книги из ГПНТБ / Суханов, В. П. Переработка нефти учебник

Обессоливание на установке производят в две ступени.

На первую ступень электродегидраторов поступает нефть в сме­ си с 2 %-ным раствором деэмульгатора и щелочной водой (со второй ступени электродегидраторов). Частично обезвоженная и обессолен­ ная нефть из верха электродегидраторов первой ступени передается в электродегидраторы второй ступени, перед которыми в поток неф­ ти через инжекторы подается насосом холодная вода. Отстоявшую­ ся щелочную воду с электродегидраторов второй ступени насосом перекачивают на электродегидраторы первой ступени, где она сме­ шивается с нефтью п деэмульгатором.

Нефть в смеси с реагентами и водой вводится в электродегидра­ торы снизу через маточники-распылители, создающие равномерный поток нефти, направленный вверх. В электрическом поле высокого напряжения электродегидраторов происходит разрушение эмульсии с разделением на нефть и воду.

Из низа предварительного испарителя 5 отбензиненную нефть насосами 1 по линиям IV подают в печь 13. Часть нагретой отбен­ зиненной нефти в виде «горячей струи» по линии III возвращается в предварительный испаритель 5, а основное ее количество посту­ пает в ректификационную колонну 12, связанную с двумя отпарными колоннами 10 и 11, из которых соответственно по линиям VII и VIII выводятся керосиновые и дизельные фракции. Для регулиро­ вания начала кипения этих фракций в низ колонн 11 и 12 вводят перегретый пар.

Из низа ректификационной колонны 12 мазут по линии IX насо­ сом 1 прокачивается через теплообменники (для нагрева нефти), после которых его выводят с установки.

Пары из верха предварительного испарителя 5 и ректификаци­ онной колонны 12 самостоятельными потоками проходят последо­ вательно конденсаторы воздушного охлаждения 6, холодильники 7 и поступают в газосепараторы 8. Из верха обоих газосепаралоров сухой газ по линии VI выводят в газовую сеть завода. Часть конден­ сата из их низа используют для острого орошения (иногда приме­ няется только циркуляционное орошение), а основная часть из обо­ их газосепараторов стекает в емкость 9 для широкой бензиновой фракции (выкипающей в пределах н. к .— 180°С или и. к .— 190°С), откуда она насосом 1, пройдя по пути теплообменник 16, подается

встабилизационную колонну 14. Для дополнительного ввода тепла

встабилизационную колонну в ее нижней части по змеевику про­ качивают теплоноситель (иногда устанавливают выносной кипя­ тильник с паровым пространством).

Пары из верха стабилизационной колонны 14 проходят холо­ дильник 7, и образующийся конденсат — сжиженные газы (Сз—С4) — накапливается в газосепараторах 8, откуда часть его поступает на орошение (иногда применяется циркуляцинное ороше­ ние), а большую часть по линии XII выводят с установки.

Стабилизированная широкая фракция по линии XVIII посту­ пает в блок вторичной ее переработки, из которого отдельные узкие фракции выводят с установки по линиям X III—XVII.

62

ст>

со

Суммарный отбор прямогонных дистиллятных фракций зависит в основном от потенциального содержания их в перерабатываемой нефти. На установках этого типа можно путем изменения технологи­ ческого режима получать п другие продукты, например авиаке­

росин.

На рис. 37 представлена принципиальная схема одной из ком­ бинированных установок ЭЛОУ-АВТ-6 . Она состоит из атмосфер­ ной, вакуумной частей и электродегидраторов, в которых происхо­ дит доподготовка нефти перед ее перегонкой. Насосы 1 двумя пото­ ками прокачивают сырую нефть через первую группу теплообмен­ ников 2, где она нагревается до 150° С за счет регенерации тепла циркулирующих орошений колонн, после чего поступает в электро­ дегидраторы 3. Обезвоженная и обессоленная нефть, пройдя вторую группу теплообменников 4, за счет регенерации тепла нефтепродук­ тов нагревается до 210° С и поступает в предварительный испари­ тель 6.

