Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Совершенствование работы установок подготовки нефти

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 129 10 11 12 > Следующая >>>

Рис. 2.19. Движение потоков в отгонной секции вакуумной

колонны с перекрестно-точной насадкой: 1 – мазут; 2 – поток с укрепляющей секции; 3 – испаряющий агент; 4 – высококипящая дистиллятная фракция; 5 – гудрон; 6 – перекрестно-точная насадка

Для примера приведем отечественную перекрестноточную на-

садку ИМПА-С (рис. 2.20).

Данное контактное устройство содержит горизонтальные пер-

форированные листы с гофрами, выполненными в виде прямоугольного треугольника с наклонной и вертикальной сторонами. Во впадинах гофр выполнены дополнительные отверстия для перетока жидкости. В результате достигается многократность дробления жидкости за счет турбулизирующих выступов. Образование капель сопровождается эффективным массопереносом между газовой и жидкой фазами.

Принцип работы заключается в том, что жидкость подается на

верхний гофрированный лист и стекает по наклонным сторонам гофров к отверстиям во впадинах. Через отверстия жидкость перетекает на наклонные стороны гофров нижележащего листа.

Рис. 2.20. Насадка ИМПА-С:

а – вид блока насадки; б – пример схемы монтажа в колон-

не

Пар поступает на насадку сбоку и проходит через перфорацию

на наклонных сторонах гофр и контактирует с жидкостью, стекающей вниз. При этом газ частично срывает пленку жидкости с наклонных сторон гофров и отбрасывает ее на вертикальные стороны гофр, где жидкость сепарируется и стекает вниз. Схема взаимодействия потоков приведена на рисунке 2.21.

Интенсивный контакт фаз происходит не только на поверхности

гофрированных листов, но и в свободном объеме насадки. Он сопровождается многократным разрушением и восстановлением пленки жидкости [38].

2.6.4. Другие виды регулярных насадок

По ряду патентов в области регулярных насадок можно сделать

вывод, что основное внимание было направлено на увеличение эффективности массообменного процесса и улучшения качества получаемых нефтепродуктов.

Рис. 2.21. Схема движения взаимодействующих фаз в эле-

менте устройства ИМПА-С

Отдельно можно выделить следующие предложения отечест-

венных изобретений, приведенных на рис. 2.22.

Насадка (рис. 2.22а) обеспечивает безотрывное течение жидко-

сти по ней. За счет турбулизации потоков внутри слоя насадки достигается повышение эффективности тепло- и массообмена [50].

Насадка (рис. 2.22б) образована из ячеек в виде многогранных

полых призм, которые заполнены немагнитным материалом. Грань призмы представляет собой постоянный магнит. Ячейки соединены между собой так, что противоположные основания кассеты являются полюсами разных знаков. Техническим результатом использования изобретения является увеличение разделительной способности и, отсюда, уменьшение габаритов ректификационных колонн [51].

Рис. 2.22. Виды отечественных регулярных насадок

Насадка (рис. 2.22в) универсальна, она может совмещать вы-

полнение массообменных и сепарационных функций. Технический результат в данном случае заключается в расширении динамического

диапазона рабочих параметров, то есть в улучшении ее эксплуатационных характеристик [52].

Насадка (рис. 2.22г) состоит из развернутых относительно

друг друга слоев, выполненных из нескольких пакетов, которые набраны из параллельных наклонных листов с выступами. Пакеты в каждом слое установлены так, что суммарный угол поворота листов в слое относительно первого листа любого пакета составляет 360о, а листы в каждом пакете наклонены в сторону смежного пакета. Использование насадки повышает эффективность тепло- и массообмена в процессах разделения многокомпонентных смесей за счет увеличения времени контакта газа и жидкости, исключения провала жидкости и равномерного распределения потоков по объему насадки [53].

Другие виды насадок представлены также на рис. 2.22 (д [54], е

[55], ж [56]).

2.7. Практический подход к модернизации вакуумного блока

При модернизации вакуумной колонны сталкиваются со многи-

ми трудностями. Требуется учитывать температуру, давление, соблюдение требований к качеству продуктов. Стремятся к минимизации изменений в аппарате. При этом рассматривают три ограничения:

• пропускную способность;

• эффективность массообмена;

• мощность по теплообмену.

