книги / Технология глубокой переработки нефти и газа

жет быть меньше давления насыщенных паров воды при температу­ ре их конденсации:

Поэтому обычно летом вакуум падает, а зимой повышается. Практически давление вверху колонны больше вышеуказанных цифр на величину гидравлического сопротивления потоков паров в трубопроводах и выносных конденсаторах-холодильниках.

В последние годы на вакуумных колоннах ряда НПЗ (Московс­ ком, Мозырском, Мажейкяйском, Комсомольс­ ком, «Уфанефтехиме» и др.) внедрена и успешно эксплуатируется новая высокоэффективная эко­ логически чистая КВС с использованием жидко­ стного струйного устрой­ ства - вакуумного гидро­ циркуляционного (ВГЦ)

тельно к АВТ -газойлевой фракцией, отводимой из вакуумной ко­ лонны). По сравнению с традиционным способом создания вакуума с использованием паровых эжекторов КВС на базе ВГЦ агрегатов обладает следующими преимуществами:

-не требует для своей работы расхода воды и пара;

-экологически безопасно, работает с низким уровнем шума, не образует загрязненных сточных вод;

-создает более глубокий вакуум (до 67 Па или 0,5 мм рт.ст.);

-полностью исключает потери нефтепродуктов и газов, отхо­

дящих с верха вакуумной колонны;

241

-значительно уменьшает потребление энергии и эксплуатаци­ онные затраты на тонну сырья;

-позволяет дожимать газы разложения до давления, необходи­

мого для подачи их до установок сероочистки.

Принципиальная технологическая схема КВС для перспектив­ ных установок АВТ с использованием ВГУ агрегатов приведена на рис. 5.22.

5.3.9. Ф ракционирование углеводородных газов нефтепереработки

Процессы газофракционирования предназначены для получения из нефтезаводских газов индивидуальных низкомолекулярных уг­ леводородов С,-С 6(как предельных, так и непредельных, нормаль­ ного или изостроения) или их фракций высокой чистоты, являющихся

Т аблица 5.4

Состав газов различных процессов переработки ромашкинской нефти, % масс.

242

компонентами высокооктановых автобензинов, ценным нефтехими­ ческим сырьем, а также сырьем для процессов алкилирования и про­ изводств метилтретбутилового эфира и т.д.

Источником углеводородных газов на НПЗ являются газы, вы­ деляющиеся из нефти на установках АТ, АВТ и образующиеся в термодеструктивных или каталитических процессах переработки нефтяного сырья, а также газы стабилизации нестабильных бензи­ нов (табл. 5.4).

В зависимости от химического состава различают предельные и непредельные газы. Предельные углеводородные газы получаются на установках перегонки нефти и гидрокаталитической переработ­ ки (каталитического риформинга, гидроочистки, гидрокрекинга) нефтяного сырья. В состав непредельных газов, получающихся при термодеструктивной и термокаталитической переработке нефтяно­ го сырья (в процессах каталитического крекинга, пиролиза, коксо­ вания и др.),входят низкомолекулярные моно-, иногда диолефины как нормального, так и изостроения.

Как правило, предельные и непредельные углеводородные газы на НПЗ перерабатываются раздельно вследствие их различного на­ значения. При фракционировании предельных газов получают сле­ дующие узкие углеводородные фракции:

-метан-этановую (сухой газ), иногда этановую, которую исполь­ зуют как сырье пиролиза или в качестве хладоагента на установках глубокой депарафинизации масел и т.д.;

-пропановую, используемую как сырье пиролиза, бытовой сжи­ женный газ и хладоагент для производственных установок;

-изобутановую, являющуюся сырьем установок алкилирования, производств синтетического каучука;

-бутановую для получения бутадиена или используемую как бытовой сжиженный газ и как компонент автобензинов для регули­ рования их пусковых свойств;

-изопентановую, которая служит сырьем для производства изоп­ ренового каучука и высокооктановым компонентом автобензинов;

-пентановую фракцию - сырье для процессов пиролиза, изоме­ ризации и т.д. Иногда смесь пентанов и более тяжелых углеводоро­ дов не разделяют на фракции, а используют как газовый бензин.

