Геология. лекция и задание ОТО. Лекция и задание. Фракционирование нефти и мазута Первичная переработка нефти с

• Название: Лекция и задание. Фракционирование нефти и мазута Первичная переработка нефти с
• Анкор: Геология
• Дата: 14.11.2021
• Размер: 174.5 Kb.
• Имя файла: лекция и задание ОТО.doc
• Тип: Лекция; #271909

Лекция и задание.

Фракционирование нефти и мазута

Первичная переработка нефти состоит из фракционирования нефти и мазута, включающего технологические процессы атмосферной ректификации нефти и вакуумной ректификации мазута. Процесс ректификации позволяет разделять многокомпонентные (три компонента и более) и сложные (непрерывные) смеси на два и более целевых компонента (продукта или фракции). Нефть, мазут и нефтяные фракции представляют собой сложные смеси с чрезвычайно большим числом компонентов, количество которых ограничивается не природой этих смесей, а лишь научно-техническими возможностями идентификации компонентов, например 10 или 100, и практической пе сообразностью, а также возможностями тех или иных применяемых методов расчета многокомпонентной ректификации на ЭВМ. Для расчета ректификации сложная смесь обычно представляется в виде многокомпонентной смеси с тем или иным количеством условных компонентов: чем больше их число, тем выше в принципе точность расчетных показателей.

Дистилляция и ректификация как методы непрерывного физического разделения смесей нашли широкое применение в химической промышленности. Русский термин «перегонка» соответствует английскому термину «дистиляция» (Distillation). Однако иногда термин «дистилляция» (перегонка) употребляется в том же смысле, что и «ректификация» (Rectification), и это может внести принципиальную неясность в понимании сущности процесса ректификации. Предпочтительно использовать термин дистилляция только синоним перегонки, поскольку ректификация, как будет далее показано, является более сложным и совершенно иным массообменным процессом разделения (фракционирования) смесей в сравнении с массообменными процессами дистилляции (перегонки).

Сущность процесса перегонки. Перегонка (дистилляция) - процесс ис­парения сырьевой жидкой смеси или процесс конденсации сырьевой паровой газовой) смеси различных по температурам кипения (по летучести) компонентов с целью получения одного продукта более легкого и другого продукта более тяжелого, чем исходное сырье. Перегонка осуществляется при нагревании (или снижении давления) жидкого сырья или при охлаждении (или по­лпенни давления) парового (газового) сырья. В результате этого происходит односторонний массоперенос с образованием новой фазы: паровой (газовой) фазы при однократном испарении (ОИ) жидкости и, наоборот, жидкой фазы при однократной конденсации (ОК) пара, при этом все компоненты сырья отсутствуют в обеих фазах. Но поскольку образовавшаяся новая жидкая паза всегда тяжелее исходного сырья и новая паровая (газовая) фаза всегда легче сырья, то имеется простая физическая возможность эффективной сепарации (разделения) фаз за счет разности их плотностей.

Возможны три способа осуществления или реализации перегонки (дистилляции): однократная (частичная) перегонка (ОП) - это ОИ жидкости или пара, многократная перегонка (МП) и постепенная перегонка (ПП). В процессах ОП образовавшиеся жидкая и паровая (газовая) фазы находятся в контакте между собой до наступления равновесия между ними. В процессе МП многократно (конечное число раз) повторяются процессы ОП, при этом образовавшаяся новая фаза, например паровая (газовая) фаза при ОИ жидкости или жидкая фаза при ОК пара (газа), удаляется после каждого акта равновесного контакта, а дальнейшей перегонке подвергается оставшаяся ваза. Постепенная перегонка (ПП) предполагает немедленное удаление обра­зовавшейся в ходе процесса новой фазы, т. е. ее удаление в момент образования или непрерывное удаление новой фазы в момент ее образования. В промышленности наиболее широко применяются процессы ОП, реже использу­ется процессы МП (например, для сепарации нефти от газа на нефтегазовых месторождениях и газа от газового конденсата на газоконденсатных месторождениях). Процессы ПП применяются обычно в лабораторной практике.

