Орошение нефти это


Виды орошений ректификационных колонн.



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Лекция 4. Первичная перегонка нефти

Перегонка нефти в присутствии испаряющего агента

 

Одним из методов повышения концентрации высококипящих компонентов в остатке от перегонки нефти является ввод в нижнюю часть ректификационной колонны испаряющего агента. В качестве него обычно используют водяной пар, но можно применять пары бензина, керосина, дизельной фракции. При вводе водяного пара создаются условия, при которых жидкость оказывается как бы перегретой, что вызывает ее испарение. Теплота, необходимая для отпаривания легких углеводородов, отнимается от самой жидкости, в связи с чем она охлаждается. Получается, что в присутствии испаряющего агента в ректификационной колонне снижается парциальное давление углеводородов, а, следовательно, их температура кипения. В результате наиболее низкокипящие углеводороды переходят в парообразное состояние и вместе с водяным паром поднимаются вверх по колонне. Водяной пар проходит всю ректификационную колонну и уходит с верхним продуктом, понижая температуру в ней на 10–20 °С. Кроме того, ректификация происходит под влиянием изменения, точнее возрастания снизу вверх давления углеводородных паров. Такое возрастание давления обусловливается вводом водяного пара, парциальное давление которого падает на пути движения снизу вверх, и этим он дает избыток давления внизу, который позволяет перемещать общую массу паров снизу вверх через встречающиеся на пути сопротивления. Расход водяного пара зависит от количества отпариваемых компонентов, их природы и условий в низу колонны. Для хорошей ректификации жидкой фазы внизу колонны необходимо, чтобы примерно 25 % ее переходило в парообразное состояние. Наибольший эффект испаряющего влияния проявляется при его расходе при атмосферном давлении 1,2–3,5, а в вакуумной колонне – 5–8 % масс. на перегоняемое сырье.

Итак, водяной пар уменьшает парциальное давление паров углеводородов, облегчает их испарение и понижает в колонне температуру, но, кроме того, он создает необходимые для ректификации условия (градиент давлений углеводородных паров) и выполняет роль двигателя. Необходимо указать на следующие недостатки применения водяного пара в качестве испаряющего агента:

• увеличение затрат энергии (тепла и холода) на перегонку и конденсацию;• повышение нагрузки колонн по парам, что приводит к увеличению диаметра колонны;

• увеличение сопротивления и повышение давления в колонне и других аппаратах;• обводнение нефтепродуктов и необходимость их последующей сушки;

• усиление коррозии аппаратуры в присутствии сероводорода и хлористого водорода и образование больших количеств сточных вод;

• тепло его конденсации не используется.

В этой связи в последние годы в мировой нефтепереработке проявляется тенденция к существенному ограничению применения водяного пара и к переводу установок на технологию сухой перегонки или в качестве испаряющего агента использовать легкие нефтяные фракции. Однако чем ниже температура кипения испаряющего агента и больше его относительное количество, тем ниже температура перегонки; но чем он легче, тем больше он теряется в процессе перегонки, поэтому в качестве испаряющего агента рекомендуют применять керосиногазойлевую фракцию.

 

Виды орошений ректификационных колонн.

Нормальная работа ректификационных колонн и требуемое качество продуктов перегонки обеспечиваются путем регулирования теплового режима, то есть отводом тепла в концентрационной и подводом тепла в отгонной секциях колонн, а также нагревом сырья до оптимальной температуры. В промышленных процессах перегонки нефти применяют следующие способы регулирования температурного режима по высоте колонны (см. рис. 1):

а) использование парциального конденсатора;

б) организация испаряющегося (холодного) орошения;

 

Рис. 1. Способы создания орошений в ректификационной колонне:

а – отвод тепла парциальным конденсатором;

б – отвод тепла холодным (острым) орошением;

в, г – отвод тепла неиспаряющимся циркуляционным орошением;

1 – ректификационная колонна; 2 – конденсатор-холодильник; 3 – емкость; 4 – отпарная колонна.

Парциальный конденсатор (горячее орошение)представляет собой кожухотрубчатый теплообменный аппарат (рис. 1, а), установленный сверху колонны. Охлаждающим агентом служит вода. Поступающие в межтрубное пространство пары частично конденсируются и возвращаются на верхнюю тарелку в виде орошения, а пары отводятся из конденсатора. Из-за трудности монтажа и обслуживания, а также изначительной коррозии конденсатора этот способ получил ограниченное применение (в малотоннажных установках).

Холодное (острое) орошение (рис. 1, б). Этот способ отвода тепла вверху колонны получил наибольшее распространение в практике нефтепереработки. Паровой поток, уходящий с верха колонны, полностью конденсируется в конденсаторе-холодильнике (водяном или воздушном) и поступает в емкость или сепаратор, откуда часть ректификата насосом подается обратно в ректификационную колонну в качестве холодного испаряющегося орошения, а балансовое его количество отводится как целевой продукт.

Циркуляционное неиспаряющееся орошение (рис. 1, в). Этот вариант отвода тепла используется широко не только для регулирования температуры наверху, но и в средних сечениях сложных колонн. Для создания циркуляционного орошения с некоторой тарелки колонны выводят часть флегмы (или бокового дистиллята), охлаждают в теплообменнике, в котором она отдает тепло исходному сырью, после чего насосом возвращают на вышележащую тарелку.

Циркуляционное орошение часто сочетают с острым орошением. Так, сложная колонна атмосферной перегонки нефти обычно имеет вверху острое орошение и по высоте несколько промежуточных циркуляционных орошений. Последние располагаются обычно под отбором бокового погона (отбирают на 3 – 4 тарелки ниже, чем вывод фракции в отпарную секцию) или используют отбор бокового погона для создания циркуляционного орошения с подачей последнего в колонну выше точки возврата паров из отпарной секции (рис. 1, г). В концентрационной секции сложных колонн вакуумной перегонки мазута отвод тепла осуществляется посредством циркуляционного орошения.

Использование только одного острого орошения в колоннах неэкономично, так как тепло верхнего погона малопригодно для регенерации тепла. Кроме того, не обеспечивается оптимальное распределение флегмового числа по высоте колонны. Флегмовое число (R) характеризует соотношение жидкого и парового потоков в концентрационной части колонны: R=L/D, где L и D – количества флегмы и ректификата. Как правило, флегмовое число значительное на верхних и низкое на нижних тарелках колонны. Соответственно сверху вниз уменьшаются значения КПД тарелок, а также коэффициент относительной летучести (коэффициент относительной летучести (ά) – отношение летучестей компонентов при одинаковых температуре и давлении; ά = К1/К2, где К1 и К2 – константы фазового равновесия соответственно низко- и высококипящего компонентов) и, следовательно, ухудшаетсяразделительная способность нижних тарелок концентрационной секции колонны. При использовании циркуляционного орошения рационально используется тепло отбираемых дистиллятов для подогрева нефти, выравнивается нагрузка по высоте колонны и тем самым увеличивается производительность колонны и обеспечиваются оптимальные условия работы контактных устройств в концентрационнойсекции. Количество тепла, отводимого каждым циркуляционным орошением, определяется требованиями к качеству получаемых дистиллятов и регулируется по температуре паров под тарелкой отбора этих дистиллятов.

Для создания восходящего потока паров, а также максимального извлечения из жидкого остатка более легких фракций в нижнюю часть колонны подают тепло. Делается это путем ввода, в основном, острого пара или при помощи трубчатой печи. Суть последнего заключалась в том, что часть кубового продукта прокачивалась через печь, и подогретая парожидкостная смесь (горячая струя) вновь поступала в низ колонны. Этот способ использовался в колоннах отбензинивания нефти (К-1). Сейчас же от нее отказались по следующим причинам:

1. чтобы увеличить температуру низа колонны К-1 на 30–40 °С требуется большое количество циркуляционного орошения нефти;

2. усложняется схема установки, так как под такой поток желательно иметь отдельные змеевики в печах, иначе создается повышенное давление в змеевиках печей, увеличивается расход энергозатрат;

3. перегружаются тарелки отгонной части колонны по жидкости, что уменьшает эффективность их работы;

4. разложение сераорганики;

5. в «горячей струе» отбензиненной нефти меньше легких фракций, которые являются отпаривающим агентом.

 

megapredmet.ru

Атмосферная перегонка нефти

Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт

Кафедра: Технологии нефтехимических иуглехимических производств

Реферат

Тема:Атмосферная перегонка нефти

Выполнил: Шеков А.П.

Проверил: Сыроежко А.М.

С.-Петербург

2007

Введение

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических и других углеводородов с различными молекулярными массами и температурами кипения. Так же в нефти содержаться сернистые, кислород и азотсодержащие органические соединения. И поэтому, для получения из нефти товарных продуктов различного назначения, применяют методы разделения нефти на фракции или группы углеводородов. И при необходимости, изменяют их химический состав, дальнейшим проведением каталитических и термических процессов.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти. Первичными процессами называют процессы разделения нефти на более или менее однородные фракции без химического преобразования входящих в неё веществ. Основным приёмом разделения является дистилляция (перегонка) – процесс разделения жидких веществ по температурам их кипения. Атмосферная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное её назначение – разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.

Атмосферную перегонку можно осуществить следующими способами: 1) с однократным испарением в трубчатой, печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне; 2) двухкратным испарением и разделением в двух ректификационных колоннах - в колонне предварительного испарения (эвапораторе) с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне; 3) Постепенным испарением.

Сырьём установки атмосферной перегонки может служить как нефть, так и газовый конденсат. Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально, полезно использовать индивидуальные природные особенности её химического состава.

Для Справки:

Впервые создали устройство для перегонки нефти братья Дубинины. Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба, через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – являлась холодильником, а пустая бочка – приёмником для керосина.

