всей установки.

Устранение недостатков установок

Качество работы установок АТ во многом зависит от схем отдельных технологических узлов, в первую очередь от различных но конструктивному оформлению схем узлов перегонки нефти. Ректификационные колонны атмосферной части при одинаковой мощности имеют разные размеры, разное число тарелок. Режим работы колонн, особенно в случае применения клапанных тарелок, изучен недостаточно. Нужно более тщательно изучить системы орошения колонн, эффективность и количество циркуляционных промежуточных орошений, поскольку наблюдается несоответствие проектного количества циркулирующей флегмы и фактического. Особенно важно установить факторы, влияющие на число тарелок, предназначенных для отдельных фракций, поскольку на установ­ ках АВТ это число меняется в широких пределах. Так, по схеме с однократным испарением на каждый отбираемый дистиллят при­ ходится по 7—8 тарелок, а при наличии двух ректификационных колонн— по 11—17. В то же время четкость погоноразделения в основных колоннах по обеим схемам практически одинакова. Рек­ тификация и способы регулирования температурных режимов в колоннах также осуществляются по-разному. В колоннах может быть или одно острое орошение или еще дополнительно промежу­ точное циркуляционное орошение.

Расход пара в ректификационных колоннах установок меняет­ ся в самых широких пределах. В то же время этот фактор оказы­ вает большое влияние' на погоноразделительную способность ко­ лонн. Вопрос оптимизации расхода технологического пара являет­ ся чрезвычайно важным.

Схемы перегонки мазута также отличаются большим разнооб­ разием. Вакуумные колонны имеют неодинаковое число ректифи­ кационных тарелок, отбираемых фракций и орошений. Число та­ релок, приходящихся на одну фракцию, колеблется от 8 до 14. Недостаточно изучено влияние конструкции тарелок на работу ва­ куумных колонн — встречаются колонны с самыми разнотипными тарелками: желобчатые, ситчатые, решетчатые, клапанные и др. В последних установках рекомендуются клапанные тарелки. Од­ нако на практике они не гарантируют удовлетворительную работу

232

колонны во всех ее сечениях. Так, на одной введенной в эксплуа­ тацию установке АВТ в вакуумной колонне был налажен режим только после перекрытия сечения многих тарелок на 40—70%.

Результаты обследований действующих установок АТ и АВТ показали на удовлетворительную работу многих ректификацион­ ных колонн. Большая их часть имеет различные показатели по отбору дистиллятов, четкости ректификации; число ректификаци­ онных колонн, входящих в схему, также неодинаково. Первые ректификационные колонны на установках двухкратного испаре­ ния из-за низкой температуры подогрева нефти (150—190 °С) ра­ ботают с небольшими паровыми и. жидкостными нагрузками тарелок в укрепляющей секции. В отгонных секциях наблюдаются недопустимо высокие нагрузки по жидкости при очень низкой рабо­ те обычных желобчатых тарелок. Низкая кратность орошения в. сочетании с низкими нагрузками создает неблагоприятные условия для процессов ректификации на тарелках, в результате чего имеет­ ся большое налегание температур конца кипения бензина и начала кипения отбензиненной нефти.

При проведении расчетов ректификации по различной методике возникает разнобой в технологических и конструктивных решениях,. принимаемых для отдельных установок АВТ.

Основная причина разнобоя в схемах перегонки нефти и ма­ зута— проведение расчетов по различным методикам, а также от­ сутствие изучения и обобщения опыта эксплуатации установок АТ' н АВТ. Всестороннее изучение и обобщение, теоретических и прак­ тических данных отечественных и зарубежных промышленных, установок АВТ должно привести к разработке рекомендаций по выбору наиболее эффективной схемы перегонки. В этой работедолжны совместно участвовать специалисты научных, научно-ис­ следовательских, проектно-конструкторских организаций и пред­ приятий.

Аппаратурное и материальное оформление укрупненных установок

За последние годы на ранее построенных и вновь сооружае­ мых установках АВТ начали использовать укрупненные кожухо­ трубчатые теплообменники, конденсаторы, холодильники, аппараты: воздушного охлаждения, S-образные, ситчатые, клапанные та­ релки, печи вертикального факельного пламени, котлы-утилизато­ ры, новые комплексные системы автоматизации и регулированиятехнологическими процессами (системы «старт»), новые агрегаты для ремонтно-монтажных работ и др. Однако еще наблюдаются серьезные недостатки в выборе аппаратов, оборудования и проти­ вокоррозионного материала для их изготовления. Многочисленные отечественные установки АВТ еще не модернизированы. На уста­ новках действуют малоэффективные аппараты — печи шатрового

233: