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

двухкратного испарения, мощностью 1, 1,5 и 2 млн. т/год. Схема такой промышленной установки мощностью 2 млн. т/год приводит­ ся на рис. 9.

Предварительно обезвоженная и обессоленная нефть забирает­ ся насосом 1 и после нагрева за счет тепла горячих потоков в теп­ лообменнике 2 проходит в первую ректификационную колонну 3 (число тарелок 28). Газы и легкие бензиновые пары удаляются

с верха колонны и поступают в конденсатор-холодильник 4. Полуотбензиненная нефть с низа колонны 3 насосом 5 подается в пе­ чи 6, откуда, нагретая примерно до 350 °С, направляется в основ­ ную ректификационную колонну 7 (число тарелок 40). Часть на­ гретой полуотбензиненной нефти возвращается из печей 6 в пер­ вую ректификационную колонну 3 для получения дополнительного количества тепла. Колонна 7 оборудована трехсекционной отпарной колонной 8. К таким установкам относятся А-12/3, А-12/4, А-12/5, А-12/7, а также модернизированные установки А-12/5М и А-12/7М. Они различаются по числу комбинированных узлов, ап­ паратурному оформлению, способу энергоиспользования. Эти уста­ новки рассчитаны для переработки стабильных и нестабильных малосернистых и сернистых нефтей восточных районов страны. Все они работают с хорошими показателями.

30

На некоторых нефтеперерабатывающих заводах находятся в эксплуатации установки первичной перегонки с предваритель­ ным испарением легких фракций в колонне предварительного ис­ парения (испарителе), или эвапораторе. Перегонка нефти по схеме предварительного испарения показана на рис. 10. Нефть забирает­ ся насосом 1 и прокачивается через теплообменник 2 в дегидра­ тор 3. После обезвоживания—обессоливания подготовленная

Рис. 10. Перегонка нефти по схеме предварительного испарения:

нефть дополнительно нагревается в теплообменнике 4 и поступает в испаритель 5. Испаритель представляет собой пустотелую ци­ линдрическую колонну, в которой отделяются легкие компоненты. Количество продуктов в паровой фазе зависит от степени предва­ рительного подогрева нефти. С низа испарителя 5 поток полуот- ■бензиненной нефти прокачивается насосом 6 через трубчатую печь 7 и вводится в ректификационную колонну 8. Легкие фрак­ ции, отделившиеся в испарителе, также подаются в колонну 8 и вместе с более высококипящими фракциями подвергаются ректифи­ кации.

В результате предварительного испарения легких фракций раз­ гружается трубчатая печь и снижается давление в ней; одновре­ менная ректификация в одной колонне легких и тяжелых фракций позволяет несколько снизить необходимую температуру нагрева. Кроме того, при этом не требуются самостоятельные конденсаци­ онные устройства для охлаждения паров, выходящих из первой колонны при двухколонной схеме, отпадает необходимость в слож­ ных дополнительных аппаратах, насосах, снижаются энергетиче­ ские затраты. Такая схема приемлема для переработки стабильных нефтей, не содержащих большого количества свободных газов (не

31

более 1—1,5 вес. % на нефть). В шестидесятых годах была запро­ ектирована установка АВТ с предварительным испарением типа А-12/6 производительностью 3 млн. т/год. Такие установки уже бо­ лее десяти лет успешно эксплуатируются на многих нефтезаводах. Принципиальная схема промышленной установки типа А-12/6 анало­ гична схеме, приведенной на рис. 10. На некоторых установках АВТ типа А-12/6 предварительный испаритель был заменен атмо­ сферной колонной вследствие затруднений, возникших при перера­ ботке загазованных нефтей.

Промышленные схемы перегонки мазута

Мазут — остаток атмосферной перегонки нефти — перегоняется на самостоятельных установках вакуумной перегонки или на ва­ куумных секциях атмосферно-вакуумных трубчаток (АВТ). На современных вакуумных установках применяют следующие техно­ логические схемы перегонки мазута: однократного испарения всех отгоняемых фракций в одной вакуумной колонне; однократного испарения с применением отпарных колонн; двухкратного испаре­ ния отгоняемых фракций в двух вакуумных колоннах. Получаемые при вакуумной перегонке мазута дистилляты могут быть использо­ ваны в качестве сырья каталитического крекинга (работа по топ­ ливной схеме) и в качестве фракций для производства масел (ра­ бота по масляной схеме). При работе по топливной схеме на уста­ новке получается одна широкая фракция, направляемая в качестве сырья (широкого вакуумного отгона) на установки каталитическо­ го крекинга. Если вакуумная перегонка ведется с целью получе­ ния масляных дистиллятов, то к качеству получаемых фракций и в частности к их фракционному составу предъявляются более жест­ кие требования. На установках, запроектированных и построенных в последние годы, предусматривается получение двух масляных фракций: 350—420 °С и 420—490 °С (для типового сырья из ромашкинской и туймазинской нефтей). Далее путем компаундиро­ вания можно получить на их основе различные масляные фракции.