Устройство простых и сложных колонн

Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и кубовый остаток) и сложные. В среднюю часть простой колонны вводится разделяемое сырьё, нагретое до необходимой температуры, в виде паров, жидкости или их смеси. Зона, в которую вводят сырье, называется эвопарационной, т.к. в ней происходит однократное испарение. Через каждую тарелку проходит четыре потока:

1. Жидкость – флегма, стекающая с верхней тарелки

2. Пары, поступающие с ниже лежащей тарелки

3. Жидкость – флегма, уходящая на ниже лежащую тарелку

4. Пары, поднимающиеся на выше лежащую тарелку

Жидкость с верхней тарелки стекает на ниже лежащую тарелку, поступает в зону относительно высокой температуры и из неё испаряется часть низкокипящего компонента. С другой стороны, контактирующий на ней пар с ниже лежащей тарелки несколько охлаждается и из него конденсируется высоко кипящий компонент. Парциальный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже – отгонной. С верха концентрационной зоны выводят готовый продукт в виде пара (ректификат), а с низа, обогащённую низко кипящим компонентом жидкость. В отгонной зоне окончательно отгоняется низко кипящий компонент. С низа колонны отбирается второй продукт ректификации – кубовый остаток. Для нормальной работы колонны необходимо непрерывное её орошение жидким продуктом, поэтому часть ректификата, после его охлаждения и конденсации в виде флегмы направляют на верхнюю тарелку колонны. С другой стороны, чтобы отогнать низко кипящий компонент необходимо в нижнюю часть колонны подавать тепло. Для этого часть остатка после подогрева подают на одну из нижних тарелок.

В случае, когда необходимо отбирать не одну, а несколько фракций с достаточно чёткими границами раздела по температурам кипения, прибегают к сложным колоннам. Она представляет собой сочетание простых колонн. Сырьё поступает в среднюю часть колонны и разделяется на паровую и жидкую часть. Жидкость стекает по тарелкам в низ колонны, а пары поднимаются вверх, причём обе части подвергаются ректификации.

a) С различных по высоте колонны тарелок отбираются боковые погоны, которые отводятся на верхнюю тарелку боковых отпарных (стриппинг колонн). Под нижнюю тарелку стриппинг колонны подаётся навстречу потоку жидкости водяной пар, с температурой чуть выше кипения данной фракции. С низа каждой секции отбирается нужная фракция. А водяной пар вместе с легкокипящим компонентом возвращается в основную колонну. Таким образом, отпарные колонны служат отгонными частями, выделенные в самостоятельные колонны. Необходимость их использования заключатся и в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно чёткого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т.е. происходит наложение фракции. Это значит, например, что в отбираемой фракции может находиться некоторое количество другой фракции. Поэтому без дополнительной ректификации качество не будет соответствовать заданным нормам.

На рис. 1 показана схема работы сложной ректификационной колонны с отпарными секциями.

Рис. 1

Обычно наверх атмосферной колонны в качестве острого орошения подают верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны – несколько промежуточных циркуляционных орошений. Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы забирается с тарелки, проходит через теплообменник, отдаёт своё тепло, и охладившись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с которой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается определённый температурный режим на тарелке отбора флегмы, и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележащих тарелках. Циркуляционных орошений может быть вплоть до трёх.

Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона) в выносную отпарную колонну. По другому варианту в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в неё паров из отпарной выносной колонны.

Применение промежуточного циркуляционного орошения позволяет рационально использовать избыточное тепло колонны для подогрева нефти в теплообменниках, при этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, что обеспечивает оптимальные условия её работы. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем лёгкую дизельную фракцию и ещё ниже более тяжёлую дизельную.

Чёткость и эффективность ректификации зависит от способа контактирования паров и жидкости. Контакт паров и жидкости в вертикальных цилиндрических аппаратах - колоннах, снабжённых специальными ректификационными тарелками или насадками, обеспечивающих тесный контакт поднимающихся вверх по колонне паров и стекающим им навстречу жидкостям.

Увеличение отбора светлых и качества дистиллятов.

Увеличение глубины отбора светлых из нефти является важнейшей задачей первичной перегонки нефти. Повышение чёткости погоноразделения является также одной из важных задач перегонки, поскольку основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава. В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракции чёткость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа. По результатам перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при этом значительно ухудшается качество продуктов, т.е. чёткость ректификации. При повышенном давлении не удаётся полностью отобрать светлые дистилляты, их выход составляет примерно 70-80% от потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В тоже время использование пониженного давления, близкое к атмосферному, и умеренный вакуум даёт возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Пониженное давление позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт возможность сэкономить тепла до 5%.

В настоящее время разрабатываются перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов. Довольно эффективно также ступенчатое понижение давления перегонки раздельно в зонах питания и отпаривания. Наибольшее понижение давление в отпарных секциях достигается при полной конденсации отгона. Охлаждённый отгон рекомендуется подавать в линию горячей струи первой колонны, в качестве испаряющего агента; в печь основной колонны; в качестве орошения основной колонны, ниже или выше отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего потока, то использование их в качестве орошения выше лежащих секций колонны является предпочтительным.

Однократное и двукратное испарение нефти

По числу ступеней испарения (количеству ректификационных колон) различают трубчатые установки:

a) однократного испарения - на одной ректификационной колонне получает все дистилляты - от бензина до вязкого цилиндрового. Остатком перегонки является гудрон.

mirznanii.com

Способ ректификации нефти

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способам ректификации нефти. Способ ректификации характеризуется тем, что осуществляют подачу нагретой нефти в простую ректификационную колонну, отбирают пары легкой бензиновой фракции с ее верха и подают их в сложную ректификационную колонну, на верх простой ректификационной колонны подают орошение, нижний продукт простой ректификационной колонны нагревают в печи и подают в сложную ректификационную колонну, отбирают бензиновую фракцию с верха сложной колонны, конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике, выводят из него охлажденную бензиновую фракцию, возвращают ее частично в сложную ректификационную колонну в виде орошения, балансовое количество бензиновой фракции выводят с установки, в сложной колонне отбирают дизельную фракцию в виде бокового потока и выводят мазут из куба сложной колонны, в низ которой подают водяной пар. Подачу нагретой нефти в простую ректификационную колонну осуществляют в ее низ. Пары легкой бензиновой фракции из простой колонны подают в сложную ректификационную колонну над точкой ввода орошения. В качестве орошения простой ректификационной колонны используют часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны. Технический результат: уменьшение удельных энергетических затрат на переработку нефти, упрощение схемы процесса и увеличение отбора дизельной фракции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способам ректификации нефти.

Известен способ ректификации нефти, включающий подачу нагретой нефти в простую ректификационную колонну, с верха этой колонны отбирают легкую бензиновую фракцию, которую конденсируют и частично возвращают на верх колонны в качестве холодного орошения, остаток из простой колонны нагревают в трубчатой печи, частично возвращают в низ простой колонны в качестве горячей струи, а остальную часть подают в сложную ректификационную колонну, в которой с верха отбирают бензиновую фракцию, которую конденсируют, охлаждают и частично возвращают на верх колонны в качестве орошения, керосиновую и дизельную фракции отбирают в качестве боковых потоков, а в качестве остатка отбирают мазут (см. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М.: Химия, 1981, с.157).

По этой схеме перерабатывают нефть с большим содержанием легкокипящих компонентов. Извлечение из нефти части легкокипящих компонентов в простой колонне до нагрева в печи позволяет уменьшить нагреваемый поток, упростить конструкцию печи, избежать большого перепада давления в змеевике печи и уменьшить размеры сложной ректификационной колонны.

Однако известный способ отличается сложностью, так как для отделения легкокипящих компонентов используют простую колонну с сопутствующими системами конденсации, охлаждения, сепарации, подачи орошения на верху колонны, нагрева и подачи горячей струи в низу колонны.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ перегонки нефти, включающий подачу нагретого сырья в простую ректификационную колонну, работающую с орошением на верху колонны и с обогревом куба с помощью циркуляции части кубового остатка через печь, отбором легкой бензиновой фракции с верха и выводом с низа колонны продукта с последующим его нагревом в печи и разгонкой в сложной ректификационной колонне с применением верхнего, среднего и нижнего циркуляционных орошений и подачей водяного пара в низ колонны, путем отбора бензиновой фракции с верха, частично возвращаемой в сложную колонну в виде орошения, керосиновой и дизельной фракций соответственно из верхней и нижней отпарных секций и вывода мазута из куба колонны, заключающийся в том, что пары легкого бензина с верха простой колонны направляют в промежуточное сечение сложной атмосферной колонны, между точками отбора бензиновой и керосиновой фракций, а в качестве орошения простой колонны используют часть верхнего циркуляционного орошения сложной ректификационной колонны (см. авторское свидетельство СССР №1685973, кл. С10G 7/02 от 19.06.1989 г.).

Однако известный способ отличается сложностью, так как для отделения легкокипящих компонентов используется простая колонна с соответствующими системами орошения, нагрева и подачи горячей струи, а сложная ректификационная колонна имеет дополнительную систему верхнего циркуляционного орошения.

В связи с тем, что паровая фаза из простой колонны подается в верхнюю часть сложной колонны, где смешивается с парами бензина, требования к четкости ее отделения от нефти значительно понижаются, а именно, конец ее кипения не должен значительно превышать конец кипения отбираемого бензина.

Количества тепла, поступающего с сырьем в простую колонну, достаточно для обеспечения необходимой степени отделения легких бензиновых фракций от нефти и обеспечения достаточной четкости деления, а подвод дополнительного тепла в низ простой колонны в виде горячей струи увеличивает энергетические затраты на процесс. Таким образом, в процессе имеет место расходование дополнительного тепла и применение дополнительного оборудования с целью разделения двух бензиновых фракций, которые далее смешиваются в сложной колонне.

Использование части верхнего циркуляционного орошения сложной колонны для орошения простой колонны требует применения дополнительного оборудования.

Кроме того, использование рассматриваемого способа не позволяет реализовать в полной мере возможности процесса ректификации по максимальному выделению дизельной фракции.

