1. Аналитический обзор .1 Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов
Установки первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов имеют наиболее развитые системы теплообмена, которые предназначены для максимального использования тепла уходящих потоков и повышения термодинамической эффективности процесса. Для теплообмена используют следующие потоки: пародистиллятные фракции, боковые погоны и остатки атмосферной и вакуумной колонн, промежуточные циркуляционные орошения, дымовые газы и промежуточные фракции и потоки с других технологических узлов комбинированных установок. Благодаря эффективному использованию тепла горячих потоков сырую нефть, удается предварительно нагреть до 220-230 0C, уменьшая тем самым тепловую мощность печей на 20-25%. В результате утилизации тепла горячих нефтепродуктов значительно уменьшается расход охлаждающей воды.
На рисунке 1.1 показана схема теплообмена для подогрева сырой нефти на установке AT [11]. Здесь используется следующая схема теплообмена: циркуляционное орошение атмосферной колонны - пародистиллятные фракции атмосферной колонны - боковые потоки атмосферной колонны - остаток атмосферной колонны.
На рисунке 1.2 представлена схема теплообмена на установке AT с однократным испарением нефти в атмосферной колонне с боковыми укрепляющими секциями [2]. Сырую нефть нагревают двумя потоками до 150°С перед ЭЛОУ и затем до 230 °С и вводят в ректификационную колонну выше места отбора керосиновой фракции.
Рисунок 1.1 - Схема теплообмена горячих нефтепродуктов и сырой нефти на установке AT при двукратном ее испарении:
- электродегидратор; 2 - отбензинивающая колонна; 3 - атмосферная колонна; / - сырая нефть; // - легкий бензин; III - тяжелый бензин; IV- керосин; V -дизельное топливо; VI - керосино-газойлевая фракция; VII - мазут.
С верха колонны отводят легкие бензиновые фракция. Из разных зон колонны отводят тяжелую бензино-лигроиновую фракцию, керосиновую, легкую и тяжелую газойлевую фракцию при соответствующих температурах 160, 280, 345 и 410°С. Последние три фракции отбирают в парообразном состоянии в укрепляющие секции, где от них отделяются более высококипящие компоненты, которые возвращаются в колонну. Из ряда зон ректификационной колонны при 250, 345 и 380°С выводят жидкие потоки, которые дополнительно нагревают на 28-35°С и возвращают в колонну. Тепло отводимых фракций используют для предварительного нагрева нефти и для нагрева жидких потоков, имеющих более низкую температуру.
Для предварительного нагрева, нефти на установке ЭЛОУ - АВТ используют схему теплообмена с тремя параллельными потоками [3]. Сырая нефть нагревается до 115°С ори поступлении в блок ЭЛОУ и затем до 230 оС при поступлении на переработку с использованием следующей схемы теплообмена: циркуляционное орошение атмосферной колонны - пародистиллятные фракции атмосферной колонны - верхние продукты вакуумной колонны - боковые погоны атмосферной колонны - боковые погоны вакуумной: колонны - остаток вакуумной колонны. Для повышения эффективности теплообмена на установках AT и АВТ предлагается сырую нефть вначале подавать в пародистиллятый теплообменник атмосферной колонны.
Поскольку обычно сырая нефть нагревается несколькими параллельными потоками, следует избегать принудительного регулирования расхода потоков по отдельным ветвям, достигая равномерного их распределения главным образом симметричным расположением оборудования, конструкций узлов и использованием симметричного числа потоков (двух, четырех).
На современных установках АВТ с помощью системы теплообмена используют подвод дополнительного тепла в атмосферную и вакуумную колонны за счет частичного испарения атмосферного газойля и гудрона (рисунок 1.3) [2]; испарения легких фракций боковых погонов мазутом в отпарных секциях атмосферной колонны (рисунок 1.4, а) [2]; подогрева низа стабилизатора циркулирующей флегмой атмосферной колонны (рисунок 1.4, б); кроме того, система теплообмена используется для конденсации паров из предварительного испарителя и водяного пара в вакуум создающей аппаратуре сырой нефтью.
а б
Рисунок 1.4 - Варианты теплообмена потоков атмосферной колонны с отпарной секцией (а) и атмосферой колонны со стабилизатором:
/ - атмосферная колонна; 2 - отпарная секция; 3 - стабилизатор. / - нефть; // - нестабильный бензин; ///-- керосин; IV - дизельное топливо; V-мазут; VI - сжиженный газ; VII - стабильный бензин.