5. ПЛАН ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ

5.1. Описание продукции и технологии ее производства

Сырьем секции вакуумной перегонки является прямогонный мазут – кубовый остаток колонны атмосферной перегонки сырой нефти. Этот остаток является смесью нефтяных фракций с температурами кипения 260 °С и выше, в состав которых входят приблизительно 10 % веществ, выкипающих при температуре ниже 360°С, и около 50 % веществ, выкипающих в диапазоне 360547 °С.

Целью процесса вакуумной перегонки мазута является получение вакуумного дизельного топлива (ВДТ, фракция 260‑360 °С) и вакуумного газойля (ВГО, фракция 360‑547 °С).

При снижении общего давления проведения процесса снижается парциальное давление паров и соответствующая ему температура кипения (конденсации) веществ разделяемой смеси. Поскольку в процессе ректификации происходит многократное испарение более летучих и конденсация менее летучих веществ, проведение ее в условиях вакуума позволяет снизить температуру процесса и делает возможным разделение труднолетучих или термолабильных смесей при более низких температурах. В частности, перегонка мазута в условиях вакуума позволяет получить фракции ВДТ и ВГО, избежав нагрева сырья в печи выше температуры 400 °С и предотвратив его термическое разложение.

Кроме этого, в нижнюю часть вакуумной колонны подается водяной пар, который снижает парциальное давление паров углеводородов ниже соответствующего температуре процесса давления их насыщения, что приводит к дополнительному выпариванию из гудрона паров летучих веществ и позволяет примерно на 10 % увеличить выход целевых фракций.

Описание технологической схемы

1. Блок сырьевых теплообменников. Сырье – мазут из промпарка с температурой до 100 °С, поступает на при­ем сырьевых насосов Н‑1,2.

С выкида насосов сырье направляется в группу сырьевых теплообменников, где нагревается следующим образом:

-в теплообменнике Т‑1 потоком гудрона до температуры 103 °С;

-в теплообменнике T‑2 потоком вакуумного газойля до температуры 142 °С;

-в теплообменнике T‑3 потоком гудрона до температуры 169 °С;

-в теплообменнике Т‑4 потоком вакуумного газойля до температуры 252 °С;

-в теплообменниках T‑5 потоком горячего гудрона до температуры 284 °С.

2. Печь П-1. Нагретое сырье направляется в печь П‑1. Сырье на входе в печь разделяется на четыре потока. Для турбулизации потока сырья, снижения температуры стенки и предотвращения коксообразования в каждый ход печи в сырье подается водяной пар. На выходе из печи П‑1 сырьевые потоки попарно объединяются и двумя линиями направляются в колонну К‑1. Нагретое до температуры 360 °С частично испаренное сырье поступает в зону питания вакуумной колонны К‑1.

3. Вакуумная колонна К-1. Паровая фаза из зоны питания поднимается вверх по вакуумной колонне, где происходит ее постадийная конденсация и фракционирование на пакетах высокоэффективной структурной насадки.

Температура верха колонны (максимального значение) 110 °С. Давление верха колонны: верхнее (55 мм рт. ст.) и нижнее (45 мм рт. ст.).

Вакуумное дизельное топливо – фракция 260‑360 °С (ВДТ), забирается насосом H‑3 со сборной тарелки под пакетом насадки секции верхнего циркуляционного орошения с температурой 147 °С. Часть фракции ВДТ с нагнетания насоса возвращается в колонну К‑1 через гравитационный распределитель жидкости в качестве орошения секции фракционирования. Остальная часть отобранной из колонны К‑1 фракции ВДТ охлаждается в аппарате воздушного охлаждения ХВ‑1 до тем­пературы 50 °С, после чего часть охлажденного дизельного топлива, пройдя фильтры, в качестве верхнего циркуляционного орошения поступает в форсуночный распределитель жидкости над пакетом насадки соответствующей секции колонны К‑1. Балансовое количество фракции ВДТ с температурой 50 °С выводится из секции.

