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

711

Битумный раствор 1 выводится с низа колонны К1, подогревается водяным паром в аппарате ТЗ и вводит­ ся в колонну деасфальтизации II ступени.

В этой колонне процесс осуществляется при мень­ шем давлении и более низкой температуре, чем в ко­ лонне К1; за счет разности давлений, которая равна 0,4-0,7 МПа, битумный раствор перемещается из ко­ лонны К1 в колонну К2.

Пропан в колонну К2 подается насосом НЗ через холодильник ХЗ. Колонна К2 по конструкции подобна колонне К1.

Кратность пропана к сырью для второй ступени вы­ бирается более высокой, чем для первой. Из раствора деасфальтизата / основное количество пропана выделя­ ется в последовательно соединенных испарителях Тб и Т7, а из раствора деасфальтизата / / — в испарителях Т4 и Т5. В испарителях Т4 и Тб, работающих при сравни­ тельно умеренных температурах, в качестве теплоноси­ теля обычно используется водяной пар давлением око­ ло 0,6 МПа, а в высокотемпературных испарителях Т5 и Т7 — водяной пар под давлением 1,0 МПа.

Деасфальтизаты / и II практически полностью ос­ вобождаются от пропана соответственно в отпарных колоннах КЗ и К4 тарельчатого типа, где стекающие жидкости продуваются встречным потоком водяного пара. Далее оба деасфальтизата направляются насоса­ ми Н5 и Н6 соответственно через холодильники Х4 и Х5 в резервуары.

Выходящие из испарителей Т4 и Тб пары пропана высокого давления (2,7-2,8 МПа) конденсируются в аппарате воздушного охлаждения ХВ1, конденсат по­ ступает через кожухотрубный водяной холодильник Х2 в приемник Е1.

Пары, выделенные в испарителях Т5 и Т7 (работа­ ющих при менее высоком давлении — около 1,8 МПа), конденсируются в аппарате воздушного охлаждения ХВ2; образовавшийся здесь конденсат стекает в при­ емник Е2. Для восполнения потерь в этот приемник подается технический пропан со стороны. Из прием­ ника Е2 пропан подается в приемник Е1 насосом Н4.

Битумный раствор II ступени, пройдя регулятор расхода 2, нагревается в трубчатой печи П1; испарив­ шийся пропан отделяется от жидкости в сепараторе Ц1. Уходящие отсюда пары далее поступают в кон­ денсатор-холодильник ХВ1.

Обедненный битумный раствор по выходе из сепа­ ратора Ц1 продувается водяным паром в отпарной колонне К5 (также тарельчатого типа).

Смеси пропановых и водяных паров, уходящие при небольшом избыточном давлении из отпарных колонн КЗ, К4 и К5, поступают в общий конденсатор-холо­ дильник смешения Х7 с перегородками. Здесь при контакте с холодной водой водяные пары конденси­ руются, а пары пропана низкого давления, пройдя каплеотделитель 3, сжимаются компрессором Н8 до дав­ ления 1,7-1,8 МПа. Под этим давлением пары пропана конденсируются в конденсаторе-холодильнике ХВ2.

Освобожденный от растворителя битум деасфаль­ тизации по выходе из отпарной колонны направляется насосом Н7 через холодильник Х6 в резервуар.

Во избежание заноса капель битума деасфальтиза­ ции в конденсатор-холодильник ХВ2, выходящие из сепаратора Ц1 пары пропана обычно пропускаются че­ рез горизонтальный цилиндрический каплеотбойник 4.

Для удаления сероводорода часть паров пропана проходит через колонну, заполненную водным раство­ ром щелочи (колонна щелочной очистки на схеме не показана).

Ниже приведены температуры верха, низа и рабо­ чие давления в колоннах и испарителях:

Аппарат

Давление,

Температура, °С

МПа

верха

низа

Деасфальтизацион-

 

 

 

ные колонны:

 

 

 

I ступень

4,2-4,6

80-88

50-65

II ступень

3,6-4,2

70-82

45-60

Испарители Т-4, Т-6

2,7-2,8

 

85

Испарители Т-5, Т-7

1,8

 

150

Сепаратор Ц1

2,7

200-250

В качестве примера приведены условия и результа­ ты двухступенчатой деасфальтизации пропаном гуд­ рона Самотлорской нефти (групповой состав этого гудрона: содержание асфальтенов — 7,7 масс. % и уг­ леводородных компонентов — 73,5 масс. %).

Условия деасфальтизации

Показатели

I ступень

II ступень

Кратность пропана к сырью

8 :1

1 0 : 1

(по объему)

 

 

 

 

Температура в колонне

 

 

деасфальтизации, °С

 

 

верх

 

75

70

низ

 

58

50

Содержание С3Н6 в техни­

95,6

95,6

ческом пропане, масс. %

 

 

Выход деасфальтизата на

43,6

6,0

гудрон, масс. %

 

 

 

 

Характеристика сырья и деасфальтизата

Показатели

Гудрон

Деасфаль-

Деасфаль-

тизат I

тизат II

Плотность при

 

983-985

926

975

20 °С, кг/м3

 

 

 

Вязкость при

21-22

60-80

100 °С, мм2/с

 

 

 

Коксуемость,

10,4-11,6

1,0- 1,1

3,2-3,4

масс. %

 

 

 

