книги из ГПНТБ / Хейфец А.Е. Опыт работы установок масляного блока на сернистом сырье

пропаном асфальтового раствора, выводимого с низа колонны в трубчатую печь П-1.

Повышенное содержание пропана, а также увеличенное коли­ чество асфальтового раствора, вызванное увеличением производи­ тельности установок по сырью, привели к повышению гидравли­ ческого сопротивления змеевика П-1, поскольку существующий диаметр труб не рассчитан на пропуск увеличенного количества

меры по обеспечению нормальной работы печи на повышенной производительности.

На установках Ново-Куйбышевского НПЗ в делях снижения гидравлического сопротивления и увеличения тепловой мощности в трубчатой печи П-1 было добавлено 20 труб, и печь разделена на два потока [12]. Хотя это и позволило снизить гидравли­ ческое сопротивление печи, однако при этом появилась опас­ ность прогара труб, так как значительно усложнилась регули­ ровка расхода асфальтового раствора и температуры на выходе каждого потока из печи.

Более эффективным мероприятием, испытанным на НовоКуйбышевском НПЗ и обеспечивающим нормальную работу уста­ новок на повышенной производительности, явилось увеличение рабочего давления в экстракционной колонне с 36—40 до 42 am. Это позволило преодолеть гидравлическое сопротивление и не потребовало реконструкции трубчатой печи.

На некоторых установках Ново-Уфимского и Омского НПЗ часть асфальтового раствора выводится из колонны мимо труб­ чатой печи и на входе в дополнительный испаритель Э-2а смеши­ вается с раствором, нагретым в печи [33].

топочную схему движения асфальтового раствора через печь. По первоначальному проекту объем вертикального испари­ теля Э-2, устанавливаемого на асфальтовом потоке после печи П-1, составлял всего 6,7 что приводило при пуске первой установки деасфальтизации на Ново-Куйбышевском НПЗ к ча­ стому выносу асфальта с парами пропана в конденсатор-холо­ дильник Т-4. При этом трубки конденсатора забивались асфаль­ том, резко ухудшались условия конденсации пропана и увеличи­

валось давление в системе регенерации.

На Ново-Куйбышевском НПЗ вместо проектного испарителя Э-2 была дополнительно установлена горизонтальная емкость объемом 50 ж 3 (испаритель Э-2а), что позволило исключить занос

30

асфальта с парами пропана в Т-4 и обеспечить нормальную экс­ плуатацию установки. Проектный же испаритель Э-2 был исполь­ зован в качестве отбойника и установлен после Э-2а на линии

испаритель Э-2) накапливается смесь асфальта с пропаном, засты­ вающая в зимнее время, и для перепуска ее в отпарную колонну. К-3 необходимо предварительно разогреть нижнюю часть отбой­ ника паром, в то время как паровой обогрев его не предусмотрен. Периодический вывод асфальта из отбойника Э-2 в К-3 иногда отражается на работе этой колонны, так как возможно повы­ шение давления в системе низкого давления, которое может при­ вести к сбросу предохранительных клапанов или выбросу асфальта из К-3 в конденсатор смешения Т-5.

Для облегчения обслуживания отбойника Э-2 и исключения застывания асфальта в нем, особенно в зимних условиях, следует выполнить постоянный обогрев его нижней части.

При пуске первых установок на Ново-Куйбышевском НПЗ было выявлено также, что из испарителей Э-1, Э-1а и Э-16, уста­ новленных на потоке деасфальтизата, вместе с парами пропана уносится деасфальтизат. Для устранения этого явления на линии входа паров пропана в конденсатор Т-4 был установлен в каче­ стве отбойника дополнительный испаритель Э-1в емкостью 50 ж3. Поскольку отсутствовал паровой обогрев нижней части испари­ теля, в нем также накапливалось большое количество пропана, находящегося в смеси с деасфальтизатом, а это создавало труд­ ности при периодическом выводе продукта в отпарную колонну К-2.

Испаритель Э-1в следует установить на более высокой отметке, например на уровне пропановых емкостей Е-1, и возврат увле­ ченного с пропаном деасфальтизата осуществить не в колонну К-2, а самотеком (за счет разности высотных отметок) в испаритель Э-16, так как вывод смеси пропана с деасфальтизатом в колонну К-2, производимый вручную, иногда приводит к нарушению режима ее работы. Кроме того, следует выполнить постоянный обогрев нижней части Испарителя, объем которого может быть уменьшен до 25—30 ж 3 (существующий объем неоправданно велик).