Вакуумный газойль – фракция 360‑547 °С (ВГО), забирается насосом H‑4 со сборной тарелки под пакетом насадки секции нижнего циркуляционного орошения с температурой 261290 °С. Часть фракции ВГО с нагнетания насоса, пройдя фильтры, возвращается в колонну К‑1 через форсуночный распределитель жидкости в качестве орошения секции промывки. Остальная часть отобранной из колонны К‑1 фракции ВГО направляется в межтрубное пространство теплообменников Т‑ 4 и Т‑2, где за счет охлаждения до температуры 217237 °С и 197217 °С соответственно нагревает поток сырья. Затем поток ВГО поступает на дальнейшее охлаждение в парогенератор T‑13, где за счет его охлаждения до температуры 175195 °С вырабатывается водяной пар с давлением 6 кг/см² (изб.). Охлажденный вакуумный газойль делится на два потока. Первый используется как нижнее циркуляционное орошение колонны К‑1. Температура этого потока поддерживается постоянной в пределах 185195 °С. Поток нижнего циркуляционного орошения, пройдя фильтры, направляется в колонну К‑1 через форсуночный распределитель жидкости над пакетом насадки соответствующей секции колонны. Балансовое количество фракции ВГО охлаждается в теплообменнике выработки воды промтеплофикации Т‑8 и с температурой 90 °С выводится в парк.

Для обеспечения возможности получения компонента топочного мазута требуемой вязкости предусмотрено подмешивание в него части отбираемых фракций ВДТ и ВГО.

Затемненный продукт со сборной тарелки под пакетом насадки секции промывки с температурой 351 °С полностью выводится из колонны на прием насоса Н‑5 и подается в секцию отпарки гудрона на тарелку № 6.

Конструкцией колонны К‑1 предусматривается возможность перетока затемненного продукта со сборной тарелки секции промывки в секцию отпарки гудрона по переточной трубе внутри колонны при отглушенных фланцах отбора и возврата затемненного продукта в колонну.Кроме этого, технологической схемой предусмотрена возможность направления части затемненного продукта на смешение с потоком сырья перед печью П‑1.

Из куба колонны гудрон откачивается насосом H‑6, горячий гудрон направляется в теплообменники T‑6 и Т‑11, где за счет охлаждения до температуры 274 °С и 220 °С соответственно, нагревает поток сырья. Охлажденный продукт делится на два потока. Один из них в качестве "квенча" возвращается в куб колонны К‑1. Балансовое количество гудрона поступает на дальнейшее охлаждение в сырьевой теплообменник Т‑1, где за счет его охлаждения до температуры 175 °С нагревает поток сырья. Охлажденный до 175 °С гудрон выводится из секции вакуумной перегонки в секцию висбрекинга или установку производства битума. В случае если выработка гудрона не требуется, он смешивается с фракцией ВДТ для производства компонента топочного мазута. В этом случае, смешанный поток ВДТ и гудрона с температурой 150167 °С поступает в теплообменник Т‑12, где охлаждается за счет нагрева воды промтеплофикации и с температурой до 90 °С выводится из секции.

4. Вакуум создающая установка. Пары углеводородов, воды и газы разложения отсасываются из колонны к‑101м трехступенчатой вакуумсоздающей установкой.

Перед первой ступенью всасывания газы из колонны проходят через предварительный холодильник-конденсатор Х‑1, где происходит конденсация паров углеводородов и воды и охлаждение смеси до температуры 32 °С. Сконденсировавшаяся жидкость отводится в емкость Е‑1.

Газы разложения и несконденсировавшиеся пары из Х‑1 поступают в пароэжекторы первой ступени ЭЖ‑1, ЭЖ‑2, после которых с давлением до 96 мм рт. ст. и температурой 64147 °С направляются в холодильник-конденсатор первой ступени Х‑2. Сконденсировавшаяся в холодильнике-конденсаторе жидкость отводится в емкость Е‑1, а парогазовая смесь с температурой 2742 °С (TI 1104) поступает на всасывание пароэжекторов второй ступени ЭЖ‑3, ЭЖ‑4.

Пройдя пароэжекторы второй ступени парогазовая смесь с давлением до 293 мм рт. ст. и температурой 85216 °С направляется в холодильник-конденсатор второй ступени Х‑3. Сконденсировавшаяся в холодильнике-конденсаторе жидкость отводится в емкость Е‑1, а парогазовая смесь с температурой 3752 °С поступает на всасывание пароэжекторов третьей ступени ЭЖ‑5, ЭЖ‑6.