Техническим результатом является уменьшение удельных энергетических затрат на переработку нефти, упрощение схемы процесса за счет исключения оборудования для обеспечения верхнего циркуляционного орошения и увеличение отбора дизельной фракции.

Достигается это тем, что подают нагретую нефть в простую ректификационную колонну, отбирают пары легкой бензиновой фракции с верха простой колонны и подают их в сложную ректификационную колонну, на верх простой колонны подают орошение, нижний продукт простой колонны нагревают в печи и подают в сложную ректификационную колонну, отбирают бензиновую фракцию с верха сложной колонны, конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике, выводят из него охлажденную бензиновую фракцию, возвращают ее частично в сложную ректификационную колонну в виде орошения, балансовое количество бензиновой фракции выводят с установки, в сложной колонне отбирают дизельную фракцию в виде бокового потока и выводят мазут из куба сложной колонны, в низ которой подают водяной пар, причем подачу нагретой нефти в простую ректификационную колонну осуществляют в ее низ, пары легкой бензиновой фракции из простой колонны подают в сложную ректификационную колонну над точкой ввода орошения, а в качестве орошения простой колонны используют часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны, кроме того, часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны используют в количестве 5-7% от общей ее массы.

Сущность изобретения заключается в том, что нагретую нефть подают в низ простой ректификационной колонны, пары легкой бензиновой фракции из которой подают в сложную ректификационную колонну над точкой ввода орошения, в качестве орошения простой ректификационной колонны используют часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны, что приводит к уменьшению удельных энергетических затрат на процесс и к упрощению схемы процесса.

Сравнение предложенного способа с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию «Новизна», а отсутствие в аналогах отличительных признаков говорит о соответствии критерию «Изобретательский уровень».

Предварительные расчеты позволяют судить о возможности широкого промышленного использования.

На чертеже представлена функциональная блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый способ ректификации нефти.

Нагретую нефть (1) подают в простую ректификационную колонну (2), отбирают пары легкой бензиновой фракции (3) с верха простой колонны (2) и подают их в сложную ректификационную колонну (7). На верх простой ректификационной колонны (2) подают орошение (12), нижний продукт (4) простой ректификационной колонны (2) нагревают в печи (5) и подают (6) в сложную ректификационную колонну (7), с верха которой отбирают бензиновую фракцию (8), конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике (9), из которого выводят охлажденную бензиновую фракцию (10) и возвращают ее частично в колонну (7) в виде орошения (11). Балансовое количество бензиновой фракции (13) выводят с установки, в сложной колонне (7) отбирают дизельную (14) фракцию в виде бокового потока и выводят мазут (15) из куба сложной колонны (7), в низ которой подают водяной пар (16).

Следует отметить, что нагретую нефть (1) подают в низ простой ректификационной колонны (2), пары легкой бензиновой фракции (3) из простой колонны (2) подают в сложную ректификационную колонну (7) над точкой ввода орошения (11), а в качестве орошения простой ректификационной колонны (2) используют часть бензиновой фракции (12) из системы орошения (11) сложной колонны (7).

При этом часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны (7) используют в количестве 5-7% от общей ее массы.

Результаты процесса ректификации нефти по предлагаемому и известному способам получены расчетным путем.

В простой колонне принято 10 тарелок (в предлагаемом способе все 10 тарелок находятся в укрепляющей секции, а для аналога принято 6 в укрепляющей секции и 4 в отгонной). В сложной ректификационной колонне принято 36 тарелок, из них 30 в укрепляющей и 6 в отгонной частях (как для предлагаемого способа, так и для аналога).

Давление на верху простой колонны 0,2 МПа, а на верху сложной 0,13 МПа.

Пример 1 (по предлагаемому способу). Нагретую нефть (1) подают в низ простой ректификационной колонны (2), с верха которой отбирают пары легкой бензиновой фракции (3) и подают их в сложную ректификационную колонну (7) над точкой ввода орошения (11), наверх простой ректификационной колонны (2) подают орошение (12), в качестве которого используют часть бензиновой фракции из системы орошения (11) сложной ректификационной колонны (7) в количестве 800 кг/ч, нижний продукт (4) простой ректификационной колонны (2) нагревают в печи (5) и подают (6) в сложную ректификационную колонну (7), с верха которой отбирают бензиновую фракцию (8), конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике (9), выводят из него охлажденную бензиновую фракцию (10), часть которой возвращают в сложную ректификационную колонну (7) в виде орошения (11), балансовое количество бензиновой фракции (13) выводят с установки, в сложной ректификационной колонне (7) отбирают дизельную фракцию (14) в виде бокового потока и выводят мазут (15) из куба сложной ректификационной колонны (7), в низ которой подают водяной пар (16).

Основные показатели работы установки по примеру 1 приведены в таблице 1.

Пример 2 (по известному способу-прототипу). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что в качестве орошения простой колонны используют часть верхнего циркуляционного орошения сложной колонны, обогрев куба простой колонны ведут с помощью циркуляции части кубового остатка этой колонны через печь, в сложной колонне применяют верхнее циркуляционное орошение.

Основные показатели работы установки по примеру 2 приведены в таблице 1.

Пример 3 (сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что орошение простой колонны подают в количестве 750 кг/ч.

Основные показатели работы установки по примеру 3 приведены в таблице 2.

Пример 4 (сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что орошение простой колонны подают в количестве 1050 кг/ч.

Пример 5 (сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что орошение простой колонны подают в количестве 1100 кг/ч.

Основные показатели работы установки по примерам 4 и 5 приведены в таблице 2.

Как следует из данных, приведенных в табл.1, применение предложенного способа ведет к незначительному увеличению отбора светлых нефтепродуктов. При этом значительно возрастает отбор дизельной фракции - на 2940 кг/ч или на 22,46%, а тепловая нагрузка печи уменьшается на 421 кВт или на 12,22%.

Из данных табл.2 следует, что уменьшение количества орошения простой колонны с 800 до 750 кг/ч (т.е. с 5,33 до 5,0% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны) незначительно увеличивает отбор бензиновой фракции и незначительно уменьшает отбор дизельной фракции. Суммарный отбор светлых нефтепродуктов практически не изменяется. При этом тепловая нагрузка печи незначительно уменьшается. Дальнейшее уменьшение количества орошения в простой колонне приводит к ее неустойчивому режиму работы, что недопустимо.

Данные табл.2 также показывают, что увеличение количества орошения простой колонны с 800 до 1050 кг/ч (т.е. с 5,0 до 7,0% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны) увеличивает отбор бензиновой фракции на 219 кг/ч или на 3,74% и уменьшает отбор дизельной фракции на 230 кг/ч или на 1,43%. При этом суммарный отбор светлых нефтепродуктов практически не изменяется. Тепловая нагрузка печи практически незначительно увеличивается. Дальнейшее увеличение количества орошения простой колонны до 1100 кг/ч (т.е. с 7,0 до 7,33% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны) увеличивает отбор бензиновой фракции на 68 кг/ч или на 1,12% и уменьшает отбор дизельной фракции на 70 кг/ч или на 0,44%. При этом суммарный отбор светлых нефтепродуктов практически не изменяется. Тепловая нагрузка печи продолжает незначительно увеличиваться.

Из приведенных выше данных следует, что целесообразно для сохранения максимального выхода дизельной фракции не повышать количество орошения простой колонны выше 7% и не понижать его ниже 5% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении достигается поставленный технический результат:

- уменьшение удельных энергетических затрат на переработку нефти, упрощение схемы процесса за счет исключения оборудования для обеспечения верхнего циркуляционного орошения и увеличение отбора дизельной фракции.

Таблица 1
Показатели Предлагаемый способ (пример 1) Известный способ (пример 2)
Расход, кг/ч:
Нефть 31270 31270
Бензиновая фракция 5857 8721
Дизельная фракция 16030 13090
Мазут 9383 9456
Верхнее циркуляционное орошение сложной колонны - 25710
Горячая струя в простую колонну - 6254
Орошение на верх простой колонны 800 3600
Водяной пар в низ сложной колонны 680 680
Температура, °С:
Ввода нефти 202 221
Верха простой колонны 172 177
Низа простой колонны 203 243
Верха сложной колонны 90 138
Низа сложной колонны 300 243
Горячей струи в простую колонну - 360
Тепловая нагрузка, печи кВт 3023 3444
Таблица 2
Показатели Предлагаемый способ (пример 3 сравнительный) Предлагаемый способ (пример 4 сравнительный) Предлагаемый способ (пример 5 сравнительный)
Расход, кг/ч:
Нефть 31270 31270 31270
Бензиновая фракция 5866 6076 6144
Дизельная фракция 16020 15800 15730
Мазут 9384 9394 9396
Верхнее циркуляционное орошение сложной колонны - - -
Горячая струя в простую колонну - - -
Орошение на верх простой колонны 750 1050 1100
Водяной пар в низ сложной колонны 680 680 680
Температура, °С:
Ввода нефти 202 202 202
Верха простой колонны 173 169 167
Низа простой колонны 203 203 203
Верха сложной колонны 90 91 91
Низа сложной колонны 300 300 300
Горячей струи в простую колонну - - -
Тепловая нагрузка, печи кВт 3020 3030 3034

1. Способ ректификации нефти, характеризующийся тем, что осуществляют подачу нагретой нефти (1) в простую ректификационную колонну (2), с верха которой отбирают пары легкой бензиновой фракции (3) и подают их в сложную ректификационную колонну (7), на верх простой ректификационной колонны (2) подают орошение (12), нижний продукт (4) простой ректификационной колонны (2) нагревают в печи (5) и подают (6) в сложную ректификационную колонну (7), с верхней части которой отбирают бензиновую фракцию (8), конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике (9), выводят из него охлажденную бензиновую фракцию (10), часть которой возвращают в сложную ректификационную колонну (7) в виде орошения (11), балансовое количество бензиновой фракции (13) выводят с установки, в сложной ректификационной колонне (7) отбирают дизельную (14) фракцию в виде бокового потока и выводят мазут (15) из куба сложной ректификационной колонны (7), в нижнюю часть которой подают водяной пар (16), причем подачу нагретой нефти (1) в простую ректификационную колонну (2) осуществляют в ее нижнюю часть, пары легкой бензиновой фракции (3) из простой ректификационной колонны (2) подают в сложную ректификационную колонну (7) над точкой ввода орошения (11), а в качестве орошения (12) простой ректификационной колонны (2) используют часть бензиновой фракции из системы орошения (11) сложной ректификационной колонны (7).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть бензиновой фракции из системы орошения (11) сложной ректификационной колонны (7) используют в количестве 5-7% от общей ее массы.

www.findpatent.ru

ПЕРЕГОНКА НЕФТИ

Переработка Нефти

Зачем нам вставать, еслирассвело?