Процессы ОП смесей компонентов начинаются (совершаются) при любом изменении констант фазового равновесия компонентов, вызванном изменении давления и температуры. При снижении давления пластовой нефти при подъеме по скважине происходит ее ОИ с образованием газовой фазы - попутного нефтяного газа, который отделяется в сепараторе (обычно осуществляется процесс многократного испарения (МИ). При снижении давления кастового газа при его подъеме по скважине происходит ретроградная, или ратная, конденсация с выделением жидкой фазы - газового конденсата, который отделяется от газа в сепараторах. При понижении давления насыщенного абсорбента (поглотителя) на некоторых установках переработки газа ре­ализуется ОИ насыщенного абсорбента - его дегазация и регенерация, при том возможно осуществление МИ до четырех ступеней. При повышении давления газа происходит его ОК с выделением в сепараторе жидкой фазы - конденсата; такова, например, сущность компрессионного метода разделения углеводородных газов на некоторых ГПЗ (ступеней сжатия и сепарации мо­жет быть несколько). При достаточном нагреве нефти в группе теплообменников или трубчатой печи происходит ее ОИ с разделением жидкой и парс- вой фаз в сепараторе, в питательной секции колонны или в низу отпарной секции колонны. При нагреве мазута в трубчатой печи осуществляется его ОИ, возможно ОИ мазута дополнительным его нагревом и/или понижением его парциального давления вводом перегретого водяного пара и созданием вакуума.

Сущность процесса ректификации. Процессы ОП не могут разделить исходную смесь на чистые компоненты (в этом их основной недостаток!. Процессы МП позволяют выделить практически чистые компоненты, однако их количество оказывается небольшим (в этом недостаток процессов МП). Для получения продуктов любого качества в большом количестве служит процесс ректификации. При ректификации происходит многократное повто­рение процессов ОИ жидкости и ОК пара (газа). Но эти процессы осуществля­ются вполне определенным способом таким образом, что ректификация - это и не процесс ОП, и не процесс МП, а качественно иной массообменный процесс.

Главная особенность осуществления ректификации состоит в том, что на каждом уровне (контактной тарелке) ректификационной колонны одновре­менно протекает двусторонний массоперенос: с одной стороны, процесс ОИ стекающей сверху вниз более легкой и более холодной жидкости и, с другой стороны, процесс ОК поднимающегося снизу вверх более тяжелого и более горячего пара (газа). Тепло конденсации пара (газа) используется для испаре­ния жидкости. В итоге в пар (газ) переходят более легкие, летучие компонен­ты, а в жидкость - менее легкие и менее летучие, т. е. более тяжелые компо­ненты. Поэтому ректификация осуществляется в специальных вертикальных колонных аппаратах, имеющих контактные устройства (тарелки), которые обеспечивают стекание жидкости сверху вниз и движение пара (газа) снизу вверх, контактирование паровой (газовой) и жидкой фаз и затем их сепарации (отделение друг от друга). В контактирование вступают входящие на тарелку неравновесные паровая (газовая) и жидкая фазы, результатом чего является образование новых равновесных паровой (газовой) и жидкой фаз, которые за­тем отделяются друг от друга. На тарелке имеются зона входа жидкости, зона входа пара (газа), зона контактирования жидкости и пара (газа), зона отделе­ния жидкости от пара (газа) и отвода жидкости, зона отделения пара (газа) жидкости и отвода пара (газа). В промышленности имеются разнообразные конструкции ректификационных контактных устройств, которые имеют разные показатели работы и различные области их эффективного применения.

При ректификации бинарных смесей поднимающийся вверх по аппарату пар (газ) становится все легче, т. е. в поднимающемся паре (газе) концентруется так называемый низкокипящий компонент (НКК), более легкий, летучий, с меньшей температурой кипения, и, наоборот, стекающая вниз по аппарату жидкость становится все тяжелее, т. е. стекающая жидкость обогащает­ся так называемым высококипящим компонентом (ВКК), более тяжелым: и менее летучим, с большей температурой кипения. Верхний паровой продукт ректификационной колонны при достаточном числе контактных тарелок мо­жет содержать практически чистый НКК, а нижний жидкий продукт ректификационной колонны будет содержать практически чистый ВКК. Ректификация не позволяет в принципе получить абсолютно чистые НКК и ВКК, в обоих продуктах ректификационной колонны присутствуют НКК и ВКК, однако степень концентрирования (чистоты) верхнего продукта по НКК и нижнего продукта по ВКК может быть достигнута какой угодно высокой (99,99 % и более).

