книги из ГПНТБ / Хейфец А.Е. Опыт работы установок масляного блока на сернистом сырье
.pdfувлеченных парами аммиака из компрессора. Из маслоотделителя масло дренируется в специальный маслосборник, а пары аммиака поступают в конденсатор, в котором охлаждаются водой. Жидкий аммиак стекает из конденсатора в ресивер, а из последнего через регулирующую систему направляется в испарители. В испари телях аммиак отдает свой холод рассолу, который охлаждается до —10 ч— 12° С. Охлажденный рассол насосом подается для охлаждения потока сырья, растворителя и инертного газа. Нагрев шийся в холодильниках рассол соединяется в общий поток и воз вращается в ящики испарителей.
Рис. 27. Схема холодильного отделения установки обезмасливания пара фина.
К - 1 — компрессор; МО |
— маслоотделитель; МС — маслосборник; Т-1 — конденсатор |
аммиака; Р Л — ресивер |
жидкого аммиака; PC — регулирующая станция; Т-2 — холо |
дильник рассола; ОБ — отделитель воздуха от аммиака; АС — сборник аммиака; Я-27 — насос рассола; Т-5,18 — теплообменники; Кр-5 — регенеративный кристаллизатор.
Недостатки работы установок и мероприятия по их устранению. Установки обезмасливания парафина были рассчитаны, как и уста новки депарафинизации, на применение в качестве одного из ком понентов растворителя метилэтилкетона (МЭК). Однако отсутствие последнего вызвало необходимость замены его ацетоном. Высокая, по сравнению с МЭК, упругость паров ацетона и более низкая избирательная способность его в смеси с бензолом потребовали значительного снижения температуры фильтрации, а также тем пературы охлаждения растворителя и инертного газа. Это, в свою очередь, потребовало существенного увеличения мощности холо дильного отделения. Кроме того, вследствие повышенной вязкости гача (при снижении температуры) пришлось увеличить разбавле ние его растворителем до соотношения 1 : 10 по весу (вместо 1 : 5 по проекту). Это привело к повышению скорости охлаждения в кристаллизаторах, а, следовательно, ухудшению условий кри
110
сталлизации и фильтрации. Увеличенное количество растворителя и изменение его состава создали серьезные трудности в работе блока регенерации и потребовали увеличения поверхностей подогрева и конденсации, замены целого ряда насосов и т. д.
Для создания оптимальных скоростей охлаждения смеси сырья с растворителем и улучшения условий кристаллизации, а также для возможности повышения производительности установки, уже в период пуска первых установок на Ново-Куйбышевском и НовоУфимском НПЗ однократное разбавление сырья растворителем было заменено на порционное. Так же как и на установках депа рафинизации, была применена рециркуляция части фильтрата второй ступени, что позволило значительно разгрузить блок реге нерации за счет уменьшения разбавления сырья чистым раство рителем. Необходимость снижения температуры фильтрации рас твора гача заставила пересмотреть и способы его охлаждения.
На установках Ново-Куйбышевского НПЗ осуществлено охла^ ждение сырьевого потока во всех кристаллизаторах растворителем с температурой —10 -;— 15° С, идущим на порционное разбавле ние. Эта температура достигается за счет охлаждения в холодиль никах фильтрата и в двух специальных аммиачных кристаллиза торах. Этот же растворитель служит хладоагентом для инертного газа, он же подается на холодную промывку вакуум-фильтров.
На Ново-Уфимском НПЗ было сохранено охлаждение сырье вого потока, а также растворителя, идущего на промывку и пор ционное разбавление рассолом. Для первоначального охлажде ния сырья и растворителя использовался фильтрат I ступени, направляемый на регенерацию растворителя. Положительным в обеих схемах следует считать значительное снижение скорости охлаждения смеси сырья с растворителем в кристаллизаторах.
