Лекция №23 Технологические схемы установок первичной перегонки нефти

В России распространены установки мощностью 6—8 млн т/год. Производительность отдельных установок после реконструкции достигла 9—9, 5 млн т нефти в год.

Технологическая схема установки АВТ должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сы­рья наиболее экономичным способом. Ввиду большого разнооб­разия используемых нефтей и их качества, а также возможного ассортимента продуктов не всегда следует применять одну типо­вую схему. При выборе схемы АВТ необходимо определять:

• мощность установки;

• возможность и целесообразность комбинирования АВТ с другими установками;

• схему отдельных блоков установки;

• схему размещения оборудования на территории установки.

Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину от­бора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технико-экономические пока­затели. При составлении схемы следует учитывать и применять самые прогрессивные решения.

Для новых НПЗ характерно применение крупных технологи­ческих установок с минимальным числом их повторения. При повышении мощности технико-экономические показатели уста­новок первичной перегонки нефти улучшаются.

Перегонку нефтей с небольшим количеством растворенных газов (0, 5—1, 2 % по С₄ включительно), относительно невысоким содержанием бензина (12—15 % мае. фракций до 180 °С) и выхо­дом фракций, выкипающих до 350 °С, не более 45 % мае. выгод­но осуществлять на установках (блоках) АТ по схеме с однократ­ным испарением и последующим фракционированием образо­вавшихся паровой и жидкой фаз в сложной ректификационной колонне.

Для перегонки легких нефтей с высоким выходом фракций до 350 °С (50—65 % мае.), повышенным содержанием растворен­ных газов (1, 5—2, 2 % мае.) и бензиновых фракций (20—30 % мае.) целесообразно применять установки АТ двукратного испарения. Предпочтительной является схема с предварительной ректифика­ционной колонной частичного отбензинивания нефти и после­дующей перегонкой остатка в сложной атмосферной колонне. В первой колонне из нефти отбирают большую часть газа и низко- кипящих бензиновых фракций. Чтобы более полно сконденсиро­вать их, поддерживают повышенное давление (0, 35—0, 5 МПа). Благодаря этому становится возможным понизить давление в ат­мосферной колонне до 0, 14—0, 16 МПа и тем самым реализовать условия перегонки, обеспечивающие наиболее полный отбор светлых нефтепродуктов от их содержания в нефти.

В колонне частичного отбензинивания отбирают 50—60 % от потенциала бензина. Стремиться к большему отбору бензина за счет дополнительного подвода тепла в низ колонны или по­дачи водяного пара не следует, так как это повышает затраты на перегонку. Кроме того, состав сырья атмосферной колонны на­столько утяжеляется, что требуется чрезмерно высокая темпера­тура питания, которая оказывается выше максимально допусти­мой (350 °С).

Схема перегонки нефти с колонной предварительного час­тичного отбензинивания и основной сложной ректификацион­ной колонной получила наибольшее применение в отечествен­ной нефтепереработке. Она обладает достаточной гибкостью и универсальностью.

Разновидностью перегонки нефти с двукратным испарением является схема с предварительным испарителем и сложной атмо­сферной колонной. Паровая фаза из испарителя направляется в атмосферную колонну. Жидкая фаза нагревается в печи и затем также направляется в атмосферную колонну. Основные достоин­ства такой схемы заключаются в некотором сокращении затрат на перегонку за счет снижения гидравлического сопротивления змеевика печи и уменьшения металлоемкости колонн и конден­саторов. Схема применима для перегонки нефтей со средним уровнем содержания растворенного газа (около 1 % мае.) и бен­зина (18—20 % мае.). В практике отечественной нефтепереработ­ки она встречается редко.

Схема с предварительной отбензинивающей колонной и ос­новной ректификационной колонной представлена на рис. 3.5.

Коррозионно-активные вещества удаляются через верх от­бензинивающей колонны. Таким образом, основная ректифика­ционная колонна защищена от коррозии. Благодаря предвари­тельному удалению бензиновых фракций в змеевиках печи и те­плообменниках не создается высокого давления, что позволяет устанавливать более дешевое оборудование без усиления его прочности.

Нефть I проходит теплообменники 7 и 2, где подогревается за счет тепла отходящих продуктов, после чего поступает в от- бензинивающую колонну 3. В колонне 3 из нефти выделяется легкая бензиновая фракция, которая охлаждается в воздушном холодильнике 5, конденсируется в холодильнике 4 и собирается в емкости орошения 6, откуда через отстойник 8 подается в ста-

билизатор бензина 11. В емкости орошения выделяется также газ IV, направляемый на компримирование.

Полуотбензиненная нефть из нижней части колонны 3 на­правляется через трубчатую печь 9 в атмосферную колонну 10. Часть потока полуотбензиненной нефти подогревается в печи 9 и возвращается в отбензинивающую колонну 3, сообщая допол­нительное количество тепла, необходимое для ректификации. В колонне 10 нефть разделяется на несколько фракций. Из верх­ней части колонны 10 в паровой фазе уходит тяжелый бензин, который конденсируется в холодильнике 4, а затем поступает в стабилизатор 11. Кубовый остаток стабилизатора подогревается в печи 13. В качестве боковых погонов из колонны 10 выводятся керосиновая X и дизельная VIII фракции, которые первоначаль­но подаются в секции отпарных колонн 77, в которых в присут­ствии водяного пара удаляются легкие фракции. Затем кероси­новая и дизельная фракции выводятся с установки. Из нижней части колонны 10 выходит мазут XVI, который через печь 15 по­дается в колонну вакуумной перегонки 16, где разделяется на ва­куумные дистилляты XI и гудрон II. Из верхней части колон­ны 16 с помощью пароэжекторного насоса 14 отсасываются во­дяные пары, газы термической деструкции, воздух и некоторое количество легких нефтепродуктов (дизельная фракция). Ваку­умный дистиллят XI и гудрон II через теплообменники подогре­ва нефти 7, 2 уходят с установки.