При ректификации многокомпонентных смесей все компоненты исходного сырья присутствуют в принципе в верхнем и нижнем продуктах ректификационной колонны. Однако при выборе границы деления сырья на целевые продукты между какой-либо парой ключевых компонентов - парой близле­жащих по температурам кипения компонентов и необходимом числе контактных тарелок в верхний продукт предпочтительно переходят компоненты ?: лее легкие, чем легкий ключевой компонент (ЛKK), и, наоборот, в нижний продукт предпочтительно переходят компоненты более тяжелые, чем тяжелый ключевой компонент (ТКК). ЛKK и ТКК присутствуют в заданном количестве в обоих продуктах, а концентрация остальных компонентов в продуктах зависит от числа тарелок, флегмового и парового чисел и других показа­телей работы ректификационной колонны.

Простая полная ректификационная система (колонна) состоит из пяти секций (блоков, частей). В питательную секцию (ПС) вводится исходное сырье в одном из пяти возможных фазовых состояний (недогретая жидкость,

насыщенная жидкость, парожидкая смесь, насыщенный пар, перегретый пар), чаше сырье поступает в парожидком состоянии.

Выше ПС находится укрепляющая (концентрационная) секция (УС), ее назначение - обогатить (укрепить) поднимающийся пар (газ) более легкими (бо­ге летучими) компонентами. Пар с верха УС поступает в конденсационную

секцию (КС) - конденсатор внешний или внутренний, где за счет отвода тепла образуется жидкое орошение, возвращающееся на верх УС.

Ниже ПС располагается отпарная (исчерпывающая, отгонная) секция (ОС), ее назначение - отпарить (исчерпать, отогнать) из жидкости в пар (газ) более легкие компоненты, следовательно, обогатить жидкость более тяжелыми компонентами. Жидкость с низа ОС поступает в испарительную секцию (ИС) - испаритель внешний или внутренний, где за счет подвода тепла образуется паровое (газовое) орошение, возвращаемое под низ ОС. Полная ректификационная колонна (система) из пяти секций называется простой, она делит исхо­дное сырье на два продукта: верхний, называемый иногда дистиллятом, рек­тификатом, и нижний, называемый иногда остатком. Питание УС состоит из паровой (газовой) фазы (если она имеется) сырья и парового (газового) потока с верха ОС. Питание ОС состоит из жидкой фазы (если она есть) сырья и жид- «сто потока с низа УС. Верхний продукт колонны может быть получен в жид­ком состоянии при полной конденсации в КС или раздельно в жидком и паро­вом (газовом) состоянии при частичной конденсации в КС. Нижний продукт колонны получается всегда в жидком состоянии, так как в ИС обычно проте­кает частичное испарение жидкости.

Простая колонна делит одно сырье на два продукта. Простая ректифика­ционная колонна может быть неполной. Например, неполная простая укре­пляющая колонна не имеет ОС и ИС, поэтому сырье паровое (газовое) подает­ся под низ УС, в этом случае только верхний продукт получается регулируе­мого качества. Неполная простая отпарная колонна не имеет УС и КС, жидкое сырье поступает на верх ОС, только нижний продукт получается регулируе­мого качества. Полная колонна имеет все пять секций, что позволяет регулировать качество верхнего и нижнего продуктов.

Сложная колонна имеет два и более ввода сырья и три и более продукта: первый верхний (самый легкий), второй нижний (самый тяжелый), третий и следующий продукты отбираются как боковые промежуточные, при этом третий продукт более легкий, чем четвертый продукт, и т.д. Вводы сырыя и выводы боковых продуктов делят сложную колонну на секции, часть которых может быть вынесена из основного аппарата в отдельно стоящий аппарат. Сложная колонна объединяет в себе две и более простые колонны со всеми их секциями. Чаще всего основную колонну выполняют в виде расположенных одна выше другой укрепляющих секций с одной нижней отпарной секцией, тогда верхним продуктом будет наиболее легкая фракция из сырья, а нижним продуктом - наиболее тяжелая фракция из сырья. Остальные отпарные секции (их может быть 2-4) оформляются в виде отдельной составной колонны или отдельно стоящих отпарных колонн (секций), из которых отбираются боковые продуктовые фракции. Сложные колонны обычно применяют для атмосферной ректификации нефти и вакуумной ректификат мазута.