В схеме Ново-Куйбышевского завода заслуживает внимания ликвидация рассольного охлаждения. В схеме Ново-Уфимского завода, так же как и на установках депарафинизации, более пра вильно и независимо решена ■система порционного разбавления,
получение |
растворителя с |
необходимой |
температурой [23, 24]. |
Удачно |
решена система |
охлаждения |
сырья и растворителя |
на установке Омского НПЗ. |
В ней более или менее учтены недо |
статки схем кристаллизации Ново-Куйбышевского и Ново-Уфим ского заводов. Вместо рассола, обладающего высокой коррозион ной агрессивностью, в качестве промежуточного хладоагента при меняется сухой толуол, который охлаждается до необходимых температур (—5 — 10° С) в трех аммиачных холодильниках Т-27. Циркуляционный насос Н-27 (марки 6Н7х2) может перекачи вать до 130 м 3/ч толуола. Этого количества, согласно предвари тельным расчетам, достаточно для охлаждения не только смеси сырья с растворителем, но и растворителя промывки и холодного компонента порционного разбавления. Однако на заводе для охлаждения растворителя, как и для охлаждения инертного газа,
111
используются аммиачные холодильники Т-5 (один дополнитель ный). Примерно так же, как и на Ново-Уфимском НПЗ, решена схема порционного разбавления.Некоторое отличие имеется только в точках подачи растворителя. Если на установке Ново-Уфим ского завода растворитель подается после водяного холодиль
ника |
Т-1 а во второй и третий |
кристаллизаторы, то на Омском |
НПЗ |
— в тройник смешения во |
второй, третий и четвертый кри |
сталлизаторы. Фильтрат же II ступени подкачивается не в четвер тый, а в пятый кристаллизатор. Регулирование температуры по дачи растворителя в каждую точку осуществляется так же, как и на установках депарафинизации Ново-Уфимского НПЗ. Однако растворитель в коллекторы теплого и холодного компонентов подают различные насосы (Н-2 и Н-3), причем оба центробежные, марки 4Н5 X 4 (по проекту насос Н-2 — паровой марки ПН, а насос Н-3 — центробежный марки 5НК5 X 1). Для облегчения условий работы этих насосов предусмотрен возврат части раство рителя с выкида на прием.
В первых двух или трех кристаллизаторах охлаждение сырье вого потока производится за счет фильтрата I ступени. После кристаллизаторов фильтрат направляется в теплообменники Т-4, где должен отдавать свой холод растворителю. При работе по изме ненной схеме охлаждения эффективность этих теплообменников незначительна, так как перепад температур между фильтратом, идущим после кристаллизаторов, и растворителем невелик (при мерно 10° С).
Высокая температура растворителя, поступающего после Т-4 в аммиачные холодильники Т-5, может привести к вскипанию жидко го аммиака и забросу его на прием компрессоров. Чтобы уменьшить вероятность вскипания аммиака, холодильники Т-5 обвязаны по растворителю таким образом, что теплый продукт подается в верхнюю часть аппарата, перегревая уходящие пары хладоагента.
К вопросу непосредственного охлаждения растворителя и инертного газа аммиаком на установках обезмасливания пара фина следует подходить весьма осторожно, так как при снижении давления паров аммиака в аппаратах возможно переохлаждение стенок змеевика холодильников и вымораживание влаги, содер жащейся в растворителе, с образованием ледяных пробок. Это объясняется тем, что в отличие от установок депарафинизации, на установках обезмасливания парафина нельзя получить сухой растворитель, поскольку охлаждение смеси сырья с растворите лем в кристаллизаторах производится до температуры выше 0° С и вымораживание влаги с последующим отложением ее на пара финовой лепешке не происходит.
Представляется целесообразным заменить непосредственное охлаждение растворителя и инертного газа аммиаком в трубчатых холодильниках Т-5 и Т-18 на охлаждение промежуточным хладоагентом, аналогично охлаждению сырьевого потока в последних
112
кристаллизаторах на установке Омского НПЗ. В этом случае схема охлаждения всех потоков выглядела бы следующим обра зом: хладоагент (толуол) подвергается охлаждению до темпера туры порядка —10° С в трех или четырех трубчатых аммиачных аппаратах (Т-27), работающих последовательно, и подается парал лельно через клапаны регуляторов температуры (в качестве регу ляторов можно рекомендовать приборы типа ЭПД-32) на охлажде ние сырьевого потока кристаллизаторов 4 и 5, а также раствори теля в холодильнике Т-5 (втором по ходу) и инертного газа в Т-18. По выходе из этих аппаратов толуол с достаточно низкой темпе ратурой (порядка 10—15° С) собирается в общий коллектор и на правляется на охлаждение растворителя в холодильники Т-5 (первый по ходу растворителя) и Т-4, а оттуда в сборник Е-27. Из сборника Е-27 насос Н-27 забирает толуол и вновь направляет его в холодильники Т-27, т. е. весь цикл повторяется. Установка регуляторов температуры позволила бы более точно и надежно регулировать температуры потоков, исключив переохлаждение растворителя и инертного газа. Уменьшение количества аммиач ных холодильников с семи до трех или четырех значительно упро стило бы работу холодильного отделения, тем более, что до сих пор еще автоматизировать его работу не удалось.
