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

Г л а в а IV

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УКРУПНЕННЫХ УСТАНОВОК АТМОСФЕРНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ (АТ)

На многих нефтеперерабатывающих заводах находится в экс­ плуатации большое число индивидуальных атмосферных трубчаток производительностью 0,6; 1,0; 1,5 млн. т/год сернистой и мало­ сернистой нефти и позднее сооруженных установок АТ производи­ тельностью 2,0; 3,0 и 6,0 млн. т/год. Ниже дается краткая харак­ теристика мощных атмосферных трубчаток АТ, наиболее распро­ страненных на отечественных и зарубежных заводах.

Реконструированная установка «советская трубчатка»

«Советские трубчатки» были первыми мощными установками в СССР, предназначенными для атмосферной перегонки нефти; при их сооружении использовали отечественное оборудование. Про ­ ектная мощность установок составляла 3500 т/сут малосернистых азербайджанских нефтей. При эксплуатации производительность их достигала 4200—4600 т/сут, т. е. на 35—40% превышала проект­ ную. Эти установки работают по схеме однократного испарения и снабжены предварительным эвапоратором для выделения из на­ гретой нефти легких фракций. На такой установке впервые было осуществлено непрерывное выщелачивание бензиновой фракции. Воздух, подаваемый в топку печей, нагревается теплом отходящих дымовых газов. Для лучшего предварительного подогрева нефти на установке регенерируется тепло горячих потоков нефтепродуктов. Схема установки «советской трубчатки» приведена на рис. 33.

Нефть двумя потоками с помощью насосов прокачивается че­ рез теплоомбенники 8 и направляется в дегидраторы 9. Отделив­ шаяся от воды и грязи нефть, проходя под собственным давлением через мазутные теплообменники, поступает в испаритель (эва­ поратор) 13. Отпарная колонна 12, смонтированная над эвапора­ тором, состоит из трех секций (по числу отбираемых из ректифи­ кационной колонны боковых фракций). Пары нефтепродуктов из эвапоратора поступают в нижнюю часть ректификационной колон­ ны 1. Отбензиненная нефть двумя потоками насосами И забирается с низа эвапоратора и прокачивается в две параллельно рабо­ тающие печи 10. Нагретая в печи до 310—315 °С нефть идет в ниж­

70

нюю часть колонны 1. Бензиновые пары с верха колонны направ­ ляются в конденсатор-холодильник 2 и далее поступают в водоот­ делитель 3. Из водоотделителя часть бензина насосом подается в основную колонну в качестве орошения, остальная часть после доохлаждения в холодильнике проходит в выщелачивающую ко­ лонну 5. Для отделения от бензина газа установлен газосепаратор 4. Боковые фракции колонны 1, отбираемые насосами из ко­ лонны, направляются в теплообменники 8 и далее в холодильники 7,

Рис. 33. Принципиальная схема установки «советская трубчатка» (реконструи­ рованная) производительностью 2,0 млн. т/год:

XII — выщелоченный бензин.

а затем в заводские мерники. Предусмотрена возможность отбора непосредственно из основной колонны соляровой фракции, которая, пройдя холодильник, поступает в мерники.

В зависимости от фракционного состава и свойств перерабаты­ ваемой нефти выход целевых светлых нефтепродуктов составляет 41,5—52,0%. В настоящее время в эксплуатации находятся пять установок «советской трубчатки». За время их эксплуатации был осуществлен ряд мероприятий, позволивших улучшить технологи­ ческие и технико-экономические показатели установки. Наиболее рациональными мероприятиями оказались следующие:

удаление из камеры печей пароперегревательных труб и замена их нагревательными секциями, что позволило намного увеличить поверхность нагрева нефтяных труб;

увеличение поверхности конденсаторов и подогревателей; очистка внешней поверхности труб конденсаторов (чтобы пред­

отвратить повышение давления в колонне) во время работы, без остановки аппаратов;

71

увеличение количества циркуляционного орошения на 40%, что позволило сократить количество подаваемого в колонну острого орошения;

уменьшение, по сравнению с допускаемыми, тепловых и произ­ водственных потерь.

В 1962 г. был разработан проект реконструкции этих установок на базе существующего оборудования с целью повышения их про­ изводительности вдвое против первоначальной проектной. Основ­ ным мероприятием при реконструкции была замена острого оро­ шения всех промежуточных колонн сложной ректификационной колонны циркуляционным орошением. Это позволило осуществить полный съем избыточного тепла каждой промежуточной колонны, значительно снизить объем паров по всей высоте колонны и умень­ шить количество острого орошения, подаваемого в ее верхнюю часть. До реконструкции на установках «советская трубчатка» цир­ куляционное орошение было предусмотрено только в одном се­ чении.