Содержание

2,18

1,7

2,0

серы, масс. %

 

 

 

Температура

 

 

 

размягчения по

<24

57-62*

52*

КиШ, °С

 

 

 

* Для битумадеасфальтизации

712

Новый справочник химика и технолога

Характеристика сырья, выходы и качество деасфальтизатов, полученных двухступенчатой деасфальтизацией жидким пропаном концентрата нефти место-рождения Сангачалы моря и гудрона Ромашкинской нефти, приведе­ ны ниже:

Показатели

Концентрат*

Гудрон**

 

I ступень

II ступень

I ступень

II ступень

 

Режим работы колонны деасфальтизации

 

 

 

 

Объемное отношение пропан : сырье

10 : 1

1 0 : 1

7 : 1

6 :1

Т,°С

 

 

 

 

верха

85

70

87

82

середины

70

60

низа

60

50

63

60

Давление, МПа

-

4,3

3,6

Характеристика деасфальтизата

 

 

 

 

Плотность при 20 °С, кг/м3

915

925

Вязкость при 100 °С, мм2/с

20,0

46,9

20-23

30-35

Коксуемость по Конрадсону, масс. %

0,6

2,2

М-1,3

1,5-2,2

Выход на сырье, масс. %

72,5

13,6

28,4

10,0

Характеристика битума деасфальтизации

 

 

 

 

Температура размягчения по КиШ, °С

45-55

66-75

Выход на сырье, масс. %

71,6

61,6

*Плотность при 20 °С 942 кг/м3, вязкость при 100 °С 56,4 мм2/с, коксуемость в масс. %, температура застывания 48 °С. Коксуемость 16-18 масс. %, вязкость при 80 °С в среднем 608 мм /с.

Деасфальтизат II может служить сырьем для выработки компонента высоковязкого остаточного масла, например П-28. Характеристики одного из образцов деасфальтизата II и полученных из него продуктов приведены ниже:

Показатели

Деасфальтизат 11

Очистка фенолом

Депарафинизация

рафинат*

экстракт

масло**

петролатум

 

 

Плотность при 20 °С, кг/м3

943,0

896,6

959

897,3

908,8

Вязкость при 100 °С, мм2/с

31,74

21,36

46,75

23,72

15,63

Коксуемость, масс. %

2,09

0,45

3,12

0,55

0,22

Содержание серы, масс. %

2,35

0,65

0,90

-

Температура, °С

 

 

 

 

 

плавления

44,2

51,5

61,8***

застывания

13

Выход, масс. %

 

 

 

 

 

на деасфальтизат

100,0

44,2

55,8

31,5

12,7

на рафинат

71,2

28,8

*Получен из гудрона сернистых нефтей.

**Масло (депарафинированный рафинат) с индексом вязкости 97 и средней молекулярной массой 509. Температура каплепадения 61 °С.

12.3.3. П роц ессы очист ки м аслян ого сы рья

избират ельны м и раст ворит елям и

Процессы селективной очистки масляного сырья избирательными растворителями широко применяют­ ся в производстве смазочных масел и предназначены для разделения дистиллятных и остаточных масляных фракций с целью улучшения эксплуатационных свойств нефтяных масел, в основном стабильности против окисления, коксуемости, вязкостно-темпера­ турных свойств и некоторых других.

По способности растворять компоненты масляного сырья селективные растворители можно разделить на две основные группы:

1.Растворители, при обычной температуре хо­ рошо смешивающиеся с жидкими компонентами неф­ тяного сырья практически во всех соотношениях, и плохо растворяющие твердые, высокомолекулярные компоненты.

2.Полярные органические соединения, раство­ римость в которых компонентов масляного сырья сильно зависит от природы растворителя и сырья, со­ отношения (кратности) растворителя и сырья, темпе­ ратуры и давления.

Крастворителям первой группы относятся непо­ лярные вещества: низкомолекулярные сжиженные уг­ леводородные газы типа пропана, жидкие углеводоро-

Нефть и нефтепродукты

713

ды (например, бензиновая фракция), четыреххлорис­ тый углерод, этиловый эфир, хлороформ и др. На ис­ пользовании этих растворителей, главным образом жидкого пропана, основан широко распространенный в производстве высоковязких остаточных масел про­ цесс деасфальтизации.

Растворители второй группы, в основном У-метил- пирролидон, фенол, фурфурол, используются для се­ лективной очистки масляного сырья при производстве дистиллятных и остаточных масел.

12.3.3.1. Селективная очистка масляного сырья

Процессы очистки дистиллятного и остаточного масляного сырья селективными растворителями — важнейшие процессы производства нефтяных масел, т. к. позволяют улучшать эксплуатационные свойства масел, в частности стабильность против окисления и вязкостно-температурные свойства.

Эти процессы обеспечивают селективное извлече­ ние из масляного сырья таких нежелательных компо­ нентов, как полициклические ароматические и нафтено­ ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, сернистые, азот-, металл- и кислородсодер­ жащие соединения, полигетероатомные высокомоле­ кулярные соединения (смолы).

В промышленных установках наиболее широко ис­ пользуются селективные растворители У-метил- пирролидон, фенол и фурфурол. В некоторых случаях при получении высоковязких остаточных масляных рафинатов применяется парный растворитель — смесь фенола и крезола с пропаном.

