Ahmetov_Pererab_nefti

Лекция 13. Технология вакуумной перегонки мазута (установки ЭЛОУ-АВТ-6)

Основное назначение установки (блока) ВП мазута топливного профиля — получение ВГ широкого ФС (350… 500°С), используемого как сырье установок КК, ГК или пиролиза и в нек-рых случаях — ТК с получением дистил. крекинг-остатка, направляемого далее на коксование с целью получения высококач-венных нефт. коксов.

Очеткости разделения мазута обычно судят по ФС

ицвету ВГ. Последний показатель косвенно характеризует содерж-е САВ, т.е. коксуемость и содерж-е металлов. Металлы, особенно никель и ванадий, оказывают отрицательное влияние на активность, селективность и срок службы катров процессов ГО и КП газойлей. Поэтому при экспл. пром. установок ВТ исключительно важно уменьшить унос жидсти (гудрона) в концентрационную секцию ВК в виде брызг, пены, тумана и т.д. В этой связи ВК по топливному варианту имеют при небольшом числе тарелок (или невысоком слое насадки) развитую питательную секцию: отбойники из сеток и промывные тарелки, где организуется рециркуляция затемненного продукта. Для предотвращения попадания МОС в ВГ иногда в сырье в небольших кол-вах вводят антипенную присадку типа силоксан.

В процессах ВП, помимо проблемы уноса жид-сти, усиленное внимание уделяется обеспечению благоприятных условий для max отбора целевого продукта без заметного его разложения. Многолетним опытом экспл. пром. установок ВТ установлено, что нагрев мазута в печи выше 420…425°С вызывает интенсивное обр-е газов разложения, закоксовывание и прогар труб печи, осмоление ВГ. При этом чем тяжелее нефть, тем более интенсивно идет газообр-е и термодеструкция высокомолекулярных соед. сырья. Вследствие этого при нагреве мазута до max допустимой t уменьшают время его пребывания в печи, устраивая многопоточные змеевики (до 4), применяют печи двустороннего облучения, в змеевик печи подают в.п. и уменьшают длину трансферного трубопровода (между печью и ВК). Для снижения t низа колонны организуют рецикл (квенчинг) частично охлажденного гудрона. С целью снижения давл. на участке испарения печи

111

концевые змеевики выполняют из труб большего диаметра и уменьшают перепад высоты между вводом мазута в колонну и выходом его из печи. В ВК применяют ограниченное кол-во тарелок с низким гидравлическим сопротивлением или насадку; используют вакуумсоздающие системы, обеспечивающие достаточно глубокий вакуум. Кол-во тарелок в отгонной секции также должно быть ограничено, чтобы обеспечить малое время пребывания нагретого гудрона.

Сэтой целью одновр. уменьшают диаметр куба колонн.

Впроцессах ВП мазута по топливному варианту преим. используют схему однократного испарения, применяя одну сложную РК с выводом дистил. фр-й через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте осн. ВК организуют несколько ЦО.

Принципиальная схема блока ВП мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Принципиальная схема блока ВП мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6:

1 — ВК; 2 — вакуумная печь; 3 — пароэжекторный вакуумный насос; I — мазут из АТ; II — легк. ВГ; III — ВГ; IV — затемненная фр-я; V — гудрон; VI — в. п.; VII — газы разложения; VIII — конд-т (вода или нефтепр-т)

Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока AT, прокачивается параллельными потоками через печь 2 в ВК-1. Смесь нефт. и водяных паров, газы разложения

112

(и воздух, засасываемый через неплотн.) с верха ВК поступают в вакуумсоздающую систему 3. Верхним боковым погоном ВК отбирают фр-ю легк. ВГ (соляр). Часть его после охлаждения в ТО возвращается на верх колонны в кач-ве верхнего ЦО.

Вторым боковым погоном отбирают широкую газойлевую (масляную) фр-ю. Часть ее после охлаждения используется как ср. ЦО ВК. Балансовое кол-во целевого продукта ВГ после ТО и холодильников выводится с установки и направляется на дальнейшую перераб.

Снижней тарелки концентрационной части колонны выводится затемненная фр-я, часть к-рой используется как нижнее ЦО, часть может выводиться с установки или использоваться как рецикл вместе с загрузкой вакуумной печи.