Джон Донн «Рассвет»

Случайный человек, который пройдет мимо нефтепе­рерабатывающего завода и увидит множество высоких колонн, наверное решит, что это колонны крекинга. Это распространенная ошибка. Большинство этих высоких колонн является в действительности ректификационны­ми колоннами того или иного типа. Колонны крекинга, которые обычно короче и приземистее, будут рассмотре­ны в одной из следующих глав.

Перегонка нефти является замечательным изобрете­нием технологов-нефтяников, основанным на важной ха­рактеристике нефти, описанной в предыдущей главе, а именно, на кривой разгонки. Механизм, который при этом используется, не очень сложен и поэтому не осо­бенно интересен. Однако для полноты изложения мы рас­смотрим здесь и эти элементарные веши.

Простой перегонный куб

Для начала полезно провести аналогию. Самогонщик из Кентукки использует простой перегонный куб, чтобы отделить светлый продукт от негодного остатка (см. рис. 3.1). После ферментации кислого сусла, то есть ког­да прошла медленная биохимическая реакция с образо­ванием спирта, смесь нагревают до начала кипения спир­та. Светлый продукт испаряется. В виде пара он оказыва­ется легче жидкости. Поэтому он перемещается вверх, отделяется от жидкости и попадает в холодильник, где охлаждается и снова превращается в жидкость (конден­сируется). То, что остаётся в кубе, выбрасывают, а то,

Что ушло вверх, разливают в бутылки. Описанный про­цесс является простой перегонкой.

Если бы самогонщик захотел продать продукт каче­ством выше среднего, он мог бы пропустить полученную жидкость через второй перегонный куб периодического действия, работающий аналогично первому. Во втором кубе более легкая часть жидкости отделилась бы от неко­торого количества неспиртовых примесей, которые в пер­вом кубе были увлечены вверх вместе с более легким погоном. Это произошло из-за того, что самогонщик не мог точно выдержать температуру кипения кислого сусла. Впрочем, возможно, он специально поднял температуру в первом кубе немного выше, чем нужно, чтобы полу­чить как можно больше продукта.

Такой двухступенчатый процесс можно превратить в непрерывный, как это показано на рисунке 3.2. В самом деле, раньше многие промышленные установки для пе­регонки выглядели именно так.

Ректификационная колонна

Ясно, что периодическая перегонка, описанная выше, не годится для переработки 100—200 тыс. баррелей (~16— 32 тыс. м3) сырой нефти в день, тем более что нужно разделить нефть на 5—6 компонентов. Ректификационная колонна позволяет проводить эту операцию постоянно, затрачивая гораздо меньше труда, оборудования и энер­гии в виде топлива и тепла.

Процесс, происходящий в ректификационной колон­не, схематично показан на рисунке 3.3. Внутрь поступает сырая нефть, а наружу выходят углеводородные газы (бу­тан и более лёгкие газы), бензин, нафта (лигроин), керо­син, лёгкий газойль, тяжелый газойль и кубовый остаток.

Чтобы понять, как все происходит внутри колонны, требуется рассмотреть некоторые тонкости. Первый эле­мент, который необходим для работы колонны — это сырьевой насос, перекачивающий сырую нефть из склад­ского резервуара в систему (см. рис. 3.4). Сначала нефть проходит через печь, в которой нагревается до темпера-

Углеводородные газы

Бензин

Сырая нефть _

Нафта (лигроин) Керосин

Лёгкий газойль __

Тяжелый газойль

Прямогонный остаток __

Рис. 3.3. Перегонка нефти

Туры порядка 385°С (750°F). Из предыдущей главы Вы знаете, что при этой температуре, как правило, испаря­ется больше половины нефти.

Полученная таким образом смесь жидкости и паров подаётся снизу в ректификационную колонну.

Внутри ректификационной колонны находится набор тарелок, в которых проделаны отверстия. Благодаря этим отверстиям нефть может подниматься вверх. Когда смесь пара и жидкости поднимается по колонне, то более плот­ная и тяжёлая часть отделяется и опускается на дно, а лёгкие пары поднимаются вверх, проходя через тарелки (рис. 3.5).

Отверстия в тарелках снабжены приспособлениями, называемыми барботажными колпачками (рис. 3.6). Они нужны для того, чтобы пары, через та­

Релки, барботировали через слой жидкости толщиной около 10 см, находящийся на тарелке. Это пробулькива - ние газа через слой жидкости и составляет суть ректифи­кации: горячие пары (при температуре не ниже 400°С

° Пар о» 0°е „

* о о

6 « » в О

*°о % о * о °

Нанятая і і іь^^в

• о " 0 °

Нефть " 1 -

\\\\\\\

Жидкость

Рис. 3.5. Поступление нефти в ректификационную колонну.

Рис. 3.6. Барботажные колпачки на тарелке ректификацион­ной колонны

(750°F) проходят через жидкость. При этом тепло пере­дается от паров к жидкости. Соответственно пузырьки пара несколько охлаждаются и часть углеводородов из них переходит в жидкое состояние. По мере переноса тепла от паров к жидкости, температура паров снижает­ся. Так как температура жидкости ниже, некоторые со­единения в парах конденсируются (сжижаются).

После того как пары прошли через слой жидкости и потеряли часть более тяжелых углеводородов, они под­нимаются к следующей тарелке, где повторяется тот же процесс.

Тем временем количество жидкости на каждой тарел­ке растет за счет углеводородов, конденсирующихся из паров. Поэтому в колонне устанавливают приспособле­ние, которое называется сливной стакан и позволяет из­бытку жидкости перетекать вниз на следующую тарелку. Число тарелок должно быть таким, чтобы общее количе­ство продуктов, выходящих из ректификационной ко­лонны, было равным количеству сырой нефти, поступа­ющей внутрь. В действительности, некоторые молекулы несколько раз путешествуют туда и обратно — в виде пара поднимаются на несколько тарелок вверх, затем конденсируются и стекают уже как жидкость на несколь­ко тарелок вниз через сливные стаканы Именно эта про-

Рис. 3.7. Сливные стаканы и боковые выходы.

Мывка пара жидкостью за счет противотока и обеспечи­вает четкое разделение фракций. За один проход это было бы невозможно.

На различных уровнях колонны имеются боковые от­воды (рис. 3.7) для отбора фракций — более легкие про­дукты отбираются в верхней части колонны, а тяжелая жидкость выходит внизу.

Орошение и повторное испарение

Несколько дополнительных операций, происходящих вне ректификационной колонны, способствуют более ус­пешному проведению процесса перегонки. Чтобы тяже­лые продукты случайно не попали в верхнюю часть ко­лонны вместе с легкими фракциями, пары периодичес­ки направляют в холодильник. Вещества, которые кон­денсируются в холодильнике, снова поступают на одну из расположенных ниже тарелок. Это своего рода ороше­ние ректификационной колонны (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Орошение и повторное испарение.

И наоборот, некоторое количество легких углеводоро­дов может быть увлечено током жидкости в нижнюю часть колонны вместе с тяжелыми продуктами. Чтобы избежать этого, жидкость, выходящую через боковой от­вод, снова пропускают через нагреватель. В результате остатки легких углеводородов отделяются и повторно по­ступают в ректификационную колонну в виде пара. Этот процесс называется повторным испарением. Преимущество такой схемы заключается в том, что только небольшая часть общего потока сырой нефти должна повторно пе­рерабатываться для дополнительного возвращения про­дукта. Не нужно снова нагревать всю нефть, что позволя­ет сэкономить энергию и деньги.

Орошение и повторное испарение могут с тем же ус­пехом использоваться и в средней части колонны, что также способствует эффективному разделению. Повторно испаренная фракция, которая поступает в колонну, вно­сит туда дополнительное тепло, что помогает легким мо­лекулам отправиться в верхнюю часть колонны. Точно так же орошение предоставляет тяжелым молекулам, ко­торые случайно оказались выше, чем им положено, пос­ледний шанс сконденсироваться в жидкость.

Состав некоторых сырых нефтей может быть таким, что на части тарелок в колонне не окажется достаточно­го количества парожидкостной смеси. В этих случаях оро­шение и повторное испарение позволяют регулировать потоки так, чтобы процесс ректификации (разделения) мог продолжаться.

Границы кипения фракций

. При анализе процесса перегонки нефти принципиаль­но важной характеристикой являются границы кипения фракций. Так называют температуры, при которых продук­ты перегонки отделяются друг от друга. В частности, тем­пература, при которой продукт (фракция, погон) начи­нает кипеть, называется точкой начала кипения (ТНК). Температура, при которой 100% данной фракции испари­лось, называется точкой выкипания (ТВ) этой фракции. Таким образом, каждая фракция имеет две границы — ТНК и ТВ.

Если мы снова обратимся к диаграмме, изображенной на рисунке 3.3, то легко увидим, что температура выкипа­ния нафты (лигроина) является точкой начала кипения для керосиновой фракции. То есть ТНК и ТВ двух соседних фракций совпадают, по крайней мере, номинально.