На ГФУ непредельных газов из олефинсодержащих потоков выделяются следующие фракции:

2 4 3

-пропан-пропиленовая - сырье процессов полимеризации и ал­ килирования, нефтехимических производств;

-бутан-бутиленовая - сырье установок алкилирования для про­ изводств метилэтилкетона, полиизобутилена, синтетического кау­ чука и др.;

-этан-этиленовая и пентан-амиленовая фракции, используемые как нефтехимическое сырье.

Получаемые на ГФУ фракции углеводородных газов должны по качеству соответствовать техническим условиям на эти нефтепро­ дукты.

До фракционирования углеводородные газы направляются вна­ чале в блоки очистки от сероводорода и осушки.

На нефте- и газоперерабатывающих заводах наибольшее распро­ странение получили следующие физические процессы разделения углеводородных газов на индивидуальные или узкие технические фракции: конденсация, компрессия, ректификация и абсорбция. На ГФУ эти процессы комбинируются в различных сочетаниях.

Компрессия и конденсация — процессы сжатия газа компрессо­ рами и охлаждения его в холодильниках с образованием двухфазной системы газа и жидкости. С повышением давления и понижением тем­ пературы выход жидкой фазы возрастает, причем сконденсировавши­ еся углеводороды облегчают переход легких компонентов в жидкое состояние, растворяя их. Обычно применяют многоступенчатые (2,3

иболее) системы компрессии и охлаждения, используя в качестве хладоагентов воду, воздух, испаряющиеся аммиак, пропан или этан. Раз­ деление сжатых и охлажденных газов осуществляют в газосепараторах, откуда конденсат и газ направляют на дальнейшее фракциони­ рование методами ректификации или абсорбции.

Абсорбция - процесс разделения газовых смесей, основанный на избирательном поглощении отдельных компонентов сырья жидким поглотителем - абсорбентом. Растворимость углеводородов в абсор­ бенте возрастает с повышением давления, ростом молекулярной мас­ сы и понижением температуры процесса ниже критической темпе­ ратуры абсорбируемого газа.

Абсорбция - обратимый процесс, и на этом основано выделение поглощенного газа из жидкости - десорбция. Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выде­ лять из него поглощенный компонент. Для десорбции благоприятны

244

условия, противоположные тем, при которых проводят абсорбцию, то есть повышенная температура и низкое давление. Наилучшим абсорбентом для углеводородных газов являются близкие им по стро­ ению и молекулярной массе жидкие углеводороды, например, бен­ зиновая или керосиновая фракции.

Ректификация является завершающей стадией разделения уг­ леводородных газов. Особенность ректификации сжиженных газов, по сравнению с ректификацией нефтяных фракций, - необходимость разделения очень близких по температуре кипения компонентов или фракций сырья при высокой четкости фракционирования. Так, раз­ ница между температурами кипения этана и этилена составляет 15°С. Наиболее трудно разделить бутан-бутиленовую фракцию: темпе­ ратура кипения изобутана при нормальном давлении составляет 11,7 °С, изобутилена - 6,9, бутена - 1 - 6,29, а н-бутана - 0,5 °С.

Ректификацию сжиженных газов приходится проводить при по­ вышенных давлениях в колоннах, поскольку для создания жидко­ стного орошения необходимо сконденсировать верхние продукты колонн в обычных воздушных и водяных холодильниках, не прибе­ гая к искусственному холоду.

Конкретный выбор схемы (последовательности) разделения, тем­ пературы, давления и числа тарелок в колоннах определяется соста­ вом исходной газовой смеси, требуемой чистотой и заданным ассор­ тиментом получаемых продуктов.

