Вакуумная перегонка мазута. Реферат. Ведение Актуальность темы
 Скачать 193.5 Kb.
|
1 2 Ведение Актуальность темы: Значение нефти для энергетики, транспорта, различных отраслей промышленности чрезвычайно велико. Из нефти вырабатывается всевозможные виды жидкого топлива, смазочные и специальные масла, пластичные смазки, парафины, технически углерод (сажа), битумы, нефтяной кокс и другие товарные продукты. Получаемы при переработки нефти легкие алканы и алкены, жидкие и твердые парафины ароматические углеводороды, представляет собой ценное сырье для дальнейшей химической переработки. Научная новизна: Новизна работы заключается в том, что многих процессах вакуумной перегонки мазута как сырье используется чисто мазут, а в данной работе использованы смесь разных остатков вторичного процесса, в частности черный соляр окисление битума, бензин отгон от гидроочистки, лигроин из АТ смешивали вместе с мазутом в соотношениях 1:0,1. Практические ценность: Для современных заводов более типично глубокая переработка нефти. Проекты новых нефтеперерабатывающих заводов и реконструкция существующих ориентированы на глубокую переработку нефти по комплексным схемам, предусматривающим получение как топлив, так и сырья для нефтехимии. Оценка современного состояния решаемой научной проблемы: Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов физико-химическими свойствами нефти, уровнем развития техники нефтепереработки и потребностями в товарных нефтепродуктов данного экономического района. Цель работы: При глубокой переработке нефти стремятся получить максимально возможный выход высококачественных авиационных и автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных топлив и топлив для реактивных двигателей. Таким образом, предусматривается такой выбор процессов вторичной переработки, при катаром из тяжелых нефтяных фракции и остатка – гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. Задачи работы: Нефтеперерабатывающие заводы должны отвечать следующим требованиям: Обладать высокой пропускной способностью и минимальным числом единичных технологических установок с использованием комбинированных систем. Осуществлять комплексную переработку нефти с минимальной долей отходов. Обеспечивать высокое качество получаемых продуктов при максимальной рентабельности. Использовать безотказную технологию с учетом экологических требований. 1 Литературный обзор В СНГ технология глубокой вакуумной перегонки мазута (ГВП) с самого начала возникновения этой проблемы прорабатывалось двумя путями: одноступенчатая ГВП в колонне с регулярной насадкой и пониженной до I кПа (5 – 7 мм рт.ст.) давление наверху колонны. двухступенчатая ГВП в колоннах с тарелками или регулярной насадкой при обычных для совершенной технологии давлениях наверху колонн 5кПа (40 мм рт.ст.) – схемы А и Б ГрозНИИ. Схема, прорабатываемая БассНИИ ИП идентична направлению, принятому за рубежом, однако ее реализация в нашей стране вряд ли возможна в ближайшие несколько лет из-за того, что нет промышленно освоенных регулярных насадок для вакуумных колонн и мощных вакуум – создающих устройств на давление 1-2 кПа. К тому же, результаты исследования технология ГВП по такой схеме, выполненные ее авторами показали, что удовлетворительные результат по выходу и качеству УВГ получаются при выводе с нижней укрепляющей тарелки колонны тяжелой флегмы и ее рециркуляции в сырье колонны около 10% масс, и при остаточном давлении в питательной части колонны порядка 2,7 – 4,0 кПа. Это означает, что наверху колонны остаточное давление должно быть порядка 0,5 кПа (учитывая перепад на насадке), что нельзя рассматривать как реальный путь для промышленности, поскольку нет аппаратуры для создания такого глубокого вакуума, а сама вакуумная колонны будет при этом иметь диаметр около 14 – 15 метров (для АВТ мощностью 6 млн. т/год). В работе авторы изучали влияние инертных компонентов (газ разложения мазута и подсасываемый в колонну воздух) на выход и качество вакуумного газойля. Исследование было проведено расчетом для колонны без ввода водяного пара и при остаточная давлении в зоне ввода питания – 2,7 кПа. В результате было показано, что увеличение доли инертного газа в пределах 0,15 – 0,3% оказывает отрицательное влияние на выход и качество газойля и ведет к увеличению почти вдвое потерь газойливых фракций через верх колонны. Другой важный вывод, сделанный авторами этих работ, состоит в том, что при ГВП очень резко меняются нагрузки по парам и жидкости по высоте колонны. Для насадок, где фактор равномерности распределения паров и жидкости по сечению колонны имеет решающее значение такой градиент нагрузки по высоте колонны окажет только отрицательное значение. Интересное решение по получению УВГ предложено в одной из работ. По разработанной их автором схемы тяжелый компонент вакуумного газойля выводится из отгонной части вакуумной колонны боковым потоком. Для этого весь поток флегмы с последней тарелки укрепляющей секции колонны пропускают через печь (на вход которой подают водяной пар) и полученный парожидкий поток вводят на одну из средних тарелок отгонной секции, создавая в ней дополнительное паровое орошение. С тарелки, лежащей ниже вакуумною газойля. А снизу отгонной секции – гудрон. Двухступенчатые