Однако ТНК и ТВ могут и не совпадать — это зависит от того, насколько хорошее разделение обеспечивает про­цесс ректификации. Возможно, рассматривая всю эту си­стему тарелок и барботажных колпачков, Вы задавали себе вопрос, насколько же хорош результат. Естественно, процесс перегонки неидеален и приводит к появлению, извините за выражение, так называемых хвостов.

Предположим, что мы анализируем нафту (лигроин) и керосин в лаборатории и для каждой из этих фракций получили кривые разгонки — такие, как изображены на рисунке 3.9. Рассмотрите их внимательно, и Вы заметите, что температура выкипания нафты около a

Точка начала кипения керосина около 150°С (305°F).

Рисунок 3.10 более наглядно иллюстрирует, что такое хвосты. На этом рисунке изображена зависимость температу­ры, но на этот раз не от общей объемной доли испарившей­ся нефти, а от объемной доли нефти, испарившейся имен­но при этой температуре (для тех, кто знаком с математи­ческим анализом, можно сказать, что это первая производ­ная функции, обратной изображенной на рисунке 3.9).

Хвосты почти всегда появляются при перегонке. Это настолько обычное явление, что считается само собой разумеющимся. Однако чтобы не усложнять себе жизнь, пришли к компромиссу. В качестве границ фракций при 1 перегонке берут так называемые эффективные границы | кипения, то есть температуры, при которых фракции ус­ловно считаются разделенными. В дальнейшем, при упот­реблении термина границы кипения, мы будем иметь в виду эффективные границы.

Объемная доля испа­рившейся нефти, %

Нафта (лигроин) Керосин, \/ Хвосты \

І і і 205 315 410

Температура, °F

Рис. 3.10. Хвосты фракций на кривой разгонки.

Установление границ фракций

Когда мы рассматривали границы фракций в преды­дущей главе, а также обсуждали их выше, могло сло­житься впечатление, что эти величины для каждой фрак­ции точно установлены. На самом же деле в применении к конкретной ректификационной колонне эти границы можно несколько смещать. Например, смещение грани­цы между нафтой (лигроином) и керосином может иметь следующие последствия. Предположим, что температур­ная граница сместилась со 157 (315) до 162°С (325°F). Во - первых, при этом изменятся объемы продуктов ректифи­кации, выходящих из колонны — получится больше на - фты и меньше керосина. Дело в том, что фракция, кипя­щая между 157 и 162°С, теперь будет выходить через отверстие для нафты, а не для керосина.

При этом плотность и нафты (лигроина), и керосина увеличится. Как же так может быть? Погон, который теперь переместился во фракцию нафты (лигроина), тя­желее, чем нафта в среднем. Одновременно он легче, чем в среднем керосин. Вот так обе фракции и стали тяжелее!

Некоторые другие свойства также изменятся, но плот­ность — единственная халактепистика. котопую МЫ до

Сих пор рассмотрели. При обсуждении дальнейшей судь­бы продуктов перегонки в последующих главах мы упо­мянем другие возможные последствия изменения границ кипения фракций.

Если Вы сейчас узнаете, куда отправляются продукты, полученные при перегонке, Вам будет легче понять суть последующих глав. Легкие фракции, выходящие в верхней части колонны (верхний погон), поступают на установку газофракционирования. Прямогонный бензин отправляет­ся на компаундирование для получения автомобильного бензина. Нафта (лигроин) подается на установку рифор - минга, керосин поступает на установку гидроочистки, лег­кий газойль направляется на смешение для получения ди - стиллятного (дизельного) топлива, тяжелый газойль слу­жит сырьем для каталитического крекинга, и, наконец, прямогонный остаток подается на вакуумную перегонку.

УПРАЖНЕНИЯ

1. Заполните пропуски, выбрав слова из следующего списка:

Хвосты сливной стакан

ТНК ТВ

Печь прямогонный бензин

Сырая нефть фракционирование

Периодический непрерывный

Увеличивается уменьшается

Верхний погон холодильник барботажный колпачок

А. Когда самогон выходит из верхней части перегонного

Куба, его нужно пропустить через, прежде

Чем разливать в бутылки.

Б. режим не очень эффективен в совре­

Менной нефтепереработке. В настоящее время рек­тификация сырой нефти осуществляется только в режиме.

В. Приспособление, увеличивающее эффективность пере­мешивания в ректификационной колонне, называется

TOC \o "1-3" \h \z г. Отверстия в тарелках ректификационной колонны снабжены либо.

Д. Хвосты возникают, потому что одной

Фракции перекрывается с другой

Фракции.

Е. По мере продвижения паров вверх по колонне, их тем­пература.

Ж. При понижении температуры выкипания фракции в ректификационной колонне, объем этой фракции а плотность API.

2. Управляющий нефтеперерабатывающего завода по­лучил задание производить зимой 33 тыс. бар./сут котельного топлива. Он знает, что будет получать 200 тыс. бар./сут сырой нефти — 30 тыс. бар. из Луизиа­ны и 170 тыс. бар. из Западного Техаса. Кривые разгон­ки этих нефтей приведены ниже. Еще одно условие ' состоит в том, что требуется получить как можно боль­ше реактивного топлива. То есть из нефти нужно вы­жать как можно больше. Интервал кипения реактивно­го топлива - 300—525°F (150—275°С), это и будут гра­ницы соответствующей фракции в ректификационной колонне.

Наконец, чтобы обеспечить выпуск 33 тыс. бар./сут ко­тельного топлива, нужно получать 20 тыс. бар./сут легкого прямогонного газойля при перегонке сырой нефти

И направлять его на получение котельного топлива.

Задача: Какие температурные границы следует устано­вить для фракции ЛПГ, чтобы получить 20 тыс. бар./сут?[1]

Данные по разгонке:

Западно-Техасская

Луизианская

Об.%

ТНП 113°F (45°С)

15

20

113—260°F (45—125°С)

12

18

260—315°F (125—160°С)

18

15

315—500°F (160—260°С)

10

15

500—750°F (260—400°С)

20

12

750—1000°F (400—540°С)

10

10

Выше 1000°F (540°С)

15

10

Указание: Рассчитайте кривую разгонки для смешан­ной нефти. ТВ реактивного топлива является ТНП фрак­ции ЛПГ. Остается рассчитать ТВ для фракции ЛПГ так, чтобы получилось 20 тыс. бар./сут.

Если вы хотя бы раз в своей жизни анализировали варианты топлива для автономной системы газоснабжения, то наверняка встречались с такой разновидностью, как пропан-бутановая смесь. У пытливого ума тут же возникает …

Если Вам слишком жарко, уходите из кухни Гарри С Трумэн Многие экономические соображения, влияющие на производство различных нефтепродуктов, связаны с ко­личеством теплоты, которое выделяется при их сжига­нии. Действительно, чтобы выбрать, …

Уильям Д. Леффлер Начало—самая важная часть работы Платон «Республика» Если Вы открыли эту книгу, Вам уже не требуется введение в ее предмет — Вы и так им занимаетесь. Вряд ли …

msd.com.ua

D. Очистка нефти от примеси

От основного количества воды и твердых частиц нефти освобождают путем отстаивания в резервуарах на холоде или при подогреве. Окончательно их обезвоживают и обессоливают на специальных установках.

Однако вода и нефть часто образуют трудноразделимую эмульсию, что сильно замедляет или даже препятствует обезвоживанию нефти. В общем случае эмульсия есть система из двух взаимно нерастворимых жидкостей, в которых одна распределена в другой во взвешенном состоянии в виде мельчайших капель. Существуют два типа нефтяных эмульсий: нефть в воде, или гидрофильная эмульсия, и вода в нефти, или гидрофобная эмульсия. Чаще встречается гидрофобный тип нефтяных эмульсий. Образованию сойкой эмульсии предшествует понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз и создание вокруг частиц дисперсной фазы прочного адсорбционного слоя. Такие слои образуют третьи вещества — эмульгаторы. К гидрофильным эмульгаторам относятся щелочные мыла, желатин, крахмал. Гидрофобными являются хорошо растворимые в нефтепродуктах щелочноземельные соли органических кислот, смолы, а также мелкодисперсные частицы сажи, глины, окислов металлов и т.п., легче смачиваемые нефтью, чем водой.

Существуют три метода разрушения нефтяных эмульсий:

отстаивание — применяется к свежим, легко разрушимым эмульсиям. Расслаивание воды и нефти происходит вследствие разности плотностей компонентов эмульсии. Процесс ускоряется нагреванием до 120-160°С под давлением 8-15 атмосфер, втечение 2-3 ч, не допуская испарения воды.

центрифугирование — отделение механических примесей нефти под воздействием центробежных сил. В промышленности применяется редко, обычно сериями центрифуг с числом оборотов от 3500 до 50000 в мин., при производительности 15 — 45 м3/ч каждая.

разрушение эмульсий достигается путем применения поверхностно-активных веществ — деэмульгаторов. Разрушение достигается а) адсорбционным вытеснением действующего эмульгатора веществом с большей поверхностной активностью, б) образованием эмульсий противоположного типа (инверсия ваз) и в) растворением (разрушением) адсорбционной пленки в результате ее химической реакции с вводимым в систему деэмульгатором. Химический метод применяется чаще механического, обычно в сочетании с электрическим.

при попадании нефтяной эмульсии в переменное электрическое поле частицы воды, сильнее реагирующие на поле чем нефть, начинают колебаться, сталкиваясь друг с другом, что приводит к их объединению, укрупнению и более быстрому расслоению с нефтью. Установки, называемые электродегидраторами (ЭЛОУ — электроочистительные установки), с рабочим напряжением до 33000В при давлении 8-10 ат, применяют группами по 6 — 8 шт. с производительностью 250 — 500 т нефти в сутки каждая. В сочетании с химическим методом этот метод имеет наибольшее распространение в промышленной нефтепереработке.