На НПЗ для разделения нефтезаводских газов применяются пре­ имущественно 2 типа газофракционирующих установок, в каждый из которых входят блоки компрессии и конденсации: ректификаци­ онный - сокращенно ГФУ, и абсорбционно-ректификационный - АГФУ. На рис.5.23 и 5.24 приведены принципиальные схемы ГФУ для разделения предельных газов и АГФУ для фракционирования жирного газа и стабилизации бензина каталитического крекинга (на схемах не показаны блоки сероочистки, осушки, компрессии и кон­ денсации). В блоке ректификации ГФУ (см. рис.5.23) из углеводо­ родного газового сырья сначала в деэтанизаторе 1 извлекают сухой газ, состоящий из метана и этана. На верху колонны 1 поддержива­ ют низкую температуру подачей орошения, охлаждаемого в амми­ ачном конденсаторе-холодильнике. Кубовый остаток деэтанизато­ ра поступает в пропановую колонну 2, где разделяется на пропано­ вую фракцию, выводимую с верха этой колонны, и смесь углеводо-

245

Р и с . 5 . 2 3 . П ринципиальная схем а газоф рак ционирую щ ей установки (Г Ф У ): 1 - деэтанизатор; 2 - пропановая колонна; 3 - бутановая колонна; 4 - изобутановая колонна; 5 - пентановая колонна; 6 - изопентановая колонна; I - сырье; II - сухой газ; III - пропановая фракция; IV - изобутановая фракция; V - бутановая фракция; VI -изопентановая фракция; VII - пентановая фракция; VIII - ф ракция С , и выше

родов С4и выше, направляемую в бутановую колонну 3. Ректифика­ том этой колонны является смесь бутанов, которая в изобутановой колонне 4 разделяется на изобутановую и бутановую фракции. Ку­ бовый продукт колонны 3 подается далее в пентановую колонну 5, где в виде верхнего ректификата выводится смесь пентанов, кото­ рая в изопентановой колонне 5 разделяется на н-пентан и изопен­ тан. Нижний продукт колонны 5 - фракция С6и выше - выводится с установки.

Для деэтанизации газов каталитического крекинга на уста­ новках АГФУ (см. рис.5.24) используется фракционирующ ий аб­ сорбер 1. Он представляет собой комбинированную колонну аб- сорбер-десорбер. В верхней части фракционирующ его абсорбе­ ра происходит абсорбция, то есть поглощение из газов целевых

246

Р и с . 5 . 2 4 . Принципиальная схем а абсорбционно-газоф ракционирую щ ей уста­

бутан-бутиленовая фракция; V I - стабильный бензин

компонентов (С 3 и выше), а в нижней - частичная регенерация абсорбента за счет подводимого тепла. В качестве основного аб­ сорбента на АГФУ используется нестабильный бензин катали­ тического крекинга. Для доабсорбции унесенных сухим газом бензиновых фракций в верхнюю часть фракционирующ его аб­ сорбера подается стабилизированный (в колонне 4) бензин. Аб­ сорбер оборудован системой циркуляционных орошений для съе­ ма тепла абсорбции (на рис.5.24 не показана). Тепло в низ аб­ сорбера подается с помощью «горячей струи». С верха фракцио­ нирующего абсорбера 1 выводится сухой газ (С ,-С 2), а с низа вместе с тощим абсорбентом выводятся углеводороды С 3и выше. Деэтанизированный бензин, насыщенный углеводородами С3 и выше, после подогрева в теплообменнике подается в стабилиза­ ционную колонну 2, нижним продуктом которого является ста­ бильный бензин, а верхним - головка стабилизации. Из нее (иног­ да после сероочистки) в пропановой колонне 3 выделяют про- пан-пропиленовую фракцию . Кубовый продукт пропановой ко­ лонны разделяется в бутановой колонне 4 на бутан-бутиленовую фракцию и остаток (С 5 и выше), который объединяется со ста­ бильным бензином.

