Совершенствование работы установок подготовки нефти

распада сырья и воздух, поступающий через неплотности КВС).

способа (рис. 1.6).

ВЦО – верхнее циркуляционное орошение; ОО – острое ороше­ние; ПКХ – поверхностные конденсаторы-холодильники; БКС – баро­метрический конденсатор смешения; ПЭК – промежуточные конден­саторы пароэжекторного насоса; Е – емкость-сепаратор; КБ – колодец барометрический

Конденсационно-вакуумные системы в недавнем времени со­стояли из двух ступеней конденсации и системы вакуумных насосов. Двухступенчатую конденсацию паров применяли для снижения по­терь углеводородов вследствие интенсивного образования «тумана» и для разделительной конденсации нефтяных и водяных паров. В каче­стве первой ступени наиболее часто использовали циркуляционное орошение, поскольку по сравнению с острым орошением оно позволя­ет более полно утилизировать тепло конденсации паров, поддержи­вать в верхней части вакуумной колонны оптимально низкую темпе­ратуру, тем самым уменьшить объем паров и газов [10]; в качестве второй ступени применяли конденсаторы смешения (барометрическо­го типа) и поверхностные конденсаторы. Вакуумный насос эвакуиро­вал несконденсированные пары и инертные газы после конденсаторов.

В качестве вакуумных насосов в нефтепереработке применяют струйные насосы – одно-, двух- и трехступенчатые эжекторы – на во­дяном паре с промежуточной его конденсацией [5].

По признаку связи с окружающей средой различают сборники конденсата открытого типа – барометрические колодцы (БК) и закры­того – емкости-сепараторы (Е).

Барометрический конденсатор (рис. 1.7а) представляет собой сосуд цилиндрической формы с каскадными ситчатыми тарелками. В низ аппарата поступают пары из вакуумной колонны, на верх конден­сатора подается охлаждающая вода [5]. Нижняя (суженная) часть кон­денсатора соединяется с барометрической трубой (высотой не менее

10

оружения завода. Несконденсировавшиеся газы разложения с верха конденсатора отсасываются пароэжекторными насосами в атмосферу. При такой работе объем стоков, загрязненных нефтепродуктами и се­роводородом, составляет значительную величину. Одновременно при этом увеличивается потеря нефтепродуктов [9]. Позже предлагалось использовать оборотную воду, чтобы снизить загрязнение сточных вод, но в результате увеличивалась ее температура, а вакуум стал сни­жаться [8].

Взамен конденсаторов смешения установки оборудовались по­верхностными конденсаторами кожухотрубчатого типа. При этом не­посредственный контакт между охлаждающей водой и парогазовой смесью отсутствует (так же, как в кожухотрубчатых конденсаторах и холодильниках) [9]. Это позволило снизить потери нефтепродуктов и значительно уменьшить загрязненность сточных вод [4]. Пары и газы из вакуумной колонны направляются в этом случае в межтрубное пространство поверхностных конденсаторов, а по трубам стекает хо­лодная вода. За счет охлаждения и конденсации паров, объем их резко уменьшается, и в колонне образуется вакуум. Газы разложения также отсасываются за счет эжекторов [6].

Действие эжекторов основано на энергии движения водяного пара высокого давления. На рис. 1.7б приведена схема пароструйного эжектора. Рабочий пар истекает из сопла со сверхзвуковой скоростью. За счет турбулентного перемещения вихревых масс паровой струи с частичками окружающей среды, в камере всасывания происходит за­сасывание несконденсировавшихся газов и увлечение их в сужаю­щую насадку – камеру смешения, служащую для более полного пере­мешивания пара с газом. Из горловины поток пара, смешанный с от­сасываемым газом, поступает в расширяющуюся насадку – диффузор, предназначенный для перевода кинетической энергии потока в работу по выталкиванию смеси из аппарата.

Пароэжекционные вакуумные насосы обладают рядом принци­пиальных недостатков (низкий КПД, значительный расход водяного

пара и охлажденной воды для его конденсации, загрязнение воды и воздушного бассейна и т.д.) [10].

На рис. 1.8 показаны наиболее распространенные принципиаль­ные схемы КВС с барометрическим конденсатором, применяемые в нефтепереработке при перегонке мазута. Эти схемы различаются свя­зью с окружающей средой. Так, схема а полностью «открыта»: воду и конденсат сбрасывают в открытую систему. А схемы б и в являются «полуоткрытыми» или «полузакрытыми» [5].

К тому же, глубина вакуума в колоннах зависит в значительной степени от температуры хладагента, подаваемого в выносные конден­саторы-холодильники. При вакуумной перегонке с водяным паром

остаточное давление в колонне не может быть меньше давления на­сыщенных паров воды при температуре их конденсации, поэтому обычно летом вакуум падает, а зимой повышается [10].

В описанной выше вакуумсоздающей системе, используемой в недалеком прошлом можно выделить следующие недостатки:

В последние годы на вакуумных колоннах НПЗ стали внедрять и эксплуатировать новую КВС с использованием жидкоструйного уст­ройства – вакуумного гидроциркуляционного агрегата (ВГЦ). В ВГЦ– агрегате конденсация паров и охлаждение газов осуществляется не водой, а охлаждающей рабочей жидкостью. По сравнению с традици­онным способом создания вакуума с использованием паровых эжек­торов у КВС на базе ВГЦ–агрегатов есть преимущества [10], которые будут рассмотрены в разделе 2.8.

что позволит углубить вакуум, а это приведет к увеличению четкости разделения масляных фракций [21].

Перегонка мазута осуществляется под вакуумом, так как он по­зволяет снизить температуру кипения углеводородов, что, в свою оче­редь, позволяет предотвратить их разложение, возникающее при тем­пературе нагрева выше 350 оС.

Конструкция вакуумных колонн отличается от конструкции ат­мосферных, суженной в 1,5–2 раза отгонной частью, что способствует сокращению времени пребывания остатка в колонне.

Диаметр вакуумных колонн больше атмосферных (8–12 м) из-за больших потоков паров.

Такие колонны оборудованы специальными кольцами жестко­сти.

Дистилляты выводятся из колонны непосредственно или для бо­лее четкого разделения через отпарные секции.

Заданную глубину вакуума создают с помощью конденсацион­но-вакуумсоздающих систем (КВС). Для конденсации паров приме­няются следующие способы (хотя не обязательно использование всех перечисленных ниже одновременно):

были заменены на конденсаторы поверхностного типа с отсутствием смешения газов с водой);

ухудшается качество вакуумного газойля (попадают металлооргани­ческие соединения);

зывает обводненность продуктов; возрастают энергозатраты на его производство (особенно если используются пароэжекционные ваку­умные насосы, где он выступает как сжимающий агент);

масс на нефть самой легкой фракции позволяет дополнительно испа­рить 1,5–2,3 % масс исходного сырья и снизить на 0,3–0,4 % потери