2. Принципы первичной переработки нефти

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержатся сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Для производства многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами применяют методы разделения нефти на фракции и группы углеводородов, а также изменения ее химического состава. Различают первичные и вторичные методы переработки нефти:

  • к первичным относят процессы разделения нефти на фракции, когда используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов — перегонка нефти;

  • ко вторичным относят процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов, предназначенные для изменения ее химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов удается получить нефтепродукты заданного качества и в больших количествах, чем при прямой перегонке нефти.

Различают перегонку с однократным, многократным и постепенным испарением. При перегонке с однократным испарением нефть нагревают до определенной температуры и отбирают все фракции, перешедшие в паровую фазу. Перегонка нефти с многократным испарением производится с поэтапным нагреванием нефти, и отбиранием на каждом этапе фракций нефти с соответствующей температурой перехода в паровую фазу. Перегонку нефти с постепенным испарением в основном применяют в лабораторной практике для получения особо точного разделения большого количества фракций. Отличается от других методов перегонки нефти низкой производительностью.

Образовавшиеся в процессе перегонки нефти паровая и жидкая фазы подвергают ректификации в колоннах.

A. Перегонка нефти с однократным, многократным и постепенным испарением

При перегонке с однократным испарением нефть нагревают в змеевике какого-либо подогревателя до заранее заданной температуры. По мере повышения температуры образуется все больше паров, которые находятся в равновесии с жидкой фазой, и при заданной температуре парожидкостная смесь покидает подогреватель и поступает в адиабатический испаритель. Последний представляет собой пустотелый цилиндр, в котором паровая фаза отделяется от жидкой. Температура паровой и жидкой фаз в этом случае одна и та же. Четкость разделения нефти на фракции при перегонке с однократным испарением наихудшая.

Перегонка с многократным испарением состоит из двух или более однократных процессов перегонки с повышением рабочей температуры на каждом этапе.

Если при каждом однократном испарении нефти происходит бесконечно малое изменение ее фазового состояния, а число однократных испарений бесконечно большое, то такая перегонка является перегонкой с постепенным испарением.

Четкость разделения нефти на фракции при перегонке с однократным испарением наихудшая по сравнению с перегонкой с многократным и постепенным испарением.

Если высокой четкости разделения фракций не требуется, то метод однократного испарения экономичнее. К тому же при максимально допустимой температуре нагрева нефти 350 — 370°С (при более высокой температуре начинается разложение углеводородов) больше продуктов переходит в паровую фазу по сравнению с многократным или постепенным испарением. Для отбора из нефти фракций, выкипающих выше 350 — 370°С, применяют вакуум или водяной пар. Использование в промышленности принципа перегонки с однократным испарением в сочетании с ректификацией паровой и жидкой фаз позволяет достигать высокой четкости разделения нефти на фракции, непрерывности процесса и экономичного расходования топлива на нагрев сырья. Принципиальная схема для промышленной перегонки нефти приведена на рис. 1. Исходная нефть прокачивается насосом через теплообменники 4, где нагревается под действием тепла отходящих нефтяных фракций и поступает в огневой подогреватель (трубчатую печь) 1. В трубчатой печи нефть нагревается до заданной температуры и входит в испарительную часть (питательную секцию) ректификационной колонны 2. В процессе нагрева часть нефти переходит в паровую фазу, которая при прохождении трубчатой печи все время находится в состоянии равновесия с жидкостью. Как только нефть в виде парожидкостной смеси выходит из печи и входит в колонну (где в результате снижения давления дополнительно испаряется часть сырья), паровая фаза отделяется от жидкой и поднимается вверх по колонне, а жидкая перетекает вниз. Паровая фаза подвергается ректификации в верхней части колонны, считая от места ввода сырья. В ректификационной колонне размещены ректификационные тарелки, на которых осуществляется контакт поднимающихся по колонне паров со стекающей жидкостью (флегмой). Флегма создается в результате того, что часть верхнего продукта, пройдя конденсатор-холодильник 3, возвращается в состоянии на верхнюю тарелку и стекает на нижележащие, обогащая поднимающиеся пары низкокипящими компонентами.

Для ректификации жидкой части сырья в нижней части ректификационной части колонны под нижнюю тарелку необходимо вводить тепло или какой-либо испаряющий агент 5. В результате легкая часть нижнего продукта переходит в паровую фазу и тем самым создается паровое орошение. Это орошение, поднимаясь с самой нижней тарелки и вступая в контакт со стекающей жидкой фазой, обогащает последнюю высококипящими компонентами.

В итоге сверху колонны непрерывно отбирается низкокипящая фракция, снизу — высококипящий остаток.

Испаряющий агент вводится в ректификационную колону с целью повышения концентрации высококипящих компонентов в остатке от перегонки нефти. В качестве испаряющего агента используются пары бензина, лигроина, керосина, инертный газ, чаще всего — водяной пар.

В присутствии водяного пара в ректификационной колонне снижается парциальное давление углеводородов, а следовательно их температура кипения. В результате наиболее низкокипящие углеводороды, находящиеся в жидкой фазе после однократного испарения, переходят в парообразное состояние и вместе с водяным паром поднимаются вверх по колонне. Водяной пар проходит всю ректификационную колонну и уходит с верхним продуктом, понижая температуру в ней на 10 — 20°С. На практике применяют перегретый водяной пар и вводят его в колонну с температурой, равной температуре подаваемого сырья или несколько выше (обычно не насыщенный пар при температуре 350 — 450°С под давлением 2 — 3 атмосфер).

Влияние водяного пара заключается в следующем:

  • создается большая поверхность испарения тем, что испарение углеводородов происходит внутрь множества пузырьков водяного пара.

Расход водяного пара зависит от количества отпариваемых компонентов, их природы и условий внизу колонны. Для хорошей ректификации жидкой фазы внизу колонны необходимо, чтобы примерно 25% ее переходило в парообразное состояние.

В случае применения в качестве испаряющего агента инертного газа происходит большая экономии тепла, затрачиваемого на производство перегретого пара, и снижение расхода воды, идущей на его конденсацию. Весьма рационально применять инертный газ при перегонке сернистого сырья, т.к. сернистые соединения в присутствии влаги вызывают интенсивную коррозию аппаратов. Однако инертный газ не получил широкого применения при перегонке нефти из-за громоздкости подогревателей газа и конденсаторов парогазовой смеси (низкого коэффициента теплоотдачи) и трудности отделения отгоняемого нефтепродукта от газового потока.

Удобно в качестве испаряющего агента использовать легкие нефтяные фракции — лигроино-керосино-газойлевую фракцию, т.к. это исключает применение открытого водяного пара при перегонке сернистого сырья, вакуума и вакуумсоздающей аппаратуры, и, в то же время, избавляет от указанных сложностей работы с инертным газом.

Чем ниже температура кипения испаряющего агента и больше его относительное количество, тем ниже температура перегонки. Однако чем легче испаряющий агент, тем больше его теряется в процессе перегонки. Поэтому в качестве испаряющего агента рекомендуется применять лигроино-керосино-газойлевую фракцию.

В результате перегонки нефти при атмосферном давлении и температуре 350 — 370°С остается мазут, для перегонки которого необходимо подобрать условия, исключающие возможность крекинга и способствующие отбору максимального количества дистилляторов. Самым распространенным методом выделения фракций из мазута является перегонка в вакууме. Вакуум понижает температуру кипения углеводородов и тем самым позволяет при 410 — 420°С отобрать дистилляты, имеющие температуры кипения до 500°С (в пересчете на атмосферное давление). Нагрев мазута до 420°С сопровождается некоторым крекингом углеводородов, но если получаемые дистилляторы затем подвергаются вторичным методам переработки, то присутствие следов непредельных углеводородов не оказывает существенного влияния. При получении масляных дистилляторов разложение их сводят к минимуму, повышая расход водяного пара, снижая перепад давления в вакуумной колонне и др. Существующие промышленные установки способны поддерживать рабочее давление в ректификационных колоннах 20 мм рт. ст. и ниже.

Рассмотренные методы перегонки нефти дают достаточно четкие разделения компонентов, однако оказываются непригодными, когда из нефтяных фракций требуется выделить индивидуальные углеводороды высокой чистоты (96 — 99%), которые служат сырьем для нефтехимической промышленности (бензол, толуол, ксилол и др.)

Для выделения вышеназванных углеводородов требуются специальные методы перегонки: азеотропная или экстрактивная ректификация. Эти методы основаны на введении в систему постороннего вещества увеличивающего разницу в летучести разделяемых углеводородов, что позволяет при помощи ректификации выделить индивидуальный углеводород высокой чистоты.

Показателем летучести чистых углеводородов является давление их насыщенных паров при данной температуре или температура кипения при атмосферном давлении. Таким образом, чем больше разница в температурах кипения углеводородов, тем легче разделить их обычной перегонкой. Однако если углеводороды отличаются по химическому строению, то можно использовать специальные виды перегонки, изменяющие летучесть этих углеводородов.

Таким образом, относительная летучесть углеводородов в идеальном растворе равняется отношению давлений насыщенных паров чистых компонентов при температуре кипящей смеси, и чем ближе она к единице, тем сложнее разделить эти углеводороды перегонкой.

Если вводимый для увеличения разницы в летучести разделяемых углеводородов третий компонент менее летуч, чем исходные углеводороды, то его называют растворителем и вводят сверху ректификационной колонны и выводят снизу вместе с остатком. Такая ректификация называется экстрактивной. Растворитель должен иметь достаточно высокую температуру кипения, чтобы компоненты, полученные с растворителем в виде одной фазы, можно было легко отделить от него при помощи перегонки. Он должен хорошо растворять разделяемые компоненты, чтобы не требовалось чрезмерно большого отношения растворитель/смесь и не образовывалось двух жидких фаз (расслаивание) на тарелке. При экстрактивной ректификации моноциклических ароматических углеводородов в качестве растворителя применяют фенол, крезолы, фурфурол, анилин и алкилфталаты.

