Схемы. Вариант 1 Установка стабилизации нефтей на промысле
 Скачать 4.17 Mb.
|
|
Вариант № 27 У  становка для производства водорода методом паровой каталитической конверсии легких углеводородовРИС. VI-4. Технологическая схема установки для производства водорода методом паровой каталитической конверсии легких углеводородов: 1 — дымовая труба; 2 — реактор гидрирования; 3 — адсорбер для поглощения сероводорода; 4 — воздуходувка; 5 — дымосос; 6 — теплообменники; 7 — инжекторный смеситель; 8 — печь паровой конверсии; 9, 19 — компрессоры; 10 — котлы-утилизаторы; 11, 13 — реакторы конверсии СО вСО2; 12— подогреватель; 14 — абсорбер для очистки от С02; 15 — турбина; 16 — регенератор абсорбента; 17 — реактор метанирования; 18 — газосепаратор; 20 — насос. Назначение установки — производство водорода, потребность в котором возрастает из года в год в связи с постоянным углублением процессов переработки нефти, повышением требований к качеству получаемых топлив и смазочных материалов, а также в связи с необходимостью обессеривания энергетического топлива. В качестве сырья для получения водорода методом паровой каталитической конверсии легких углеводородов могут быть использованы природные и заводские (сухие и жирные) газы, а также прямогонные бензины. Этот наиболее распространенный метод производства водорода включает три стадии; подготовку сырья к конверсии, собственно конверсию и удаление из продуктов оксидов углерода. Применяемая в настоящее время технология peгламентирует некоторые требования к качеству сырья, в частности по содержанию в нем соединений серы (в газах до 100 мг/м3, в бензинах до 0,3 мг/кг), отравляющих как никелевый катализатор паровой конверсии углеводородов, так и цинкмедный катализатор низкотемпературной конверсии оксида углерода. Присутствие в сырье непредельных углеводородов вызывает образование углеродистых отложений на катализаторе паровой конверсии углеводородов. В промышленности получают технический водород с содержанием водорода 95—98 % (об.). Производство технического водорода меньшей концентрации приводит к его повышенному расходу на установке гидрокрекинга, а большей концентрации — требует значительных затрат и экономически нерентабельно. Паровую конверсию углеводородов следует вести, избегая осаждения углерода на катализаторе, способствующего его разрушению и увеличению гидравлического сопротивления в реакторе. Для предотвращения этого процесса следует поддерживать некий минимальный расход водяного пара в процессе паровой конверсии углеводородов. Теоретически этот расход не должен быть ниже 2:1. Однако для улучшения теплопередачи на практике подают до 4—5 м3 пара на конверсию 1 м3 метана. В заводской практике для доочистки сырья для водородных установок нашли применение три типа процессов: очистка моноэтаноламином от сероводорода, одностадийное поглощение соединений серы поглотителем на основе оксида цинка (в случае присутствия лишь термически нестойких соединений серы) и двухступенчатая схема извлечения соединений серы, включающая деструктивное гидрирование сернистых соединений с последующим поглощением сероводорода на оксиде цинка. Современные установки по производству водорода обладают мощностью от 300 тыс. м3 до 3 млн. м3 водорода в сутки; для них характерны рабочие давления в интервале 2—3 МПа. Установка состоит из следующих секций: подготовки сырья (компрессор, подогреватель, аппараты для очистки сырья от соединений серы, пароперегреватель и инжекторный смеситель); паровой конверсии (печь паровой конверсии и паровой котел-утилизатор); конверсии оксида углерода в диоксид (реакторы средне- и низкотемпературной конверсии); очистки технологического газа от диоксида углерода (абсорбция горячим водным раствором карбоната калия, регенерация и др.) и секции метанирования. Технологическая схема установки представлена на рис. VI-4. Сырье (газ) сжимают компрессором 9 до давления 2,6 МПа, подогревают в подогревателе, расположенном в конвекционной секции печи 8, до температуры 300—400 °С и подают в реакторы 2 и 3 для очистки от соединений серы. К очищенному газу в смесителе 7 добавляют водяной пар, перегретый до 400—500 °С в пароперегревателе, также расположенном в конвекционной секции печи 8. Полученная парогазовая смесь поступает в печь паровой конверсии 8. Собственно процесс паровой конверсии углеводородов проходит в вертикальных трубчатых реакторах, заполненных катализатором и размещенных в радиантной секции печи в один, два или несколько рядов, закрепленных только внизу или вверху и обогреваемых с двух сторон. Типичный катализатор процесса — никель, нанесенный на оксид алюминия. Парогазовая смесь с температурой 400—500 °С подается в реакционную трубу через верхний коллектор, а конвертированный газ отводится снизу. Газовые факельные горелки располагаются в своде печи 