Отбензиненная нефть из низа предварительного испарителя 6 прокачивается через печь 5-1, откуда часть потока с температурой

предварительный испаритель 6. Фракции н. к. — 85° С из верха пред­ варительного испарителя 6 и 85—180° С из основной ректификаци­ онной колонны 7 конденсируются, отделяются от воды и поступают в стабилизационную колонну 8. Из верхней части этой колонны от­ водится газовая головка (сжиженные газы — фракция Сз—С4) , а из нижней — ее стабильная фракция, которая поступает в колонну вто­ ричной перегонки 9. Продолжением верхней части колонны вторич­

ции. Тепло для разделения на фракции передается циркулирующи­ ми через печь 5-2 флегмами.

Фракции 180—240 и 240—350° С выводятся как боковые погоны через отпарные колонны 17 и 18, расположенные при основной рек­ тификационной колонне 7, из нижней части которой мазут подается в печь 5-3 и после нее с температурой 410° С поступает в вакуум­ ную, колонну 15. В нижнюю часть колонны 15 подается перегретый

350—460° С, иногда 350—490° С, а из нижней части — гудрон, кото­ рый, пройдя через ряд теплообменников и холодильник 16, откачи­ вается с установки в резервуары товарного парка. Фракции, полу­ ченные при перегонке, также направляют в соответствующие парки или' установки для последующей переработки или компаундирова­ ния с целью приготовления товарных нефтепродуктов.

Ниже приведены материальные балансы установки при перера­ ботке различных нефтей.

64

этих установках с одной или двумя вакуумными колоннами полу­ чают более узкие дистиллятные фракции,для производства масел: 300—400° С, 350—420° С, 420—460 (или 420—490)° С. Они могут быть получены и при перегонке мазута на отдельных установках.

Во всех этих случаях перегонку мазута ведут под. вакуумом, при котором понижается температура кипения углеводородов, что поз­ воляет при 410—420° С отобрать дистилляты, имеющие температу­ ры кипения при атмосферном давлении до 500° С. При получении масляных дистиллятов разложение их сводят к минимуму, повышая расход водяного пара, снижая перепад давления в вакуумной ко­ лонне и т. д.

В вакуумных колоннах для получения узких масляных фракций увеличивают количество тарелок и устанавливают для каждой вы­ водимой фракции отпарные колонны по схеме, применяемой для сложных колонн (см. выше). Чем больше тарелок в колонне, тем труднее поддерживать вакуум. Поэтому, особенно когда требуется высокая чистота фракций, прибегают к двукратному испарению, ко­ торое можно осуществлять по двум схемам: 1) отгон легких фрак­ ций проводят в первой колонне, а остаток, полученный в первой ко­ лонне (полугудрон), дополнительно нагревают и во второй колонне выделяют остальные фракции; 2 ) в первой колонне отбирают широ­ кую масляную фракцию (как и при однократном испарении), кото­ рая во второй колонне разделяется на более узкие фракции.

Вакуум в колонне создается пароэжекторными устройствами за ■ счет мгновенной конденсации водяных паров и части углеводородов, уходящих с верха колонны, и отсасывания неконденсирующихся га­ зов и паров. Конденсация паров осуществляется в барометрическом конденсаторе (рис. 38) смешиванием их с холодной водой. Конден­ сат вместе с водой стекает через барометрическую трубу в колодец с гидравлическим затвором. Основная масса нефтяных паров кон­ денсируется до барометрического конденсатора в парциальных кон-

денсаторах и пародистиллятных теплообменниках. Неконденсирующиеся газы и пары, отходящие с верха колонны, отсасываются эжек­ торами (пароструйными насосами), действие которых'основано на энергии движения водяного пара высокого давления (рис. 39).

Иногда применяют двухступенчатые вакуум-эжекторы.

При использовании барометрических конденсаторов в канализа­ цию сбрасывают большое количество воды, загрязненной нефтепро­ дуктами. Поэтому в последнее время вместо барометрических кон­ денсаторов широко применяют поверхностные конденсаторы-холо­ дильники и вакуумные насосы. Это позволило снизить потери нефте­ продуктов и значительно уменьшить загрязненность сточных вод

Комбинированные установки для первичной переработки нефти с термическими и каталитическими процессами '

На примере ЭЛОУ-АВТ-6 была показана эффективность приме­ нения укрупненных и комбинированных установок для обезвожива­ ния и обессоливания и первичной перегонки нефти.

66

Еще лучшие технико-экономические показатели достигаются, если в комбинированных установках осуществляются процессы пер­ вичной перегонки нефти и термические и каталитические процессы. В Советском Союзе созданы и уже эксплуатируются две,такие уста­ новки — ЛК-6 -у и ГК-3.

