Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. 1

.pdf
Скачиваний:
56
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
82.6 Mб
Скачать

Нефть и нефтепродукты

701

Если для создания этого потока использовать только подачу орошения в верхней части колонны («острое орошение»), то расход продукта будет слишком велик, а также произойдет перерасход воды и энергии для кон­ денсации и охлаждения орошения. Вместо этого осу­ ществляют циркуляционное орошение. Циркуляцион­ ное орошение организуют путем отбора части флегмы с тарелки и охлаждением ее в теплообменнике нефтью, которая тем самым нагревается перед поступлением в колонну К-1. Охлажденная до требуемой температуры флегма поступает на тарелку выше той, с которой она отбиралась на охлаждение. Количество циркуляцион­ ных орошений может быть до трех.

Основная часть отбираемой с тарелки флегмы явля­ ется целевым продуктом и подается в отпарную колон­ ну для предотвращения наложения фракций. Например, в керосиновой фракции может содержаться некоторое количество тяжелой бензиновой фракции, снижающей температуру вспышки топлива ТС-1 ниже допустимых 28 °С. В отпарной колонне (стриппинге), например ко­ лонне К-3/1, оборудованной 9-12 тарелками, поток ке­ росиновой фракции стекает по тарелкам в низ стриппинга и встречается с потоком поднимающихся паров. Последние образуются благодаря подаче в низ стриппинга перегретого водяного пара с температурой выше конца кипения бензиновой фракции, содержащейся в керосине. Из верхней части стриппинга отпаренные пары бензиновой фракции подаются в колонну К-2 ме­ жду тарелкой отбора продукта и выше расположенной тарелкой. При этом качество керосина (по фракцион­ ному составу и др. показателям) улучшается. Для каж­

дой боковой фракции имеется свой стриппинг. Их об­ щее число, как правило, два-три.

12.2.2.2. Вакуумная перегонка мазута

Мазут (остаток атмосферной перегонки нефти) пе­ регоняют при пониженном до 10-40 мм рт. ст. остаточ­ ном давлении на вакуумном блоке установки АВТ. Его перегонка при атмосферном давлении невозможна из-за термического разложения на газы и кокс, т. к. требуется нагрев до температуры выше 400 °С.

Вакуумная перегонка мазута может осуществляться по двум схемам:

1) с однократным испарением и разделением фрак­ ций в одной вакуумной колонне;

2) с двукратным испарением и разделением отго­ няемых фракций в двух вакуумных колоннах.

При вакуумной переработке мазута могут быть по­ лучены: вакуумный газойль (сырье установок катали­ тического и гидрокрекинга) или масляные фракции (сырье установок селективной очистки, депарафиниза­ ции и гидродоочистки) и остаток (гудрон — сырье ус­ тановок деасфальтизации, висбрекинга и битумного производства). Для получения вакуумного газойля 350500 °С достаточно однократного испарения. Для полу­ чения масляного сырья предпочтительна двухколонная схема вакуумной перегонки мазута. В первой колонне получают широкую масляную фракцию, а во второй — производится ее вторичная разгонка на узкие масляные фракции.

На рис. 12.6 приведена принципиальная схема двух­ ступенчатой вакуумной перегонки мазута с получением

Рис. 12.6. Принципиальная схема двухколонной вакуумной разгонки:

К -4 и К -5 — ректификационны е колонны; Т — теплообм енники; Н — насосы ; П — печь; 1 — боковой масляный дистиллят 3 5 0 -4 2 0 °С; 11 — тяжелы й масляны й дистиллят 4 2 0 -5 0 0 °С; III — пары и газы разлож ения к вакуум создаю щ ей аппаратуре

К Д Т — ком понент дизельного топлива; Ш Ф К — ш ирокая фракция как сы рье каталитического крекинга или гидрокрекинга: Ш Ф М — ш ирокая фракция для получения м асляны х дистиллятов; ЦО — циркуляционное орош ение

7 0 2

Новый справочник химика и технолога

масляных фракций. Мазут с температурой 310-315 °С

поступают в печь на сжигание или на дальнейшую ути­

из атмосферной колонны насосом прокачивается через

лизацию, а рабочая жидкость — в теплообменник ТО-1.

нагревательную печь, где нагревается до 410-420 °С и

Образующийся в процессе работы установки избы­

подается в первую вакуумную колонну К4. В этой ко­

ток рабочей жидкости отводится из системы. Для под­

лонне происходит отделение широкой вакуумной фрак­

питки и обновления рабочей жидкости предусмотрена

ции от тяжелого остатка — гудрона. В колонну К-4 по­

система подачи свежей дизельной фракции (вакуумного

дают перегретый водяной нар в количестве 1-1,5 % на

газойля). В данной системе реализован замкнутый кон­

сырье. Если широкая вакуумная фракция используется

тур рабочего тела, не используется водяной пар и прак­

как сырье установок каталитического или гидрокрекин­

тически не происходит загрязнения промстоков.