Сниза ВК отбирается гудрон и после охлаждения направляется на дальнейшую перераб. Часть гудрона после охлаждения в ТО возвращается в низ колонны в кач-ве квенчинга. В низ ВК и змеевик печи подается в.п.

Технологический режим в вакуумной колонне

Характеристика вакуумной колонны

113

ВПи ГВПмазутав насадочных колоннах. В последние годы в мир. нефтеперераб. все более широкое распространение при ВП мазута получают насадочные КУ регулярного типа, обладающие, по ср. с тарельчатыми, наиб. важным преимуществом — весьма низким гидравлическим сопротивлением на ед. теор. тарелки. Это достоинство регулярных насадок позволяет конструировать вакуумные РК, способные обеспечить либо более глубокий отбор газойлевых (масляных) фр-й с tк.к. вплоть до 600°С, либо при заданной глубине отбора существенно повысить четкость фракционирования масляных дистиллятов.

Применяемые в наст. время высокопроизводительные ВК с регулярными насадками по способу организации относительного движения контактирующих потоков жид-сти и пара можно подразделить на след. 2 типа:

— противоточные;

— перекрестноточные. Противоточные ВК с ре-

гулярными насадками конструктивно мало отличаются от традиционных малотоннажных насадочных колонн: толь-

ко вместо насадок насыпного типа устанавливаются блоки или модули из регулярной насадки и устр-ва для обеспече-

114

ния равномерного распределения жидкостного орошения по сечению колонны. В сложных колоннах число таких блоков (модулей) равно числу отбираемых фр-й мазута.

На рис. 4.10 представлена принципиальная конструкция насадочной ВК противоточного типа фирмы «Гримма» (ФРГ). Она предназначена для ГВП и мазута с отбором ВГ

с tк.к до 550°С.

Отмечаются след. достоинства этого процесса:

—высокая произв-сть — до 4 млн т/год по мазуту;

—возможность получения ГВГ с tк.к более 550°С с низкими коксуемостью (<0,3% мас. по Конрадсону) и содерж-ем металлов (V + 10Ni + Na) менее 2,5 ррm;

—пониженная (на 10…15°С) t нагрева мазута после печи;

—более чем в 2 раза снижение потери давл. в колонне;

—существенное снижение расхода в.п. на отпарку.

На Шведском НХК (ФРГ) эксплуатируются две установ-

ки этой фирмы произв-тью по 2 млн т/г по мазуту. ВК оборудована регулярной насадкой типа «Перформ-Грид». Давл. в верху и зоне питания колонны поддерживается соотв. 7 и 36гПа (5,2 и 27 мм рт. ст.).

На ряде НПЗ развитых капстран эксплуатируются аналогичные высокопроизводительные установки ВП и ГВП мазута, оборудованные колоннами с регулярными насадками типа «Глитч-Грид».

На нек-рых отеч. НПЗ внедрена и успешно функционирует принципиально новая высокоэффективная технология ВП мазута в перекрестноточных насадочных колоннах *.

Гидродинамические условия контакта паровой и жидкой фаз в перекрестноточных насадочных колоннах (ПНК) существенно отличаются от таковых при противотоке. в противоточных насадочных колоннах насадка занимает все поперечное сечение колонны, а пар и жид-сть движутся навстречу друг другу. В ПНК насадка (в виде разл. геометрических фигур: кольцо, треугольник, четырехугольник, многоугольник и т.д.) занимает только часть поперечного сечения колонны. Она изготавливается из традиционных для противоточных насадок мат-лов: плетеной или вязаной металлической сетки

* Разработчик — проф. УГНТУ К. Ф. Богатых с сотрудниками.