Пройдя пароэжекторы третьей ступени парогазовая смесь с давлением до 0,33 кг/см² (изб.) и температурой 94236 °С направляется в холодильник-конденсатор третьей ступени Х‑4, откуда, охлажденные 3348 °С, газовая и жидкая фазы по своим трубопроводам отводятся в емкость Е‑1.

Питание пароэжекторных насосов осуществляется:

при пуске – перегретым водяным паром среднего давления;

при нормальном режиме – насыщенным водяным паром давлением 6 кг/см² (изб.), вырабатываемым в парогенераторе Т‑13.

Для предотвращения попадания капельной влаги в сопла эжекторов, перед распределительным коллектором водяного пара установлен сепаратор С‑1.

Сборник эжекторных конденсатов Е‑1 предназначен для сепарации капельной влаги из газового потока после вакуумсоздающей установки и разделения эжекторного конденсата на водную и углеводородную фазы. Отстоявшаяся вода откачивается насосом Н‑ в секцию отпарки кислой воды. Отстоявшийся нефтепродукт откачивается по уровню насосом Н‑ в промпарк секции 300‑1 установки ЛК‑6У № 2. Несконденсировавшиеся газы разложения из емкости Е‑1 сбрасываются на сжигание в печь П‑1.

5.2. Расчет производственной мощности установки вакуумной дистилляции мазута

Производственная мощность (ПМ) установки определяется из соотношения (5.1):

ПМ = n·П_ч·Т_эф, (5.1)

где n – количество единиц ведущего оборудования;

П_ч – часовая производительность единицы оборудования, т/ч;

Т_эф – эффективный фонд времени работы оборудования в год, ч.

Для определения эффективного фонда времени работы оборудования в год составляется баланс рабочего времени ведущего оборудования по табл. 5.1.

Таблица 5.1

Баланс рабочего времени ведущего оборудования

Элементы времени	Значение
1. Календарный фонд рабочего времени Ткал, дни	365
2. Выходные и праздничные дни	–
3. Номинальный фонд рабочего времени Тном, дни (п.1 – п.2)	365
4. Планируемые остановки, дни:	31
– на капитальные ремонты	30
– на текущие ремонты	-
– по техническим причинам	1
5. Эффективный фонд рабочего времени Тэф, дни (п.3 – п.4)	334
6. Продолжительность рабочей смены, ч	8
7. Количество рабочих смен в сутки	3
8. Эффективный фонд рабочего времени Тэф, ч	8016
9. Коэффициент использования оборудования во времени (п.5/п.1)	0,91

Режим работы непрерывный. Простой на капитальный ремонт составляет 30 дней в год, техническим причинам – 1 день в год, текущий ремонт не проводится.

На установке в качестве ведущего оборудования функционирует одна вакуумная колонна.

Тогда согласно формуле (5.1) производственная мощность установки составит:

ПМ = 1·262·8016 = 2,1 млн. т/год

Необходимое количество оборудования (n) на планируемый выпуск продукции определяем по формуле:

n = В/(П_ч·Т_эф), (5.2)

где В – плановый выпуск продукции, т/год;

n = 1500000/(262·8016) = 1 аппарат

Среднегодовая производственная мощность:

М_сг = М_вх + М_вв·m/12 – М_выв·(12 – m)/12, (5.3)

где М_вх – производственная мощность на начало года, тыс. т/год;

М_вв, М_выб – соответственно вводимая и выводимая мощность за год, тыс. т/год;

m – количество месяцев работы оборудования за год.

Так как, в течение планируемого года не предусматривается вводить и выводить производственные мощности, то

М_сг = 2,1 млн. т/год

Коэффициент использования производственной мощности:

К_исп = В/М_сг (5.4)

К_исп = 1,5/2,1 = 0,71

Баланс производственных мощностей установки приводится в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Наименование показателя	Показатель
1	2
Производственная мощность установки, млн. т	2,1
Вводимая мощность за год, млн. т	–

Продолжение табл. 5.2

1	2
Выбывающая мощность за год, млн. т	–
Среднегодовая производственная мощность, млн. т	2,1
Годовой выпуск продукции, млн. т	1,5
Коэффициент использования производственной мощности	0,71