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

генераторах (ГИГ-115). На Омском и Черниковском заводах инертный газ на установки маслоблока поступает с установок каталитического риформинга. Для аккумулирования инертного газа на установке депарафинизации имеется мокрый газгольдер Е-16 объемом 35 м 3. Газгольдер служит для питания вакуум-ком­ прессоров (2СГВ) инертным газом, а также для поддержания постоянного давления защитной газовой «подушки» во всех емко­ стях с растворителями и растворами.

Рис. 16. Схема циркуляции инертного газа.

I — инертный газ на установку; I I — аммиак; I I I — вода; I V — инертный газ на отдувку лепешки; V — инертный газ на прием вакуумных компрессоров; V I — инертный газ

на блок емкостей; Н-22 — вакуумные компрессоры типа 2СГВ; Е-1в —газгольдер; Ф-1 — вакуум-фильтр; Е-11 — трапы; Е-2, 2а, 13, 14,15 — емкости; Т-24 — водяной холодиль­

иТ-256, где его температура снижается до —20 ч----25° С. Схемой предусматривается попеременное включение холодильников Т-25а

иТ-256 на охлаждение инертного газа с целью предотвращения забивания трубок холодильника высаживающимися кристаллами

70

бензола и воды, которые могут содержаться в инертном газе. Замороженный холодильник отключается со стороны подачи жидкого аммиака и продувается горячими парами аммиака. Поток инертного газа пропускается вначале через замороженный холодильник, проходит через трап Е-11 и поступает во второй холодильник, в который подается жидкий аммиак.

При «замораживании» второго холодильника меняют напра­ вление потока инертного газа и продувают холодильник, как уже указывалось.

По выходе из второго холодильника Т-25 газ проходит еще один трап Е-11 и поступает в ресивер инертного газа Е-13, откуда направляется в фильтровальное отделение установки. Там поток газа раздваивается. Первый поток под давлением 0,4— 0,5 ати направляется к распределительным головкам вакуумфильтров и поступает в секцию отдувки лепешки. Второй поток вводится в линию, соединенную с корпусами вакуум-фильтров, в которых при помощи двух регуляторов давления, обвязанных по схеме «после себя» и «до себя», поддерживается давление 0,01 ати. В случае повышения давления в корпусе фильтра до 0,02 ати срабатывает соответствующий масляный гидравличе­ ский затвор.

Все емкости и аппараты, содержащие растворитель или про­ дукт с растворителем, соединены с системой дренажа установки. Для сбора дренируемых продуктов предназначена заглубленная емкость Е-10. Продукт из нее откачивается насосом Н-20 (Н-1а)

вемкость обводненного растворителя Е-7а.

Вчетырех последних по ходу продукта кристаллизаторах охлаждение производится за счет испарения аммиака, циркули­ рующего по замкнутой системе холодильной установки.

Ниже приводится схема работы установки (рис. 17).

Пары аммиака из испарительной системы (кристаллизаторы 7, 8, 9, 10, холодильники Т-27 и Т-25) поступают в два параллель­ но работающих отделителя жидкости типа ОЖ-ЗОО, предназна­ ченных для отделения капель жидкого аммиака, увлеченных парами. Далее пары через грязеуловители поступают на I ступень сжатия — цилиндр низкого давления (ЦНД) — четырех аммиач­ ных компрессоров. Сжатые до 2,5—3 ати, они нагнетаются в про­ межуточный сосуд (ПС) соответствующего компрессора.

В промежуточном сосуде поддерживается постоянный уровень жидкого аммиака. Пары аммиака из промежуточного сосуда поступают в цилиндр высокого давления (ЦВД) соответствующего компрессора и сжимаются им до давления конденсации. Из ЦВД пары аммиака поступают в маслоотделители, в которых за счет резкого снижения скорости и изменения направления движения паров происходит отделение капелек масла, увлеченных парами аммиака из компрессора. Из маслоотделителей пары аммиака поступают в 6 вертикальных кожухотрубных водяных конденса-

71

Сдежий аммиак

Вада-

АГК-73

Рис. 17. Схема холодильного отделения.