Большая часть вакуумных установок, построенных ранее, экс­ плуатируется по схеме однократного испарения (рис. 11). Мазут из ректификационной колонны атмосферной части насосом 1 прока­ чивается через трубчатую печь 2 и подается в вакуумную колон­ ну 3. В колонне 3 протекает однократное испарение мазута, нагре­

с определенных тарелок насосами 1 и направляются через тепло­ обменники 4 и холодильники 5 в соответствующие емкости. При получении в вакуумной колонне однократного испарения двух или трех масляных дистиллятов их качество по фракционному составу не обеспечивается: происходит значительное налегание однократ­ ного испарения соседних фракций по температурам кипения. Не­ редко в мазуте прямой перегонки остается сравнительно низкоки­

32

пящая соляровая фракция, выделение которой создает дополни­ тельную нагрузку для вакуумнойколонны.

Рис. 11. Перегонка мазута по схеме однократного испарения:

Рис. 12. Перегонка мазута по схеме однократного испарения с применением отпарной колонны:

С целью улучшения погоноразделительной способности ваку­ умной секции установок АВТ было предложено дополнительное сооружение отпарных колонн; число их должно соответствовать числу масляных фракций, отбираемых в виде боковых погонов. Перегонка мазута по схеме.однократного испарения с применением отпарноп колонны показана на рис. 12. Нагретый в печи 1 до 415 °С мазут направляется в вакуумную колонну 3. Из верхней части колонны отводится первая боковая фракция—тяжелый газойль

Вшестидесятых годах по схеме двухкратного испарения мазута

сдвумя вакуумными колоннами были спроектированы и построены типовые установки АВТ А-12/3, А-12/7. 'На рис. 13 приведен один из возможных вариантов перегонки мазута по схеме двухкратного

испарения. Горячий мазут при 310—315°С насосом отбирается с низа основной ректификационной колонны атмосферной секции и прокачивается через печь 5, где нагревается до 410—420 °С, в первую (основную) вакуумную колонну 1. В колонне широкая вакуумная фракция отделяется от тяжелого остатка гудрона. При работе установки по топливной схеме широкая вакуумная фракция отбирается с 6-ой или 7-ой тарелки первой вакуумной колонны и используется в качестве сырья для каталитического крекинга. При работе же установки по масляной схеме широкая вакуумная

34

умной колонны 2. Недостающее тепло сообщается в низ этой ко­ лонны фракцией 420—490°С, пропускаемой через печь. При пере­ работке ромашкинской и туймазинской нефтей из второй вакуум­ ной колонны выводятся две масляные фракции: 350—420 и 420— 490 °С (или 420—500 °С).

Преимущество этой схемы — возможность работы установки по топливной или по топливно-масляной схеме. При этом удается по­ лучать масляные дистилляты улучшенного фракционного состава.

Рис. 14. Схема перегонки мазута в двух колоннах с отпарнымн секциями:

Один из недостатков схемы — вторичный подогрев масляных фрак­ ций в радиантной секции печи, который может привести к их тер­ мическому разложению. Кроме того, не удается достичь четкого фракционирования —наблюдается значительное налегание сосед­ них масляных фракций по температурам начала и конца кипения. Поэтому потребовалось дальнейшее усовершенствование технологии переработки мазута.

На рис. 14 представлен другой вариант перегонки мазута в двух колоннах с отпарными секциями. Первая вакуумная колонна 2 служит для выделения из мазута широкой вакуумной фракции. Во второй вакуумной колонне 3 ее фракционируют для получения трех масляных дистиллятов. Из них две фракции отводят в виде боковых погонов, а третью фракцию выводят с низа колонны. С целью улучшения фракционного состава масляные дистилляты дополнительно отпаривают в выносной отпарной колонне 4. Содер­

жащийся в широкой фракции легкий дистиллят, выкипающий до 350°С, удаляется с верхних тарелок второй вакуумной колонны. Во все три колонны подается водяной пар. По числу боковых мас­ ляных погонов вакуумная колонна снабжается тремя циркулирую­ щими промежуточными орошениями. Тепло циркулирующих про­ межуточных орошений колонн используется для подогрева нефти. По аналогичной схеме запроектированы установки АВТ произво­ дительностью 3 млн. т/год нефти (тип А-12/9). Масляные дистил­ ляты, получаемые на установке, удовлетворяют по своему фрак­ ционному составу техническим нормам.

Таким образом, схема перегонки мазута в двух вакуумных ко­ лоннах имеет следующие преимущества: установка может рабо­ тать по топливной и по масляной схеме; можно получ'ать более качественные масляные дистилляты (заданного фракционного со­ става); более эффективно используется избыточное тепло в двух вакуумных колоннах пяти — шести промежуточных циркуляцион­ ных орошений. К недостаткам двухколонных вакуумных установок относятся: значительный расход металла на изготовление допол­ нительной аппаратуры и коммуникаций; некоторые осложнения при эксплуатации установки; увеличение капиталовложений на строи­ тельство и дополнительную аппаратуру.