схемы ГВП, заслуживают большое внимание именно сейчас и они более реальны и перспективны по следующим обстоятельством: они базируются на типовом, освоенном отечественной промышленностью оборудования (колонны, эжекторы, насосы); схемы являются более гибкими и позволяющими варьировать отбор и качество УВГ воздействием на режим работы каждой ступени отдельно; менее чувствительны к качеству исходного мазута по содержанию в нем фракцией до 3500С; при использовании в колоннах регулярной насадки вместо тарелок эти схемы обеспечат более глубокий отбор УВГ (при тех же давлениях наверху колонн), чем по схеме «В». По первой из этих схем (А) в первом по ходу мазута вакуумном фракционирующем испарителе при относительно неглубоком вакууме (Р=12-20 кПа) отбирается легкий компонент УВГ, а затем утяжеленный мазут после нагрева в печи с водяным паром (0,5% на мазут) перегоняется в основной вакуумной колонне с отбором среднего и тяжелого компонентов УВГ. Таким образом удается при относительно небольших энергозатратах (в одной печи) отобрать УВГ с концом кипения 550 - 5600С. По второй схеме (Б) мазут сразу же после К-2 нагревают в печи и в основной колонне (без ввода в нее пара), из него выделяют большую часть УВГ (фр. 450 – 5000С), а затем гудрон направляют в отпарную колонну, где давление ниже и доотгоняют тяжелый компонент УВГ. Для более компактной реализации этой схемы была также разработана вакуумная колонна с двухсекционной отгонной частью. Многочисленными исследованиями было показано, что эти схемы позволяют отбирать от мазута фракции, кипящие до 550 - 5600С. Развитием этих схем является способ, сочетающий деструктивный процесс с блоком ГВП. Впервые в промышленности схема Б была реализована в проекте блока глубокой вакуумной перегонки мазута для НПЗ фирмы «Нефтегаз» (СФРО) в г.Тангево, разработанной Горькгипронефтехим в 1975 г. по контракту №10080. Установка пущена и сдана гарантийной по акту 14.12.82. Двухступенчатый способ ГВП здесь был реализован в однокорпусной вакуумной колонне. Таблица 1 - Показатели работы
Продолжение таблицы 1
Видно, что на второй ступени дополнительно получено около 5% от сырья тяжелого компонента УВГ, суммарный отбор которого от мазута составил 52,6%. В конце 1983 г. по такой схеме Б (с отдельной отгонной колонной) был пущен блок ГВП в составе комбинированной установки КТ-1 на Павлодарском НПЗ (проект Грозгипронефтехим). Однако, пуск проходивший в период сильных морозов, сопровождался осложнениями и отгонная колонна, поврежденная при пуске была отключена. Основные работы по подключению этой колонны выполнены в текущем году и протекая технология ГВП по схеме Б будет реализована на этом заводе в 1985-86 г.г. В этой связи надо заметить, что отечественные установки каталитического крекинга пока не готовы перерабатывать УВГ с концом кипения 5500С, также как и их блоки гидроочистки УВГ. Поэтому создается ситуация, когда возможности получения УВГ в промышленных условиях опережают возможности крекинга такого сырья, а это не стимулирует промышленное освоение технологии получения УВГ, как это имело место на Павлодарском НПЗ. Несомненно преимущества двухступенчатых схем ГрозНИИ и исключительный опыт их промышленного освоения стали основанием для включения их в технологический регламент на проектирования реконсрукции блока вакуумной перегонки установки ЭЛОУ-АВТ-6 Грозненского ПНЗ по схеме ГВП. При этом регламент предусматривается как один из вариантов реконструкции объединенный вариант схем А и Б, т.е. трехступенчатую перегонку мазута. Как уже отмечалось выше реализация любой из указанных выше схем в этой или иной мере связана с эффективностью внутренних устройств вакуумных колонн – тарелок (насадок), узла ввода и сепарации фаз сырья, узлов вывода потока из колонн, конденсационных секций и др. В этом направлении сейчас ведутся широкие исследования как головным институтом ВНИИНефтемаш, так и отраслевыми и учебными технологическими институтами – ГрозНИИ, ВАШНИИ, ГНИ, УНИ. От полного и четкого разделения паровой и жидкой фаз мазута при его входе из печи в колонну в многом зависит качество УВГ по содержанию смолистых веществ, металлов, коксуемости. Из литературы широко известна положительная роль плоских сетчатых каплеуловителей в вакуумных колоннах, однако опыт их эксплуатации показал и присущие им недостаток – скопление тяжелой флегмы на них, закоксовывание, если все ведется систематическая их промывка, образование вторичного уноса жидкости и др. Проблема была решена после разработки нового типа оспарирующего устройства и каплеотбойника с наклонными сетчатыми пакетами. Сочетание этих двух устройств в зоне питания дает двухступенчатое и полное разделение фаз, и главное исключает указанные выше недостатки плоских каплеотбойников. Такая новая система сепарации фаз действует уже в двух промышленных колоннах перегонки дизтоплива (на Киршиком и Куйбышевском НПЗ) и подтвердила ее высокую эффективность. В вопросе о замене тарелок в промышленных вакуумных колонах регулярной насадкой продолжающиеся уже много лет в нашей стране поиски пока не увенчались созданием насадок, приемлемых для широкого распространения. Существуют отрывочные сведения о том, что за рубежом такие насадки есть и работают в колоннах диаметром до 6 м. Современные же вакуумные колонны АВТ мощностью от 3 до 6 млн. т/год имеют диаметры от 8 до 10 м. В этих условиях сложнейшей инженерной задачи становится равномерной распределение флегмы по сечению колонны на такой насадки и удержание этой равномерности по высоте. В стремлении как-то решить эту проблему было предложено устройство колонны тарельчатого типа, в которой тарелки выполнены из барботажными, а пленочными в виде регулярной насадки. Сохранение тарельчатого принципа (сбор и распределение жидкости на каждой тарелке) в сочетании с насадочным устройством позволяет избежать указанные выше трудности в распределении жидкости и сохранить все преимущества насадок. 