На действующих установках Ново-Куйбышевского, Омского, Ново-Уфимского и Черниковского НПЗ в целях снижения уровня в испарителях Э-1, Э-1а и Э-16 и исключения возможности заноса деасфальтизата в конденсатор пропана Т-4 высота пере­ городки, поддерживающей уровень продукта в аппарате, снижена до 120—130 мм. Для того чтобы осуществлять необходимый контроль за работой испарителей на пониженных уровнях, штанги поплавковых уровнемеров типа РУПШ удлинены и

31

согнуты под углом 40°, что обеспечивает широкий диапазон изме­ рения уровня.

В целях обеспечения гибкости в работе блока регенерации, на действующих установках сделаны обводные линии у испари­ телей Э-1, Э-1а й Э-16, позволяющие в случае необходимости отключить любой из этих аппаратов на ремонт, не останавливая установки. При этом в испарители Э-1 и Э-1а, работающие на мя­ том паре, может подаваться и острый пар, что позволяет поддер­ живать необходимую температуру нагрева деасфальтизата при отключении одного из указанных аппаратов.

Поверхность конденсаторов-холодильников жидкого пропана Т-4 и Т-8 недостаточна, поскольку при работе установок на охлаждающей воде, содержащей различные примеси, эффектив­ ность поверхности конденсации оказалась ниже, чем было преду­ смотрено проектом. В связи с этим повышается давление в системе и затрудняется нормальная работа. Повышение производитель­ ности установок также потребовало значительного увеличения поверхности этих аппаратов, поэтому на всех действующих установках поверхность конденсации пропана увеличена на 300—500 м2. В целях улучшения условий эксплуатации конден­ саторов-холодильников Т-4 и Т-8 дополнительно установлены задвижки, позволяющие отключать на ходу любую из секций конденсаторов для чистки или ремонта. В ящики конденсаторов

На Ново-Куйбышевском НПЗ для обеспечения работы уста­ новок деасфальтизации на повышенной производительности повы­ шена температура конденсации пропана, и в системе поддержи­ вается давление 20—21 ати вместо 16—18 ати по проекту. Это позволяет, используя имеющуюся поверхность конденсаторовхолодильников Т-4 и Т-8 сконденсировать, при прочих равных условиях, большее количество пропана. Дальнейшее повышение давления в системе конденсации пропана лимитируется кон­ струкцией сальникового уплотнения насоса КВН-55-180 СГ, ра­ бочее давление на приеме которого не должно превышать 20— 21 ати. Вода после конденсаторов-холодильников пропана на всех заводах повторно используется для охлаждения деасфаль­ тизата и асфальта в погружных холодильниках Т-6 и Т-7, что позволяет снизить ее расход.

С 1960 г. на укрупненной установке Волгоградского НПЗ,

32

Целесообразность использования этих аппаратов для конден­ сации пропана подтверждается и опытом работы модернизирован­ ной установки Омского НПЗ, где эксплуатируются трубчатые конденсаторы пропана поверхностью 100 м2.

На этих установках даже при работе на производительности, значительно превышающей проектную, в системе конденсации пропана давление не превышает 17—18 ати.

Как показал опыт эксплуатации, объем эвапорационного пространства отпарных колонн К-2 и К-3 является недостаточ­ ным. Это затрудняет нормальную работу системы регенерации пропана из растворов деасфальтизата и асфальта, поскольку имеют место постоянные уносы деасфальтизата и асфальта с па­ рами пропана и воды из верхней части этих колонн в конденсатор смешения Т-5. В целях устранения этого явления в конструкции колонн К-2 и К-3 на установках Ново-Уфимского, Ново-Куйбы­ шевского, Омского и Черниковского НПЗ были внесены сле­ дующие изменения: число ректификационных тарелок умень­ шено с 16 до И ; демонтирована отбойная тарелка из керами­ ческих колец, расположенная в верхней части каждой колонны; ввод загрузки в каждую колонну осуществляется на 11-ю ректификационную тарелку, причем на всех нижележащих тарелках в шахматном порядке демонтировано по одному желобу.

Осуществление этих мероприятий позволило значительно уве­ личить объем эвапорационного пространства отпарных колонн, уменьшить сопротивление для перетока жидкости по высоте колонны и тем самым ликвидировать возможность механического уноса асфальта и деасфальтизата в конденсатор смешения Т-5 [И].