До последнего времени в России процессы селектив­ ной очистки масел базировались на использовании в ка­ честве растворителей в основном фенола и фурфурола.

Однако в связи с повышением требований к каче­ ству смазочных масел, возрастанием роли экологиче­ ских проблем при производстве и применении масел появилась необходимость усовершенствования про­ цессов селективной очистки с целью увеличения глу­ бины очистки масляного сырья и улучшения экологи­ ческих свойств реагентов и товарных масел.

За рубежом и в России все большее значение при­ обретает процесс селективной очистки масляного сы­ рья У-метилпирролидоном (У-МП) вместо фенольной и фурфурольной очисток. Такая замена растворителей повышает качество базовых масел, улучшает технико­ экономические показатели технологических устано­ вок, решает ряд экологических проблем.

В настоящее время в мире эксплуатируются десят­ ки установок очистки масляного сырья с помощью У-МП. В России первая установка очистки масляного сырья У-МП появилась на Ново-Уфимском НПЗ в 1990 г. в результате реконструкции установки феноль­ ной очистки. С учетом опыта эксплуатации, выявлен­ ных преимуществ и недостатков первой установки, на том же заводе в 1994 г. была введена в строй вторая установка очистки масляного сырья У-МП. Перевод

установок фенольной очистки на использование У-МП осуществлен и на Омском и Ново-Ярославском НПЗ. С 1994 г. на Ново-Куйбышевском ГПЗ действует уста­ новка очистки масляного сырья У-МП, сооруженная по лицензии фирмы «Texaco» (США). В 2000 г. рекон­ струирована и переведена на работу с У-МП установка фенольной очистки на Рязанском НПЗ.

В табл. 12.14 приведены сравнительные характери­ стики трех наиболее распространенных растворителей.

Таблица 12.14

Сравнительные показатели /V-М П , фенола и фурфурола

Показатели

У-МП

Фенол Фурфурол

Химическая

О»оN °

О~онО° Н-0

формула

1

 

СН3

 

Молекулярная

масса Плотность при 66 °С, кг/м3 Кинематиче­

ская В Я З К О С Т Ь

при 50 °С, мм2/с Дипольный момент, Дб

Температура, °С: кипения плавления вспышки в открытом тигле

Поверхностное натяжение при 20 °С, мН/м Растворимость в воде при 20 °С, % Образование азеотропной

смеси с водой при кипении Теплота испа­ рения, кДж/кг Расход сырья, кг/т Удельные энер­ гозатраты, кг у.т./т сырья

99

996

1,01

4,10

204 -24,2

91

39,9

100,0

не

образует

493,1

0,1

28,3-

42,4

94 96

1040 1110

3,24 1,15

1,70 3,57

182

162

+41,1

-38,6

79 59

38,2

43,9

(50 °С)

100,0

(выше 100,0 66 °С)

образует образует

479,1 451,1

0,4 0,8

56,2 42,4

Как видно из приведенных в табл. 12.14 данных, У-МП имеет ряд преимуществ перед фенолом и фур­ фуролом. У-МП обладает более высокой селективно­ стью и растворяющей способностью по сравнению с фенолом и фурфуролом. Плотность У-МП ниже, чем у фенола и фурфурола, однако разница плотностей

7 1 4

Новый справочник химика и технолога

TV-МП и масляного сырья достаточна для четкого и быстрого их расслоения. Меньшие вязкость и эмульгируемость смеси TV-МП — масло обеспечивает более быстрое расслоение фаз по сравнению с этим процес­ сом при фенольной очистке, что повышает производи­ тельность экстракционных колонн. TV-МП не образует азеотропных смесей при кипении с водой, что упроща­ ет его регенерацию и снижает энергозатраты, не тре­ буется использовать антирастворитель (воду) при экс­ тракции. Несмотря на большее значение теплоты испарения, TV-МП требует меньше тепла для отгонки из рафинатных и экстрактных растворов по сравнению с фенолом и фурфуролом, т. к. последние более склонны к сольватации и образованию водородных связей с молекулами сырья. Более высокая температу­ ра конденсации паров TV-МП увеличивает эффектив­ ность теплообменного оборудования и снижает тепло­ вую на1рузку печей.

Важным преимуществом TV-МП является его низкая токсичность. Наряду с этими преимуществами TV-МП имеет ряд недостатков и особенностей. TV-МП имеет высокую стоимость по сравнению с фенолом и фур­ фуролом.

Термическая стабильность TV-МП ниже, чем у фе­ нола, но выше, чем у фурфурола. Допустимая темпе­ ратура нагрева TV-МП — 300 °С, поэтому требуется создание вакуума при его регенерации, в емкостях на установке и в резервуарах при хранении TV-МП необ­ ходимо создавать слой инертного газа. Коррозионная активность TV-МП меньше, чем фенола и фурфурола.

Однако при эксплуатации первой установки на Но­ во-Уфимском НПЗ наблюдалась коррозия теплооб­ менников и другого оборудования водным TV-МП. Для снижения коррозии рекомендуется: производить осуш­ ку влажного TV-МП на установке, периодически защелачивать TV-МП, применять легированные стали в ап­ паратуре, подверженной коррозии.

12.3.3.2. Установка очистки масляного сырья N-метилпирролидоном

Назначение установки очистки масляных нефтяных фракций — получение рафината путем удаления из сырья нежелательных компонентов (полициклических ароматических и нафтено-ароматических соединений с короткими боковыми цепями, гетероатомных соеди­ нений и смол) при помощи TV-МП.