В связи с применением порционного разбавления сырья раство рителем, некоторые холодильники (Т-27, Т-18) необходимо заме нить на аппараты, рассчитанные на давление 12—16 ати по труб ному и межтрубному пространству. Увеличение потока через кристаллизаторы и снижение температуры его охлаждения поста вило вопрос о замене низконапорного сырьевого насоса типа АЗП на насос марки ПН, который может развивать давление до 40 ати, что и сделано на ряде установок.
Блок фильтрации менее других подвергался реконструкции. В последнее время на установках для более полного удаления масла из парафина применяется двухступенчатая фильтрация с различной температурой. На первой ступени температуру филь трации поддерживают ниже необходимой (—5 4-0° С), а на вто рой — несколько выше (+5 Ч- 10° С). Это, в свою очередь, вызы вает необходимость получения растворителя промывки с различ ной температурой. Для второй ступени фильтрации температура растворителя регулируется смешением холодного и теплого ком понентов при помощи клапанов аналогично схеме порционного разбавления. Необходимость в точной дозировке растворителя промывки заставила прибегнуть к установке не только общего регулятора расхода растворителя, но и к замеру количеств его, подаваемых на промывку каждого фильтра, а также в шнеки фильтров I ступени. Строгий контроль за качеством, количе ством и температурой растворителя промывки на действующих установках позволил устойчиво получать парафины с содержа нием масла не более 1,0 ч- 1,2% при высоком отборе.
8 Заказ 907- |
113 |
Замена МЭК на ацетон ухудшила не только условия кристал лизации и фильтрации, но и осложнила работу вакуумной системы. Ацетон обладает более низкой температурой кипения, что приво дит к попаданию его паров в вакуумную систему и перегрузке вакуумных машин. При этом производительность снижается на 20—30% [23]. Поэтому на установках стремятся поддерживать температуру инертного газа минимальной — порядка 0 -f- 4° С, а это, в свою очередь, ограничивает возможность подъема темпера туры на второй ступени фильтрации. Также как и на установках депарафинизации, следует заменить взрывоопасные электродви гатели (130 квт) на взрывобезопасные или с принудительным обдувом.
Поддержание постоянного давления в фильтрах на уста новках депарафинизации и обезмасливания (НУНПЗ, ЧНПЗ и НКНПЗ) достигается соединением корпусов вакуум-фильтров не посредственно с газгольдером. Для охлаждения этой ветви инертного газа можно использовать один из двух холодильни ков Т-18, тем более, что для охлаждения газа, поступающего на поддувку, достаточно одного аппарата, так как отложения кри сталлов льда и бензола в трубках холодильников не происходит, поскольку температура инертного газа выше 0° С.