Установка ЛК.-6 -у комбинирует перегонку нефти с гидроочист­ кой, каталитическим риформингом и газофракционированием (мощ­ ность только по перегонке нефти 6 млн. т в год). Установка ГК-3 комбинирует первичную перегонку нефти (3 млн. т нефти в год) с термическим и каталитическим крекингом, а также стабилизацией бензина.

Схему комбинированной установки выбирают в зависимости от качества нефти и требований к ассортименту и качеству вырабаты­ ваемых нефтепродуктов.

Комбинированные установки требуют меньше капиталовложе­ ний, чем раздельные установки эквивалентной мощности. Они эконо­ мичнее и по эксплуатационным затратам, так как более рационально используют тепло потоков и вследствие этого расходуют меньше тепла, воды, электроэнергии, т. е. способствуют снижению эксплу­ атационных расходов. Производительность труда на этих установ­ ках значительно выше.

Это дает основание предполагать, что дальнейшее развитие нефтеперерабатывающей промышленности связано с широким внедрением укрупненных и особенно комбинированных установок.

Особенности переработки сернистых нефтей

Выше отмечалось, что коррозия аппаратуры из-за плохо подго­ товленной. нефти усиливается при переработке сернистых, особенно высокосернистых нефтей.

Для защиты от коррозии, вызываемой хлористоводородной сре­ дой, применяют в основном более глубокое обессоливание. Приме­ няют также защелачивание нефти каустической содой или смесью ее с кальцинированной путем подкачки в нефть перед ее переработ­ кой раствора щелочи. При защелачивании хлориды кальция и м,агния переводятся в термически устойчивый хлорид натрия:

MgCl3 + 2NaOH - Mg (ОН)2 + 2NaCl;

•CaCl2 + 2N aO H -C a(O H )2 + 2NaCI.

Другим методом борьбы с коррозией конденсационной системы является подача в нее аммиака. Аммиак подают в газообразном со­ стоянии под давлением либо в виде 4—6 %-ного раствора в шлемовые трубы или на верхние тарелки ректификационной колонны установки для атмосферной перегонки нефти. Дозировку подачи аммиака контролируют по величине pH воды водоотделителя.

Чтобы предотвратить коррозию, вызываемую сернистыми соеди­ нениями нефти, изготовляют биметаллическую аппаратуру или аппаратуру из обычной углеродистой стали с защитным антикор­ розионным покрытием.

Глава 3

АССОРТИМЕНТ ПРОДУКТОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ

На нефтеперерабатывающих заводах, получают множество раз­

для двигателей различного назначения, 6 — смазочные масла, 7 — парафины, церезины, вазелины и восковые составы, 8 — консистент­ ные смазки, 9 — нефтяные битумы, 10 — нафтеновые кислоты и их соли, 11— растворители, 12 — осветительные нефтепродукты, 13 —

§ 9. СЖИЖЕННЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКИЕ ТОПЛИВА

Сжиженные газы

К сжиженным газам относятся легкие углеводороды, содержа­ щие в основном пропан и бутан. Наибольшее применение они полу­ чили как топливо для удовлетворения коммунально-бытовых нужд и автотранспорта. Для этих целей применяют технический пропан (содержание пропана не менее 93%), технический бутан (содержа­ ние бутана-не менее 93%) и их смеси.

Сжиженные газы или их компоненты более высокой чистоты при­ меняют в качестве сырья для производства химических продуктов или пиролиза для получения олефинов.

Карбюраторное топливо

К карбюраторным топливам относятся авиационные и автомо­ бильные бензины, а также тракторный керосин.

Для качества карбюраторных топлив большое значение имеет упругость паров. Она должна находиться в пределах, мм рт. ст.: 220—360 для авиационных бензинов и 500—700 для автомобильных (летний сорт не более 500). Фракционный состав также имеет боль­ шое значение. Так, температура, при которой выкипает 10% бензи­ на, характеризует его пусковые свойства, надежность запуска дви­ гателя в различных условиях, в частности при низкой температуре окружающего воздуха. Температура, при которой выкипает 50% бензина, характеризует скорость прогрева двигателя при запуске

68

и плавность перехода двигателя с одного режима работы па другой, а также устойчивость его работы.