По проекту контроль за уровнями в колоннах К-2 и К-3 про­ изводится при помощи цилиндрических регуляторов уровня типа РУФЦ-365, однако, как показал опыт эксплуатации, их ра­ бота оказалась неудовлетворительной, поскольку в условиях эксплуатации трудно осуществить проверку правильности пока­ заний прибора. На всех действующих установках эти уровне­ меры в отпарных колоннах заменены на поплавковые регуляторы уровня типа РУПФ-365, которые значительно облегчили условия эксплуатации и обеспечили надежность контроля за уровнями.

Типовым проектом установки предусмотрена схема очистки жидкого и газообразного пропана от сернистых соединений ще­ лочью в специально предназначенных для этой цели колоннах К-5 и К-6. Несмотря на то, что установки деасфальтизации рабо­ тают на сернистом сырье с 1953 г., накопления сернистых соеди­ нений, приводящего к коррозии аппаратуры, не наблюдается. Это происходит, с одной стороны, потому, что жидкий пропан, поступающий на установки деасфальтизации с газобензиновых заводов, а также с установок ГФУ, АГФУ и алкилирования,

не содержит сернистых соединений. С другой стороны, обога­ щение жидкого пропана сернистыми соединениями из деасфальтизата и асфальта также не происходит, поскольку температуры на блоке регенерации являются недостаточными для разложения сернистых соединений, находящихся в сырье, с образованием сероводорода. Ни на одной из действующих установок система сероочистки пропана в жидкой фазе в работу не включалась, так как в этом не было необходимости.

Схема защелачивания газообразного пропана системы низкого давления в работу включалась, но поскольку щелочь очень быстро разбавлялась водой, увлеченной парами пропана из кон­ денсатора смешения Т-5, от сероочистки газообразного пропана также отказались. В настоящее время аппарат для защелачива­ ния газообразного пропана (колонна К-5) на некоторых установ­ ках используется как дополнительный отбойник на приеме про­ пановых компрессоров.

Опыт эксплуатации установок деасфальтизации на сернистом сырье позволяет сделать вывод о нецелесообразности включения

сообразно вместо паровой турбины типа ОР-ЗОО, служащей приводом к насосу, установить электромотор эквивалентной мощности во взрывобезопасном исполнении. Применение электро­ мотора в качестве привода к пропановому насосу даст большой экономический эффект. В настоящее время максимальная мощ­ ность электромоторов во взрывобезопасном исполнении, выпу­ скаемых промышленностью, составляет всего 125 кет, в то время как для замены турбины ОР-ЗОО требуется электромотор вдвое большей мощности. Необходимость выпуска взрывобезопасных электромоторов мощностью выше 125 кет назрела уже давно.

На установках термического крекинга Московского, Черни-

ности (выше 500 кет) с принудительным обдувом корпуса [13]. Применение электромоторов вместо паровых турбин является весьма экономичным и принято Гипронефтезаводом для про­ ектирования новых установок термического крекинга. Анало­

жняется тем, что в данном случае перекачиваемым продуктом является жидкий газ — пропан, в то время как на установках термического крекинга перекачивается тяжелый нефтепродукт. Поэтому вопросу обеспечения необходимых условий техники

34

безопасности при применении электромоторов в продуваемом исполнении на установках деасфальтизации должно быть уделено особое внимание. Вентиляционная система обдува электромотора должна быть Снабжена надежной автоматикой, обеспечивающей полную безопасность эксплуатации пропанового насоса и его

по технике безопасности и противопожарной безопасности элек­ тромоторы с принудительным обдувом корпуса могут быть испы­ таны и на установках деасфальтизации.

Применение этих электромоторов может носить временный характер и после освоения промышленностью электромоторов во взрывобезопасном исполнении большой мощности только они и должны применяться на установках деасфальтизации.

В 1954—1955 гг. Гипронефтезаводом была разработана схема двухступенчатой конденсации пропана при различных давлениях [14], которая из-за отсутствия необходимого оборудования, к сожалению, не нашла своего применения на установках, по­ строенных в последние годы.

В первой ступени — системе высокого давления — темпера­ тура конденсации пропана составляет 60° С, что соответствует давлению порядка 27—30 ата. При этой температуре конденси­ руется 90% пропана, а остальные 10% конденсируются при 40° С в системе низкого давления (18—21 ата).

Согласно проведенным расчетам [14], применение схемы двух­ ступенчатой конденсации пропана позволяет уменьшить расход воды на конденсацию пропана в 2 раза, поверхность конденсации

в2,5 раза и общий вес конденсаторов в 2,2 раза. Одновременно

всвязи с увеличением давления в системе испарителей, устана­

вливаемых на потоках растворов деасфальтизата и асфальта, их вес немного увеличится.