Если добавляемое вещество более летуче, чем исходные компоненты, то его вводят в ректификационную колонну вместе с сырьем и выводят из нее вместе с парами верхнего продукта. Такую ректификацию называют азеотропной. В этом случае вводимое вещество образует азеотропную смесь с одним из компонентов сырья. Это вещество называют уводителем.

Последний должен обеспечивать образование постоянно кипящей смеси (азеотропа) с одним или несколькими компонентами разгоняемой смеси. Уводитель образует азеотропную смесь вследствие молекулярных различий между компонентами смеси.

При азеотропной ректификации моноциклических ароматических углеводородов в качестве уводителей применяют метиловый и этиловый спирты, метилэтилкетон (МЭК) и другие вещества, образующие азеотропную смесь с парафино-нафтеновыми углеводородами разделяемой смеси.

Уводитель должен иметь температуру кипения близкую к температуре кипения отгоняемого вещества. Это позволяет получить заметную разницу между температурой кипения азеотропа и других компонентов смеси. Уводитель должен также легко выделяться из азеотропной смеси. Весьма часто разделение бывает более полным, чем этого можно ожидать на основании лишь температурной разницы. Это объясняется большим отклонением системы от идеальной.

Важное значение в осуществлении экстрактивной и азеотропной ректификаций имеет подготовка сырья, которое должно выкипать в весьма узких пределах, т. е. установке по перегонке с третьим компонентом должна предшествовать установка предварительного разделения смеси посредством обычной ректификации.

studfiles.net

Атмосферная перегонка нефти - реферат, курсовая работа, диплом. Скачать бесплатно.

Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт

Кафедра: Технологии нефтехимических и углехимических производств

Реферат

Тема: Атмосферная перегонка нефти

Выполнил: Шеков А.П.

Проверил: Сыроежко А.М.

С.-Петербург

2007

ВВЕДЕНИЕ

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических и других углеводородов с различными молекулярными массами и температурами кипения. Так же в нефти содержаться сернистые, кислород и азотсодержащие органические соединения. И поэтому, для получения из нефти товарных продуктов различного назначения, применяют методы разделения нефти на фракции или группы углеводородов. И при необходимости, изменяют их химический состав, дальнейшим проведением каталитических и термических процессов.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти. Первичными процессами называют процессы разделения нефти на более или менее однородные фракции без химического преобразования входящих в неё веществ. Основным приёмом разделения является дистилляция (перегонка) - процесс разделения жидких веществ по температурам их кипения. Атмосферная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное её назначение - разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.

Атмосферную перегонку можно осуществить следующими способами: 1) с однократным испарением в трубчатой, печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне; 2) двухкратным испарением и разделением в двух ректификационных колоннах - в колонне предварительного испарения (эвапораторе) с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне; 3) Постепенным испарением.

Сырьём установки атмосферной перегонки может служить как нефть, так и газовый конденсат. Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально, полезно использовать индивидуальные природные особенности её химического состава.

Для Справки:

Впервые создали устройство для перегонки нефти братья Дубинины. Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба, через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой - являлась холодильником, а пустая бочка - приёмником для керосина.

Устройство простых и сложных колонн

Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и кубовый остаток) и сложные. В среднюю часть простой колонны вводится разделяемое сырьё, нагретое до необходимой температуры, в виде паров, жидкости или их смеси. Зона, в которую вводят сырье, называется эвопарационной, т.к. в ней происходит однократное испарение. Через каждую тарелку проходит четыре потока:

1. Жидкость - флегма, стекающая с верхней тарелки

2. Пары, поступающие с ниже лежащей тарелки

3. Жидкость - флегма, уходящая на ниже лежащую тарелку

4. Пары, поднимающиеся на выше лежащую тарелку

Жидкость с верхней тарелки стекает на ниже лежащую тарелку, поступает в зону относительно высокой температуры и из неё испаряется часть низкокипящего компонента. С другой стороны, контактирующий на ней пар с ниже лежащей тарелки несколько охлаждается и из него конденсируется высоко кипящий компонент. Парциальный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже - отгонной. С верха концентрационной зоны выводят готовый продукт в виде пара (ректификат), а с низа, обогащённую низко кипящим компонентом жидкость. В отгонной зоне окончательно отгоняется низко кипящий компонент. С низа колонны отбирается второй продукт ректификации - кубовый остаток. Для нормальной работы колонны необходимо непрерывное её орошение жидким продуктом, поэтому часть ректификата, после его охлаждения и конденсации в виде флегмы направляют на верхнюю тарелку колонны. С другой стороны, чтобы отогнать низко кипящий компонент необходимо в нижнюю часть колонны подавать тепло. Для этого часть остатка после подогрева подают на одну из нижних тарелок.

В случае, когда необходимо отбирать не одну, а несколько фракций с достаточно чёткими границами раздела по температурам кипения, прибегают к сложным колоннам. Она представляет собой сочетание простых колонн. Сырьё поступает в среднюю часть колонны и разделяется на паровую и жидкую часть. Жидкость стекает по тарелкам в низ колонны, а пары поднимаются вверх, причём обе части подвергаются ректификации.

a) С различных по высоте колонны тарелок отбираются боковые погоны, которые отводятся на верхнюю тарелку боковых отпарных (стриппинг колонн). Под нижнюю тарелку стриппинг колонны подаётся навстречу потоку жидкости водяной пар, с температурой чуть выше кипения данной фракции. С низа каждой секции отбирается нужная фракция. А водяной пар вместе с легкокипящим компонентом возвращается в основную колонну. Таким образом, отпарные колонны служат отгонными частями, выделенные в самостоятельные колонны. Необходимость их использования заключатся и в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно чёткого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т.е. происходит наложение фракции. Это значит, например, что в отбираемой фракции может находиться некоторое количество другой фракции. Поэтому без дополнительной ректификации качество не будет соответствовать заданным нормам.

На рис. 1 показана схема работы сложной ректификационной колонны с отпарными секциями.

Рис. 1

Обычно наверх атмосферной колонны в качестве острого орошения подают верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны - несколько промежуточных циркуляционных орошений. Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы забирается с тарелки, проходит через теплообменник, отдаёт своё тепло, и охладившись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с которой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается определённый температурный режим на тарелке отбора флегмы, и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележащих тарелках. Циркуляционных орошений может быть вплоть до трёх.

Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона) в выносную отпарную колонну. По другому варианту в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в неё паров из отпарной выносной колонны.

Применение промежуточного циркуляционного орошения позволяет рационально использовать избыточное тепло колонны для подогрева нефти в теплообменниках, при всём этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, что обеспечивает оптимальные условия её работы. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем лёгкую дизельную фракцию и ещё ниже более тяжёлую дизельную.

Чёткость и эффективность ректификации зависит от способа контактирования паров и жидкости. Контакт паров и жидкости в вертикальных цилиндрических аппаратах - колоннах, снабжённых специальными ректификационными тарелками или насадками, обеспечивающих тесный контакт поднимающихся вверх по колонне паров и стекающим им навстречу жидкостям.

Увеличение отбора светлых и качества дистиллятов.

Увеличение глубины отбора светлых из нефти является важнейшей задачей первичной перегонки нефти. Повышение чёткости погоноразделения является также одной из важных задач перегонки, поскольку основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава. В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракции чёткость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа. По результатам перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при всём этом значительно ухудшается качество продуктов, т.е. чёткость ректификации. При повышенном давлении не удаётся полностью отобрать светлые дистилляты, их выход составляет примерно 70-80% от потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В тоже время использование пониженного давления, близкое к атмосферному, и умеренный вакуум даёт возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Пониженное давление позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт возможность сэкономить тепла до 5%.

В настоящее время разрабатываются перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов. Довольно эффективно также ступенчатое понижение давления перегонки раздельно в зонах питания и отпаривания. Наибольшее понижение давление в отпарных секциях достигается при полной конденсации отгона. Охлаждённый отгон рекомендуется подавать в линию горячей струи первой колонны, в качестве испаряющего агента; в печь основной колонны; в качестве орошения основной колонны, ниже или выше отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего потока, то использование их в качестве орошения выше лежащих секций колонны является предпочтительным.

Однократное и двукратное испарение нефти

По числу ступеней испарения (количеству ректификационных колон) различают трубчатые установки:

a) однократного испарения - на одной ректификационной колонне получает все дистилляты - от бензина до вязкого цилиндрового. Остатком перегонки является гудрон.

b) двукратного испарения - сначала при атмосферном давлении нефть перегоняется до мазута, который потом перегоняется в вакууме до получения в остатке гудрона. Эти процессы идут в двух колоннах.

c) трехкратного испарения - используются две атмосферные колонны и одна вакуумная. В первой колоне из нефти отбирают только бензин, во второй - отбензиненая нефть перегоняется до мазута, в третей - мазут перегоняется до гудрона.

d) четырехкратного испарения - установка с доиспарительной вакуумной колонной для гудрона в концевой части.

Выбор технологической схемы и режим перегонки зависит от качества нефти.

Перегонку нефтей с большим количеством растворённых газов (0,5-1,2%), с относительно не высоким содержанием бензина (12-15% фракций до 1800С) и выходом фракций до 3500С, не более 45%, выгодно осуществлять на установках АТ с однократным испарением и последующим фракционированием образовавшихся паровой и жидкой фаз в сложной ректификационной колонне.

Для перегонки лёгких нефтей с высоким выходом фракций до 3500С (50-65%), повышенным содержанием растворённых газов (1,5-2,2%) и бензиновых фракций (20-30%) 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 низкокипящих бензиновых фракций. Чтобы более полно сконденсировать их, поддерживают повышенное давление. Благодаря этому становится возможным понизить давление в атмосферной колонне и тем самым реализовать условия перегонки (а именно температуру питания и расход водяного пара в отгонную часть атмосферной колонны), обеспечивающие высокий отбор от потенциала в нефти суммы светлых нефтепродуктов. Схема перегонки нефти, с колонной предварительного частичного отбензинивания и сложной основной ректификационной колонной, получила наиболее широкое применение в нефтепереработке. Она обладает достаточной гибкостью и универсальностью.