Эффективная работа вакуум-фильтров зависит от качества и состояния фильтровальной ткани. При длительной работе вели чина ее ячеек возрастает, что приводит к снижению отбора за счет выноса мелких кристаллов парафина с фильтратом. На НовоУфимском НПЗ прибегают к обтяжке барабана фильтра двойным слоем ткани. При этом отбор парафина увеличивается, а темпе
ратура |
застывания |
фильтрата понижается на 3 |
-f- 6° С. Во |
время |
работы поры |
ткани забиваются смолистыми |
продуктами |
и мелкими кристаллами, что приводит к снижению производи тельности фильтра. Поэтому периодически промывают фильтры горячим растворителем. Система горячей промывки ничем не отличается от аналогичной на установке депарафинизации. На Ново-Куйбышевском НПЗ предложено упрощение этой схемы: часть горячего растворителя, сконденсировавшегося в пароди стиллятном теплообменнике Т-7, отводится с блока регенерации для промывки вакуум-фильтров. Это позволяет упростить и уско рить горячую промывку фильтров. Однако подача горячей про мывки в больших количествах может привести к падению давле ния в колонне К-4 и нарушению нормального режима блока
регенерации. Поэтому |
на этой |
линии |
следует установить |
кла |
||
пан с |
дистанционным |
управлением |
из операторной, |
что |
||
позволит |
одновременно |
следить |
и за |
давлением в |
колонне |
|
К-4. |
|
|
|
|
|
|
При |
обезмасливании |
гачей, |
подвергнутых предварительной |
|||
вторичной вакуумной перегонке, |
цикл |
эксплуатации |
фильтров |
114
без теплой промывки значительно увеличивается и составляет 12— 15 суток вместо 1,5—2 суток при работе на сырье широкого фрак ционного состава [23]. На всех установках для горячей промывки фильтра II ступени один из двух фильтров I ступени обвязывается как резервный к нему. На Омском НПЗ дополнительно установлен четвертый фильтр, что позволяет увеличить производительность установки.
В связи с применением взамен МЭК ацетона и значительным увеличением разбавления сырья растворителем, на блоке реге нерации были установлены дополнительные конденсаторы и подо греватели. Для улучшения работы конденсационных аппаратов, так же как и на установках депарафинизации, пришлось при бегнуть к повышению скорости воды за счет увеличения числа ходов в трубном пучке и к установке гидравлических затворов на выходе растворителя из холодильников. Поскольку отсутствие очищенной оборотной воды приводило к загрязнению трубного пространства конденсаторов и снижению их эффективности, для периодической очистки их от отложений к каждому аппарату на всех установках подведен сжатый воздух. Что касается верти кальных подогревателей, не приспособленных к работе в этих условиях, то они либо подвергались реконструкции, либо к ним были добавлены дублирующие аппараты.
Выше уже указывалось, что на установке обезмасливания нельзя получить сухой растворитель. Поэтому совместный вывод растворителя из колонн секций парафина и фильтрата в одну емкость Е-7 вполне обоснован. Из Е-7 растворитель по проекту должен был перетекать в Е-7а, а затем откачиваться в систему насосами Н-2 и Н-3. Однако при пуске и эксплуатации установок бывали случаи, когда парафин из колонны К-1 попадал в емкости растворителя и затем в теплообменники Т-4 и Т-5, что приводило к значительному ухудшению теплопередачи. Связанное с этим повышение температуры растворителя обуславливает в свою оче редь повышение температуры фильтрации и ухудшение ее, сниже ние глубины обезмасливания, замасливание лепешки и, наконец, вывод из строя регуляторов расхода и расходомеров из-за засты вания парафина в импульсных трубках [23]. Это обстоятельство заставило осуществить раздельный вывод растворителя из колонны К-1 в емкость Е-7 и из колонн К-3 и К-4 в Е-7а. При этом насос Н-2, подающий теплый компонент, забирает растворитель из Е-7, а насос Н-3 — из Е-7а. Избыток растворителя из Е-7а перетекает
вЕ-7 по верхней переливной трубе. Во избежание попадания воды
всистему кристаллизации и промыв'ки фильтров прием раствори
теля из этих емкостей осуществляется не с самого низа, а несколько выше. Скапливающаяся в нижней части емкости вода периоди чески дренируется в заглубленную емкость.