Сырье: масляные дистилляты и деасфальтизат. Продукция: рафинаты (целевые продукты процес­

са) — сырье установок депарафинизации, экстракты (побочные продукты) — сырье для производства би­ тумов, технического углерода, пластификаторов, кау­ чуков в резиновой промышленности, компонент ко­ тельного топлива.

На рис. 12.12 приведена технологическая схема ус­ тановки селективной очистки масляного сырья TV-МП.

Дистиллятное или остаточное сырье подается из резервуаров насосом Н1 на верхнюю тарелку абсорбе­

ра К1, в низ которого поступают пары TV-МП из ко­ лонны осушки TV-МП К8. Нисходящий поток сырья, встречаясь с поднимающимися парами, абсорбирует из них TV-МП и стекает по тарелкам в низ колонны, перетекает в буферную емкость (на схеме не показа­ на), откуда забирается насосом Н2 и после охлаждения

вхолодильнике XI подается в нижнюю часть экстрак­ ционной колонны К2.

Водяные пары с верха К1 (содержание TV-МП не более 0,001 масс. %) сбрасываются в систему оборот­ ной воды.

Вверхнюю часть экстракционной колонны К2 на­ сосом НЮ из емкости ЕЗ сухого растворителя через холодильник Х2 подается TV-МП. Температура TV-МП регулируется расходом воды в Х2 и охлаждением рас­ творителя в ХВЗ перед емкостью ЕЗ. За счет разности плотностей растворитель движется вниз, а масляное сырье — в верх К2. Колонна К2 (диаметр 3 м) обору­ дована шестью насадочными тарелками (керамические кольца Рашита) или сетчатыми тарелками. Темпера­ турный градиент между верхом и низом К2 обеспечи­ вается циркуляцией части экстрактного раствора насо­ сом НЗ.

Рафинатный раствор с верха К2 перетекает в ем­ кость Е1 и откачивается насосом Н4 через теплооб­ менники Tl, Т2 и печь П1 в рафинатную испаритель­ ную колонну КЗ, где испаряется основная масса растворителя.

Пары из КЗ конденсируются в теплообменнике Т1, а затем конденсат через аппарат воздушного охлаждения ХВЗ поступает в емкость сухого Д'-МП ЕЗ. Колонна КЗ работает без орошения. Рафинатный раствор с низа КЗ перетекает в вакуумную отпарную колонну К4, в низ которой подается водяной пар. Рафинат из К4 откачива­ ется насосом Н5 через теплообменник Т2 в парк.

Пары /V-МП и воды с верха колонны К4 поступают

вконденсатор смешения (типовой барометрический конденсатор установки АВТ) Б1.

Экстрактный раствор с низа экстракционной ко­ лонны К2 насосом НЗ перекачивается через теплооб­ менники ТЗ, Т4, где нагревается горячим растворите­ лем, и вводится на шестую тарелку осушительной колонны К7, в которой происходит испарение основ­ ного количества воды и части растворителя.

Неиспарившийся раствор стекает по тарелкам на полуглухую тарелку в К7 и перетекает в межтрубное пространство рибойлера Т5 (их четыре). Нагрев про­ исходит движущимися по трубному пространству па­ рами /V-МП из испарительной колонны Кб. Пары /V-МП и воды из корпусов рибойлеров направляются в колонну К7 выше полуглухой тарелки, а нагретый до 230 °С экстрактный раствор перетекает через перего­ родку и стекает в низ колонны К7.

Пары воды и /V-МП с верха колонны К7 подаются в колонну осушки /V-МП К8. Недостающее тепло в низ К7 подводится горячей струей экстрактного раствора после печи П2 (на схеме нс показано).

Л/-МП + вода

нефтепродукты и Нефть

 

Рис. 12.12. Т ех н о л о г и ч е с к а я

с х е м а о ч и с т к и м а с л я н о г о

сы р ья Л /-м е т и л п и р р о л и д о н о м :

Х В 1 - Х В 4 —

ап п ар аты в о зд у ш н о г о о х л а ж д е н и я ; К1 — а б с о р б е р ; К 2 — эк ст р а к ц и о н н а я к о л о н н а ; К З , К б, К 7 — и с п а р и т ел ь н ы е к ол он н ы ; К 4 , К 5 — о т п а р н ы е к ол он н ы ;

К 8 — к о л о н н а о с у ш к и

ЛА -М П; Б1 — б а р о м е т р и ч е ск и й к о н д ен са т о р ; Т 1 - Т 5 —

т е п л о о б м е н н и к и ; X I , Х 2 —

х о л о д и л ь н и к и ; Е 1 --Е 4 — ем к о ст и ; П 1, Г12 — т р у б ч а т ы е п еч и ; Н 1 - Н 2 — н а со сы

- л

<_л

716

Новый справочник химика и технолога

Безводный экстрактный раствор из К7 насосом К9 (двумя потоками) прокачивается через печь П2 на тре­ тью тарелку (счет сверху) испарительной колонны Кб, где происходит испарение основной массы TV-МП.

К первому потоку печи П2 относятся трубы конвек­ ционной секции и 6 дополнительно смонтированных труб (над секцией конвекции), ко второму потоку — радиантные трубы.