Увеличение подачи питания может привести аппарат к ограни-

чениям по гидравлике и теплообмену. Для больших нагрузок по пару и жидкости нужна высокопроизводительная насадка. Но она может не обладать устойчивой поверхностью для тепло- и массообмена. В этом случае высота колонны может быть недостаточной для размещения необходимого слоя насадки.

Выход из положения видят в том, что в колонне устанавливают

комбинированную насадку. В верхних слоях – гофрированную с увеличенной удельной поверхностью, а под ней – решетчатую с максимальной пропускной способностью. Но новые внутренние устройства могут не стыковаться с существующими промежутками – проходами для паров и распределителями для циркуляционных орошений. Из-за

этих ограничений могут потребоваться как небольшие изменения (добавление новых штуцеров, циркуляционных орошений, создание новых люков), так и крупные изменения (например, перекладка трубопроводов).

Ко всему этому при увеличении подачи питания возрастет на-

грузка на вакуумсоздающую систему. Для уменьшения количества несконденсированных газов применяют следующие меры:

- уменьшают температуру куба за счет подачи в него холодного

масла;

- минимизируют температуру вакуумной печи путем углубле-

ния вакуума в эвапорационном пространстве;

- подавляют коксование в вакуумной печи путем подачи водя-

ного пара в змеевик.

Поскольку на АВТ широко осуществляется рекуперация тепла,

то создавая новую схему теплообмена, стремятся максимально сохранить имеющиеся насосы, теплообменники, трубопроводы, а новые ставят параллельно или последовательно с существующими.

Давление и температура определяют качество верхнего и боко-

вых продуктов колонн. Максимально допустимая и достижимая температура определяется условиями коксования сырья и возможностями его нагрева перед колонной.

Как уже упоминалось выше, увеличение нагрузки приводит к

ограничениям по гидравлике. Максимальная гидравлическая нагрузка лимитируется струйным захлебыванием. Обычно колонну рассчитывают на потоки, составляющие 80–85 % нагрузки струйного захлебывания. Однако нужно считаться и с уносом жидкости, особенно в зоне штуцеров питания, распределителей циркуляционных орошений. На величину уноса влияют:

• распределение паров;

• размер капель;

• физические свойства капель;

• скорость паров.

Для оценки уровня уноса полезен Сf – фактор, который учиты-

вает линейную скорость паров (Vs), а также плотность паров и жид-

кос-ти (соответственно cп, сж):

VС

⋅=

. В качестве общего

сc

−

жп

правила безопасным следует считать Сf = 0,12 м/с.

С увеличением нагрузки увеличивается и Сf, поэтому предлага-

ют повысить остаточное давление, чтобы увеличить плотность паров и за счет этого снизить их скорость и Сf. Но из-за повышения давления приходиться увеличивать температуру в эвапарационном пространстве. Однако мощность печи также имеет ограничения – возможность крекинга и коксования. Для снятия данных ограничений применяют меры:

- увеличивают нагрузку печи за счет уменьшения проектного

запаса;

- пересчитывают перепад давления в трансферной линии, чтобы

точнее определить температуру и давление на выходе из печи [57].

2.8. Новая система создания вакуума

В подпункте 1.12 упоминалось, что, ввиду ряда недостатков

старой вакуумсоздающей системы с применением барометрических конденсаторов и пароэжекторных насосов, на вакуумных колоннах ряда НПЗ внедрена и успешно эксплуатируется новая высокоэффективная экологически чистая конденсационно-вакуумсоздающая система с использованием жидкостного струйного устройства – вакуумного гидроциркулярного агрегата (ВГЦ) [10].

Впервые в мировой практике разработанный ВГЦ агрегат был

внедрен в 1993 году на Московском НПЗ, а в 2005 году имело место 33 внедрения на НПЗ России и ряда других стран [58].

В ВГЦ-агрегате конденсация паров и охлаждение газов осуще-

ствляется не водой, а охлаждающей рабочей жидкостью (газойлевой фракцией из вакуумной колонны или дизельным топливом из К-2 после дополнительного охлаждения [18]), то есть рабочая жидкость – это собственный продукт установки.

Для создания вакуума в ВГЦ-агрегате используется энергия ра-

бочей жидкости, подаваемой в струйный аппарат и циркулирующей по замкнутому контуру с помощью насоса. В струйном аппарате

(эжекторе) происходит интенсивное сжатие пассивного компонента (паров из вакуумной колонны) за счет смешения его с активным пото-

ком (рабочей жидкостью) высокого давления, а это позволяет увеличить создаваемый вакуум. Одновременно со сжатием парогаза происходит процесс конденсации паров на струе рабочей жидкости [59]. Сжимающая жидкость и конденсируемые пары должны быть схожи по составу, так как пары могут частично раствориться в ней с дальнейшим выделением их на установке гидроочистки, поэтому технологи заинтересованы в составе отсасываемых газов из вакуумной колонны по содержанию в них нефтяных газов и газов разложения [60].