Образование жидкого орошения. Жидкое орошение образуется в конденсационной секции ректификационной колонны за счет отвода определенного количества тепла в конденсаторе при ОК (полной или частичной) пара (газа) покидающего укрепляющую секцию колонны. Конденсатор для небольшие ректификационных колонн может быть внутренним (встроенным), расположенным внутри верхней части колонны или непосредственно на верхнее штуцере колонны. Для крупнотоннажных ректификационных колонн ГПЗ, НПЗ и НХЗ конденсаторы в виде группы теплообменных аппаратов с водяным хладоагентом или аппаратов воздушного охлаждения располагаются вне колонны на отдельно стоящем фундаменте. Во внутреннем конденсаторе осуществляется частичная ОК пара (газа) с верхней тарелки УС колонны, откуда образовавшееся жидкое орошение «горячее испаряющееся орошение) стекает на верхнюю тарелку УС, а нескондесировавшийся пар (газ) покидает верх колонны как верхний продукт. За внешнем конденсаторе возможна полная ОК пара (газа) с верха УС, топая часть жидкого верхнего продукта из рефлюксной емкости насосом возвраща­ется как жидкое орошение (холодное испаряющееся орошение) на верх УС, а другая часть жидкости служит жидким верхним продуктом колонны. При полной ОК пара состав сконденсировавшейся жидкости такой же, как и со­став пара.

С другой стороны, возможна и частичная ОК пара (газа), когда образовав­шийся жидкий поток из рефлюксной емкости служит жидким орошением и жидким верхним продуктом колонны, а несконденсировавшийся пар (газ) из рефлюксной емкости (служащей в этом случае и сепаратором) будет также другим верхним продуктом колонны, что случается обычно при присутствии з паре (газе) с верха УС углеводородных газов С]-С₄ и других трудноконден- :ируемых компонентов. Выбор того или иного режима полной или частичной ОК зависит от рабочего давления конденсации и имеющегося в наличии хладоагента. При необходимости возможно дополнительное компримирование несконденсировавшегося пара (газа или использование искусственных хла­дагентов (аммиак, пропан, рассолы), понижающих температуру конденсации, а также двухступенчатая ОК пара (газа) с верха колонны при разных давлениях или температурах в ступенях ОК.

В сложных ректификационных колоннах фракционирования нефти и ма­зута для образования жидкого орошения укрепляющих секций (бензиновой, дизельной, вакуумных дистиллятов) используют также неиспаряющееся про­межуточное циркуляционное орошение (ПЦО) в виде жидкости, отбираемой ; некоторой тарелки укрепляющей секции и насосом прокачиваемой через холодильник для охлаждения на 50-100 °С с возвратом жидкости на верхнюю -тарелку (или нижерасположенную) укрепляющей секции, т. е. выше места отбора этой жидкости. Жидкость более холодная, чем пар (газ), в этом сечении секции частично его конденсирует с образованием дополнительного количества за жидкого орошения определенного состава. Циркуляционное орошение в верхней укрепляющей секции называется верхним (ВЦО). Каждое ПЦО и ВЦО требует 4-5 конденсационных тарелок, на одну укрепляющую секцию предусматривают обычно одно ПЦО. Сочетание испаряющегося жидкого орошения (или ВЦО) с ПЦО в верхней секции и наличие многих ПЦО во всех секциях позволяют создавать более равномерный поток флегмы по высоте колонны и уменьшить за счет этого ее диаметр. Но, с другой стороны, ПЦО ухудшает эффективность массопереноса и четкость разделения углеводородов.

Образование парового орошения - такая же важная техническая необходимость для нормальной работы отпарных секций ректификационной колонн, как необходимость жидкого орошения для работы укрепляющих секций колонны. ОИ (обычно частичное) жидкого потока с нижней тарелки отпарной секции (ОС) за счет подвода определенного количества тепла в испаритель секции (ИС) колонны создает паровое орошение, подаваемое под нижнюю тарелку ОС. Для небольших ректификационных колонн испаритель трубчатый теплообменный аппарат) может располагаться непосредственнов внизу отпарной секции в слое жидкости. Для образования больших коли­честв парового орошения температурой до 140-160 °С используют внешние испарители с паровым пространством с использованием разных теплоноси­телей - водяного пара с разной температурой и других горячих жидких по­токов. Жидкость с низа ОС перетекает (или подается насосом) в испаритель, образовавшиеся пары из которого поступают по нижнюю тарелку ОС, а неиспарившаяся жидкость из испарителя насосом отводится как жидкий нижний продукт колонны или отдельной отпарной секции сложной колонны.