Значительное увеличение технологических потоков на уста новках привело к необходимости увеличить мощности отдельных
8* |
115 |
узлов блока регенерации. В связи с малым диаметром колонны К-2 скорость паров в ней превышает допустимую величину. Кроме того, небольшой объем жидкости в низу этой колонны и резкое колебание в ней уровня приводили к срыву работы насосов. По этому на Ново-Уфимском и Ново-Куйбышевском НПЗ пред усмотренные проектом колонны К-2 диаметром 0,5 м заменены на аппараты большего диаметра (1,6 м). На Ново-Куйбышевском и Омском НПЗ, кроме того, реконструировали колонну К-1, имеющую по проекту ложное днище, разделив ее на две самостоя тельные секции. Это позволило значительно снизить скорости паров на первой ступени отгона и уменьшить забросы парафина
всистему растворителя. В связи с этим уместно напомнить о пред ложении 3. А. Бернадюка [24], рекомендующего производить регенерацию растворителя без колонн. Учитывая большую раз ницу в температурах кипения растворителя, с одной стороны, парафина и выделяемого масла, — с другой, он рекомендует заме нить колонны первых двух ступеней отгона бойлерами. Кроме удешевления строительства, это мероприятие позволило бы упро стить и эксплуатацию установки, поскольку потребовались бы насосы только для откачки парафина и фильтрата из отпарных колонн, а в перекачках внутри блока регенерации не было бы необходимости. Это предложение перспективно еще и потому, что исключается возможность уноса жидкости с парами, поскольку скорости в паровом пространстве бойлера могут быть достигнуты более низкие, нежели в колонне. Указанное имеет очень большое значение, так как качество обезмасливания парафина находится
впрямой зависимости от чистоты промывочного растворителя.
Количество растворителя в продуктах, уходящих с установки, зависит от температуры в нижней части отпарных колонн К-2 и К-5. Поддерживать необходимую температуру в этих аппаратах сложно, ввиду значительных потерь тепла при сравнительно небольших потоках загружаемых продуктов. Поэтому на всех заводах установлены дополнительные подогреватели, через кото рые осуществляется циркуляция части парафина и фильтрата в К-2 и К-5, за счет чего вносится в колонны тепло и достигается необходимый нагрев. Это мероприятие позволило обеспечить нор мальную работу отпарных колонн и блока регенерации в це лом.
Работа блока регенерации значительно облегчилась в резуль тате снятия части желобчатых тарелок и сливных перегородок в верхней части К-2, поскольку неоднократно имели место заносы парафина в декантатор.
Наиболее крупным источником потерь растворителя, так же как и на установках депарафинизации, является кетоновая ко лонна. Периодичность ее работы и отсутствие элементарного авто
матического регулирования приводили не только к |
потерям, но |
и к обводнению растворителя. Попадание воды в |
растворитель. |
116
нарушает процесс фильтрации ввиду намокания фильтровальной ткани. Кроме того, это приводило к снижению обезмасливания парафина, вследствие уменьшения растворимости масел в обвод ненном растворителе.
В последние годы на всех установках осуществлена автомати ческая регулировка температуры верха колонны при помощи кла пана, установленного на линии подачи пара в К-6. Это позволило достаточно четко отделять ацетон от воды и значительно снизить его потери. Более подробный анализ работы подобного узла приводится в разделе V.
Увеличение всех технологических потоков на установках при вело к необходимости замены насосов. Часть насосов была рас считана без учета увеличения производительности, многие насосы не были приспособлены к специфическим условиям работы. Выше уже говорилось о замене насосов, перекачивающих сырье и растворитель. Также были заменены все насосы марки АЗП и АЗР (Н-6, Н-9, Н-10, Н-11), которые оказались неработоспособными поршневыми насосами типа НПН-6 или СЛ. Ввиду увеличения потоков фильтрата и раствора парафина, а также высокой вяз кости последнего при температуре 10—15° С, на действующих установках пришлось заменить поршневые насосы типа ПН (Н-4, Н-5, Н-7) на более мощные типа 1СП.
Проектом не предусмотрена крайне необходимая схема цирку ляции парафина и фильтрата с возвратом последних после холо дильников Т-14 и Т-15 к сырьевому насосу. При выводе установки на режим трудно ограничиться только циркуляцией в системе кристаллизации без предварительного разогрева обеих блоков регенерации. А разогреть в достаточной степени систему колонн
иподогревателей без циркуляции нефтепродуктов в них очень трудно. Поэтому в момент пуска, а часто и при получении брако ванного по температуре вспышки продукта возникает необхо димость возврата его на первую ступень отгона. Для осуществле ния этой возможности на установках обычно монтируют перемычки с выкида насоса Н-ба (Н-бб) на выкид насоса Н-5 (Н-4а) и от на соса Н-9 в колонну К-3 перед подогревателем Т-7.