8, а дымовые газы поступают сверху в нижние борова и затем через общий боров, расположенный в торце печи, с температурой 950 — 1100°С —в конвекционную секцию печи. Топливом для печи служит очищенный от сернистых соединений технологический или природный газ. Воздух, необходимый для горения, подается воздуходувкой 4 через теплообменник 6, где он подогревается дымовыми газами до 300—400 °С, затем дымовые газы отсасываются дымососом 5 и выводятся в атмосферу через дымовую трубу 1. Конвертированный газ, охладившийся до 400 — 450 °С в паровом котле-утилизаторе 10, поступает в реактор 11 среднетемпературной конверсии оксида углерода в диоксид над железохромовым катализатором. После понижения температуры до 230 — 260 °С в котле-утилизаторе 10 и подогревателе воды 12 парогазовая смесь поступает в реактор 13 низкотемпературной конверсии оксида углерода над цинк- медным катализатором. Смесь водорода, диоксида углерода и водяного пара охлаждают далее в теплообменниках 6 до 104 °С и направляют в абсорбер 14 на очистку горячим водным раствором карбоната калия от диоксида углерода. Насыщенный диоксидом углерода раствор поступает из абсорбера 14 в турбину 15, где его давление снижается примерно с 2,0 до 0,2—0,4 МПа, а затем в регенератор 16. Здесь в результате подогрева раствора в теплообменнике 6 и снижения давления из раствора выделяется диоксид углерода и вместе с парами воды выводится в атмосферу. Водородсодержащий газ из абсорбера 14, подогретый до 300 °С в теплообменнике 6, поступает в реактор метанирования 17, где непревращенный оксид и неудаленный диоксид углерода гидрируются с образованием метана. После метанирования водород охлаждается в теплообменных аппаратах 6 и 12 до 30— 40 °С и далее в сепараторе 18 отделяется от сконденсировавшегося водяного пара. Водород компримируют компрессором 19 до давлений, требуемых потребителю (обычно 4—15 МПа). Конверсия углеводородов ведется при 800— 900 °С и 2,2—2,4 МПа над никелевым катализатором. Расход природного газа составляет 1,03—1,05 м3 на 1 м3 получаемого технического водорода; расход водяного пара — от 0,60 до 0,66 м3 на 1 м3 сухого газа. Спецификой работы установки, требующей строжайшего соблюдения правил безопасности и правил эксплуатации аппаратов, работающих под давлением, является применение взрывоопасных и токсичных веществ. Установка паровой каталитической конверсии углеводородов для производства водорода часто является составной частью установки гидрокрекинга; ее строительство обходится примерно в 25—30 % стоимости установки гидрокрекинга. Вариант № 28 Установка одноступенчатой деасфальтизации гудронов жидким пропаном  РИС. Vll-1. Технологическая схема установки одноступенчатой деасфальтизации гудрона жидким пропаном: 1, 10, 21, 26 — насосы; 2,3 — паровые подогреватели; 4 — колонна деасфальтизации; 5 — встроенный подогреватель; 6 — регулятор давления; 7 — конденсатоотводчнк; 8 — указатель уровня; 9 — регулятор расхода; 11 — приемник; 12, 12а — водяные конденсаторы-холодильники; 13 — воздушный конденсатор паров пропана; 14, 16 — испарители; 15 — каплеотбойник; 17 — компрессор; 18 — каплеуловитель; 19 — трубчатая печь; 20 — сепаратор; 22, 27 — водяные холодильники; 23, 25 — отпарные колонны; 24 — каплеотбойник насадочного типа; 28 — конденсатор смешения. Целевым продуктом одноступенчатой установки деасфальтизации гудронов жидким пропаном является деасфальтизат, в котором концентрация парафино-нафтеновых углеводородов значительно выше, чем в сырье. Пропан растворяет предпочтительно парафиновые, парафино-нафтеновые и легкие ароматические углеводороды, присутствующие в гудроне или концентрате. Асфальтены, смолы и полициклические ароматические углеводороды концентрируются в побочном продукте — битуме деасфальтизации, который отводится в смеси с пропаном (30—35 % асе. на смесь) с низа деасфальтизационной колонны. Показатели качества деасфальтизатов:
Содержание металлов (никеля и ванадия) в деас- фальтизате значительно меньше, чем в сырье; глубокого же обессеривания не наблюдается. Установка включает следующие основные секции: деасфальтизации, регенерации пропана при высоком давлении (от 2,5 до 1,8 МПа), регенерации пропана при низком давлении (несколько превышающем атмосферное). Технологическая схема установки представлена на рис. VII-1. Остаточное сырье (гудрон или концентрат) насосом 1 подается через паровой подогреватель 3 в среднюю часть деасфальтизационной колонны 4. На некоторых установках в сырье перед входом его в подогреватель 3 вводят пропан (умеренное количество), причем во избежание гидравлического удара используют смеситель. Сжиженный пропан, забираемый из приемника 11 насосом 10, направляется через паровой подогреватель 2 в нижнюю зону колонны 4. В средней части колонны пропан в восходящем потоке контактирует с опускающимися более