га, то она выводится с шестой или седьмой тарелки ко­

 

лонны К-4 и охлаждается в теплообменниках. Пределы

 

выкипания широкой вакуумной фракции (вакуумного

 

газойля) — 350-520 °С. При получении масляных фрак­

 

ций широкая фракция дополнительно нагревается теп­

 

лом гудрона в гудронных теплообменниках и подается

 

в вакуумную колонну для ректификации на узкие

 

масляные фракции. Недостающее тепло вносится в низ

 

колонны К-5 в виде «горячей струи» за счет циркуля­

 

ции части тяжелого масляного дистиллята 420-490 °С

 

или 420-500 °С через часть труб нагревательной печи.

 

В колонну К-5 также подается перегретый водяной пар.

 

Из колонны К-5 отбираются фракции 350-420 °С

 

или 420-500 °С. Орошение колонн осуществляется за

 

счет отбора части верхних боковых погонов из колонн

 

К-4 и К-5, охлаждения их в теплообменниках и холо­

 

дильниках с последующей подачей на верхние тарелки.

 

Избыток тепла снимается циркуляционным орошением.

 

Несконденсировавшиеся пары и газы разложения отса­

Рис. 12.7. Принципиальная схема вакуумной системы:

сываются из колонн К-4 и К-5 вакуумсоздающими сис­

С-1 — сепаратор; Н-1 — насос; В-1 — вакуум создаю щ ие устройства;

темами. Для исключения загрязнения окружающей сре­

Т О -1 — теплообм енник

ды газы разложения и сероводород из последней

Основные преимущества данной вакуумсоздающей

ступени паровых эжекторов подают в нагревательную

печь для сжигания. Вакуум в ВТ создается с помощью

системы перед пароэжекторной системой заключаются

вакуум-насосов (поршневых, ротационных и др.) или

в следующем:

пароструйных эжекторов.

 

1) остаточное давление в верхней части колонны

Для создания небольшого вакуума (до 680 мм рт. ст.)

ниже на 20-30 мм рт. ст.;

используются одноступенчатые эжекторы. Более глу­

2) выход легкого вакуумного газойля за счет углуб­

бокий вакуум (до 40-70 мм рт. ст.) создают с помощью

ления вакуума и отсутствия выбросов нефтепродуктов

многоступенчатых пароэжекторных агрегатов с проме­

с промышленными стоками больше на 5 % в расчете на

жуточными конденсаторами. Разработана и внедрена на

нефть;

ряде НПЗ (Московском и др.) вакуумсоздающая систе­

3) ниже содержание дизельных фракций в вакуум­

ма, практически не загрязняющая промстоки и окру­

ном газойле;

жающую среду. В качестве рабочей жидкости вакуум-

4) система экологически чище, т. к. без подачи пара

создающей системы вместо водяного пара используется

и воды в вакуумсоздающую систему исключается по­

одна из фракций, получаемых в вакуумной ректифика­

падание нефтепродуктов и сероводорода в промстоки;

ционной колонне. Принципиальная схема экологически

5) меньше количество используемого оборудования

чистой вакуумсоздающей системы представлена на

и больше его срок службы вследствие уменьшения кор­

рис. 12.7. Газы разложения и пары углеводородов по­

розионной агрессивности рабочей среды.

даются в вакуумсоздающее устройство В-1. В качестве

Газы разложения после вакуумсоздающей системы

рабочего тела используется жидкая дизельная фракция

подаются в печь на сжигание. Токсичные продукты

или вакуумный газойль. В результате рабочего процес­

горения выбрасываются в атмосферу.

са происходит конденсация паров и сжатие газов раз­

Для повышения экологической чистоты вакуумсоз­

ложения до заданного давления 0,10-0,11 МПа за счет

дающей системы разработана установка дожима и ути­

энергии рабочего тела. На выходе из вакуумсоздающе-

лизации газов разложения (рис. 12.8).

го устройства образуется газожидкостная смесь, кото­

Газы разложения после вакуумсоздающей системы

рая поступает в сепаратор С-1, где происходит разделе­

под давлением 0,1 МПа поступают в струйный ком­

ние жидкой и газообразной

фаз. Газы из сепаратора

прессор СК-1, где сжимаются до необходимого давле-

Нефть и нефтепродукты

703

ния за счет энергии рабочей жидкости. В качестве ра­ бочей жидкости используется 10-15 %-й раствор моноэтаноламина, который абсорбирует сероводород, угле­ кислый газ и др. вредные примеси из газов разложения. Часть насыщенного примесями раствора моноэтаноламина отводится из замкнутого контура на регенерацию, а для его возмещения производится подпитка системы рабочей жидкостью, прошедшей регенерацию в десорбере.

Основными аппаратами установок АВТ являются ректификационные колонны. Они могут быть простые (для разделения нефтяного сырья на два компонента — дистиллят и остаток) или сложные (для получения трех и более компонентов). В последнем случае продукты переработки нефти выводят из колонны в виде боковых погонов через отпарные секции.