Для осуществления нового способа ректификации сложной сме­ си кармйны на отборочных тарелках сделаны глухими, и жидкость с отборочных тарелок полностью направляется в отпарные колон­ ны. Дополнительно установлены теплообменники кожухотрубчато­ го типа общей поверхностью нагрева 1600 м2, холодильники общей поверхностью 540 м2 и восемь центробежных насосов: три из них марки 8НГД-6Х1, три насоса марки 6НГД-7Х2, один марки 8НД-9ХЗ и один марки МНП. Соответственно изменен монтаж ап­ паратов и оборудования. В результате проведенных реконструк­ тивных мероприятий производительность установки увеличилась на 40%; производительность труда повысилась на 35%, основные фонды, затрачиваемые на 1 т перерабатываемой нефти, уменьши­ лись на 8% и эксплуатационные затраты — на 13%.

Технологическая схема реконструированной установки следую­ щая. Нефть двумя потоками прокачивается через теплообменники и дегидраторы. Благодаря использованию дополнительного тепла циркуляционных орошений она нагревается до 202 °С. До рекон­ струкции температура нагрева в теплообменниках не превышала 170 °С. Нагретая нефть поступает в испаритель. Парогазовая смесь из испарителя направляется в основную ректификационную колон­ ну. Полуотбензиненная нефть с низа испарителя подается в труб­

не имеют слива жидкости вниз. Колонна оборудована штуцерами для отвода и подвода трех циркуляционных орошений. Первое

ся с 17-ой тарелки и подается на 18-ую; третье выводится с 25-ой тарелки и возвращается на 26-ую. В колонне в качестве боковых погонов отбирают три фракции: 140—260; 260—300 и 300—350 °С.

72

С верха колонны в конденсатор уходят бензиновые и водяные па­ ры. Часть бензина возвращается в колонну для орошения. Жидкие фракции отводятся через отпарные секции. При реконструкции существенное изменение внесено в схему теплообмена между нефтью и горячими потоками (рис. 34).

Рис. 34. Принципиальная схема теплообмена на реконструированной установке «советская трубчатка»:

Во второй половине 1962 г. одна из реконструированных «совет­ ских трубчаток» была пущена в эксплуатацию. Производительность ее стала на 40% больше, чем до реконструкции. Однако погонораз­ делительная способность ректификационных колонн этих установок пока еще не обеспечивает получения дистиллятов нужного фракци­ онного состава. Наблюдается налегание соседних фракций по тем­ пературам разгонки. Так, при конце кипения бензина 180—195°С начало кипения керосина равно 152—158 °С, т. е. налегание состав­ ляет 22—43°С; конец кипения керосина равен 282—290°С, а на­ чало кипения дизельного топлива 218—230 °С, т. е. при этом нал&- гание фракций составляет 52—72 °С. Не обеспечивается полный выход (от потенциала) компонентов светлых. Недоизвлечение лег­ ких фракций (преимущественно дизельных топлив) достигает 5— 7% на нефть.

Некоторые технологические и энергетические показатели рабо­ ты установок «советкая трубчатка» были улучшены по инициативе новаторов производства и рационализаторов еще до их коренной реконструкции. Так, в печах пароперегревательные трубы были заменены нагревательными; это позволило увеличить поверхность нагрева труб печи. Были увеличены поверхности теплообменников и конденсаторов. С целью снижения давления в колонне осуществ­ лен метод безостановочной промывки наружной поверхности кон­ денсаторов; увеличена на 40% подача циркуляционного орошения, что позволило уменьшить подачу острого орошения на верх колон­ ны; осуществлен ряд мероприятий по сокращению потерь тепла, уменьшению производственных потерь и др.

73

Типовая атмосферная трубчатая установка (АТ)

Проектная мощность типовых установок АТ была определена равной 2600—2800 т/сут (фактически 3000—3100 т/сут). Установка предназначена для переработки широкого ассортимента тяжелых и легких малосернистых нефтей. По сравнению с другими установ­ ками первичной переработки нефти она имеет ряд преимуществ.

За счет регенерации тепла горячих нефтепродуктов нефть предва­ рительно нагревается до 200 °С. Из всех установок, работающих по двухколонной схеме, на ней было впервые применено циркуля­ ционное лигроиновое орошение в главной колонне, что позволило использовать около 4 млн. ккал/ч избыточного тепла для предва­ рительного нагрева нефти и одновременно сократить количество подаваемого в колонну острого орошения. На установке АТ осу­ ществлено непрерывное горячее выщелачивание дистиллятов свет­ лых нефтепродуктов. Тепло отходящих из печи дымовых газов ис­ пользуется для подогрева воздуха, подаваемого в печь, что приво­ дит к снижению расхода прямого топлива. Применение воздухопо­ догревателя позволило повысить к. п. д. печи до 0,73, тогда как большинство трубчатых печей на атмосферных установках старой конструкции имели к. п. д. не более 0,62. Схема первой типовой атмосферной установки (АТ) приведена на рис. 35.