115

(т.н. рукавные насадки), просечно-вытяжных листов, пластин и т.д. Она проницаема для пара в горизонтальном направлении и для жид-сти в вертикальном направлении. По высоте ПНК разделена распределительной плитой на несколько секций (модулей), представляющих собой единую совокупность элемента регулярной насадки с распределителем жидкостного орошения. В пределах каждого модуля организуется перекрестноточное (поперечное) контактирование фаз, т.е. движение жид-сти по насадке сверху вниз, организуемое распределителем жидкости, а пара — в горизонтальном направлении. Следовательно, в ПНК жид-сть и пары проходят разл. независимые сечения, площади к-рых можно регулировать (что дает проектировщику дополнительную степ. свободы), а при противотоке — одно и то же сечение. Поэтому перекрестноточный контакт фаз позволяет регулировать в оптимальных пределах плотн. жидкого и парового орошений изменением толщины и площади поперечного сечения насадочного слоя и тем самым обеспечить почти на порядок превышающую при противотоке скорость паров (в расчете на горизонтальное сечение) без повышения гидравлического сопротивления и знач. более широкий диапазон устойчивой работы колонны при сохранении в целом по аппарату принципа и достоинств противотока фаз, а также устранить такие дефекты, как захлебывание, обр-е байпасных потоков, брызгоунос и др., характерные для противоточных насадочных или тарельчатых колонн.

Экспериментально установлено, что перекрестноточный насадочный блок конструкции Уфимского гос. нефт. университета (УГНТУ), выполненный из метал. сетчатовязаного рукава, высотой 0,5 м, эквивалентен одной теор. тарелке и имеет гидравлическое сопротивление в пределах всего 1ммрт.ст. (133,3Па), т.е. в 3…5 раз ниже по ср. с клапанными тарелками. Это особенно важно тем, что позволяет обеспечить в зоне питания вакуумной ПНК при ее оборуд. насадочным слоем, эквивалентным 10…15 тарелкам, остаточное давл. менее 20…30 мм рт. ст. (27…40 гПа) и, как следствие, знач. углубить отбор ВГ и тем самым существенно расширить ресурсы сырья для КК или ГК. Так, расчеты показывают, что при ГВП нефтей типа зап.-сибирских выход

116

утяжеленного ВГ 350…690°С составит 34,1% (на нефть), что в 1,5 раза больше по ср. с отбором традиционного ВГ 350…500°С (выход к-рого составляет 24,2%).

С др. стороны, процесс в насадочных колоннах можно осуществить в режиме обычной ВП, но с высокой четкостью погоноразделения, напр., масляных дистиллятов. Низкое гидравлическое сопротивление регулярных насадок позволяет «вместить» в ВК стандартных типоразмеров в 3…5 раза большее число теор. тарелок.

Возможен и такой вариант экспл. глубоковакуумной насадочной колонны, когда перегонка мазута осуществляется с пониженной t нагрева или без подачи в.п.

Отмеченное выше др. преимущество ПНК — возможность организации высокоплотного жидкостного орошения — исключительно важно для экспл. высокопроизводительных установок ВП или ГВП мазута, оборудованных колонной большого диаметра.

Для сравнения сопоставим требующееся кол-во жидкостного орошения применительно к ВК противоточного и перекрестноточного типов диаметром 8м (площадью сечения ≈50 м2). При противотоке для обеспечения даже пониженной плотн. орошения ≈20 м3/м2ч на орошение колонны требуется 50×20=1000м3/ч жидкости, что техн. не просто осуществить. При этом весьма сложной проблемой становится организация равномерного распределения такого кол-ва орошения по сечению колонны.

В ПНК, в отличие от противоточных колонн, насадочный слой занимает только часть ее горизонтального сечения площадью меньшей на порядок и более. В этом случае для организации жидкостного орошения в вакуумной ПНК аналогичного сечения потребуется 250м3/ч жидкости, даже при плотн. орошения 50м3/м2ч, что энергетически выгоднее и технически проще.

На рис. 4.11 представлена принципиальная конструкция вакуумной ПНК, внедренной на АВТ-4 ПО «Салаватнефтеоргсинтез». Она предназначена для ВП мазута арланской нефти с отбором широкого ВГ — сырья КК. Она представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат (ранее бездействующая ВК) с расположением насадочных модулей

117

118

20…30ммрт.ст., или 27…40гПа, а t верха — 50…70°С; конденсация ВГ была почти полной: суточное кол-во конд-та легк. фр-и (180…290°С) в емкости — отделителе воды — составило менее 1т. В зависимости от требуемой глубины перераб. мазута ПНК может работать как с нагревом его в вакуумной печи, так и без нагрева за счет самоиспарения сырья в глубоком вакууме, а также в режиме сухой перегонки. Отбор ВГ ограничивался из-за высокой вязкости арланского гудрона и составлял 10…18% на нефть.