Атмосферные колонны содержат внутренние уст­ ройства — тарелки, обеспечивающие тепло- и массообмен между разделяемыми фракциями. Количество тарелок рассчитывается в зависимости от необходимого числа фракций, требуемой четкости разделения, крат­ ности орошения, допустимой скорости паров в колонне. Размеры колонны зависят от заданной производитель­ ности, фракционного состава нефти, количества таре­ лок, давления, температуры системы, количества оро­ шения и др. факторов.

Поперечное сечение колонны (5) определяется по формуле:

5 = V/W

где V — максимальный объемный расход паров, подни­ мающихся по колонне, м3/с; W— допустимая минималь­ ная скорость паров в свободном сечении колонны, м/с.

Объем паров определяется по формуле:

Z_

(Г + 273)

18

273

где Т — температура паров, °С; G — расход нефтяных паров, кг/с; Z — расход водяного пара, кг/с; М — моле­ кулярная масса нефтяных паров; П — абсолютное дав­ ление в колонне, кПа; р — атмосферное давление, кПа.

Типичные скорости паров в атмосферных колон­ нах — 0,46-0,84 м/с, в вакуумных колоннах — 2,5- 3,5 м/с при расстоянии между тарелками 0,61 м. В ко­ лоннах, работающих под давлением (газофракциони­ рующих, стабилизации бензина, на установках терми­ ческого и каталитического крекинга) скорость паров составляет 0,2-0,7 м/с.

Колонны оборудуются тарелками: колпачковыми, желобчатыми, 5-образными, клапанными, струйными, провального типа и др. Наиболее эффективны клапан­ ные тарелки.

Эффективность работы ректификационных колонн повышается при замене тарелок специальной насадкой, изготовленной из тонких просечно-вытяжных металли­ ческих пластинчатых элементов, собранных в блоки определенной толщины и конфигурации.

Между пластинами блоков оставляют зазоры для прохода паров и жидкости. Конфигурация блоков обес­ печивает хороший контакт между парами и флегмой, улучшает диспергирование паров в жидкости, повыша­ ет эффективность тепло- и массообмена и увеличивает четкость ректификации.

На рис. 12.9 показана схема вакуумной колонны, оборудованной насадочным устройством. Замена кла­ панных тарелок насадкой улучшает качество вакуумно­ го газойля и гудрона для производства битума. Эта за­ мена также значительно снижает сопротивление дви­ жению паров и позволяет углубить вакуум в колонне.

Сырьем установок АВТ является обессоленная и обезвоженная нефть с установок ЭЛОУ.

На установках АВТ получают следующие нефте­ продукты:

1)углеводородный газ — выводится с АВТ в газо­ образном и жидком («головка стабилизации») виде и направляется для дальнейшей переработки на газо­ фракционирующие установки, а также используется как топливо заводских печей. Газ установок АВТ содержит

внаибольшем количестве углеводороды С3-С4 (более 60 масс. %);

2) бензиновую фракцию (компонент товарного ав­ тобензина), сырье установок каталитического рифор­ минга и пиролиза, сырье установок вторичной перегон­ ки для получения узких бензиновых фракций;

3)керосиновую фракцию 120-315 °С — топливо для реактивных и тракторных двигателей, осветительный керосин, сырье установок гидроочистки;

4)дизельную фракцию (атмосферный газойль) 180— 360 °С — топливо для дизельных двигателей, сырье установок гидроочистки;

5)мазут — остаток выше 350 °С атмосферной пере­ гонки нефти - котельное топливо, сырье установок термического крекинга;

6)вакуумные дистилляты (вакуумные газойли) 350— 500 °С — сырье для получения масляных дистиллятов, сырье установок каталитического или гидрокрекинга;

Г азы разлож ен и я п осл е

вак уум н ой си стем ы

Рис. 12.8. Принципиальная схема установки дожима и утилизации газов разложения:

С-1 — сепаратор; СК — струйны й ком прессор;

ТО — теплообм енник; Н-1 — насос

7 0 4

Новый справочник химика и технолога

Рис. 12.9. Вакуумная колонна после замены тарелок блоками насадки

Таблица 12.12

Фактические показатели качества прямогонного (I) и гидроочищенного (II) вакуумных газойлей

Показатели

I

II

Плотность при 20 °С, кг/м3

909

891

Фракционный состав:

 

 

температура начала перегонки, °С

282

210

пределы перегонки, °С:

 

 

10%

333

322

50%

394

391

90%

452

450

конец кипения, °С

466

476

Содержание фракций до 350 °С, %

20

22

Вязкость при 50 °С, мм2/с

21,6

17,7

Содержание серы, масс. %

1,35

0,62

Температура, °С:

 

 

вспышки в закрытом тигле

191

140

застывания

25

25

Коксуемость, %

0,187

0,162

Кислотное число, мг КОН/г

0,18

0,27

7) гудрон — остаток выше 500°С атмосферно-ва­ куумной перегонки нефти — сырье установок висбре­ кинга, замедленного коксования, битумного, масляного (установок деасфальтизации) производств.