В процессе эксплуатации установок работниками завода были проведены мероприятия по улучшению их технико-экономических показателей. Так, на двух установках из конвекционных шахт пе­ чей были удалены пароперегреватели и вместо них смонтировано по 20 печных труб 152X6X9600, что увеличило поверхность нагре-

74

ва конвекционных шахт печей на 60 м2. Частично были реконструи­ рованы конденсаторы верхних продуктов первой и основной ректи­ фикационных колонн. Нижние (холодильные) их секции, представ­ ляющие собой однопоточные змеевики, превращены в конденсаци­ онные, так как наличие однопоточного змеевика в конденсаторах приводило к излишним сопротивлениям и повышению давления в ректификационных колоннах.

На одной установке смонтировано дополнительно по одному конденсатору смешения для верхнего продукта основной ректифи­ кационной колонны. В результате значительно разгрузились основ­ ные конденсаторы, что позволило проводить их ремонт в процессе работы. На другой установке осуществлен боковой вывод соляро­ вого дистиллята из второй колонны; вместо двух боковых погонов — керосина и дизельного топлива —отбирают три (керосин, ди­ зельное топливо и соляровый дистиллят). Это мероприятие дало возможность увеличить отбор светлых нефтепродуктов. Для регене­ рации тепла дизельного топлива и солярового дистиллята допол­

повысилась на 13—15 °С. На обеих установках проводились меро­ приятия по сбору и использованию газа, выделяющегося при пе­ регонке нефти.

Установка АТ производительностью 1,5 млн. т/год

Первоначальная проектная мощность этой установки была определена в 1 млн. т/год малосернистой нефти. Однако в начале строительства было принято решение об увеличении ее мощности до 1,5 млн. т/год без существенного изменения размеров основной аппаратуры. Это удалось благодаря применению более совершен­ ной схемы перегонки нефти. Установка работает по схеме двухкрат­ ного испарения — с предварительным выделением легких бензино­ вых компонентов. Перепад температур в колонне регулируется сня­ тием избыточного тепла тремя циркулирующими потоками. Схема атмосферной перегонки на данной установке аналогична схеме ти­ повой установки АВТ производительностью 2 млн. т/год.

Установка оборудована печами беспламенного горения (с излу­ чающими стенками) типа ПБ конструкции Гипронефтемаш. Уже в первые месяцы работы были получены вполне удовлетворитель­ ные показатели. Фракционный состав отдельных компонентов сви­ детельствует о четком разделении получаемых фракций и отсутст­ вии налегания их по температурам кипения. Работа установки ха­ рактеризуется следующими эксплуатационными и технологически­ ми данными:

75

По данным заводской лаборатории, получаемые на установке

Укрупненная установка АТ производительностью 6,0 млн. т/год

На одном из нефтезаводов несколько лет тому назад была вве­ дена в действие первая мощная типовая установка атмосферной перегонки производительностью 6 млн. т/год сернистой нефти типа ромашкинской. Вначале предполагалось, что на переработку будет поступать нефть, содержащая 1 вес. % газа и не более 50 мг/л солей. Впоследствии оказалось, что на завод фактически будет подаваться необессоленная нефть, содержащая до 1,5—2,0 вес. % газз. Поэтому установка АТ была дооборудована узлом двухсту­

76

пенчатого электрообессоливания. При стабилизировавшемся техно­ логическом режиме установка характеризуется следующим мате­ риальным балансом:

Вначале считалось, что установка будет работать 325 дней, по­ том, исходя из опыта эксплуатации аналогичных установок, число рабочих дней увеличили до 340, что дает резерв производительно­ сти 4,5% в год, или 270 тыс. т/год.

п .