Для снижения температуры в кубе и более полного извлече­ния дистиллятных фракций в колонны 10 и 16 подается водяной пар V. Избыточное тепло в них снимается циркуляционными орошениями XIV.

В стабилизаторе 77 из верхней части отбирают «головку ста­билизации» — сжиженный углеводородный газ VII, а из куба — стабильный бензин IX, не содержащий газообразных углеводо­родов. При работе по этой схеме следует нагревать нефть в печи до более высокой температуры, чем при однократном испарении вследствие раздельного испарения легких и тяжелых фракций. Кроме того, установка оборудована дополнительной аппарату­рой — колонной, насосами печными и для подачи орошения, конденсаторами-холодильниками и т. д.

Отбензинивающая колонна в большинстве случаев простая. Имеются схемы, в которых легкий бензин выводится в виде па­ров через верх колонны, а тяжелый бензин — в виде бокового погона. Особенности работы предварительной колонны таковы:

• невысокий выход бензина-ректификата (5—15 % мае. от за­грузки колонны), в результате четкое выделение бензино­вых фракций из нефти затруднительно;

• чрезвычайно высокая нагрузка по жидкости в отгонной части колонны предварительного испарения из-за низкой паровой нагрузки и как результат — ухудшение условий от­паривания легких фракций от остатка под действием горя­чей струи;

• относительно небольшая энтальпия сырья (нефть в тепло­обменниках нагревается до 200—220 °С), поэтому в колон­не не создается достаточного для ректификации теплового

потока и для ввода дополнительного тепла и создания па­рового орошения в нижнюю отгонную часть подается горя­чая струя; жидкостное орошение — холодное;

• отбензинивание в присутствии газов, поступающих с неф­тью, и водяных паров;

• поддержание в колонне повышенного давления, чтобы обеспечить конденсацию водой легких бензиновых фрак­ций в конденсаторах-холодильниках.

Основная атмосферная колонна 10 состоит из 3—5 простых колонн (их число определяется числом выводимых дистиллятов). Верхний дистиллят (обычно бензиновый) выводится в виде па­ров, остальные дистилляты (жидкие боковые погоны) выводятся через отпарные секции.

В атмосферной колонне 10 все тепло, необходимое для рек­тификации, вносится потоком сырья, которое нагревается в печи 9 до парожидкостного состояния. Поэтому для улучшения четкости разделения в этой колонне необходимо увеличивать долю отгона сырья, что достигается повышением температуры и снижением давления в зоне питания. Предпочтительно, чтобы доля отгона на 5—10 % мае. превышала сумму светлых дистилля­тов, отбираемых в колонне.

Жидкостное орошение в верху колонны создается подачей холодного или циркуляционного орошения. Каждое из них име­ет преимущества и недостатки. Обычно при выделении легких фракций применяют холодное орошение, при выделении более тяжелых — циркуляционное. Кроме верхнего орошения, в ос­новной атмосферной колонне применяют промежуточные цир­куляционные орошения. Анализ фактических показателей рабо­ты атмосферных колонн АВТ показывает, что промежуточных циркуляционных орошений должно быть в колонне одно или два. Третье организовывать, как правило, нецелесообразно, так как при этом дополнительно регенерируется небольшое количе­ство тепла, но в выше расположенных секциях снижаются флег- мовое число и четкость разделения, а схема установки услож­няется.

Количество тепла, отводимого верхним и нижним промежу­точным циркуляционным орошениями, должно определяться требованиями к качеству получаемых дистиллятов и регулиро­ваться по температуре паров под тарелками, с которых выводят­ся эти дистилляты. Промежуточное циркуляционное орошение организуется в сечении колонны под тарелками вывода дистил- лятов. Эти тарелки должны быть оснащены сливными устройст­вами, обеспечивающими нормальный переток жидкости на ле­жащую ниже тарелку.

Паровое орошение в основной атмосферной колонне 10 ив отпарных колоннах 11 создается при помощи острого водяного пара (1, 2—3, 5 % мае. в колонне 10 тл 1 % мае. в отпарных колон­нах), который понижает парциальное давление нефтяных паров. От эффективности работы отпарных колонн в значительной сте­пени зависит четкость разделения получаемых на установке про­дуктов. В отпарных секциях, работающих с вводом водяного пара, стекающая по тарелкам жидкость испаряется под действи­ем своего тепла; его количество, а следовательно, и количество образующихся паров, ограничено. Эффективность обычных та­релок в таких условиях низка (15—20 %), поэтому необходимо применять специальные тарелки с повышенным сопротивлени­ем сухой тарелки. Из-за недостатка тепла дизельные фракции из мазута отгоняются не полностью, и в смежном продукте — ваку­умном газойле — содержится 20—30 % мае. таких фракций.