Соотношение расходов по потокам подбирается но температуре выхода из печи.

Регулятор расхода топлива связан с температурой на выходе второго потока. Пары поднимаются в верх ко­ лонны Кб, а жидкость стекает но тарелкам в низ колон­ ны, который разделен перегородкой на два отсека. Экс­ трактный раствор стекает в первый отсек, забирается насосом Н8 и прокачивается через радиантный змеевик П2 во второй отсек колонны Кб. Из второго отсека осуществляется переток раствора в вакуумную отпарную колонну К5.

Клапан на линии перетока связан с уровнем продук­ та в первом отсеке, что обеспечивает любой расход на­ соса Н8. Для уменьшения гидравлического сопротивле­ ния в колонне К5 смонтировано 2 слоя сетчатой на­ садки Гемпак с разделителями жидкости над каждым слоем и туманоуловителем фирмы «Глитч». Остаточное содержание V-МП в экстракте 0,001-0,01 масс. %.

Пары воды и TV-МП с верха колонны К5 направля­ ются в барометрический конденсатор Б1. На верхнюю полку Б1 подается холодный влажный .V-МП насосом Н6 из емкости Е2 и ХВ2.

Пары воды и TV-МП из отпарных колонн рафината К4 и экстрактора К5 конденсируются в Б1 и влажный TV-МП стекает в емкость Е2, откуда насосом Н-6 воз­ вращается в Б1. Часть влажного TV-МП подается как орошение на верхние тарелки отпарных колонн К4 и К5. Избыток влажного TV-МП откачивается на выкид насоса Н6 и поступает на регенерацию в колонну осуш­ ки TV-МП К8 (на 4-ю тарелку сверху).

Пары влажного TV-МП (содержание воды около 7 %) с верха К8 конденсируются в ХВ4 и направляются в Е4, откуда конденсат насосом Н11 подается на верхнюю тарелку К8 на орошение. Избыток паров из К8 направ­ ляется в низ абсорбера К1. При необходимости внесе­ ния тепла в К8 используется циркуляция части TV-МП из К8 через теплообменник в низ К8; при этом теплоно­ сителем служит часть потока горячей струи в колонну К7 (на схеме не показано).

В табл. 12.15 приведены параметры режима селек­ тивной очистки масляного сырья TV-МП. При соблюде­ нии таких режимов содержание TV-МП в рафинате и экстракте составляет менее 0,002 %.

Для уменьшения обводнения и сохранения абсорб­ ционной способности сырья в абсорбере температура его на входе в К1 должна быть в пределах 105—110 °С (при содержании TV-МП в парах не более 10 %).

В табл. 12.16-12.19 приведены данные процесса се­ лективной очистки сырья (фракций Западно-Сибирской нефти) с помощью TV-МП.

Таблица 12.15

Параметры технологического режима процесса очистки масляного сырья TV-М П

Параметры

Фракция

Деасфаль-

400-500 °С

тизат

 

Абсорбер К1

 

Температура °С:

 

 

верха

103

103

низа

105

105

Экстракционная колонна К2

 

Соотношение

 

 

TV-МП/сырье, об. %

1/ 1,7-2,0

1/2,0-3,0

Температура, °С:

 

 

верха

60-75

80-95

низа

50-65

70-92

Испарительная колонна рафината КЗ

Давление, МПа

0,04

0,04

Температура, °С:

 

 

верха

260

260

низа

270

270

Отпарные колонны К4, К5

 

Давление, мм. рт. ст.

300

300

Температура, °С:

 

 

верха

200

180-220

низа

230

250

Расход, кг/ч.

 

 

водяного пара

300 ± 50

200 ± 50

орошения

0-600

0-300

Испарительная колонна

 

экстракционного раствора К7

Давление, МПа

0,16

0,16

Температура, °С:

 

 

на входе в колонну

 

 

из теплообменников

210

210

верха

200

200

середины

215

215

низа

230

230

Испарительная колонна экстракта Кб

Давление, МПа

0,26

0,26

Температура, °С:

 

 

верха

240+5

240 ±5

низа (на приеме Н-8)

260 ± 20

260 ± 20

на перетоке в К-5

285 ± 10

285 ±0

Осушительная колонна К8

 

Давление, МПа

0,13 ±0,02

0,13 ±0,02

Температура, °С:

 

 

верха

110

110

низа

190+10

190 ± 10

Печи П1/П2

 

Температура продукта,

 

 

°С:

110/ 230-250

110/ 230-275

на входе в печь

на выходе из печи

290/265-290

290/265-290

Нефть и нефтепродукты

717

Таблица 12.16

Таблица 12.18

Состав и свойства сырья, очищаемого с помощью /V-М П

 

 

Дистилляты

 

 

 

 

 

ез

 

 

г ч

 

со

 

«

 

к

Показатели

К

U

* ^

й

S S о

« В о

5

 

3 ы £

5 « 22

•е-

 

а>

ев

 

о

 

S -в* ^

3

КС

 

гл

 

сх ^

 

 

 

о

 

 

Вязкость при 100 °С,

4,71

8,04

21,4

мм2/с

 

 

 

 

Температура плавле­

 

32

38

52

ния, °С

 

 

 

 

 

Показатель прелом-

1,4960

1,4982

1,5029

20

ления, nD

 