Схемы перегонки нефти и мазута, применяемые за рубежом

Развитие нефтеперерабатывающей промышленности в США после второй мировой войны характеризуется непрерывным повы­ шением качества нефтепродуктов в результате широкого внедре­ ния в технологию производства каталитических процессов — кре­ кинга, риформинга и полимеризации. Ведущим продуктом нефтепе­ рерабатывающих заводов США является автомобильный бензин.

Всреднем он составляет почти 50% всей продукции нефтезаводов.

Втехнологии производства масел не произошло каких-либо замет­ ных изменений. Основное внимание уделяется разработке и при­ менению различных присадок к маслам с целью улучшения их ка­ чества. Работы в области подготовки нефти к переработке посвя­ щены главным образом улучшению термического и электрического способов обезвоживания и обессоливания нефтей. На всех вновь сооружаемых заводах, как правило, строятся низкочастотные обес­ соливающие установки типа установок фирмы Petrico. Отдельные фирмы отказываются от строительства самостоятельных электро­ обессоливающих установок; вместо них в схему установок вклю­ чается электродегидратор с использованием тепла горячих потоков

(дистиллятов) для предварительного нагрева нефти. Наряду с термическими и электрическими методами подготовки нефти раз­ вивается также процесс химического обессоливания, позволяющий удалять из сырых нефтей неорганические соли и частично следы мышьяка, металлов и других примесей.

"36

За рубежом встречаются схемы перегонки нефти и мазута раз­ личных типов. На рис. 15 показана атмосферная часть установки АВТ, работающая по схеме с предварительным испарением нефти; такая установка мощностью 6,0 млн. т/год нефти построена на нефтеперерабатывающем заводе в Уайтинге (США, штат Индиа­ на) . Сырая нефть после предварительного подогрева в теплообмен­ нике 1 направляется в электродегидратор 2, далее через теплооб­ менник 3 поступает в испаритель 4 для отгонки легких фракций.

Пары легких фракций с верха испарителя 4 направляются в основ­ ную ректификационную колонну 9. Отбензиненная нефть с низа испарителя 4 прокачивается через теплообменник 5 в печь 6, а от­ туда также поступает в колонну 9. Необходимый перепад темпе­ ратур по высоте колонны 9 поддерживают путем циркуляции двух потоков флегмы. Из основной ректификационной колонны 9 от­ бирают легкий, средний и тяжелый бензин, топливо и газойль. Остаток с низа колонны направляется в вакуумную секцию для

лигроин, легкий и тяжелый газойль и остаток вакуумной колон­ ны — гудрон. Атмосферная часть этой установки работает по схеме двухкратного испарения. В первой колонне выделяются наиболее легкие фракции, вторая колонна является основной для получения остальных компонентов светлых нефтепродуктов.

Некоторую особенность имеет схема атмосферной перегонки нефти на установке АВТ фирмы Креол (США) производитель­ ностью 3 млн. т/год нефти (рис! 16). Сыраянефтьпроходит, теп­ лообменник 1, нагревается до ТбЗ°С и поступает;в два параллель-

37

но работающих испарителя 2 (на рисунке показан один), где ис­ паряются газ, вода и легкая бензиновая фракция. Эта паровая смесь подается в радиантную камеру печи 5 атмосферной части, где она способствует испарению нефти. После выделения -легких фракций нефть из испарительных колонн прокачивается насосом 3 через теплообменник 4 (где нагревается до 260 °С) в трубчатую

8

Рис. 16. Схема атмосферной перегонки нефти на установке АВТ фирмы Креол

(США):

I, 4 — теплообменники; 2 — испаритель; 5 — насос; 5 — печь; 6 — теплообменник циркулирую­

мазут.

печь 5. По выходе из печи нефть при 343 С поступает в ректнфикационную колонну 9. Эта колонна имеет 26 колпачковых тарелок.

38

Из печи нагретый до высокой температуры мазут поступает в се­ редину вакуумной колонны 2, куда подается водяной пар. Из ва­ куумной колонны отбирают две боковые дистиллятные фракции. Избыток тепла в колонне снимается двумя циркулирующими оро­ шениями в теплообменниках 4 и 5. Тепло циркулирующих ороше­ ний используется для подогрева нефти, поступающей на установ­ ку. С низа вакуумной колонны отводится гудрон. Вакуум наверху

колонны поддерживается с помощью трехступенчатого эжектора 3. На рис. 18 показана схема вакуумной перегонки мазута на АВТ фирмы Креол (США). Горячий мазут с низа атмосферной колон­ ны насосом 1 подается через печь 2, где нагревается до 400 °С, в вакуумную колонну 8. Из вакуумной колонны отбирают три бо­ ковых погона. Для каждого погона устанавливается отдельная отпарная колонна 5, что обеспечивает более четкое фракциониро­ вание дистиллятных фракций. Мазут перегоняется в присутствии перегретого водяного пара. Вакуумная колонна имее 29 колпачко­ вых тарелок (не считая тарелок в отпарных секциях). В колонне избыточное тепло снимается тремя циркулирующими орошениями и используется для подогрева нефти по схеме насос— ►теплообмен­

Способы орошения ректификационных колонн на установках АТ и АВТ

Нормальная работа ректификационных колонн обеспечивается путем регулирования теплового режима (с целью поддержания

39