В табл. 12.12 приведены основные показатели каче­ ства вакуумных газойлей до и после гидроочистки. Ва­ куумные газойли, подвергнутые гидроочистке, харак­ теризуются меньшим содержанием серы, меньшим со­ держанием смолисто-асфальтеновых веществ и мень­ шей коксуемостью, что позволяет увеличить выход и качество получаемых продуктов, срок службы катали­

заторов до регенерации.

 

Технологический режим:

 

Температура нефти, °С:

210-230

перед атмосферной колонной К-1

низа колонны К-1

210-240

низа колонны К-2

330-350

низа колонны К-4

160-200

низа колонны К-5

345-380

Избыточное давление, МПа:

 

верха колонны К-1

0,3-0,4

верха колонны К-2

0,6-1,0

Остаточное давление

 

верха колонны К-5, Па

4000-8000

Материальный баланс (масс. %):

 

Поступило:

 

нефть

100

Получено:

 

сжиженный газ

1,0-1,1

бензиновая фракция н.к. 140 °С

12-19

керосиновая фракция 140-240 °С

16-18

дизельная фракция 240-350 °С

17-20

вакуумный дистиллят 350-500 °С 17-20

гудрон (выше 500 °С)

20-30

Расходные показатели установок АВТ на ]1т нефти:

водяной пар, ГДж

10-0,15

электроэнергия, кВт-ч

5-7

оборотная вода, м3

3-7

топливо, кг

25-35

Литература

1.Баннов П.Г. Процессы переработки нефти / Под ред. В.А. Матишева. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2000. 224 с.

2.Абросимов А.А. Экологические аспекты производ­ ства и применения нефтепродуктов. М.: Изд-во. «Барс», 1999. 731 с.

3.Школьников В.М., Хуторянский Ф.М. Информация по вопросам подготовки нефтей к переработке на НПЗ. М: ОАО «ВНИИНП», НИФ «Инженер-сервис», 1998.

4.Левченко Д.Н., Бергштейн И.В., Николаев Н.М. Технология обессоливания нефтей на нефтеперера­ батывающих предприятиях. М.: Химия, 1985.

5.Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и га­ за. М.: Химия, 1972. Ч. 1. 359 с.

Нефть и нефтепродукты

705

12.3. Производство нефтяных масел

{проф., д.т.н. В.Г. Спиркин, доц., к.т.н. Т.И. Сочевко, проф. д.т.н. Т.Н. Шабалина)

Нефтяные масла, в зависимости от области их при­ менения, делятся на смазочные и несмазочные. Смазоч­ ные масла, применяемые практически во всех областях техники, в зависимости от назначения выполняют сле­ дующие основные функции:

1) уменьшают трение, возникающее между сопря­ женными деталями;

2) снижают их износ и предотвращают задир;

3)отводят тепло от трущихся деталей;

4)защищают поверхности и другие неизолированные детали от коррозионного воздействия внешней среды.

Смазочные масла подразделяются на моторные, ин­ дустриальные, трансмиссионные, газотурбинные и мас­ ла другого назначения. Под моторными маслами пони­ мают те смазочные масла, которые предназначены для смазки двигателей внутреннего сгорания — карбюра­ торных, дизелей, авиационных. В группу индустриаль­ ных масел включают масла, используемые для смазки машин и механизмов различного промышленного обо­ рудования, например станков, направляющих скольже­ ния, промышленных редукторов и т. д. К этой же груп­ пе относят и масла для прокатных станов и приборные. Трансмиссионными называют масла, используемые для смазки цилиндрических, конических, спирально-кони­ ческих и гипоидных передач, зубчатых редукторов, а также некоторых других трущихся соединений. К груп­ пе трансмиссионных масел относят также редукторные

иосевые масла. Масла различного назначения — это компрессорные, цилиндрические, холодильные и тур­ бинные масла.

Несмазочные масла служат рабочими жидкостями в

гидравлических передачах, электроизоляционной сре­ дой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, мас­ ляных выключателях, для приготовления смазок, при­ садок и т. п.

Гидравлические масла служат несжимаемой средой для передачи энергии в гидравлической системе от од­ ного узла или агрегата машины к другому и превраще­ ния этой энергии в полезную работу. Основным назна­ чением электроизоляционных масел (трансформатор­ ные, конденсаторные и кабельные) является изоляция токонесущих частей электрооборудования, гашение электродуги в выключателях; они также выполняют функцию теплоотводящей среды.

Основными показателями, определяющими поведе­ ние масел в условиях эксплуатации, являются: вязкость и ее изменение с температурой (вязкостно-температур­ ные свойства), подвижность при низких температурах (низкотемпературные свойства), устойчивость против окисления кислородом воздуха (химическая стабиль­ ность), смазочная способность, защита металлов от коррозионного воздействия внешней среды.

Ниже рассмотрены технологические процессы про­ изводства нефтяных масел, физико-химические и экс­

плуатационные свойства которых отвечают установ­ ленным для данного вида масла требованиям.

12.3.1. Х им и чески й сост ав м асля н ы х ф ракций и

базовы х м асел

Химический состав масляных фракций является ос­ новным фактором, определяющим выбор наиболее ра­ циональных методов производства и применения сма­ зочных материалов.