Разновидностью перегонки нефти с двукратным испарением является схема с предварительным испарителем и атмосферной колонной. Пары из испарителя и остаток после нагрева в печи направляются в атмосферную колонну. Основными достоинствами такой схемы являются: сокращение затрат на перегонку, за счёт снижения гидравлического сопротивления змеевика печи; и уменьшения металлоёмкости колонн и конденсаторов. Схема применима для перегонки нефтей со средним уровнем содержания растворённого газа (1%) и бензина (18-20%) в нефтепереработке встречается редко.

Технологическая схема ЭЛОУ-АВТ и её возможные варианты

Рассмотрим установку ЭЛОУ-АВТ с двукратным испарением нефти. Атмосферная перегонка на таких установках осуществляется в одной колонне. Предпочтительным сырьём для них являются нефти с относительно невысоким содержанием бензиновых фракций и растворённых газообразных углеводородов. Принципиальная технологическая схема установки представлена на рис. 2.

Рис. 2

Нефть, нагретая в теплообменниках 2, поступает четырьмя параллельными потоками в электродегидраторы 3. Обессоливание проводится в две ступени с применением деэмульгатора. Солёная вода из электродегидраторов второй ступени вторично используется для промывки нефти на первой ступени. Кроме того, в качестве промывочной воды на второй ступени используют водные конденсаты, образующиеся в процессе конденсации пара на установках атмосферно-вакуумной перегонки. Обессоленная нефть насосом прокачивается через группу регенеративных теплообменников 2 и после нагрева двенадцатью параллельными потоками в трубчатой печи 4 поступает на перегонку в атмосферную колонну 5. Отводимые с верха колонны пары конденсируются в две ступени. На первой обеспечивается более низкое содержание газообразных углеводородов в составе орошения, чем в дистилляте. Несконденсированная газовая и жидкая фаза бензина совместно дополнительно охлаждаются и поступают в сырьевую ёмкость 9 дебутанизатора 10. Из атмосферной колонны 5 через отпарные колонны 6 одновременно отбирают три боковых погона: фракцию 140-2500С и два компонента дизельного топлива - фракцию 250-3500С и фракцию 320-3800С. Остатком атмосферной колонны является мазут. В низ атмосферной колонны и отпарных колонн 6 подаётся перегретый водяной пар. Стабилизация бензина проводится в дебутанизаторе 10.

Вторичной перегонке в колонне 11 подвергается примерно 62% стабильного бензина, что связано с ограниченной потребностью во фракции 90-1400С. Мазут после нагрева в печи 4 поступает на перегонку в вакуумную колонну 12. Верхним боковым погоном из вакуумной колонны отводится лёгкий вакуумный газойль, средним - фракция 380-5300С и нижним - затемневшая фракция. Остатком колонны является гудрон. В змеевик печи и низ колонны подаётся водяной пар. Через верх вакуумной колонны 12 отводятся несконденсированный газ, водяные пары и пары нефтяных фракций. После их охлаждения в газосепараторе 8 конденсат отделяется от газа и несконденсированных водяных паров. Смесь последних отсасывается трёхступенчатым пароэжекторным вакуумным насосом 13. Газы разложения поступают на сжигание в вакуумную печь 4. Смесь конденсата и нефтяных фракций из вакуумсоздающей системы поступает на разделение в отстойник 14. Ловушечный нефтепродукт откачивается в лёгкий вакуумный газойль, а конденсат - на ЭЛОУ.

Принцип метода элекрообессоливания заключается в том, что полярные молекулы воды в электрическом поле стремятся двигаться к электродам, в результате капли воды приобретают грушевидную форму, остриём обращённую к положительно заряженному электроду. В процессе движения капли сталкиваются, сливаются и по мере увеличения массы оседают в нижнюю часть электродегидратора. Увеличить эффективность можно с увеличением температуры, т.к. в этом случае вязкость нефти значительно падает.

Заключение

Компоненты, полученные после первичной переработки, обычно не используются как готовый продукт. Легкие фракции проходят дополнительно крекинг, риформинг, гидрогенизационное облагораживание, целью которых является получение невысокой ценой наибольшего объема конечных продуктов с наиболее точными удовлетворительными качественными показателями. Тяжелые фракции после перегонки перерабатывают дополнительно на битумных, коксующих и других установках.

Список литературы

1. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. - М: Химия, 1979.

2. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. - М: Химия, 1981.

3. Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. - Ч.1, М: ЦНИИТ, Энефтехим, 2000.

4. Баннов П.Г. Процессы переработки нефти. - Ч.3, М: ЦНИИТ, Энефтехим, 2003.

5. Справочник нефтепереработчика.

6. Нефтяная промышленность. - М: ВНИИОЭНГ, №1, 1994.

referatwork.ru

Орошение - ректификационная колонна - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Орошение - ректификационная колонна

Cтраница 2

Мисцеллу после подогревателя подают на орошение ректификационной колонны, которая состоит из четырех-пяти колпачко-вых тарелок. Эта колонна устанавливается над трубчатым испарительным аппаратом, в котором поддерживается температура 95 - 100 и отгоняется основная масса бензина. Остатки бензина, которые не могли быть отогнаны на трубчатке за одну фазу, удаляются из подпаренной мисцеллы на исчерпывающей колонне ( 15 - 16 тарелок), которая устанавливается после трубчатки, ниже ректификационной колонны, чтобы обеспечить самотек растворов. Пары из исчерпывающей колонны поступают в ректификационную, а затем в общем потоке направляются на конденсацию. Для отдачи тепла они проходят сначала через теплообменник, в котором подогревается мисцел-ла, а затем поступают в холодильник. Рабочий растворитель собирают в сборниках, затем снова подают его на экстракцию.  [16]

Имеется очень много схем регулирования и контроля работы колонн. На рис. 200 показана система регулирования общего орошения ректификационной колонны. В подобных системах контроль не является абсолютным в том смысле, что оба потока ( продукт низа и верха колонны) непосредственно не контролируются. Это возможно только тогда, когда применяется так называемая система контроля материального баланса.  [18]

Эта формула показывает, что холодного ( острого) орошения требуется подавать тем меньше, чем ниже температура его при по ступлении в ректификационную колонну () и выше скрытая теплота его испарения. Обычно температура продукта, подаваемого в качестве орошения наверх ректификационной колонны, колеблется в пределах 30 - 50 С. Отношение подачи орошения к выходу легкого компонента - ректификата называется кратностью орошения.  [19]

Пары бензина и перманентные газы из верхней части ректификационной колонны с температурой 200 С проходят конденсатор ра-диантного типа, из которого, для окончательного охлаждения до 25 С, направляются в трубчатке в холодильник, после чего смесь газов и бензина поступает в газогенератор. Бензин из сепаратора направляется в резервуар и частично откачивается на орошение ректификационной колонны.  [20]

Легкий бензин из емкости 10 подается насосом 12 через теплообменник 13 в ректификационную колонну 15, где отгоняется от дизельного топлива. Отогнанный бензин после конденсации и охлаждения в холодильнике 16 подается насосом 18 из емкости 17 на орошение ректификационной колонны 15 и для, отмывки комплекса. Дизельное топливо из низа ректификационной колонны 15 насосом 19 прокачивается через теплообменник 13 и холодильник 2 и по линии / / / выводится с установки и используется как летнее дизельное топливо.  [22]

Пары бензина и газ с водяными парами с верха колонны поступают в конденсатор-холодильник Т-8 и затем в газосепаратор Е-1. Бензин из газосепаратора поступает на прием насосов орошения Н-5 и откачного Н-6; часть бензина непрерывно подается на орошение ректификационной колонны, а остальное количество, в зависимости от уровня бензина в газосепараторе, - на газофракционирующую установку.  [23]

Для предварительного подогрева сырья в качестве теплоносителя применяют пар или поток горячих углеводородов с низа колонны. Если в качестве теплоносителя используют углеводороды, то скорость потока в трубках теплообменника составляет 1 8 - 2 4 м / с. Объем емкостей орошения ректификационных колонн выбирают с таким условием, чтобы конденсат верха колонны находился в них в течение 10 - 30 мин.  [25]

С верха колонны отводятся бензиновые и водяные пары и газ, которые, проходя конденсатор-холодильник 14, охлаждаются; при этом значительная часть паров конденсируется. Затем бензин и водяной конденсат отделяются в газоотделителе 15 от жирного газа, который дальше поступает к компрессорам газофракциони-рующей установки. Часть нестабильного бензина, отстоявшегося от воды, подается насосом 16 на орошение ректификационной колонны, а остальной бензин направляется на стабилизацию. Перед стабилизацией его промывают водой и раствором щелочи. Легкий каталитический газойль, откачиваемый через теплообменник насосом 17 из отпарной колонны 13, охлаждается в погружном холодильнике 19 и поступает в резервуар. С одной из тарелок колонны 12 отводится промежуточный рециркулирующий газойль, который насосом 30 добавляется к исходному сырью установки и возвращается через змеевик печи в реактор.  [26]

Освобожденный от примесей и охлажденный в теплообменниках воздух ожижается в конденсаторе-испарителе ( фиг. Деление воздуха определяется схемой установки в целом, но из условия обеспечения передачи тепла к испаряющемуся. Полученный в конденсаторе-испарителе жидкий воздух дросселируется примерно до 1 3 ата и подается на орошение ректификационной колонны, которая состоит только из отгонной части. Из колонны отводятся кислород и азот, содержащий значительное количество кислорода.  [27]

Образующийся конденсат охлаждается и вместе с несконденсированными газами поступает в газосепаратор. Отделившийся в нем газ через редукционный клапан отводится в газоулавливающей установке. Бензин снизу газосепаратора частично отбирается в виде готового продукта и частично подается насосом на орошение ректификационной колонны.  [29]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru


Смотрите также