торов типа КТВ-150, в которых происходит конденсация аммиака водой.

Сконденсировавшийся аммиак из КТВ-150 поступает в три рабочих ресивера типа РЛ-3,5, а оттуда через змеевики проме­ жуточных сосудов, где аммиак переохлаждается от температуры

поступают на прием ЦНД компрессоров, и цикл работы холо­ дильной установки повторяется.

Для сбора жидкого аммиака из ОЖ, а также других аппаратов и трубопроводов имеются дренажные ресиверы емкостью 3,5 и 0,7 m s. Из этих ресиверов аммиак может быть передавлен в ра­ бочие приемники, а оттуда в испарительную систему.

Недостатки работы установок и мероприятия по их устране­ нию. Б л о к к р и с т а л л и з а ц и и . Установки депарафи­ низации, запроектированные Гипронефтезаводом в 1951 г., были рассчитаны на применение в качестве одного из компонентов растворителя метилэтилкетона (МЭК). Однако вместо МЭК при­ меняется ацетон. В связи с этим для обеспечения проектной про­ изводительности возникла необходимость увеличить поверхность конденсаторов. Практически поверхность конденсации на блоке регенерации растворителя была увеличена почти вдвое. Кроме того, как уже указывалось, температурный градиент для ацетона на 5—7° С больше, чем для МЭК. Это вынуждало охлаждать сырье до более низкой температуры, чтобы получить масло с необ­ ходимой температурой застывания. Таким образом, применение ацетона вместо метилэтилкетона привело к удорожанию устано­ вок, увеличению энергетических затрат и, как следствие, к повы­ шению себестоимости масел.

После увеличения поверхности конденсации блок регенерации перестал быть «узким местом» установки и создались предпосылки для повышения производительности. Однако подобные попытки обычно приводили к снижению отбора депарафинированных масел. Это объяснялось значительными скоростями охлаждения смеси сырья и растворителя в кристаллизаторах. Высокие скорости, особенно в начальный момент (в момент помутнения), приводят к образованию мелких кристаллов, которые быстро забивают поры фильтровальной ткани и ухудшают фильтрацию.

Проектная схема смешения (разбавления) сырья с раствори­ телем предусматривает подачу растворителя в одну точку, что обуславливает повышение скорости в первых по ходу кристаллиза­ торах, а это ухудшает процесс кристаллизации и, как следствие, фильтрацию и отбор депарафинированного масла. Сохраняя проектную схему разбавления сырья растворителем, увеличить производительность можно только за счет установки дополнитель­ ных кристаллизаторов.

73

Предложенная работниками пуско-наладочной бригады СК Оргнефтезаводы и Ново-Куйбышевского НПЗ и внедренная на различных заводах с теми или иными изменениями схема пор­ ционного разбавления сырья позволила значительно улучшить процесс кристаллизации. Порционное разбавление предусматри­ вает подачу растворителя не в одну точку, а в несколько, по мере охлаждения сырья в кристаллизаторах. При этом скорость охлаж­ дения в начальной стадии кристаллизации значительно снижается. Количество растворителя, подаваемого в первый момент (в «трой­ ник смешения») к сырью, находится в прямой зависимости от вязкости сырья: чем выше вязкость, тем больше растворителя следует добавлять в сырье. Так, для дистиллятов, имеющих вязкость при 100° С порядка 6—7 сст, в начальный момент подача растворителя вообще не производится, а первая порция его в ко­ личестве 75—150% подается на смешение с сырьем только перед вторым кристаллизатором. Для остаточных рафинатов, имеющих при 100° С вязкость порядка 17—20 сст, на начальное разбавление следует подавать около 150% растворителя.