 

 

 

Цвет, ед. ЦНТ

 

3,5

5,0

6,0

Температура вспыш­

 

 

 

 

ки в открытом тиг­

 

190

224

268

ле, °С

 

 

 

 

Коксуемость, масс. %

 

0,82

Фракционный со­

 

 

 

 

став, °С:

 

 

 

 

начало кипения

 

300

330

374

10 % выкипает

 

337

374

479

50 % выкипает

 

398

422

500

 

(17%)

90 % выкипает

 

 

460

 

449

конец кипения

 

473

489

Выход при депарафи­

 

88,5

87,5

83,5

низации, %

 

 

 

 

 

Индекс вязкости (по­

 

65

57

62

сле депарафинизации)

 

 

 

 

 

Температура застыва­

 

 

 

 

ния после депарафи­

 

-15

-15

-15

низации, °С

 

 

 

 

Таблица 12.17

Оптимальные режимы очистки ЛЧУ1П

Показатели

КТР с безводным TV-МП (1 : 1), °С Температура в экстрак­ ционной колонне, °С:

верх

низ Подача воды, масс. %, на TV-МП:

на верх колонны в низ колонны

Дистилляты

Деас-

средне­

вязкий

фальти-

зат

вязкий

 

 

65

75

95

45-50

55-60

65-75

30-40

40-50

50-65

 

ie подаетея

 

до 2

до 2

Д О 2

Состав и свойства рафинатов

 

 

 

Дистилляты

Деас-

Показатели

средне­

вяз­

фальтизат

 

 

вязкий

кий

 

Кратность раствори­

1,5 : 1

1,5 : 1

2 : 1

тель / сырье, масс. %

 

 

 

Индекс вязкости масла

 

 

 

(температура застыва­

92

92

86

ния— 15 °С)

 

 

 

 

Групповой химический

 

 

 

состав, %

 

 

 

 

парафино-нафтены

40,2

42,9

45,7

арены (я “

<1,51)

20,2

29,4

27,0

арены

 

 

 

 

( * ? - 1,51-1,53)

14,4

11,6

9,6

арены (и20> 1,53)

24,0

14,5

15,8

смолы

 

1,2

1,6

1,9

 

 

 

Таблица 12.19

Сравнительные данные очистки дистиллятов

 

/V-М П и фурфуролом

 

 

Фракция

Фракция

Показатели

330420 °С

420490 °С

N-МП

фурфу­

/V-МП

фурфу­

 

 

 

рол

 

рол

Кратность

 

 

 

 

раствори-

1,2 : 1

2,0 : 1

1,5 : 1

2,2 : 1

тель/сырье,

 

 

 

 

масс. %

 

 

 

 

Температура

 

 

 

 

в экстракто­

 

 

 

 

ре, °С:

 

105

64

 

верх

50

110

низ

35

80

44

85

Выход рафи­

60,4

58,6

54,5

60,0

ната,

масс. %

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

преломления,

1,4700

1,4700

1,4755

1,1775

w20

 

 

 

 

Вязкость,

 

 

 

 

мм2/с:

15,3

15,6

33,4

34,8

при 50 °С

при

4,5

4,5

7,7

7,9

100 °С

Индекс вяз­

 

126

117

115

кости рафи­

132

ната

 

 

 

 

Температура

 

27

39,4

38,8

застыва­

27

ния, °С

 

 

 

 

Содержание

0,62

0,70

0,70

0,81

серы, масс. %

 

 

 

 

71 8

Новый справочник химика и технолога

12.3.3.3. Установка очистки масляного сырья фенолом

В настоящее время установки очистки масляного сырья фенолом используются только на некоторых НПЗ России.

Фенол хорошо растворяет содержащиеся в масля­ ном сырье полициклические ароматические углеводо­ роды с короткими боковыми цепями и гетероатомные соединения (смолы), ухудшающие эксплуатационные свойства смазочных масел. Одновременно с высокой растворяющей способностью фенол имеет низкую ве­ личину критической температуры растворения (КТР).

В процессе фенольной очистки масляного сырья для снижения растворяющей способности экстрагента, ин­ тенсификации массообмена между экстрактной и рафи­ натной фазами и повышения четкости разделения сы­ рья используется антирастворитель — фенольная вода (10-12 % фенола).

Установки фенольной очистки масляного сырья имеют разнообразные конструкции, в частности они могут быть двухблочными, двухступенчатыми и др. Типичные установки состоят из следующих основных секций: абсорбции сырьем фенола из паров азеотроп­ ной смеси фенола и воды, экстракции, регенерации фе­ нола из рафинатного и экстрактного растворов, водного контура.

Назначение установки фенольной очистки масляных фракций — получение рафинатов путем селективного извлечения из сырья нежелательных компонентов.

Сырье процесса — масляные дистилляты или деасфальтизаты.

Продукция процесса фенольной очистки — рафина­ ты с улучшенными вязкостно-температурными свойст­ вами и окислительной стабильностью, являющиеся сырьем установок депарафинизации. Побочные про­ дукты процесса — экстракты.

Технологическая схема установки фенольной очи­ стки масляного сырья приведена на рис. 12.13.

Сырье насосом Н1 прокачивается через теплооб­ менник Т1, где нагревается до 90 °С, и паровой подог­ реватель Т2, нагреваясь до 110-115 °С, а затем посту­ пает на верхнюю тарелку абсорбера К1 (всего в К1 имеется 16 тарелок).