Для создания еще больших количеств парового орошения температурой до 350 °С применяют трубчатые печи. Нагрев жидкости и ее частичное парение в трубном змеевике печи происходят за счет горячих дымовых газов образовавшихся при сжигании в форсунках или горелках трубчатой печи топлива жидкого (мазут) или газообразного (сухой газ C1-C₂ - заводское топливо). Парожидкая смесь - так называемая горячая струя из печи поступает в низ отпарной секции для сепарации на специальных устройствах (каскадных тарелках). Паровая фаза служит паровым орошением под нижнюю тарелку ОС, жидкая фаза смешивается с жидким потоком с нижней тарелки ОС. Часть жидкости с низа ОС является жидким нижним продуктом колонны или ОС сложной колонны. Выбор той или иной схемы образования парового орошения, равно как и жидкого орошения, зависит от многих технико - экономических факторов.

Иногда в низ ОС ректификационной колонны подводят так называем испаряющий агент - перегретый водяной пар или другой инертный газовый поток (водород, азот, природный газ, легкие топливные фракции) с целью снижения парциального давления углеводородов в общем паровом (газовом потоке, поднимающемся по высоте колонны. Понижение парциального давления углеводородов снижает требуемую температуру их испарения, т.е. присутствие водяного пара аналогично по производимому эффекту понижению рабочего давления ректификации, которое не только повышает эффективность массопереноса при ректификации, но и позволяет разделять термически нестойкие вещества, например тяжелые нефтяные фракции. Водяной пар должен оставаться перегретым (т. е. иметь определенные параметры) при движении по всей высоте колонны и не должен конденсироваться в колонне что опасно для ее эксплуатации, так как сконденсированные капли водяного пара вновь испаряются со «взрывным» эффектом. Поэтому водяной пар должен конденсироваться только лишь во внешнем конденсаторе, а водяной к конденсат отделяется от жидких нефтяных фракций в рефлюксной емкости.

Эффект использования перегретого водяного пара высок только при cравнительно небольших рабочих давлениях (0,15-0,30 МПа) и особенно при вакуумной ректификации. Серьезные недостатки использования водяного пара при ректификации состоят прежде всего в необходимости существенного увеличения диаметра колонны (например, от 5,8 до 8,6 м) и в трудное тонкого отделения водяного конденсата от газовых и нефтяных жидких фракций. Использование перегретого водяного пара возможно и при наличии па­рового орошения, создаваемого, например, испарителем. Но водяной пар не может заменить необходимое для механизма ректификации паровое ороше­ние, которое должно подаваться в низ каждой отпарной секции колонны, а с другой стороны, присутствие водяного пара снижает эффективность массопереноса и четкость разделения углеводородов.

В практике фракционирования нефти и мазута именно сложности созда­ния необходимых количеств жидкого орошения в укрепляющих секциях а парового орошения в отпарных секциях неминуемо являются причиной низкого качества фракционирования нефтяных фракций по требуемым тем­пературам их выкипания (температурное налегание смежных фракций) и по недостаточной отпарке получаемых фракций от более легких компонентов.

Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемых атмосферных трубчатых (АТ) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно – вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

В зависимости от направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно – масляными и соответственно этому варианту переработки нефти.

На установках АТ осуществляют неглубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута.

Установки ВТ предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них газойлевые , маслянные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.
Атмосферная ректификация нефти. Существуют многочисленные варианты технологических схем фракционирования нефти и мазута в зависи­мости от качества перерабатываемых нефтей, содержания в них светлых не­фтяных фракций, легких газообразных углеводородов, сернистых соедине­ний, от отбора и качества промежуточных нефтяных фракций, ассортимента товарных топлив и масел и другой продукции, от удельных энергозатрат, от

комбинирования или взаимосвязи с другими установками НПЗ и др. Например, зарубежные тенденции проектирования были давно ориентированы на уменъшение числа ректификационных колони (например, атмосферный блок,как правило одноколонный, а в существующей в СНГ практике в 80 % атмос­ферных блоков применяют двухколонное исполнение), на создание максималь­ной разделительной мощности ректификационных колонн за счет увеличения числа контактных тарелок, использование новых конструкций контактных тарелок и насадочных устройств с небольшим гидравлическим сопротивле­нием, максимальное понижение рабочего давления при ректификации нефти и особенно мазута, применение эффективных вакуумсоздающих систем, сни­жение расхода водяного пара в низ отпарных секций или полный отказ от применения водяного пара, а также на увеличение первоначальных капиталь­ных затрат на ректификационные системы и уменьшение эксплуатационных затрат при их длительной работе, на достижение повышенной точности расчетных показателей при проектировании оборудования технологических установок.

Опишем только принцип технологических установок фракционирования нефти и мазута, не вдаваясь в детали их постоянного совершенствования, которые осуществляются непрерывно как на старых установках при их реконструкции и модернизации, так и в проектах новых технологических установок.