На заводах применяются два варианта порционного разбавле­ ния. По одному из вариантов, применяемому на установках Ново-Куйбышевского НПЗ, безводный растворитель из емкости Е-6 забирается насосом Н-2 и смешивается с сырьем в количестве 60—80% (на дистиллятное сырье). Смесь проходит подогреватель Т-10, холодильник Т-23, регенеративные кристаллизаторы 1, 2 и 3 и аммиачные — 8, 9, 10. На вход в кристаллизатор 8 насосом Н-11 подается через клапан регулятора расхода вторая порция (50—70% на сырье) безводного охлажденного до —12 Ч- —18° С растворителя. Третья порция — влажный растворитель из емкости Е-ба насосом Н-3 прокачивается через клапан регулятора рас­ хода, регенеративный кристаллизатор 6, аммиачный кристалли­ затор 7, где охлаждается до температуры фильтрации, и в коли­ честве 180—230% на сырье подается на выход из кристаллизатора 10. Кроме того, предусматривается рециркуляция фильтрата в количестве 150—200% на сырье. Последний насосом Н-19 из емкости Е-2а подается на вход в кристаллизатор 10. Эта схема весьма проста и надежна в работе, но не обладает необходимой гибкостью. Независимо от качества перерабатываемого сырья растворитель можно подавать лишь в три точки. Кроме того, исключение из работы 3 и 4 кристаллизаторов уменьшает эффект применения порционного разбавления, так как охлаждение

воставшихся аппаратах приходится вести с повышенной скоростью,

аэто, как уже говорилось, приводит к образованию мелких крис­

таллов парафина и ухудшению фильтрации.

По другому варианту порционной подачи растворителя ди­ стиллятное сырье прокачивается помимо подогревателя Т-10, через холодильник Т-23, регенеративный кристаллизатор 1 и только на выходе из последнего к сырью подкачивается первая порция

74

растворителя в количестве около 100%, затем смесь проходит последовательно кристаллизаторы 2, 3, 4, 5 и три аммиачных 8, 9 и 10. Предусматривается также возможность подачи раство­ рителя в 3-й или 4-й (около 50% на сырье), в 8-й или 9-й (50— 70% на сырье) и, наконец, в 10-й кристаллизатор или на выходе из него (около 100% на сырье). Во все точки растворитель подается с температурой на 2—3° С выше температуры продукта, с которым он смешивается. Необходимая температура растворителя дости­ гается за счет смешения теплого (с температурой 35—40° С) и хо­ лодного (с температурой —15 -1- —20° С) компонентов, посту­ пающих из соответствующих коллекторов. В оба коллектора растворитель подается насосом Н-2 (Н-2а) из емкости Е-ба. Рас­ творитель с минусовой температурой получается за счет охлажде­ ния в специально выделенных для этой цели кристаллизаторах 6 и 7. Регулирование количества и температуры растворителя, подаваемого в каждую точку, осуществляется при помощи двух клапанов, установленных на линиях теплого и холодного компо­ нентов II связанных с регулятором расхода типа 04МС-610 и регу­ лятором температуры типа ЭПД-32. Импульсы на эти приборы поступают от диафрагмы и термопары, установленных на общем потоке растворителя, в данную точку разбавления.

На некоторых установках, где используется эта схема раз­ бавления, холодный компонент, идущий на смешение в аммиач­ ные кристаллизаторы, получается охлаждением сухого раство­ рителя, подаваемого насосом Н-11 из емкости Е-6 через теплооб­ менники Т-12, Т-11 и аммиачные холодильники Т-27. Кроме

подачу растворителя почти во все кристаллизаторы с точно задан­ ной температурой. Но и по этой схеме два кристаллизатора для охлаждения сырья отключены, что, конечно, отрицательно сказы­ вается на процессе кристаллизации.

Иногда вместо аммиачного холодильника Т-27 (ИКТ-100) для охлаждения растворителя прибегают к установке дополнитель­ ного кристаллизатора. Установка вместо высокопроизводительно­ го по холоду аппарата типа ИКТ-100 дорогостоящего кристал­ лизатора, имеющего меньшую поверхность охлаждения и, вслед­ ствие малой скорости в нем растворителя, сравнительно низкий коэффициент теплопередачи, вызвана тем, что ИКТ-100 по пото­ ку растворителя рассчитан лишь на 4 ати, в то время как дав­ ление на выкиде работающего насоса 18—20 ати.

На некоторых заводах (например, на Омском НПЗ) прибегают к усилению фланцевых соединений и крышек этих

75

теплообменников и лишь тогда получают возможность включать их в работу.