Особенности технологий фракционирования газовых конденсатов

Впоследние годы в перераб. стали широко вовлекать

г.конд-ты. Осн. его запасы находятся в районах Зап. Сибири, Европейского Севера и Прикаспийской низменности. В районах добычи выделенный газовый конд-т подверга-

ется стабилизации, при этом из него удаляются фр-и С1–C4 и частично С5. Образующийся стабильный г.конд-т содержит в осн. (85%) бензиновые и дизельные фр-и (до 360°С). Себестоимость добычи г.конд-та в 2…4 раза ниже себестоимости добычи нефти, а при квалифицированном ведении процесса продукты его перераб. оказываются примерно в 1,5 раза экономичнее нефтепр-тов. По ср. с традиционными нефтями они имеют еще то преимущество, что их перераб. позволяет без знач. кап. затрат существенно повысить ГПН и выход моторных топливных фр-й от исходного сырья. Осн. способ получения топлив заключается в прямой перегонке г. конд-та на отдельные бензиновые и дизельные фр-и.

Вбол-ве случаев бензиновые фр-и обладают низкими ОЧ и подвергаются доп. облагораживанию. Керосиновые и дизельные фр-и г. конд-та Зап. Сибири в осн. соответствуют требованиям ГОСТа на товарную продукцию, а в случае получения зимних и арктических сортов топлива их подвергают процессу ДП.

Внек-рых случаях из г. конд-тов Сибири и Дальнего Востока по простейшей технологии получают непосредственно на промыслах ДТ, что крайне важно для обеспечения потребности в нем в труднодоступных отдаленных районах страны. Сложные проблемы возникают при переработке г.конд-тов

119

и легк. нефтей Прикаспийской низменности (Оренбургская, Уральская, Гурьевская и Астраханская обл.). Характерная особенность ХС г. конд-тов — это наличие в них аномально высоких концентраций меркаптановой серы — в пределах 0,1…0,7% мас., при содерж-и общей серы до 1,5%. Этот показатель позволяет выделить сернистые г. конд-ты и сопутствующие им легк. нефти в особый класс меркаптансодерж. нефт. сырья, к-рое недопустимо, однако, смешивать с традиционными нефтями. Меркаптансодержашие виды нефт. сырья требуют более тщательной подготовки на установках ЭЛОУ и разработки спец. комплекса мероприятий для защиты оборуд. технол. установок от коррозии. Вследствие высокого содерж-я в бензинах, керосинах и дизельных фр-ях как меркаптановой, так и общей серы они должны подвергаться ГО или демеркаптанизации в процессах типа «Мерокс», основанных на экстракции меркаптанов щелочью и послед. регенерации меркаптидосодерж. щелочных растворов.

Поскольку г. конд-ты почти полностью состоят из светлых фр-й, во мн. случаях выгоднее их перераб. по упрощенной относительно НПЗ технол. схеме без ВП. По такой схеме производится перераб. г. конд-та на Астраханском газоперераб. заводе, Ново-Уренгойском заводе переработки г. кондтов и Сургутском заводе стабилизации конд-та, где имеются установки по произ-ву МТ (бензина и дизтоплива) и безвдного КР «Петрофакс».

На перечисленных выше заводах по их перераб. осуществляется вначале частичное испарение стабильного г.кон-та

виспарителе с послед. фракционированием остатка испарителя в осн. РК с боковой отгонной секцией, а паровой фазы —

вотбензинивающей колонне. Исключение составляет технология переработки Карачаганакского г. конд-та на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», где фракционирование конд-та производят на установке ЭЛОУ-АВТ-4 с нек-рыми отличительными от нефтеперегонки особенностями технологии.

АП в отбензинивающей колонне К-1. В верхнюю часть К-1 подают 10…14% обессоленного г. конд-та непосредственно с блока ЭЛОУ с t 70…80°С, что способствует снижению расхода ОО. Остальное кол-во обессоленного г. конд-та после подогрева в ТО до 160…170°С направляют в испари-

120