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

стве легких .металлов (особенно алюминия) и искусственных гра­ фитов.

Искусственные графиты применяют в качестве антифрикцион­ ных графитовых материалов в машиностроении, а сверхчистые ис­ кусственные графиты — в качестве замедлителей быстрых нейтро­ нов в атомных реакторах.

Сажа представляет собой аморфный углерод в виде легкого по­ рошка или микросфер черного цвета с диаметром частиц 0,00003— 0,00004 мм. По способу производства и качеству различают два вида сажи: канальную и печную. Сажу применяют как наполнитель в резиновой, лакокрасочной промышленности, как краситель при изготовлении типографских красок, эбонита, электродов и пр.

Основные требования к качеству сажи: адсорбционная способ­ ность, дисперсность, красящая способность, отсутствие посторон­ них включений, равномерность распределения в резиновых смесях, фракционный состав.

В качестве сырья для производства сажи на нефтеперерабаты­ вающих заводах применяют газ, зеленое масло (получаемое при пиролизе керосино-соляровых фракций), коксрвый отгон (с устано­ вок коксования), газойли каталитического крекинга и экстракты с масляного производства (иногда после термического преобразова­ ния на крекинг-установках), каменноугольный пек.

Мягчители — остаточный продукт прямой перегонки нефти (ма­ зут марки «мягчитель»), масло сланцевое марки «мягчитель», а так­ же некоторые продукты масляного производства, применяемые в резиновой промышленности как мягчитель в резиновых смесях и при регенерации резины.

Помимо указанных выше продуктов н-а нефтеперерабатываю­ щих заводах и предприятиях вырабатывается много других, из ко­ торых большое значение имеют химические и нефтехимические про­ дукты. К ним в первую очередь относятся: 1 ) ароматические угле­ водороды — бензол, толуол и ксилолы, 2 ) этилен и производимые на его базе этиловый спирт, полиэтилен, окись этилена, а также его производные (гликоли, моноэтаноламины и др.), 3) пропилен и про­ изводимые на его базе изопропиленбензол, фенол и ацетон, полипро­ пилен, бутиловый спирт, окись пропилена, а также его производные, 4) серная кислота и элементная сера (при переработке сероводо­ рода), 5 ) синтетические жирные спирты и другие продукты.

Производство химических продуктов из нефтегазового сырья ха­ рактеризуется весьма высокой экономической эффективностью. Наиболее многотоннажными по масштабам потребления промежу­ точными продуктами нефтехимического происхождения, играющи­ ми решающую роль в развитии промышленности синтетических ма­ териалов, являются олефины (этилен и пропилен), дивинил, изо­ прен, ацетилен, а также ароматические углеводороды (особенно бен­ зол и ксилолы). В качестве сырья для нефтехимических процессов стали применять не только газы и жидкие нефтепродукты, но и твердые.— парафины. В ряде случаев для увеличения ресурсов оле­ финов прибегают к пиролизу нефтяного сырья.

Г л а в а 4

ОСНОВНАЯ АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ

§ 12. ЕМКОСТИ И РЕЗЕРВУАРЫ

Нефть и нефтепродукты, в том числе сжиженные газы, хранят в емкостях (приемниках) и резервуарах.

Емкости (приемники) служат для приема и хранения нефте­ продуктов, поступающих с технологических установок. Обычно они изготовлены из спокойной мартеновской стали и имеют цилиндриче­ скую или каплевидную (сферическую) форму. При строительстве и эксплуатации емкостей для легких бензиновых фракций и сжижен­ ных газов должны учитываться «Правила безопасности при хране­ нии и транспорте сжиженных газов».

Емкости оборудуют специальным указателем уровня, предохра­ нительными клапанами, устройствами для отбора проб, незамерза­ ющим спускным устройством, термометром, штуцерами для венти­ ляции, уравнительной линии и удаления остатка газа, люком для внутреннего осмотра, внутренними стремянками. Емкости для сжи­ женных газов устанавливают в бетонных основаниях, высота кото­ рых обусловливает необходимый подпор на приеме насоса.

Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов бывают на­ земные и подземные. В большинстве случаев наземные резервуары выполняют из стали, а подземные из железобетона или бетона. Иногда резервуары делают из кирпича, камня и других материалов и для создания герметичности, а также для предохранения от аг­ рессивного действия нефтепродуктов, стены и дно таких резервуа­ ров облицовывают. Так же как и емкости, резервуары имеют ци­ линдрическую или каплевидную (для сжиженных газов) форму.

Для районов с очень низкой температурой в зимнее время емко­ сти и резервуары изготовляют из стойкой к низким температурам стали, что предупреждает разрыв металла.

Емкости и резервуары изготовляют для безопасной их эксплуа­ тации с расчетом на избыточное давление до 0,5 кгс/см2 (для гори­ зонтальных цилиндрических резервуаров-цистерн емкостью до 100 м3) и на давление 200 и вакуум до 25 мм вод. ст. (для верти­ кальных стальных резервуаров емкостью до 1 0 тыс. м3).

В качестве примера на рис. 42 показан общий вид каплевидного резервуара с опорным кольцом конструкции Гипроспецнефти ем­ костью до 6000 м3, рассчитанного на избыточное давление

0,3—2,0 кгс/см2.

82

Рис. 42. Каплевидный резервуар с опорным кольцом конструкции Гипроспецнефти:

/ —днище; 2 — корпус; Я— площадка с оборудованием; 4 — лестница; 5 — опорное кольцо

Рис. 43. Схема расположения оборудования на резервуарах для нефти и свет­ лых нефтепродуктов:

ца; // — поплавковый измеритель уровня; /2 —нижний люк-лаз; /3 — огневой предохрани­ тель (под клапанами)

В процессе эксплуатации у резервуаров наблюдается как боль­ шое «дыхание» (при закачке продукта в резервуар — вытеснение газа, заполнявшего резервуар, при откачке — заполнение освобож­ дающегося объема окружающим воздухом или газом), так и малое

В последнее время для хра­ нения легких нефтей и бензиновых фракций стали широко применять резервуары с «плавающей» крышей (рис. 45). При такой крыше вместо большого и малого «дыхания» резервуара поднимается и спускается его купол, что практически отсоединяет резервуар от внешней среды и способствует резкому сокращению потерь легких нефтепродуктов.

84

г

Рис. 45. Схема резервуара с «плавающей» крышей:

§ 13. РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ КОЛОННЫ

По внутреннему устройству ректификационные колонны делят­ ся на насадочные, тарельчатые, роторные и др. Краткая характе­ ристика конструкций ряда колонн и тарелок приведена ниже.

Насадочная колонна (рис. 46). В качестве насадки применяют керамиковые кольца 5,, куски кокса, многогранные призмы и пр. Для увеличения поверхности контакта внутри колец делают перего-

85

родкн. Насадку укладывают на тарелки с отверстиями двух видов: малыми (внизу)’— для стока флегмы и большими (вверху) — для

прохода паров.

'Недостаток таких колонн состоит в том, что в них не обеспечи­ вается тесный контакт между парами н флегмон. Однако при не­ больших диаметрах (до 1 м) по эффективности эти колонны не уступают колпачковым; поэтому их применяют в тех случаях, когда

разные типы колпачков.

Колонны с ситчатыми тарелками (рис. 48). Слой-жидкости 1 вы­ сотой 25—30 мм удерживается на тарелках восходящим потоком па­ ров, которые проходят через отверстия 2 и барботируют через слой жидкости, а избыток флегмы перетекает вниз по сливным стака­ нам 3. Эти тарелки требуют постоянства режима, так как при сни­ жении производительности установки уменьшается встречный по­ ток паров, жидкость «проваливается» и тарелка оголяется; при уве­ личении же производительности увеличивается встречный поток па­ ров, он выносит из слоя жидкости большое количество более тяже-

86

лых углеводородов, что нарушает равновесие и ухудшает ректифи­ кацию в колонне.