Рис. 36. Поточная схема перегонки на укрупненной установке АТ производи­ тельностью 6 млн. т/год:

I, 2, 5, 6 — теплообменники; 3, 4 — электродегндраторы; 7 — первая ректификационная колонна;

(рис. 36). Сырая нефть с помощью насосов двумя потоками про­ качивается через теплообменники 1 и 2, где нагревается до 150— 155°С. На прием насоса подается 2%-ный раствор деэмульгатора (на рисунке не показано). После теплообменников нагретая нефть

77

двумя параллельными потоками направляется в электродегидрато­ ры 3 и 4. Узел электрообессоливания работает по обычной двухсту­ пенчатой схеме. В каждой ступени расположены по четыре гори­ зонтальных электродегидратора типа 1ЭГ-160. Обессоленная и обезвоженная нефть из электродегидраторов двумя потоками поступает в теплообменники 5, 6 и нагревается до 210 °С. При этой температуре нефть направляется в первую ректификационную ко­ лонну 7. В верхней части колонны поддерживается абсолютное давление 5,6 кгс/см2. С верха колонны пары головного погона про­ ходят в конденсатор-холодильник 9, где охлаждаются до 45 °С, а оттуда поступают в емкость (на рисунке не показана). Из емко­ сти часть конденсата возвращается в верх колонны в виде острого орошения.

Температура низа первой ректификационной колонны 7 под­ держивается горячей струей: полуотбензиненная нефть частично прокачивается через змеевики трубчатой печи 8, нагревается до 370 °С и при этой температуре в виде горячей струи возвращается в первую колонну 7. Остальная часть отбензиненной нефти с низа колонны забирается насосами и прокачивается через трубчатую печь в основную ректификационную колонну 10 при 340 °С. Ввер­ ху основной колонны 10 поддерживается абсолютное давление 1,5 кгс/см2. Для полного извлечения светлых нефтепродуктов в низ колонны подается перегретый водяной пар под абсолютным давле­ нием 3 кгс/см2. В колонне применяется два циркуляционных оро­ шения— вверху основной колонны и над отводом фракции 240— 350 ЬС. Предусмотрена также подача острого орошения в основную колонну 10. С верха колонны 10 головной погон с концом кипения 180 °С в смеси с парами воды отводится в конденсатор-холодиль­ ник 11, а оттуда поступает в узел стабилизации 12, где поддержи­ вается абсолютное давление 12 кгс/см2. Из основной колонны вы­ водятся фракции 180—240 и 240—350 °С, поступающие в соответ­ ствующие отпарные колонны. Боковые фракции отбираются с низа отпарных колонн; они прокачиваются через теплообменники, холо­ дильники и затем направляются на защелачивание. Установка обо­ рудована узлом вторичной перегонки.

Мазут с низа основной ректификационной колонны 10 насоса­ ми прокачивается через теплообменники для подогрева нефти и за­ тем через холодильники выводится из установки. Балансовое ко­ личество стабильной фракции н. к.— 180 °С при 200 °С поступает в блок вторичной перегонки бензина. Часть конденсата расходуется на орошение колонны 10. Циркулирующая флегма с низа колонны вторичной перегонки бензина прокачивается через змеевик печи и в паровой фазе возвращается в колонну. Фракция 85—180 °С с низа колонны направляется в отпарную колонну для дополни­ тельной отпарки. С верха второй колонны блока вторичной пере­ гонки отбирается фракция н. к. — 62 °С, которая проходит конден­ сатор и затем направляется в емкость. Часть конденсата подает­ ся в колонну для острого орошения, а балансовый избыток после

78

защелачивания отправляется в емкость для хранения. Низ колон­ ны— фракция 62—85 °С — частично возвращается в систему, а из­ быток через холодильник отводится в промежуточные резервуары. Блок вторичной перегонки бензина работает по типовой схеме, ана­ логичной схеме других установок АВТ. В последовательно вклю­ ченных в систему четырех колоннах блока вторичной перегонки получаются узкие бензиновые фракции: н. к. — 62 °С, 62—85 °С, 85—105 °С, 105—140 °С и 140—180 °С.

В последующие годы в аппаратуру и оборудование установки были внесены следующие изменения. В предварительном испарите­ ле удалили две нижних желобчатых тарелки, а пять каскадных та­ релок смонтировали на 1,2 м выше, чем в первоначальном проекте. В связи с увеличением содержания газа в нефти стабилизатор диа­ метром 1,8 м перегружался примерно на 40% в верхней и на 70% в нижней части. Поэтому он был заменен на аппарат большего размера (2,2/3,4 м). Дооборудование установки узлом электрообес­ соливания привело к необходимости заменить ряд теплообменни­ ков с давлением 16 кгс/см2 на теплообменники с давлением 25 кгс/см2, имеющие большую поверхность. Для доохлаждения ма­ зута со 100 до 90 °С дополнительно было установлено два холо­ дильника площадью до 900 м2. В связи с изменением состава полу­ чаемых узких бензиновых фракций в схему блока вторичной пере­ гонки был внесен ряд изменений. Многие насосы и электродвигате­ ли были заменены другими, новой конструкции. Технологический режим основных аппаратов установки характеризуется следующи­ ми данными:

79