Всвязи с тем, что почти все продукты, перекачиваемые на уста новке, имеют высокую температуру застывания (+40 Ч-+800 С), весьма серьезное значение приобретает проблема обогрева и освобождения трубопроводов от парафина (церезина), фильтрата
игача (петролатума). На установках была переделана вся система продувок и обогревов. В помещении насосной на всех действующих установках проложен коллектор свежего пара с отводами для продувок приемных и выкидных линий насосов, перекачивающих сырье, фильтрат, парафин и его растворы. Линии парафина и выде ленного из гача масла, связывающие установки с товарным пар ком, снабжены паровыми рубашками и через каждые 25 м фланце выми соединениями.
117
В связи с увеличением технологического потока в кристалли заторах и снижением температуры охлаждения, уже при пуске первых установок возникла необходимость в увеличении мощности холодильного отделения. На всех заводах пришлось установить дополнительные компрессоры. На Ново-Куйбышевском НПЗ, кроме того, вместо охлаждения раствора сырья рассолом прибегли к охлаждению его растворителем, идущим на разбавление сырья, температура которого предварительно снижается до —10 ч— 15° С
Рис. 28. Схема реконструированного холодильного отделения Омского НПЗ.
I — пары аммиака из холодильников Т-18, Т-5', II — пары аммиака из холодильников Т-27', I I I — жидкий аммиак в Т-5 и Т-18', I V — жидкий аммиак в Т-27; V — возврат паров аммиака после горячей продувки теплообменников; VI — вода; К-1, 2, з, 4, 5, в — компрессоры; МО — маслоотделители; МС — маслосборники; ОЖ — отделители жидко сти; НТГ — конденсаторы аммиака; РЛ — сборники жидкого аммиака.
в специальных аммиачных кристаллизаторах. Работники Омского НПЗ применили для охлаждения раствора сырья толуол вместо рассола. Растворитель же разбавления и инертный газ охла ждаются в холодильниках непосредственно аммиаком. В резуль тате проведенных мероприятий в настоящее время холодильное отделение установок обезмасливания парафина напоминает анало гичное отделение установок депарафинизации масел. В большей степени это относится к холодильной установке (рис. 28), рекон струированной Омским филиалом Гипронефтезавода. По этому проекту дополнительно смонтированы два отделителя жидкости (ОЖ), служащие одновременно аккумуляторами жидкого аммиака для холодильников Т-27, Т-18 и Т-5. Кроме того, дополнительно установлены аммиачный ресивер и вместо элементного конденса тора два водяных холодильника аммиака типа КТГ-280 с общей поверхностью охлаждения 560 м2. В ходе строительства установки была произведена дополнительная реконструкция: ОЖ были под
118
няты на один метр, а скапливающийся в них жидкий аммиак вместо возврата в испарители (Т-27, Т-18, Т-5) теперь дренируется в дополнительный дренажный ресивер, откуда возвращается в систему.
Все аппараты, ресиверы, отделители жидкости и испарители снабжены мерными стеклами, позволяющими контролировать в них уровень аммиака. Кроме того, в связи с загрязненностью оборотной воды и большими затруднениями, возникающими при чистке горизонтальных конденсаторов аммиака КТГ-280, к ним была подведена свежая вода, которая используется затем на блоке регенерации, а также технический воздух для продувки.
Перколяционная очистка парафина. Процесс перколяционной очистки предназначен для удаления из парафина смолистых ве ществ, ликвидации его запаха и улучшения цвета с помощью адсор бента — алюмосиликатного катализатора размером частиц 0,25— 0,5 мм. Контактирование парафина с адсорбентом производится в четырех последовательно работающих перколяторах при темпе ратуре 80—90° С.
В процессе очистки парафина происходит постепенная потеря активности адсорбента, который по проекту должен подвергаться регенерации. Однако, в связи с несовершенством схемы, до сих пор регенерацию адсорбента наладить не удалось и он выбрасы вается в отвал. Вопрос регенерации адсорбента на установках перколяционной очистки должен быть решен проектными орга низациями, ибо восстановление активности адсорбента позволит значительно снизить эксплуатационные расходы.