Под нижнюю тарелку К1 вводятся пары азеотроп­ ной смеси. Сырье стекает вниз по тарелкам К1 и, встре­ чаясь с парами, абсорбирует фенол. Пары воды при вы­ ходе из К1 конденсируются в конденсаторе-холодиль­ нике XI, а затем используются для получения перегре­ того водяного пара в системе «водного контура».

Сырье с абсорбированным фенолом подается насо­ сом Н2 с низа К1 через холодильник Х2, где охлаждает­ ся до 70-96 °С (в зависимости от вида сырья), в среднюю часть экстракционной колонны К2. В К2 используется насадка или сетчатые тарелки. Температура верха ко­ лонны обычно на 8-12 °С ниже КТР (50 °С для остаточ­ ного и не выше 115 °С для дистиллятного сырья), тем­ пературный градиент верх/низ К2 составляет 10-30 °С.

Кратность фенола к сырью обычно составляет 1,2- 2,2 (дистиллятное сырье) и 2,5-4,0 (деасфальтизат).

На верх колонны К2 насосом Н5 из емкости ЕЗ по­ дается фенол, предварительно нагретый до температу­ ры на 4-8 °С выше выходящего из К2 рафинатного рас­ твора. Для увеличения отбора рафината снижают растворяющую способность фенола подачей в нижнюю часть К2 насосом (на схеме не показан) из емкости Е1 сконденсированной в аппарате воздушного охлаждения ХВ1 фенольной воды (азеотропной смеси).

Количество фенольной воды — 2-10 масс. % от массы фенола (в зависимости от вида сырья). Для рав­ номерного распределения потоков по горизонтальному сечению К2 все жидкости вводят через горизонтальные трубчатые распределители.

Температура в верхней части К2 регулируется изме­ нением температуры подаваемого в колонну фенола. Температура низа К2 регулируется рециркуляцией че­ рез холодильник ХЗ части раствора (не более 30 масс. % от общей массы) с помощью насоса НЗ.

В колонне К2 образуются два слоя — рафинатного и экстрактного раствора, уровень раздела которых под­ держивается с помощью уровнемера (дифманометрического или электрического) несколько выше расположе­ ния распределителя сырья.

Рафинатный раствор (содержит до 20 масс. % фено­ ла) из верхней части К2 поступает в промежуточный приемник Е2.

Экстрактный раствор (экстракт, фенол и вводимая в

колонну вода) отводится с низа К2 насосом Н4 в сек­ цию регенерации растворителя.

Из приемника Е2 рафинатный раствор насосом Н6 через теплообменник Т4 (теплоноситель — горячий рафинат) подается в трубчатую печь П1. Парожидкост­ ная смесь с температурой 230-290 °С поступает в сред­ нюю часть испарительной колонны КЗ, где отделяется основная масса фенола в виде паров. Для предотвраще­ ния уноса рафината с парами фенола и более четкого выделения фенола из рафината колонна КЗ оборудуется 6-7 колпачковыми тарелками и орошается фенолом.

Пары фенола с верха КЗ конденсируются в тепло­ обменнике Т5, затем конденсат охлаждается в холо­ дильнике Х4 и поступает в приемник ЕЗ сухого фенола.

Рафинат из КЗ с содержанием 2-3 масс. % фенола перетекает в рафинатную отпарную колонну К4, где с острым водяным паром отгоняются остатки фенола. Пары воды и фенола с верха К4 охлаждаются в аппара­ те воздушного охлаждения ХВ2, конденсат поступает в приемник Е4 и насосом НЮ подкачивается к экстракт­ ному раствору из К2 перед теплообменником Тб. Рафи­ нат из К4, содержащий не более 0,005 масс. % фенола, насосом Н7 через теплообменник Т4 и концевой холо­ дильник (на схеме не показан) подается в резервуар.

Экстрактный раствор из колонны К2 подается насосом Н4 через теплообменник Тб (теплоноситель — горячий фенол из кипятильника Т7) и Т5 в сушильную колонну К5 (температура экстрактного раствора 150-160 °С).

Экстракт

Рис. 12.13. Т е х н о л о г и ч е с к а я с х е м а о ч и с т к и м а с л я н о г о сы рья ф е н о л о м :

Х В 1, Х В 2 — ап п ар аты в о з д у ш н о г о о х л а ж д е н и я ; К 1 — а б с о р б е р ; К 2 — эк ст р а к ц и о н н а я к ол о н н а ; К З — р аф и н атн ая и сп а р и тел ь н а я к о л о н н а , К 4 — р а ф и н а т н а я отп ар н ая к о л о н н а ,

К 5 — су ш и л ь н а я к о л о н н а , К б — эк стр ак тн ая и сп а р и тел ь н а я к о л о н н а , К 7 — эк стр ак тн ая от п а р н а я к ол о н н а ; Т 1 - Т

6 -т е п л о о б м е н н и к и ; Т 7 — к и п яти л ьн и к ; Х 1 - Х 4 — х о л о д и л ь н и к и ;

E I - E 4 — е м к о ст и ; ГГI, П 2 — т р у б ч а т ы е п еч и ; H I - H I I

— н а со сы

72 0

Новый справочник химика и технолога

Колонна К5 разделена полуглухой тарелкой на верхнюю (12 тарелок) и нижнюю (кубовую) части. В К5 обезвоживается экстрактный раствор и смешиваемый с ним водно-фенольный конденсат.

