Производство мазута (стр. 2 из 3)

Подготовленная на ЭЛОУ нефть поступает на установки первичной перегонки для разделения на дистиллятные фракции и мазут или гудрон. Полученные фракции и остаток, как правило, не соответствуют требованиям ГОСТ на товарные нефтепродукты. Поэтому для их облагораживания, а также углубления переработки нефти продукты, полученные на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки, используются в качестве сырья вторичных (деструктивных) процессов в соответствии с вариантом переработки нефти.

Технология первичной перегонки нефти имеет целый ряд принципиальных особенностей, обусловленных природой сырья и требованиями к получаемым продуктам. Нефть как сырье для перегонки обладает следующими свойствами: имеет непрерывный характер вскипания, невысокую термическую стабильность тяжелых фракций и остатков, содержащих значительное количество сложных малолетучих и практически нелетучих смолистоасфальтеновых и серо-, азот- и металлорганических соединений, резко ухудшающих эксплуатационные свойства нефтепродуктов и затрудняющих последующую их переработку.

Поскольку температура термической стабильности тяжелых фракций примерно соответствует температурной границе деления нефти между дизельным топливом и мазутом по кривой ИТК, первичную перегонку нефти до мазута проводят обычно при атмосферном давлении, а перегонку мазута — в вакууме. Выбор температурной границы деления нефти при атмосферном давлении между дизельным топливом и мазутом определяется не только термической стабильностью тяжелых фракций нефти, но и технико-экономическими показателями процесса разделения в целом. В некоторых случаях температурная граница деления нефти определяется требованиями к качеству остатка. Так, при перегонке нефти с получением котельного топлива температурная граница деления проходит около 300 ⁰С, т.е. примерно половина фракции дизельного топлива отбирается с мазутом для получения котельного топлива низкой вязкости.

Однако такой вариант в настоящее время не является основным. В последние годы для расширения ресурсов дизельного топлива, а также сырья каталитического крекинга–наиболее важного и освоенного процесса, углубляющего переработку нефти–на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки (АТ и АВТ) осуществляется все более глубокий отбор дизельной фракции и вакуумного газойля соответственно. Для получения же котельного топлива заданной вязкости используется процесс висбрекинга тяжелого остатка вакуумной перегонки.

Таким образом, вопрос обоснования и выбора температурной границы деления нефти зависит от вариантов технологических схем перегонки нефти и мазута и вариантов переработки нефти в целом.

Обычно перегонку нефти и мазута ведут соответственно при атмосферном давлении и в вакууме при максимальной (без крекинга) температуре нагрева сырья с отпариванием легких фракций водяным паром. Сложный состав остатков перегонки требует также организации четкого отделения от них дистиллятных фракций, в том числе и высокоэффективной сепарации фаз при однократном испарении сырья. Для этого устанавливают отбойные элементы, что и позволяет избежать уноса капель паровым потоком.

4. Описание схемы производства

В конце 40-х годов установки АВТ имели производительность 500— 600 тыс. т/год. Вскоре эти мощности оказались недостаточными для удовлетворения растущей потребности в массовых нефтепродуктах. С 1950 г. ускоренными темпами начали строить установки АВТ, работающие по схеме двукратного испарения, мощностью 1, 1,5 и 2 млн. т/год. Схема такой промышленной установки мощностью 2 млн. т/год приводится на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема типовой установки двукратного испарения нефти на промышленной АВТ

1-сырьевой насос; 2-теплообменник для нагрева сырья; 3-первая ректификационная колонна; 4- конденсатор-холодильник; 5-насос полуотбензиненной нефти; 6-печь; 7-основная ректификационная колонна; 8-отпарные колонны; 9-теплообменники; 10-холодильники;

I–обессоленная нефть; II–легкая фракция; III–острое орошение; IV–горячая струя–теплоноситель; V–смесь водяных и бензиновых паров; VI–VIII–компоненты светлых нефтепродуктов; IX–мазут; X–водяной пар: XI–промежуточное циркуляционное орошение.

Предварительно обезвоженная и обессоленная нефть забирается насосом 1 и после нагрева за счет тепла горячих потоков в теплообменнике 2 подается в первую ректификационную колонну 3 (число тарелок 28). Газы и легкие бензиновые пары удаляются с верха колонны и поступают в конденсатор-холодильник 4. Полуотбензиненная нефть с низа колонны 3 насосом 5 подается в печь 6, откуда, нагретая примерно до 350 °С, направляется в основную ректификационную колонну 7 (число тарелок 40). Часть нагретой полуотбензиненной нефти возвращается из печи 6 в качестве горячей струи в первую ректификационную колонну 3 для получения дополнительного количества тепла. Колонна 7 оборудована трехсекционной отпарной колонной 8. Эти установки рассчитаны на переработку стабильных и нестабильных малосернистых и сернистых нефтей восточных районов страны.