Рисунок 1. Схема установки атмосферной ректификации нефти:

1 - печь; 2 - отбензинивающая колонна; 3 - теплообменники; 4 - насосы; 5 - ректи­фикационная колонна (основная); б - отпарная трехсекционная колонна.

Потоки: I - полуотбензиненная нефть; II - водяной пар; III - проме­жуточные циркуляционные орошения;

IV - обессоленная нефть; V - ос­трое орошение; VI- парогазовая смесь; VII-IX- боковые фракции; X- ос­таток (мазут)


Рисунок 2. Схема установки вакуумной ректификации мазута:

1 - печь; 2 - насосы; 3 - теплообменники; 4 - холодильники; 5 - вакуумная колонна; 6 - вакуум-приемник;

7 - трехсекционная отпарная колонна.

Потоки: I - мазут; II -водяной пар; III - промежуточные циркуляционные орошения; IV- продукты разложения; V— острое орошение; VI-фракции < 350 °С; VII-IX- вакуум-дистилляты; X- гудрон

Атмосферная ректификация нефти (рис. 1) состоит во фракционировании предварительно глубоко обезвоженной и обессоленной нефти на фракции: газ, легкую и тяжелую бензиновые, керосиновую, дизельную фракции и мазут - атмосферный остаток. Разделение нефти может осуществляться в однной сложной ректификационной колонне, работающей при абсолютном давлении в ее верхней части 0,11-0,15 МПа. С верха колонны из рефлюксной емкости получают несконденсировавшийся углеводородный газ C1-C₄ и фракцию легкого бензина НК - 120 °С. Низ колонны покидает мазут (выше 350 ⁰С) боковыми дистиллятами отбирают фракции тяжелого бензина (120-180 °С ) керосиновую (180-240 °С) и дизельную (240-350 °С). Атмосферный блок включает в себя сложную ректификационную колонну с вынесенными тремя отпарными секциями в виде отдельной составной колонны, трубчатую печь, группу теплообменников, группу холодильников, конденсатор пара (газа) с верха колонны, рефлюксную емкость, насосы и другое оборудование.

Нефть температурой 30-40 °С насосом прокачивается через группу теплообменников для нагрева получаемыми горячими нефтяными фракциям (бензиновой, керосиновой, дизельной, мазутом) до температуры 180-220°С и поступает в трубный змеевик нагревательно-испарительной трубчатой печи, где нагревается до температуры 330-350 °С и разделяется на паровую и жидкую фазы в питательной секции ректификационной колонны. В низ всех отпарных секций вводится определенное и разное количество перегретого водяного пара для понижения парциального давления углеводородов, и следовательно, для понижения их температуры кипения и исключения термического разложения тяжелых углеводородов, которое начинается при температуре 340-380 °С. Пар (газ) с верха колонны температурой 110 °С частично конденсируется в водяном конденсаторе; в рефлюксной емкости несконденсировавшийся газ отделяется от сконденсировавшегося жидкого потока, ко­торый, в свою очередь, разделяется отстаиванием на выводимый водяной конденсат и жидкую фракцию легкого бензина температурой 30-40 °С, часть которой насосом возвращается как жидкое орошение верха колонны, а остав­шаяся часть служит продуктовой фракцией. Боковые дистилляты (отборы) вводятся с низа соответствующих отпарных секций при температурах 160 °С (фракция тяжелого бензина), 220 °С (керосиновая фракция) и 250 °С( дизельная фракция) и насосом прокачиваются через группу теплообменни­ке для нагрева нефти. С низа колонны мазут температурой 320 °С насосом направляется также в теплообменники для нагрева нефти. Все получаемые фракции подаются по назначению в другие аппараты или на другие установки для их дальнейшей переработки.

Вакуумная ректификация мазута. Вакуумная ректификация применя­ется для разделения смесей тяжелых углеводородов, температура кипения которых при нормальном атмосферном давлении 0,1013 МПа (760 мм рт. ст.) выше температурного порога термической стабильности углеводородов 340-380 °С. В зависимости от профиля НПЗ и качества нефти при вакуумной ректификации мазут можно разделять (фракционировать) при топливном профиле НПЗ на широкую фракцию вакуумного газойля 350-500 °С (сырье для каталитического крекинга или гидрокрекинга) и на вакуумный остаток - гудрон (сырье для висбрекинга, коксования и производства битума). При топливно-масляном профиле НПЗ мазут фракционируют на 2-4 боковых ва­куумных дистиллята для производства базовых масел и дальнейшего полу­чения определенного ассортимента товарных нефтяных масел, а также на ва­куумный остаток - гудрон. В качестве примера опишем одну из установок вакуумной ректификации мазута (рис. 2).