Масляные фракции нефтей могут быть двух видов: дистиллятные (пределы кипения 350-500 °С) и остаточ­ ные (выше 500 °С). Базовые масла должны иметь вяз­ кость, соответствующую техническим требованиям на данный вид смазочного масла. Как правило, регулиро­ вание вязкости базовых масел осуществляется компа­ ундированием дистиллятных и остаточных компонен­ тов. Кроме отдельных сортов наиболее маловязких моторных, турбинных и индустриальных масел, все базовые масла являются смесями дистиллятных и оста­ точных компонентов. Кроме того, моторное масло мо­ жет содержать синтетический компонент определенной вязкости.

Масляные фракции являются сложной смесью со­ единений, отличающихся по структуре и составу моле­ кул, по физическим, химическим, физико-химическим и эксплуатационным свойствам. Масляные фракции со­ держат углеводороды в основном гибридного строения всех гомологических рядов и неуглеводородные соеди­ нения — сера-, азот-, кислород-, металлсодержащие в составе смолисто-асфальтеновых веществ. Поэтому, как правило, для масел рассматривается только группо­ вой химический состав.

Исследования группового химического состава мас­ ляных фракций осуществляются с использованием фи­ зических, химических и физико-химических методов разделения масляных фракций и идентификации хими­ ческого строения молекул. Разделение масел на узкие фракции осуществляется вакуумной перегонкой, холод­ ным фракционированием, хроматографией, комплексообразованием, термической диффузией и др. методами. При исследовании структуры молекул узких фракций масел применяются ИК-, УФ-, масс-спектроскопия, ЯМР, парамагнитный резонанс, термо- и дериватография и др. методы.

В настоящее время установлено, что углеводород­ ная часть масляных фракций содержит высокомолеку­ лярные алканы нормального и изостроения, полицик­ лические циклоалканы с алкильными радикалами, мо­ но- и полицикличесие арены с алкильными радикалами и значительное количество углеводородов смешанного строения. Неуглеводородная часть масляных фракций содержит сера-, азот-, кислород-, металлсодержащие и полигетероатомные соединения.

Примерный состав масляных фракций характеризу­ ется содержанием (масс. %):

алканы

5-20

706

Новый справочник химика и технолога

в том числе:

 

нормального строения

до4

изостроения

до 0,5-1,5

циклоалканы

50-80

арены

15-50

твердые углеводороды

50-70

12.3.2. Д еасф альт и зац и я гудрона

Деасфальтизация — процесс удаления из остатков от перегонки нефти (гудронов и полугудронов) растворен­ ных и диспергированных в них асфальто-смолистых ве­ ществ. Известны следующие способы деасфальтизации: 1) перегонка в вакууме; 2) обработка серной кислотой с последующей контактной очисткой отбеливающими землями; 3) обработка селективными растворителями (жидким пропаном, петролейным эфиром и др.).

Процесс деасфальтизации гудронов сжиженными низкомолекулярными углеводородами, главным обра­ зом жидким пропаном, используется как при производ­ стве высоковязких остаточных масел, так и компонен­ тов сырья для каталитического крекинга и гидрокре­ кинга.

Процесс деасфальтизации основан на различной растворимости компонентов масляного сырья в жидком пропане. Наименее растворимы в пропане смолы и осо­ бенно асфальтены. При температурах близких к крити­ ческой температуре (96,8 °С) растворимость составных частей масляного сырья уменьшается. Это связано с тем, что с приближением температуры раствора к области критического состояния данного растворителя резко снижается его плотность, что приводит к увеличению мольного объема. Растворимость углеводородов масля­ ного сырья в пропане в области повышенных темпера­ тур (75-90 °С) уменьшается с увеличением их плотно­ сти и молекулярной массы. Смолы и особенно асфаль­ тены — наименее растворимые в жидком пропане ком­ поненты сырья (на этом основано использование про­ пана как деасфальтирующего растворителя). При даль­ нейшем повышении температуры выделяются высоко­ молекулярные углеводороды полициклического строения, а в растворе остаются в основном моноциклические углеводороды с длинными алкильными цепями.

Процесс деасфальтизации сырья техническим про­ паном — жидкофазный процесс, осуществляемый во избежание испарения растворителя при давлении около 4 МПа, кратности сырья к растворителю 1 : (5-8) по объему. Выход деасфальтизата определяется характером сырья и колеблется в диапазоне от 26 до 90 масс. %.

Главными факторами процесса деасфальтизации яв­ ляются температура, давление, кратность пропана к сырью, качество пропана и сырья.

С повышением температуры верха деасфальтизационной колонны выход и коксуемость деасфальтизата снижаются. При уменьшении температуры по высоте колонны растворяющая способность сжиженного про­ пана растет, что приводит к повышению выхода, кок­ суемости и ухудшению цвета деасфальтизата.

Давление в процессе поддерживается 3,6-4,2 МПа. С ростом давления плотность пропана возрастает, что приводит к повышению выхода деасфальтизата и ухудшению его качества.