Рассмотрение обеих схем порционного разбавления позволяет выбрать наиболее совершенную схему подачи растворителя, что требует подбора соответствующего оборудования.

По проекту на установках депарафинизации имеются четыре насоса для растворителя. Из них три насоса — марки 5Н-5 X 4, два из которых имеют привод от электродвигателей (Н-2а и Н-3) и один с приводом от турбины (Н-2). Насос Н-2 предназначен для разбавления (однократного) сырья растворителем, а насос Н-3 для подготовки смеси растворителей и циркуляции раствора сырья в системе кристаллизации. Насос Н-2а является запасным к насо­ сам Н-2, Н-3 иН-11. Последний (марки 5Н-5 X 2) предназначен для подачи растворителя на промывку лепешки в вакуум-филь­ трах. При нормальной эксплуатации установок работают всего два насоса (Н-2 и Н-11) при Н-2а резервном, а насос Н-3 пра­ ктически простаивает. Следует вместо четырех оставить три на­ соса одинаковой мощности и напора (5Н-5Х4), обвязав их иден­ тично (см. рис. 18).

Все три насоса должны быть снабжены электродвигателями мощностью 90—100 кет (электродвигатели насосов Н-2 и Н-11 на всех заводах заменяются на двигатели такой мощности).

Поскольку аппараты ИКТ-100 и теплообменники Т-11 и Т-12 рассчитаны на работу при малых давлениях, а при работе по схеме порционного разбавления в системе растворителя следует под­ держивать давление порядка 18—22 ати, эти аппараты необ­ ходимо изготавливать на это давление.

На рис. 18 приведена рекомендуемая схема разбавления сырья растворителем. Дистиллятное сырье прокачивается на­ сосом Н-1 через холодильник Т-23. Проектом предусмотрен трех­ поточный погружной холодильник поверхностью 450 м2. В связи с тем что поток через него, даже в случае работы на остаточном сырье, из-за снижения первичного разбавления уменьшается более чем в два раза, соответственно следует уменьшить и поверхность теплообмена. На некоторых заводах вместо погружных аппара­ тов Т-23 ставят кожухотрубные теплообменники с плавающими головками. Это вполне оправдано, так как коэффициент тепло­ передачи для последних, благодаря высокой скорости потоков, значительно выше. После Т-23 сырье с температурой 40° С на­ правляется в кристаллизаторы. По мере охлаждения продукта в них производится подкачка растворителя. Так же, как и во вто­ рой рассмотренной схеме разбавления, необходимая температура растворителя достигается за счет смешения теплого и холодного компонентов. Теплый компонент подается в коллектор насосом Н-2 из емкости Е-ба через дополнительный теплообменник Т-12а, в кото­ ром растворитель охлаждается до 25° С фильтратом, откачиваемым

76

из Е-2. Температура потока регулируется клапаном, установлен­ ным на байпасе теплообменника по ходу растворителя. Холодный компонент подается в коллектор насосом Н-3 из емкости Е-6 через теплообменные аппараты Т-12, Т-11, Т-27 (ИКТ-100). Рас­ творитель после аммиачного холодильника направляется также и на промывку лепешки в вакуум-фильтры. На наш взгляд, следует

Рис. 18. Схема порционного разбавления сырья.

рекомендовать устанавливать клапаны регуляторов температуры и расходов, а также и первичные приборы, над кристаллизато­ рами на специально расширенной площадке. Осуществление этого

Проектом была предусмотрена возможность работы кристалли­ зационного отделения по двухпоточной схеме. До сих пор практи­ чески эта возможность нигде не использовалась из-за больших

77

трудностей регулирования потоков. При схеме порционного разбавления применение двухпоточной системы становится еще более затруднительным. Поэтому целесообразно исключить из схемы кристаллизационного отделения второй поток и тем са­ мым значительно упростить обвязку кристаллизаторов.

первом кристаллизаторе. Число ходов насоса регулируется авто­ матически в зависимости от давления на выкиде основного сырье­ вого насоса. Эта мера позволила снизить давление на сырьевом насосе с 23—25 ати до 12—14 ати и облегчить работу насосов, подающих растворитель на разбавление.