Температура и давление в аппаратах установки приведены ниже:

Температура ⁰С:

подогрева нефти в теплообменниках 200–230

подогрева отбензиненной нефти в змеевиках трубчатой печи 330–360

паров, уходящих из отбензинивающей колонны 120–140

внизу отбензинивающей колонны 240–260

паров, уходящих из основной колонны 120–130

внизу основной колонны Давление, МПа:

в отбензинивающей колонне 0,4–0,5

в основной колонне 0,15–0,20

В колоннах создается разное давление. Как известно, давление в колонне определяется фракционным составом головного погона и, в конечном счете - остаточным давлением насыщенных паров жидкости после конденсации паров головного погона и их отделения в емкости (газосепараторе).

В К-1 в паровой фазе отбирается легкая (головная) бензиновая фракция н.к. – 62 ⁰С или н.к. – 85 ⁰С, а в К-2 - тяжелая бензиновая фракция, выкипающая выше 62 ⁰С или 85 ⁰С, поэтому давление в К-1 выше, чем в К-2 (0,4-0,5 МПа по сравнению с 0,15-0,20 МПа). Это вызвано необходимостью после конденсации паров сохранения фракций в жидкой фазе при температуре окончательного охлаждения 30-35 ⁰С. Однако для более легкой фракции полная конденсация затруднительна. Более полная конденсация достигается применением дополнительного водяного охлаждения (после воздушного). При этом удается полнее сконденсировать легкие бензиновые фракции (особенно это важно в летнее время и в жарком климате).

5. Простые расчеты

Тепловой баланс ректификационной колонны

Важнейшим этапом технологического расчета аппарата является составление теплового баланса.

Ректификационные колонны тщательно изолируют, поэтому потери тепла в окружающую среду малы и ими при составлении теплового баланса можно пренебречь. Для всей ректификационной колонны уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_F+Q_d+Q_B=Q_D+Q_w;

где Q_F–тепловой поток вводимого сырья; Q_d–тепловой поток, подаваемого верхнего орошения; Q_B–тепловой поток паров из кипятильника; Q_D–тепловой поток выводимого дистиллята; Q_W–тепловой поток кубого остатка;

По этому уравнению по заданному Q_D можно найти Q_B, и наоборот. Если колонна работает без кипятильника, то Q_B= 0.

Нормальная работа технологического аппарата и колонны, в частности обеспечивается равенством подводимого и отводимого тепла (Qприх=Qрасх).

Для колонн прямой перегонки нефти обычно характерен избыток вводимого тепла, так как общее количество тепла (вносимого или выносимого) определяется массой и энтальпией потока. Энтальпия зависит от температуры и фазового состояния потока. Энтальпия паров всегда превышает энтальпию жидкости при той же температуре на величину скрытой теплоты испарения.

В основную атмосферную и вакуумную колонны установок перегонки нефти поступает поток питания с более высокой температурой, чем все выводимые дистиллятные продукты, т. е. сырье преднамеренно перегревается, чтобы создать восходящий поток, часть которого необходимо сконденсировать и отвести в виде боковых погонов.

Для съема избыточного тепла используют, как правило, острое (верхнее) и циркуляционные орошения. Количество острого орошения задается исходя из практических данных. Кратность орошения к балансовому количеству головного погона составляет от 1:1 до 5:1. На практике чаще всего это соотношение равно 2:1. Температура входа верхнего острого орошении определяется эффективностью конденсации и охлаждении верхнего погона бензина и равна 20–35 ⁰С. Поскольку основное назначение острого орошения создание флегмы, то избыток тепла, снимаемый острым орошением, изначально учтен в общем тепловом балансе колонны.

Несмотря па подачу верхнего острого орошения, в колонне тем не менее остается избыток тепла (∆Q=Qприх−Qрасх), снимаемый боковыми циркуляционными орошениями, количество которых соответствует количеству боковых погонов (обычно 1–3). При наличии трех циркуляционных орошений происходит более равномерный съем тепла по высоте колонны, что благоприятно влияет на режим работы колонны и качество боковых погонов. Более трех циркуляционных орошений в колонне приводит к увеличению расхода электроэнергии, ухудшению экономических показателей и приводит к перегрузке колонны по жидкой фазе. Расход циркуляционного орошения (Gцо) определяется по уравнению:

Gцо=∆Q\(q₁–q₂),

где q₁, q₂– энтальпия циркуляционного орошения при температурах выхода и входа в колонну соответственно.