Атмосферный остаток - мазут температурой 320-330°С насосом подается в вакуумную трубчатую печь для максимально возможного нагрева до тем­пературы 400-425 °С. Максимальное частичное испарение мазута в трубча­той печи достигается в результате глубокого вакуума и ввода значительного количества перегретого водяного пара температурой 400-450 °С. Парожидкая мазутная смесь направляется в питательную секцию сложной вакуумной рек­тификационной колонны, где поддерживается абсолютное давление 7-9 кПа (50-70 мм рт.ст.). В низ отпарной секции и питательную секцию вакуумной колонны также вводится водяной пар. В вакуумной сложной колонне выше питательной секции расположены пять укрепляющих секций, четыре отпарные секции оформлены в виде выносной составной колонны. Продуктами сложной колонны являются вакуумный газойль - верхний боковой дистил­лят из колонны, четыре узкие масляные фракции с низа соответствующих отпарных секций (сверху вниз): 1-й дистиллят, 2-й дистиллят, 3-й дистиллят и 4-й дистиллят. Нижний продукт колонны - вакуумный остаток (гудрон также является ценной остаточной масляной фракцией выше 500 °С. Рабочее давление на верху вакуумной колонны 4,3 кПа (32 мм рт. ст.) создается мош­ной вакуумсоздающей системой. Температура верха колонны 60 °С, на верхнюю тарелку колонны поступает верхнее циркуляционное орошение (ВЦО) - это вакуумный газойль температурой 53 °С. С низа верхней укрепляющей секции колонны вакуумный газойль отбирается температурой 140 °С, насосом прокачивается через теплообменник для нагрева нефти на установку через водяной холодильник. Часть вакуумного газойля служит как ВЦО, - другая часть направляется на дальнейшую переработку. Основной задачей ВЦО является полная конденсация углеводородного парового потока, который практически не должен поступать в вакуумсодержащую систему.

Боковые масляные дистилляты отбираются с низа соответствующих отпарных секций, под нижнюю тарелку которых подается перегретый водяной пар. Масляные дистилляты с низа отпарных секций имеют температуру 115 ⁰С (1-й дистиллят), 255 °С (2-й дистиллят), 278 °С (3-й дистиллят) и 315 °С 4-й дистиллят). Эти дистилляты и вакуумный остаток насосом прокачива­йся через теплообменники, а потом через холодильники для охлаждения до температуры 80-120°С. В каждой укрепляющей секции вакуумной колонны организуется свое промежуточное циркуляционное орошение (ПЦО) для созданияия жидкого орошения секции.



Рис. 2. Схема установки вакуумной ректификации мазута:

1 - печь; 2 - насосы; 3 - теплообменники; 4 - холодильники; 5 - вакуумная колонна; 6 - вакуум-приемник;

7 - трехсекционная отпарная колонна.

Потоки: I - мазут; II -водяной пар; III - промежуточные циркуляционные орошения; IV- продукты разложения; V— острое орошение; VI-фракции < 350 °С; VII-IX- вакуум-дистилляты; X- гудрон
Выше питательной секции располагается каплеуловителъ (промывной сепаратор), защищающий нижнюю укрепляющую секцию от уносимыхвверх брызг (капель) тяжелых углеводородов нижнего продукта колонны (гудрона). Каплеуловитель собирается из различной конструкции отбойных элементов, пакетов сеток или специальной насадки. Выше каплеуловителя предусматривается орошение (более 2 об. % на сырье) жидкой фракцией газойля как для промывки каплеуловителя, так и более тонкой очистки поднимающихся паров от уносимых капель гудрона.

Глубокий вакуум в колонне создается мощной конденсационно-вакуумной системой (КВС), задачами которой является возможно полная конденсация парогазового потока с верха вакуумной колонны и поддержание в ней низкого остаточного давления. Давление на верху вакуумной колонны предпочтительно поддерживать на уровне 4 кПа (30 мм рт. ст.) и даже 1,0—1,5 кПа (7,5- 11,3 мм рт. ст.) для наиболее совершенной «сухой» вакуумной ректификацией без использования водяного пара. Существуют 5-6 разновидностей КВС отличающихся числом ступеней конденсации парогазового потока.