нагретым сырьем и внутренним рециркулятом. В зоне контактирования расположены тарелки жалюзийного или насадочиого типа. Для равномерного распределения по поперечному сечению колонны сырье и пропан вводятся в нее через распределители трубчатой конструкции с большим числом отверстий, обращенных вниз — для сырья и вверх — для пропана. Раствор деасфальтизата до выхода из колонны 4 нагревается в верхнем встроенном подогревателе 5 и далее отстаивается в самой верхней зоне колонны 4 от выделившихся при нагреве тяжелых фракций, так называемых «смол». Пройдя регулятор давления 6, раствор деасфальтизата поступает в испаритель 14, обогреваемый водяным паром низкого давления, а затем в испаритель 16, обогреваемый паром повышенного давления. Водяной пар вводится в трубные пучки испарителей 14 и 16. Температура кипящего раствора в первом из них менее высокая, чем во втором. По пути из колонны 4 в испаритель 14 часть пропана переходит в парообразное состояние вследствие вскипания при снижении давления примерно с 4,0 до 2,4 МПа. Выходящий из испарителя 16 раствор деасфальтизата, содержащий относительно небольшое количество пропана (обычно не более 6 % масс.), обрабатывается в отпарной колонне 23 открытым водяным паром. С верха этой колонны уходит смесь пропановых и водяных паров, а с низа — готовый деасфальтизат, направляемый насосом 21 через холодильник 22 в резервуар. Полноту удаления пропана контролируют по температуре вспышки деасфальтизата. Битумный раствор, выходящий из деасфальтизационной колонны снизу, непрерывно поступает через регулятор расхода 9 в змеевик печи 19. На выходе из этого змеевика значительная часть пропана находится в парообразном состоянии. Пары отделяются от жидкости в горизонтальном сепараторе 20, работающем под тем же давлением, что и испаритель 16. Остатки пропана отпариваются открытым водяным паром в битумной отпарной колонне 26. Битум деасфальтизации откачивается с низа этой колонны поршневым насосом 26, за которым следует холодильник 27. Пары пропана высокого давления по выходе из аппаратов 14, 16 и 20 поступают через каплеотбойник 15 в конденсаторы-холодильники 13 и 12. Сжиженный пропан собирается в приемнике И. В конденсаторах-холодильниках 13 и 12 пары пропана конденсируются под давлением, близком к рабочему давлению в аппаратах 16 и 20, т. е. при 1,7—1,8 МПа. Этим достигается необходимый температурный перепад между теплоотдающей и охлаждающей средами без применения компрессора. На некоторых установках пары пропана, выходящие из сепаратора 20 и освобожденные от увлекаемых капель битума, являются теплоносителем для одного из испарителей. Пары пропана низкого давления, выходящие в смеси с водяным паром из отпарных колонн 23 и 25, освобождаются от водяного пара в конденсаторе смешения 28 и затем, пройдя каплеуловитель 18, сжимаются компрессором 17 и направляются в конденсатор-холодильник 12а. Потери пропана восполняются подачей его извне в приемник 11. Если пропан вводится в деасфальтизационную колонну через два внутренних распределителя, то пропан, направляемый в расположенный выше распределитель, предварительно нагревают до более высокой температуры (например, до 70 °С) по сравнению с пропаном, подаваемым через нижний распределитель (на схеме показан только один распределитель пропана). На некоторых установках битумный раствор до входа в змеевик печи 19 подогревают в теплообменнике. Трубчатая печь ограждена противопожарной стеной. Во избежание прогара труб змеевиков печи очень важно обеспечить непрерывное поступление в них достаточного количества раствора или смеси его с экстрактом, добавленным для уменьшения вязкости битума деасфальтизации. Расход топлива зависит от его теплотворной способности, качества подаваемого сырья, глубины его деасфальтизации и других факторов и составляет в среднем 15—30 кг на 1 т гудрона. Для уменьшения уноса парами мелких капель жидкости в верхних частях аппаратов 23, 25 и 28 расположены отбойные тарелки 24 насадочного типа (слой из колец Рашига). На установках деасфальтизации довольно большой расход водяного пара, причем предусмотрена проверка чистоты его конденсата, поскольку при недостаточной плотности соединений в испарителях или подогревателях растворы, находясь под более высоким давлением, могут проникать в зоны конденсации водяного пара. На многих установках имеется колонна щелочной очистки от сероводорода паров технического пропана, выходящих из конденсатора смешения 28. Технологический режим установки при переработке сернистого смолистого гудрона:
Удельный расход технического пропана на установках одноступенчатой деасфальтизации равен 2— 4 кг на 1 т перерабатываемого гудрона. Ниже в таблицах приведены характеристики и выходы деасфальтизатов, полученных одноступенчатой деасфальтизацией концентратов и гудронов разного качества. |