Применение порционного разбавления сырья растворителем дало возможность значительно повысить выход депарафинированного масла. Так, если при однократном разбавлении выход масла колебался в пределах 66—68%, то применение дробной подачи растворителя позволило повысить его выход до 72—75%.

Б л о к ф и л ь т р а ц и и . Четкая работа фильтровального отделения зависит от ряда факторов: количества, температуры и точки подачи растворителя через оросительные трубы на про­ мывку фильтров, толщины гачевой лепешки, глубины вакуума в различных секциях, чистоты фильтровальной ткани, а также качества сырья.

Промывка гачевой лепешки осуществляется недостаточно удо­ влетворительно. Лишь незначительная часть растворителя (при­ мерно 40—50%) просасывается через лепешку, вымывая из нее масло. Основная же масса растворителя при существующей конструкции системы разбрызгивания в промывке лепешки не участвует и сливается в корыто или шнек вакуум-фильтра. Недо­ статочная эффективность холодной промывки гачевой лепешки приводит к повышенному содержанию масла в гаче (25—35%) и снижению отбора целевого продукта. Повышение температуры холодной промывки до значения температуры застывания депарафинированного масла несколько повысило выход последнего, но это совершенно недостаточная мера.

Для регулирования температуры растворителя на промывку гачевой лепешки применяется такая же система смешения холод­ ного и теплого компонентов, как и в случае порционного раз­ бавления.

Тонкая лепешка гача на ткани фильтра позволяет более полно извлечь депарафинированное масло из раствора. Толщина ле­ пешки зависит от глубины вакуума нижней секции фильтра и уровня в нем. Чем меньше вакуум нижней секции и ниже уровень в корыте фильтра, тем меньше толщина лепешки и полнее извле­ кается масло. Однако чрезмерное уменьшение толщины лепешки

78

приводит к снижению производительности установки, что, ко­ нечно, нежелательно. В каждом конкретном случае следует под­

Система инертного газа требует доработки и упрощения. Це­ лесообразно заменить взрывоопасные электродвигатели мощно­

и «до себя», предназначены для поддержания давления в фильтрах 0,01 ати. Однако из-за сравнительно небольшого объема газа, заключенного между этими клапанами, и инерции приборов работа узла причиняет неудобства. При увеличении давления в корпусе фильтра до 0,02 ати или образовании вакуума сра­ батывает соответствующий масляный гидравлический затвор, являющийся предохранительным клапаном.

При внезапных повышениях давления наблюдаются случаи выдавливания смотровых стекол фильтра, что влечет за собой аварийную остановку последнего. Эти явления особенно часто наблюдаются в зимнее время при застывании масла в сбросной трубе гидравлика. В случае образования вакуума в корпусе фильтра инертный газ обогащается кислородом, что совершенно недопустимо. Было несколько попыток, не получивших пока широкого распространения на других заводах, подсоединения корпусов фильтров непосредственно к газгольдеру, как это сде­ лано на Ново-Уфимском и Черниковском НПЗ. Это решение правильное, так как в этом случае ликвидируются два ненадежно работающих клапана, гидравлики (и проблема их заливки) и, что весьма важно, возможность подсоса воздуха в систему инертного газа, и, следовательно, повышается безопасность работы фильтров. Проблему охлаждения инертного газа на пути от газгольдера к фильтрам нельзя считать серьезной. Установка аммиачного холодильника поверхностью 12—15 м2 полностью обеспечила бы охлаждение газа, поступающего на питание фильтров. В пользу этого аргумента, в частности, говорит тот факт, что на некоторых установках линия питания фильтров вообще перекрыта, а давление в корпусах фильтров обеспечивается только за счет инертного газа, подаваемого на поддувку. Однако этот метод поддержания давления в них слишком жесткий и также может приводить к не­ поладкам, о которых уже говорилось.

Одной из причин отказа от применения предлагаемого метода поддержания давления в фильтре является опасность потери вакуума. Потеря вакуума или поддувки вообще одна из наиболее часто встречающихся неполадок в работе установки депарафшш-

79