Первая ступень - это ВЦО на верху вакуумной колонны, с помощью которого конденсируется основная часть паров вакуумного газойля, но неконденсируется водяной пар и неконденсируемые углеводородный газ (продукт термического разложения мазута C1-C₆₊ с молекулярной массой 40-70) и инертный газ в количестве 0,01-0,05 % на мазут (70-90 % воздуха, подсасываемого в колонну, 10-30 % СО2, и сернистые соединения H₂S и др.).

Вторая ступень конденсации - выносные (вне колонны) конденсаторы водяного и воздушного охлаждения, в которых должны практически полностью сконденсироваться водяной пар и следы вакуумного газойля, которое отделяются в сепараторе.

Третья ступень конденсации — это барометрический конденсатор смеше­ния в котором водой конденсируются и абсорбируются (поглощаются) наиболее легкие углеводороды. Барометрический конденсатор потребляет большое количество воды, которая загрязняется нефтепродуктами и сернистым соединениями, что требует ее специальной очистки. Поэтому в настояшее время применение барометрического конденсатора смешения стараются ограничить.

Четвертая ступень конденсации — промежуточные последовательно соединенные конденсаторы вакуумных эжекторов (работающих на водяном паре высокого давления 1,5 МПа и больше), которых может быть до 3-5.

Вторая ступень также малоэффективна, так как она имеет большое гидрадравлическое сопротивление и ее желательно заменять усовершенствованой первой ступенью.

Современные процессы переработки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ – АТ, ЭЛОУ – АВТ и т.д.

Еще более существенные экономические преимущества достигаются при комбинировании АТ и АВТ (или ЭЛОУ – АТ и ЭЛОУ АВТ) с другими технологическими процессами, такими как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг и т.д.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ (делаем фото отправляем мне на почту, каждому выставляю оценку в журнал!) УКАЗЫВАЕМ ФИО и группу!!! (это первая оценка!)

Для того, чтобы вы лучше узнали современные комбинированные установки предлагаю Вам выполнить задание индивидуально работая с литературой.

Задание выполнять по вариантам (первые 10 человек по списку журнала 1 вариант, вторые 10 человек 2 вариант, остальные - 3 вариант)
Алгоритм для выполнения заданий:

1. 
   Подобрать схему согласно Вашего задания (учебник Ахметова стр…найти самостоятельно, например, ЭЛОУ – АВТ – 6)
   
2. 
   Вычертите схему в тетради.
   
3. 
   Подписать сырье и продукты.
   
4. 
   Подписать название подобранной Вами установки.
   
5. 
   Написать принцип действия выбранной Вами установки.
   
6. 
   Написать где используют продукты.
   

Вариант 1.

Подберите принципиальную схему для перегонки легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5 – 2,2 %) и бензиновых фракций (до 20-30 %) и фракций до 350 ⁰С. Начертите принципиальную схему этой установки. Подпишите и назовите сырье и продукты этой установки. Укажите направления использования продуктов.
Вариант 2.

Подберите принципиальную схему для вакуумной перегонки мазута топливного профиля – получение вакуумного газойля широкого фракционного состава (350 – 500 ⁰С), используемого как сырье установок каталитического крекинга. Начертите принципиальную схему этой установки. Подпишите и назовите сырье и продукты этой установки. Укажите направления использования продуктов.
Вариант 3.

Подберите принципиальную схему блока стабилизации и вторичной перегонки прямогонных бензинов с получением сырья каталитического риформинга топливного направления. Начертите принципиальную схему этой установки. Подпишите и назовите сырье и продукты этой установки. Укажите направления использования продуктов.


Задание для опорного конспекта (всем!). ВЫСЫЛАЕМ МНЕ НА ПОЧТУ!

УКАЗЫВАЕМ ФИО и группу!!! (это вторая оценка!)

Пользуясь литературой (Коршак А.А. стр…) Вам следует выполнить следующее задание:

1. 
   Выписать сырье и продукты термического и каталитического крекинга.
   
2. 
   Ответить письменно на вопрос: Зачем подвергают очистке светлые нефтепродукты и смазочные масла.
   
3. 
   Ответить письменно на вопрос: В чем заключается очистка светлых нефтепродуктов (щелочная очистка, кислотно – щелочная очистка, депарафинизация, гидроочистка, ингибирование) и очистка смазочных масел (депарафинизация, гидроочистка, деасфальтизация, щелочная очистка).