1.1 Влияние температуры верха колонны на качество компонента дизельного топлива Одновременно с углублением вакуума при снижении температуры на верху вакуумной колонны ожидалось снижение температуры застывания дизельного топлива. Дело в том, что на температуру застывания нефтяных продуктов в значительной степени влияет не конец кипения фракции, а содержание легкокипящих компонентов. При этом количество дизельных (соляровых) паров, уносимое из колонны, было значительным и составляло 8-10 м3/ч. До реконструкции фракция до 350°С из колонны направлялась либо обратно в нефть, либо на приготовление топочного мазута. Обводненная фракция дизельного топлива из барометрического ящика также направлялась обратно в нефть. Ниже в разделе "Результаты реконструкции" указано изменение качество фр. до 350°С после модернизации колонны К-10. Расчеты показали, что в результате реконструкции отбор фракции до 350°С увеличится с 2 до 3% на нефть. На основании вышеизложенного было принято решение снизить температуру верха колонны К-10 с 135 до 80°С. Реализация проекта: После принятия решения об изменении температуры на верху вакуумной колонны перед ЗАО "ПИРО" стала задача практического осуществления данного решения. Вследствие резкого снижения объема паров в зоне верхнего циркуляционного орошения вакуумной колонны и значительного количества жидкости на тарелках в зоне ЦО оказалось затруднительным снизить температуру на верху колонны К-10, используя только существующие тарелки, установленные в колонне. 1.2 Простая перегонка в вакууме и с водяным паром Для разделения термически нестойких нефтяных смесей, температура кипения которых при атмосферном давлении выше температуры их термического разложения, широко используют перегонку в вакууме и с водяным паром или с каким-либо другим инертным агентом. Вакуум и водяной пар понижает парциальное давление компонентов смеси и вызывает тем самым кипение жидкости при меньшей температуре. При перегонке в вакууме тепло для испарения жидкости отбирается от самого продукта, благодаря чему температура потока понижается. Постепенное испарение с водяным паром применяют для отгонки небольшой массы растворителя от практически нелетучих масляных фракций. Однократное испарение с водяным паром применяют в процессе первичной перегонки в вакууме – при разделении мазута. Для разделения мазута широко используют также однократную перегонку в вакууме с водяным паром. Сочетание голубого вакуума с водяным паром значительно понижает температуру перегонки и позволяет тем самым вести процесс при почти полном отсутствии разложения углеводородов с получением при этом большого отгона масляных фракций. В качестве испаряющего агента, кроме водяного пара, применяют различные газы-водород, азот, природный газ и наиболее легкие углеводороды. При перегонке тяжелых остатков испаряющим агентом могут быть также легкие топливные фракции – пары бензинов, легкие фракции дизельного топлива. При выборе испаряющегося агента учитывают в основном его плотность и температуру конденсации. Очевидно, чем легче газ и выше температура конденсации. Тем меньше его требуется для осуществления процесса перегонки и легче условия его конденсации, т.е. отпариваемые фракции будут полнее извлекаться из газового потока. В связи с этим в качестве испаряющего агенты наиболее предпочтителен водяной пар. Для предотвращения конденсации водяного пара в нефтепродуктах используются перегретый водяной пар с температурной, равной температуре сырья или несколько выше. Например, для перегонки нефти и мазута это соответственно температуры 350-450оС при 0,2-0,3 МПа. Перегретый водяной пар после контакта с нефтяной смесью быстро принимает состояние насыщения. Кроме снижения парциального давления паров нефтепродуктов водяной пар перемешивает жидкость, предотвращая возможность местных ее перегревов закоксовывание поверхности нагрева (обычно труб печи), увеличивает поверхность испарения жидкости за счет образования струй и пузырей. В то же время водяной пар значительно обводняет нефтепродукты и при предъявлении особо жестких требований к их качеству в отношении содержания влаги он не применяется при перегонке. Например, водяной пар, растворяясь в керосиновой и дизельной фракциях при однократном их испарении, во время хождения выделяется и конденсируется в виде мелкой стойкой дисперсной эмульсии, приводящей к помутнению топлива и отрицательно сказывающейся на работе реакторов гидроочистки. Удаляются такие эмульсии обычно при длительном отстое топлив в резервуарах [2]. 1 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||