247

В табл. 5.5 и 5.6 приведен технологический режим ректификаци­ онных колонн установок ГФУ и АГФУ.

Известно, что затраты при ректификации определяются преиму­ щественно флегмовым числом и числом тарелок в колонне. Для близкокипящих компонентов с малой относительной летучестью эти па­ раметры особенно велики. Поэтому из общих капитальных и эксп­ луатационных затрат на газофракционирование существенная (око­ ло половины) часть приходится на разделение фракций iC 4- H C 4и iC5-HC5. В этой связи на НПЗ часто ограничиваются фракциониро­ ванием предельных газов без разделения фракций С4и выше.

2 4 8

Вопросы

1.С какой целью осуществляют промысловую подготовку нефти?

2.В каких пределах нормируется содержание воды и хлористых солей в нефтях, поставляемых с промыслов на НПЗ?

3.Напишите реакции сероводородной и хлористоводородной кор­ розии нефтеаппаратуры.

4.Как осуществляют сбор и первичную подготовку промысло­ вой нефти?

5.Каково назначение стабилизации промысловой нефти? При­ ведите принципиальную технологическую схему установки.

6.Что такое нефтяная эмульсия? Укажите типы эмульсий.

7.Какие типы деэмульгаторов можете перечислить? Объясните механизм их действия.

8.Дайте краткую характеристику промышленным деэмульгаторам.

9.Какова физическая сущность тепловой и электрообработки нефтяных эмульсий?

10.Укажите достоинства и недостатки различных типов элект­ родегидраторов.

11.Приведите технологическую схему установки (секции) ЭЛОУ.

12.Сформулируйте основные требования к качеству горючих газов и приведите их классификацию.

13.Как осуществляют осушку горючих газов?

14.Как осуществляют очистку горючих газов от сероводорода и диоксида углерода? Приведите принципиальную технологическую схему установки аминной очистки газов.

15.Какова движущая сила в массообменных процессах? Дайте их классификацию.

16.Охарактеризуйте процесс перегонки с ректификацией. Дай­ те классификацию и принцип работы ректификационных колонн.

17.Дайте определение понятиям: четкость погоноразделения, флегмовое число, паровое число и число тарелок.

18.Укажите особенности нефти как сырья для ректификации.

19.Как регулируют температурный режим ректификационных колонн?

249

20.Каковы оптимальные значения давления и температуры в ректификационных колоннах?

21.По каким уравнениям проводят расчет температур нагрева сырья и выводимых из колонн погонов?

22.Укажите особенности перегонки нефтяного сырья с водяным

паром.

23.Дайте классификацию контактных устройств массообменных процессов и их краткую характеристику.

24.По каким показателям оценивают и выбирают контактные устройства.

25.Укажите типы насадочных контактных устройств, их недо­ статки и достоинства.

26.Приведите принципиальную технологическую схему блока атмосферной перегонки установки ЭЛОУ - АВТ - 6.

27.Каково назначение и особенности процесса вакуумной пере­ гонки мазута?

28.Какие требования предъявляются к качеству вакуумного га­ зойля и как они обеспечиваются?

29.Приведите принципиальную схему блока вакуумной пере­ гонки мазута установки ЭЛОУ - АВТ - 6.

30.Почему подвергают стабилизации и вторичной перегонке пря­ могонные бензины?

31.Почему применяется повышенное давление в стабилизаци­ онных колоннах?

32.Приведите принципиальную схему блока стабилизации и вторичной перегонки установки ЭЛОУ - АВТ - 6.

33.Приведите принципиальную схему одно- и двухколонной ва­ куумной перегонки по масляному варианту.

34.Объясните причины широкого применения вакуумных колонн

срегулярными насадками?

35.Укажите достоинства перекрестноточных насадочных ваку­ умных колонн.

36.Приведите принципиальную конструкцию вакуумной пере­ крестноточной насадочной колонны АВТ и объясните принцип ее работы.

250