С верха К5 уходят пары азеотропной смеси (9 % фе­ нола и 91 % воды), а снизу — безводный раствор экст­ ракта в феноле. Часть паров азеотропной смеси с верха К5 направляются в абсорбер К1, а остальное количест­ во — в аппарат воздушного охлаждения ХВ1, затем в приемник Е1 и далее — в колонну К2.

Экстрактный раствор, собирающийся на полуглухой тарелке колонны К5, перетекает в кипятильник Т7, где он нагревается конденсирующимися парами фенола из испарительной колонны Кб.

В испарительную колонну Кб из сушильной колон­ ны К5 насосом Н8 перекачивается обезвоженный экс­ трактный раствор, нагретый в печи П2 до 250-280 °С. С целью поддерживания в низу колонны Кб температуры примерно 330 °С часть раствора рециркулирует с по­ мощью насоса Н9 с низа колонны Кб через второй змеевик печи П2. Тем самым снижается содержание фенола в остаточном продукте колонны.

Конструкции колонн К5 и Кб, как правило, анало­ гичны. Колонна Кб работает при избыточном давлении 0,2-0,3 МПа, температура ее верха равна температуре кипения фенола и колеблется в пределах 230-240 °С в зависимости от рабочего давления. В качестве ороше­ ния на верхнюю тарелку Кб подают фенол. С низа Кб экстракт с содержанием 2-5 масс. % фенола самотеком поступает в отпарную колонну К7, где он продувается водяным паром.

Пары фенола из Кб являются теплоносителем для кипятильника Т7, откуда регенерированный фенол по­ ступает через теплообменник Тб и холодильник Х4 в приемник сухого фенола ЕЗ.

Пары фенола и воды из К7 конденсируются в аппара­ те воздушного охлаждения ХВ2, конденсат вместе с экс­ трактным раствором подается в сушильную колонну К5.

Экстракт из К7 насосом Н11 через теплообменник Т1 и концевой холодильник (на схеме не показан) пере­ качивается в резервуар.

На установках фенольной очистки имеется система «водного контура», позволяющая снизить расход воды, уменьшить объем сточных вод. Тепло горячего фенола, регенерированного из экстрактного раствора, использу­ ется для получения водяного пара с давлением 0,35- 0,50 МПа, температурой 180-190 °С.

В этой системе водяные пары из абсорбера К1 нагрева­ ются в теплообменнике и пароперегревателе парами фено­ ла из Кб, а затем поступают в отпарные колонны К4 и К7.

Основные технологические параметры и результаты фенольной очистки дистиллятов и деасфалыизатов ма­ лосернистого и сернистого (Западно-Сибирские, Туймазинская нефти) приведены в табл. 12.2012.22.

12.3.3.4. Установка очисткимасляного сырья фурфуролом

Установки фурфурольной очистки в настоящее вре­ мя еще эксплуатируются на нескольких НПЗ. Ограни­

ченное использование этого процесса связано с недос­ таточной химической стабильностью (высокой окисляемостью) фурфурола. Производится реконструкция ус­ тановок фурфурольной очистки с переводом их на использование более перспективного селективного рас­ творителя — У-метилиирролидона.

Фурфурол отличается высокой селективностью в отношении полициклических ароматических углеводо­ родов с короткими боковыми цепями и гетероатомных соединений (смол), ухудшающих эксплуатационные свойства смазочных масел.

На НПЗ эксплуатируются одно- и двухпоточные (комбинированные) установки для очистки сырья двух видов (дистиллятного и деасфальтизата).

Типичные установки фурфурольной очистки состо­ ят из следующих основных секций: деаэрации сырья, экстракции, регенерации фурфурола из рафинатного, экстрактного и водного растворов.

Назначение установки фурфурольной очистки мас­ ляных фракций — получение рафинатов путем селек­ тивного извлечения из сырья нежелательных компо­ нентов.

Таблица 12.20

Показатели очистки масляного сырья фенолом при получении высокоиндексных масел из сернистой (Туймазинской) нефти

 

Маловязкий дистиллят

Очищаемое сырье

Деасфальтизат

Показатели

Средневязкий дистиллят

Вязкий дистиллят

 

 

 

 

Характеристика сырья

 

 

Плотность при

885

912

924

911

20 °С, кг/м3

 

 

 

 

Коксуемость по

0,9

Конрадсону, масс. %

 

 

 

 

Содержание серы,

1,7

1,6

1,8

1,5

масс. %

 

 

 

 

Параметры процесса

 

 

Расход фенола на

350

200

400

550

сырье, масс.%

 

 

 

 

Температура в ко­

 

 

 

 

лонне, °С

45

 

 

 

верх

60

65

88

низ

32

40

45

68

Характе эистика рафината

 

 

Плотность при

838

855

867

876

20 °С, кг/м3

 

 

 

 

Коксуемость по

0,2

Конрадсону, масс. %

 

 

 

 

Содержание серы,

0,3

0,4

0,4

масс. %

 

 

 

 

Индекс вязкости

104

103

97

95

готового масла

 

 

 

 

Выход рафината,

51

55

65

50

масс. %