Температуры, при которых выкипает 90 и 97,5% авиационного бензина, так же как конец кипения автомобильного бензина, опре­ деляют однородность рабочей смеси (полноту сгорания топлива в двигателе), что очень важно, так как при неполном сгорании топ­ лива в картер попадают жидкие вещества, а это приводит к раз­ жижению смазочного масла.

скорость распространения фронта пламени нарастает и происходит взрыв — детонация. Детонация сопровождается стуком и встряской, двигателя и быстро выводит его из строя.

Стойкость топлива по отношению к детонации оценивается ок­ тановым числом (см. стр. 70).

Авиационные бензины являются топливом для самолетов и вер­ толетов, оборудованных карбюраторными (поршневыми) двигате­ лями. Они подразделяются на следующие марки: БА (бензин авиа­ ционный с низким октановым числом), Б-100/130, Б-95/130, Б-91/115, Б-70 и Б-115/145. Наименование марок состоит из буквы Б (бензин) и цифры, указывающей октановое число бензина, либо дроби, числитель которой — октановое число, а знаменатель — сорт­

базового бензина (бензинов каталитического крекинга или катали­ тического риформинга), высокооктановых компонентов (изооктан, алкилбензин, изопентан, ароматические углеводороды и др.), тетра­ этилсвинца (ТЭС) или других добавок, повышающих октановое число, а также ^ингибиторов — веществ, предупреждающих окисле­ ние топлива (для авиационных бензинов применяют оксидифениламин). Соотношение этих составных частей зависит от их качества и марки приготовляемого бензина.

Выкипание 90% фракции нормируется не выше 145° С, 50% — 105 и 10% фракции — от 75 до 8 8 °С для разных марок бензинов.

Содержание ТЭС в г на 1 кг бензина должно быть для марки Б-100/130 не более 2,7, а для остальных марок (кроме Б-70, кото­ рый не должен содержать ТЭС) от 2,5 до 3,3.

Автомобильные бензины служат топливом для автомобильных двигателей. По ГОСТ 2084—67 их выпускают следующих Марок:

1 кг в бензине А-6 6 , 0,41 в бензине А-76 и 0,82 в бензинах АИ-93 и

АИ-98.

Для облегчения эксплуатации автомобильные бензины подразде­ ляют на летние и зимние сорта. Зимние сорта, как указывалось вы­ ше, имеют более высокую упругость паров. Кроме того, они (за

69

исключением бензина АИ-98) имеют различные температуры выки­ пания промежуточных фракций и конца кипения. Ниже приводится сравнение фракционного состава автомобильных бензинов, °С (в числителе — показатели для летнего сорта, в знаменателе — для зимнего):

Новые, более экономичные типы двигателей имеют высокие сте­ пени сжатия и поэтому могут эксплуатироваться только на бензинах с повышенными октановыми числами.

Автомобильные бензины готовят путем смешивания (компаунди­ рования) различных компонентов. Обычно в состав высокооктано­ вых бензинов входят высокооктановые компоненты — бензины ка­ талитического крекинга, каталитического риформинга, алкилаты и изомеризаты, легкие фракции бензинов первичной перегонки нефти. Для приготовления бензинов с более низкими октановыми числами (особенно А-6 6 ) применяют также бензины термического крекинга и коксования, бензины прямой перегонки нефти с более высоким концом кипения и деароматизированные продукты (рафинаты) ка­ талитического риформинга бензинов.

Так как присутствие смол в бензине нарушает нормальную ра­

мобильного бензина. Химическую стабильность бензинов контроли­ руют определением индукционного периода, который на месте про­ изводства (до этилирования) должен быть не менее 450 мин для бензина А- 6 6 и 600 мин для А-72, а для остальных марок не менее

900 мин.

Октановым числом называется величина, численно равная объ­ емному процентному содержанию изооктана (имеет октановое чис­ ло 1 0 0 ) в такой его смеси с нормальным гептаном (имеет октановое число нуль), которая по детонационной стойкости равноценна испы­ тываемому топливу в условиях испытания на стандартном двига­ теле.

Детонационную стойкость топлива оценивают путем сравнения ее с детонационной стойкостью эталонных топлив. В качестве эта­ лонных топлив используют изооктан (октановое число 1 0 0 ) и нор­ мальный гептан (октановое число 0). Для текущего контроля ис­ пользуют вторичные эталонные топлива (искусственно приготовлен­ ные смеси).

Существует три основных метода определения детонационной стойкости бен­ зинов (все по октановому числу): моторный, исследовательский и температурный.

70