При выбранной температуре процесса повышение подачи пропана до определенного предела позволяет более селективно осаждать из сырья смолисто-асфаль- теновые соединения. При избытке пропана смолы пере­ ходят в деасфальтизат, повышая его вязкость, коксуе­ мость и ухудшая цвет.

Технический пропан не должен содержать более 7 % примесей. При содержании в пропане метана или этана снижается отбор и вязкость деасфальтизата, воз­ растает давление в аппаратуре. При содержании бутана в пропане от 3-х до 5 % увеличивается выход деасфаль­ тизата и его коксуемость.

Чем меньше содержится в сырье смолисто-асфаль- теновых веществ, тем больше требуется пропана для получения деасфальтизата заданного качества. При де­ асфальтизации гудронов из малосмолистых нефтей со­ отношение пропана к сырью составляет 8 : 1 (об.), при деасфальтизации гудронов с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ оптимальные резуль­ таты достигаются при объемном соотношении (4-5): 1. При переработке облегченного и маловязкого сырья разбавление сырья пропаном составляет (8- 10): 1 (об.).

Процесс деасфальтизации проводится на одноили двухступенчатых установках.

12.3.2.1 Установка одноступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном

Целевым продуктом одноступенчатой установки де­ асфальтизации гудронов жидким пропаном является деасфальтизат, в котором концентрация парафино­ нафтеновых углеводородов значительно выше, чем в сырье. Пропан растворяет парафино-нафтеновые и лег­ кие ароматические углеводороды, присутствующие в гудроне или концентрате. Асфальтены, смолы и поли­ циклические ароматические углеводороды концентри­ руются в побочном продукте — битуме деасфальтиза­ ции, который отводится в смеси с пропаном (SO­ SO масс. % на смесь) с низа деасфальтизационной ко­ лонны. Показатели качества деасфальтизатов:

Средняя молекулярная масса

500-650

Плотность при 20 °С, кг/м3

895-930

Вязкость при 100 °С, мм2/с

18-26

Коксуемость по Конрадсону, масс. %

 

при производстве масляного сырья

0,8-1,3

при производстве сырья для крекинга

2-3 и более

Содержание металлов (ванадия и никеля) в деасфальтизате значительно меньше, чем в сырье; глубоко­ го обессеривания не наблюдается.

Установка включает следующие основные секции:

деасфальтизации;

регенерации пропана при высоком давлении (от 2,5 до 1,8 МПа);

Нефть и нефтепродукты

7 0 7

• регенерации пропана при низком давлении (не­ сколько превышающем атмосферное).

Технологическая схема установки представлена на рис. 12.10.

Остаточное сырье (гудрон или концентрат) насосом Н1подается через паровой подогреватель в среднюю часть деасфальтизационной колонны К1. На некоторых установках в сырье перед входом его в подогреватель вводят пропан (умеренное количество), причем во из­ бежание гидравлического удара используют смеситель.

Сжиженный пропан, забираемый из приемника Е1 насосом Н2, направляется через паровой подогреватель

внижнюю зону колонны К1. В средней части колонны пропан в восходящем потоке контактирует с опускаю­ щимися более нагретым сырьем и внутренним рециркулятом. В зоне контактирования расположены тарелки жалюзийного или насадочного типа. Для равномерного распределения по поперечному сечению колонны сы­ рье и пропан вводятся в нее через распределитель труб­ чатой конструкции с большим числом отверстий, об­ ращенных вниз — для сырья и вверх — для пропана.

Раствор деасфальтизата до выхода из колонны К1 нагревается в верхнем встроенном подогревателе ТЗ и далее отстаивается в самой верхней зоне колонны К1 от выделившихся при нагреве тяжелых фракций, так на­ зываемых «смол». Пройдя регулятор давления 1, рас­ твор деасфальтизата поступает в испаритель Т4, обог­ реваемый водяным паром низкого давления, а затем —

виспаритель Т5, обогреваемый паром повышенного давления. Водяной пар вводится в трубные пучки испа­ рителей Т4 и Т5. Температура кипящего раствора в первом из них менее высокая, чем во втором. По пути из колонны К1 в испаритель Т4 часть пропана перехо­ дит в парообразное состояние вследствие вскипания при снижении давления примерно с 4,0 до 2,4 МПа. Выходящий из испарителя Т5 раствор деасфальтизата, содержащий относительно небольшое количество про­ пана (обычно не более 6 масс. %), обрабатывается в отпарной колонне К2 открытым водяным паром. С вер­ ха этой колонны уходит смесь пропановых и водяных паров, а с низа — готовый деасфальтизат, направляе­ мый насосом Н4 через холодильник ХЗ в резервуар. Полноту удаления пропана контролируют по темпера­ туре вспышки деасфальтизата. Битумный раствор, вы­ ходящий из деасфальтизационной колонны снизу, не­ прерывно поступает через регулятор расхода 2 в змеевик печи П1. На выходе из этого змеевика значи­ тельная часть пропана находится в парообразном со­ стоянии. Пары отделяются от жидкости в горизонталь­ ном сепараторе Ц, работающем под тем же давлением, что и испаритель Т5. Остатки пропана отпариваются открытым водяным паром в битумной отпарной колоне КЗ. Битум деасфальтизации откачивается с низа этой колонны поршневым насосом Н6, за которым следует холодильник Х4. Пары пропана высокого давления по выходе из аппаратов Т4, Т5 и Ц поступают через капле­ отбойник 3 в конденсаторы-холодильники ХВ1 и XI.