На рис. 2.23 приведена новая схема создания вакуума.

Рис. 2.23. Принципиальная схема новой вакуумсоздающей

системы: ВК – вакуумная колонна; В-1 – струйный аппарат; С-1 – сепаратор; Т-1 – теплообменник; Н-1 – насос.

Газы разложения и пары углеводородов подаются в вакуум соз-

дающее устройство. В качестве активного компонента используется рабочая жидкость, нагнетаемая насосом. В результате рабочего процесса происходит конденсация паров. Сепаратор служит для отделения несконденсированных газов от рабочей жидкости. Далее рабочая жидкость подается в теплообменник для охлаждения до заданной температуры водой (может использоваться и воздушный холодиль-

ник). После – снова направляется на вход насоса Н-1 для создания необходимого давления. Избыток рабочей жидкости выводится из системы. Для подпитки или ее обновления предусмотрена система подачи свежей. Аналоги данной схемы создания вакуума содержатся в патентах [61], [62], [63].

Таким образом, данная система имеет замкнутый контур рабо-

чего тела. Газы разложения, сжатые до атмосферного давления, подаются в печь на сжигание. При этом в них все равно содержатся кислые компоненты (CO2, H2S), вредные для окружающей среды, но уже в меньших количествах за счет частичного их растворения в рабочей жидкости. С целью устранения данного недостатка была разработана дожимная установка для газов, схема которой приведена на рис. 2.24.

Рис. 2.24. Принципиальная схема дожима газов

разложения: СК-1 – струйный аппарат; С-1 – сепаратор; Н-1 – насос; Т-1 – холодильник

Газы разложения после вакуумсоздающей системы с давлением

0,1 МПа поступают в струйный аппарат, где сжимаются до необходимого давления за счет энергии рабочей жидкости (10–15 % раствор МЭА, который широко используется для очистки газов от кислых компонентов). Часть насыщенного раствора МЭА отводиться из замкнутого контура на регенерацию. Предусмотрена подпитка рабочей жидкости, прошедшей регенерацию в десорбере [64].

Использование ВГЦ-агрегата позволило с максимальной эффек-

тивностью устранить недостатки работы прежней вакуумсоздающей системы и обеспечить:

• снижение стоимости переработки нефтяного сырья за счет сниже- ния эксплуатационных расходов (полностью исключено потребление водяного пара на эжекцию, значительно уменьшилось потребление охлаждающей воды вакуумсоздающей системой);

• снижение вывода газов разложения вакуумного блока на сжигание в печь и уменьшение выброса сернистых веществ в окружающую среду за счет их частичного растворения в рабочей жидкости (или использования установки дожима газов);

• исключение сброса на очистные сооружения конденсата водяного пара, загрязненного сероводородом и нефтепродуктами [65];

• сокращение потерь ценных продуктов с конденсатов водяного па- ра;

• создание более глубокого вакуума в верхней части вакуумной ко- лонны (до 10 мм рт.ст.), а следовательно, возможность вести технологический процесс более четко, плавно и, значит, с большей эффективностью;

• надежность работы, исключаются частые ремонты, связанные с ухудшением работы пароэжекторных систем при загрязнении межступенчатых конденсаторов (старая система выдерживала не более трех месяцев, поэтому, чтобы не прерывать технологический процесс перегонки, на установке приходилось иметь две системы; пока одна в ремонте, другая – в работе) [66];

• сокращение количества вспомогательного оборудования, в том числе необходимого для очистки воды [67];

• низкий уровень шума;

• низкую чувствительность к наличию в откачиваемом газе конден-

сата паров и твердых частиц;

• высокий уровень взрыво- и пожаробезопасности за счет отсутствия в струйном аппарате движущихся механических частей;

• простоту обслуживания и наружное расположение установки [61];

• постоянную объемную производительность агрегата при откачива-

нии газов во всем диапазоне давлений всасывания.

Итак, внедрение вакуумсоздающих систем на базе ВГЦ-агрегата

приводит к существенной экономии энергоресурсов, снижению затрат

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 129 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]