Колонны с тарелками с S-образными колпачками. Колпачки 1

(рис. 49) штампуют из листовой стали с прорезями по одной из продольных кромок. Прорези колпачков погружены в слой жидко­ сти на тарелках, образуя гидравлический затвор. Пары, двигаясь

88

ру, через его отверстия выбрасывается в свободное пространство корпуса и вытекает через нижний штуцер. Пар из испарителя про^ ходит в колонне тот же путь, двигаясь навстречу жидкости от на­ ружного к внутреннему цилиндру ротора, из которого через деф­ легматор отводится в конденсатор-холодильник.

§14. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Впроцессах и на установках нефтеперерабатывающих заводов расходуется большое количество топлива на нагрев продуктов к воды на их охлаждение. Для снижения их расхода широко исполь­ зуют регенерацию тепла.

Аппараты, в которых осуществляется регенерация тепла, назы­ ваются теплообменными. В зависимости от назначения теплообмен­ ные аппараты подразделяют на теплообменники, подогреватели с паровым пространством (кипятильники) и конденсаторы-холодиль­

ники.

Принцип работы этих аппаратов заключается в том, что благо­ даря контакту двух продуктов через стенки аппарата или труб тепло от одного продукта переходит к другому (исключением явля­ ются конденсаторы смешивания, в которых оба продукта непосред­ ственно смешиваются в аппарате). Например, мазут с установки,, пройдя теплообменный аппарат и передав часть тепла нефти, ох­ лаждается, а нефть нагревается. Благодаря этому количество топ­ лива, необходимое для нагрева нефти до требуемой по режиму тем­ пературы, уменьшается. Уменьшается и количество веды, необходи­ мое для охлаждения мазута до заданной температуры. В теплооб­ менниках используют тепло не только мазута, но и других нефте­ продуктов.

Теплообменники

Для регенерации тепла применяют кожухотрубчатые теплооб­ менники и теплообменники типа «труба в трубе».

Кожухотрубчатые теплообменники имеют наибольшее примене­ ние, особенно на укрупненных и комбинированных установках. Они состоят из пучка труб, закрепленных в.трубных решетках, кохорые заключены в общий кожух. Один из теплоносителей циркулирует потрубам, а другой по межтрубному пространству. Теплообмен про­ исходит через стенки труб..

На рис. 52 показаны кожухотрубчатые теплообменники жестко­ го типа. Конструктивно они разделяются на одноходовые- (рис.52,а), с плавающей головкой (рис. 52,6), с V-образными тру­ бами (рис. 52, в), с двойными трубами (рис. 52, г) и с перекрестным; током теплоносителя (рис. 52, д).

Кожухотрубчатый двухходовой теплообменник с плавающей го­ ловкой (рис. 53) состоит из пучка труб, ввальцованных в трубныерешетки 2 корпуса и крышек. Для компенсации тепловых расши' рений одна из трубных решеток имеет внутреннюю крышку и может

89-

свободно двигаться внутри корпуса при удлинении трубок. Такая подвижная решетка называется плавающей головкой 3. Наружный диаметр трубок обычно от 19 до 25 мм, диаметр корпуса от 450 до 1400 мм, длина трубок от Gдо 9 м. Современные кожухотрубчатые теплообменники имеют поверхность нагрева (теплообмена) от 50

до 2 0 0 0 м2.

I

Рис. 52. Теплообменники жесткого тина:

а — одноходовые; б — с плавающей головкой; в — с V-образными трубами; г — с двой­ ными трубами; д — с перекрестным током теплоносителя

й

Процесс теплообмена в аппаратах этого типа осуществляется следующим образом. Поступив в распределительную коробку 1 (см. рис. 53), жидкость проходит по трубному пучку в плавающую

90