Сжиженный пропан собирается в приемники Е1. В кон­ денсаторах-холодильниках ХВ1 и XI пары пропана конденсируются под давлением, близком к рабочему давлению в аппаратах Т5 и Ц, т. е. при 1,7-1,8 МПа. Этим достигается необходимый температурный пере­ пад между теплоотдающей и охлаждающей средами без применения компрессоров. На некоторых установках пары пропана, выходящие из сепаратора Ц и освобож­ денные от увлекаемых капель битума, являются тепло­ носителем для одного из испарителей.

Пары пропана низкого давления, выходящие в смеси с водяным паром из отпарных колонн К2 и КЗ, освобо­ ждаются от водяного пара в конденсаторе смешения Х5 и затем, пройдя каплеуловитель 4, сжимаются компрес­ сором Н5 и направляются в конденсатор-холодильник Х2. Потери пропана восполняются подачей его извне в приемник Е1.

На некоторых установках битумный раствор до вхо­ да в змеевик печи П1 подогревают в теплообменнике. Трубчатая печь ограждена противопожарной стеной. Во избежание прогара труб змеевиков печи очень важ­ но обеспечить непрерывное поступление в них доста­ точного количества раствора или смеси его с экстрак­ том, добавленным для уменьшения вязкости битума деасфальтизации.

Расход топлива зависит от его теплотворной спо­ собности, качества подаваемого сырья, глубины деас­ фальтизации и других факторов и составляет в среднем 15-30 кг на 1 т гудрона.

Для уменьшения уноса парами мелких капель жид­ кости в верхних частях аппаратов К2, КЗ и Х5 распо­ ложены отбойные тарелки насадочного типа (слой из колец Рашига).

На установках деасфальтизации довольно большой расход водяного пара. Предусмотрена проверка чисто­ ты его конденсата, поскольку при недостаточной плот­ ности соединений в испарителях или подогревателях растворы, находясь под более высоким давлением, мо­ гут проникать в зоны конденсации водяного пара.

На многих установках имеется колонна щелочной очистки от сероводорода паров технического пропана, выходящих из конденсатора смешения Х5.

Технологический режим установки при переработке

сернистого смолистого гудрона:

 

Температура, °С:

 

сырья при входе в колонну К1

130-170

вверху колонны К1

75-85

внизу колонны К1

50-65

в испарителе Т4

60-85

в испарителе Т5

160-170

битумного раствора на выходе из печи П1 210-250

паров пропана на выходе из аппарата Х5

30-40

Давление избыточное, МПа:

 

в приемнике Е1

1,7-1,8

в колонне К1

3,7-4,4

в испарителе Т4

2,2-2,4

в испарителе Т5

1,7-2,0

708

Новый справочник химика и технолога

паров пропана на выходе из

 

компрессора Н5

1,8-2,0

Кратность пропана к сырью (по объему)

(5-8): 1

Удельный расход технического пропана на установ­ ках одноступенчатой деасфальтизации — 2-4 кг на 1 т перерабатываемого гудрона.

В табл. 12.13 приведены характеристики и выход деасфальтизатов, полученных одноступенчатой деасфаль­ тизацией концентратов и гудронов разного качества.

12.3.2.2. Установка двухступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном

Двухступенчатая деасфальтизация гудронов жидким пропаном предназначена для получения из остаточного сырья двух деасфальтизатов разной вязкости. Получае­ мые в первой и второй ступенях деасфальтизаты I и II далее перерабатывают раздельно или в смеси с оста­ точными маслами.

В результате перехода от одноступенчатой деас­ фальтизации к двухступенчатой выход деасфальтизата при переработке гудронов увеличивается на 13-30 отн. %. Прирост зависит главным образом от качества сырья и предъявляемых к продукту требований.

На двухступенчатой установке битумный раствор из первой колонны деасфальтизации поступает через по­ догреватель во вторую колонну, в которую подается дополнительно жидкий пропан. Растворы деасфальти­ зата II и битума II выводятся соответственно из второй колонны сверху и снизу (рис. 12.11).

Деасфальтизаты I ступени являются сырьем для производства остаточных масел, обычно вязкостью 1823 мм2/с при 100 °С, а деасфальтизаты II ступени — значительно более вязких масел, например вязкостью 30-45 мм2/с при 100 °С. В деасфальтизатах II содержит­

ся больше ароматических углеводородов; они также имеют более высокие плотность и коксуемость.