На действующих установках деасфальтизации пропан конден­ сируется при температуре 40—42° С и давлении 18—21 ата, после чего забирается из емкости насосом и подается в экстрак­ ционную колонну К-1, предварительно нагреваясь до температуры порядка 60° С в специальных подогревателях. При двухступен­ чатой схеме конденсации необходимость подогрева жидкого пропана перед подачей его в колонну отпадает.

Применение двухступенчатой схемы конденсации пропана, экономическая целесообразность которой доказана, усложняется следующими факторами [14]:

а) необходимо реконструировать сальниковое уплотнение пропанового насоса, поскольку увеличивается давление на приеме;

б) в связи с увеличением давления в испарителях и конден­ саторах увеличивается их вес;

в) необходимо установить дополнительный пропановый насос для перекалки жидкого пропана из системы низкого давления в систему высокого давления.

Несмотря на это, двухступенчатая схема регенерации пропана из растворов деасфальтизата и' асфальта, разработанная Гипронефтезаводом, является прогрессивной и ее внедрение предста­ вляется целесообразным при проектировании и строительстве новых деасфальтизационных установок.

IV. ОЧИСТКА МАСЕЛ ФЕНОЛОМ

Сущность процесса и технологическая схема установки. Установки очистки масел фенолом предназначены для очистки масляных дистиллятов, вырабатываемых на вакуумных колоннах установок АВТ, и деасфальтизата, получаемого в результате обработки масляного гудрона раствором жидкого пропана на установках деасфальтизации.

Действие фенола на масляные фракций сводится к избира­ тельному извлечению определенных компонентов, присутствие которых в смазочных маслах является нежелательным. К неже­ лательным углеводородам относятся, в частности, конденсирован­ ные ароматические углеводороды. Очистка фенолом способствует также снижению содержания серы в смазочных маслах на

50-70% .

Наиболее важным фактором, определяющим весь ход процесса экстракции, является критическая температура растворения сырья (КТР), т. е. температура, при которой происходит полное взаиморастворение сырья и растворителя с образованием одно­ родной фазы. Чем выше температура экстракции и больше расход растворителя, тем выше качество рафината, но ниже его выход. Однако чрезмерное увеличение количества растворителя (фенола) и повышение температуры экстракции может привести к переочистке. Обычно температура верхней части экстракционной колонны поддерживается на 8—10° С ниже КТР.

Процесс экстракции в колонне осуществляют с определенным температурным перепадом между верхней и нижней частями экстракционной колонны (температурным градиентом экстрак­ ции). Температура в низу колонны должна быть значительно ниже температуры верха, но выше температуры кристаллизации фе­ нола. Практически температурный градиент экстракции на дей­ ствующих установках составляет 18—20° С.

Температура процесса экстракции фенолом зависит с одной стороны от КТР сырья, а с другой — от температуры кристал­ лизации фенола.

С целью более полного извлечения масел из раствора экс­ тракта в низ колонны подается вода, содержащая 9,2% фенола,

36

которая снижает растворяющую способность фенола и увеличи­ вает его избирательность.

Нормальная эксплуатация установок селективной очистки во многом зависит от качества сырья. В первые годы промышлен­ ного освоения производства смазочных масел из сернистых неф-

Т-Ю

Рис. 6. Принципиальная технологическая схема установки очистки масел фенолом.

тей на установках Ново-Куйбышевского НПЗ испытывались весьма серьезные затруднения, вызванные неудовлетворительным качеством сырья. Низкое качество деасфальтизата, коксуемость которого в 1953—1955 гг. достигала 1,8—2,1% вместо 1,3% по норме [16], приводила к значительному ухудшению работы фенольных установок; производительность их по сырью и рафи­ нату была ниже проектной. Качество остаточного рафината было

37

неудовлетворительным и характеризовалось повышенной коксуе­ мостью и темным цветом.

При очистке IV масляной фракции с повышенным содержанием фракций, выкипающих выше 500° С, показатели процесса также ухудшаются: снижаются производительность установок по сырью и выход рафината. Рафинат получается с ухудшенным

тели установок депарафинизации в этом случае тоже ухуд­ шаются.

На действующих установках соотношение фенола и сырья изменяется в зависимости от вида сырья, подвергаемого очистке. При переработке дистиллятного сырья оно обычно выдержи­ вается в пределах от 1,5 : 1 до 2,5 : 1, а при очистке остаточного сырья от 3 : 1 до 4 : 1.

В результате очистки масляных дистиллятов и деасфальтизата фенолом получают рафинат, направляемый на установки депара­ финизации, и экстракт.

На рис. 6 приведена принципиальная технологическая схема установки очистки масел фенолом.

Сырье насосом Н-1 подается через пародистиллятный тепло­ обменник Т-4 и пароподогреватель Т-12, где нагревается до 115° С, в верхнюю часть абсорбера К-7, имеющего 18 ректификационных тарелок. В нижнюю часть абсорбера поступают пары азеотроп­

ной смеси фенола и воды из осушительной колонны К-5 и паро­ газовая смесь из эжектора Н-22. В абсорбере из этой смеси сырье извлекает фенол, а неконденснруемые газы и водяные пары через верх выводятся в атмосферу.

С низа абсорбера сырье перетекает в буферную емкость Е-13, откуда насосом Н-2 через погружной холодильник Т-3 подается в середину экстракционной колонны К-1. Фенол из емкости Е-3 насосом Н-8 через подогреватель-холодильник Т-2 подается в верхнюю часть колонны К-1.

Для снижения растворяющей способности фенола и повыше­ ния отбора рафината, а также снижения температуры низа экс­ тракционной колонны из емкости Е-4 насосом Н-14 подается фенольная вода. Подача фенольной воды может быть осуществлена в различные точки экстракционной колонны (верх, низ и сере­ дину). При работе установок на дистиллятном сырье подача фенольной воды производится в верх и низ колонны, а при работе на остаточном сырье — только вниз.

Для поддержания необходимого температурного режима ко­ лонны и обеспечения температурного градиента экстракции предусмотрена циркуляция части экстрактного раствора, заби­ раемого ниже ввода сырья насосом Н-23 и направляемого через погружной холодильник Т-1 обратно в колонну.

38

С верха колонны К-1 рафинатный раствор выводится в проме­ жуточную емкость Е-1, откуда насосом Н-6 направляется на блок регенерации. Пройдя теплообменник Т-5, где нагрев произво­ дится за счет тепла, отходящего с установки рафината, рафинат­ ный раствор поступает через трубчатую печь П-1, где нагре­ вается до температуры 290° С, в ректификационную колонну К-2, в которой испаряется основная часть фенола.

Пары фенола проходят теплообменник Т-4, где отдают тепло конденсации сырью, и поступают в холодильник Т-7, откуда

в отпарную колонну К-3, работающую под вакуумом. В К-3 остатки фенола отгоняются острым паром, подаваемым в низ колонны. С верха колонны пары фенола и воды отсасываются эжектором Н-22 через конденсатор Т-11. Из конденсатора влаж­ ный фенол выводится через гидравлик Е-5 в емкость Е-6. Несконденсировавшиеся пары фенола, газы и воздух удаляются из кон­ денсатора Т-11 двухступенчатым эжектором и вместе с рабочим паром эжектора направляются в абсорбер К-7, где фенол абсор­ бируется сырьем, а водяной пар, газы и воздух выбрасываются

ватмосферу.

Сниза колонны К-3 рафинат, освобожденный от фенола, на­ сосом Н-10 через теплообменник Т-5 и холодильник Т-6 откачи­ вается с установки.

Сниза колонны К-1 экстрактный раствор поступает в про­ межуточную емкость Е-8 или, минуя ее, непосредственно на пргем насоса Н-4 и через теплообменник Т-8 подается в среднюю часть сушильной колонны К-5, где при температуре верха 112—115° С отгоняется азеотропная смесь фенола и воды. С верха К-5 пары

азеотропной смеси поступают в конденсатор-холодильник Т-10 и, сконденсировавшись в нем, поступают в емкость фенольной воды Е-4. Часть паров азеотропной смеси сбрасывается в абсор­ бер К-7 во избежание накопления воды в системе. С середины К-5 раствор экстракта через межтрубное пространство рибойлеров Т-9 перетекает в нижнюю часть колонны, откуда насосом Н-17 прокачивается через трубчатую печь П-2, где нагревается до температуры 290° С, в верхнюю часть колонны К-4.

Для поддержания необходимой температуры в низу К-5 часть экстрактного раствора из печи П-2 может быть направлена в К-5 (на схеме не показано). С полуглухой тарелки верхней части ко­ лонны К-4 экстрактный раствор перетекает в низ колонны, откуда насосом Н-16 через трубчатую печь П-3, где нагревается до температуры 330—350° С, подается в среднюю часть колонны К-4 (на нижнюю полуглухую тарелку). Отсюда экстрактный раствор за счет перепада давления перетекает в отпарную колонну К-6, работающую под вакуумом аналогично колонне К-3.

39