Битум деасфальтизации — побочный продукт двух­ ступенчатого процесса, имеет высокую температуру размягчения; его можно использовать в качестве ком­ понента сырья для производства нефтяных битумов твердых марок.

Главные секции установки следующие (рис. 12.11): деасфальтизация I ступени (колонна К1 с вспомогатель­ ным оборудованием); деасфальтизация II ступени (ко­ лонна К2 и вспомогательные аппараты); регенерация пропана при высоком давлении из раствора деасфаль­ тизата I, из раствора деасфальтизата II, из битумного раствора II (три секции); регенерация пропана при низ­ ком давлении из обедненных растворов, выходящих из предыдущих секций регенерации.

Сырьем I ступени является гудрон или концентрат, а исходной смесью для второй ступени — битумный рас­ твор, переходящий под давлением из первой колонны снизу во вторую. На некоторых установках деасфаль­ тизацию сырья проводят на I ступени в двух парал­ лельно действующих колоннах, из которых битумные растворы поступают в одну общую колонну II ступени.

Сырье насосом HI подастся через паровой подогре­ ватель Т1 в колонну деасфальтизации I ступени К1. В нижнюю зону этой же колонны вводится через холо­ дильник XI жидкий пропан, забираемый насосом Н2 из приемника Е1. Пройдя верхний встроенный подогрева­ тель Т2 и верхнюю отстойную зону, раствор деасфаль­ тизата I после снижения давления (примерно с 4,2 до 2,7 МПа) поступает в секцию регенерации пропана при высоком давлении. Требуемое рабочее давление в ко­ лонне К1 поддерживается с помощью редукционного клапана 1, колонна оборудована тарелками жалюзийно­ го тина.

Таблица 12.13

Характеристика сырья, выходы и качество деасфальтизатов, полученных одноступенчатой деасфальтизацией гудронов и концентратов жидким пропаном

Показатели

 

 

Образцы гудрона

 

 

Образцы концентратов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Плотность при 20 °С, кг/м3

Характеристика сырья

 

 

 

 

 

975

984

1020

984

1039

980

942

940

942

Вязкость при 100 °С, мм2/с

284

471

56,4

68

83

Коксуемость по Конрадсону, масс. %

10,4

11,0

18,0

12,4

14,8

13,4

6,0

8,1

8,4

Содержание серы, масс. %

2,3

4,4

1,1

 

Характеристика деасфальтизата

 

 

 

 

 

Плотность при 20 °С, кг/м3

910

926

907

918

922

914

919

901

897

Вязкость при 100 °С, мм2/с

29,9

21,4

28

20-22

22,3

21,5

22,6

Коксуемость по Конрадсону, масс. %

1,26

1,05

1,1

1,1

1,9

1,4

1,0

0,9

1,84

Выход на сырье, масс. %

48,7

43,6

28,0

31,0

28,1

36,4

78,7

56,0

54,0

Содержание серы, масс. %

2,0

4,1

0,9

Характеристика битума деасфальтизации

 

 

 

 

Температура размягчения (по К и Ш), °С

52

45

38

47

39

56

40

33

Выход на сырье, масс. %

56,4

72,0

69,0

71,9

63,6

21,3

44,0

46,0

Кратность пропана к сырью (по объему)

8 : 1

2,3:1

4,9: 1

5 : 1

5 : 1

5 : 1

4,5:1

7: 1

и Нефть

а:

■О-

I

о

*

Рис. 12.10. Технологическая схема одноступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном:

К1 — колонна деасфальтизации; К 2, КЗ — отпарны е колонны; 1 — регулятор давления; 2 — регулятор расхода; 3 — каплеотбойник; 4 — каплеуловитель;

5 — каплеотбойник насадочного типа; Ц — сепаратор; Т 1 -Т З —

паровы е подогреватели, Т 4, Т5 — испарители; Х В 1 — аппараты воздуш ного охлаж дения;

X I, Х 2 — водяны е конденсаторы -холодильники, Х З, Х 4 --- водяны е холодильники, Х 5 - конденсатор смеш ения; Е1 — приемник; П1 — трубчатая печь;

Н 1 -Н 4 — центробеж ны е насосы , Н5 —

ком прессор, Н 6 - порш невой насос; С У — сигнализаторы уровня

о

ЧО

710

Пропан

технолога и химика справочник Новый

 

Рис. 12.11. Технологическая схема установки двухступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном:

K l, К 2 — колонны , К З - К 5

— отпарны е колонны ; Х 1 - Х 6 — холодильники, Х 7 — конденсатор см еш ения; Х В 1 , Х В 2 - - аппараты воздуш ного охлаж дения; Т1 Т7 — испарители;

E l , Е 2 — приемники; П1

— трубчатая печь; Ц 1 — сепаратор; I — редукционны е клапаны, 2 - - регулятор расхода: 3 — каплеуловитель; 4 - - каплеотбойник насадочного типа;

 

Н 1 - Н 5 — ц ен ф о б еж н ы е насосы , Н 6 , Н 7 — порш невой н асос, Н 8 - ком прессор; СУ — сиг нализаторы уровня