Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
В основе первичной переработки нефти лежат процессы дистилляции и ректификации.
10.1.1. Дистилляция (перегонка) – это испарение смеси соединений с последующей конденсацией (осаждением) паров. Метод применяется в технологических процессах перегонки и разделения многокомпонентных жидкостей. Продукт дистилляции называют дистиллят. Перегонка может быть осуществлена однократным, многократным и постепенным испарением.
При однократном испарении в течение всего времени нагревания образующиеся пары не выводятся из смеси и остаются в контакте с жидкостью до окончания нагрева. После прекращения нагрева вся парожидкостная смесь выводится в сепаратор, в котором в один прием (однократно) пары отделяют от жидкости.
При многократном испарении разделение фаз производят в несколько приемов, т. е. несколько раз повторяя однократный процесс испарения.
При постепенном испарении образующиеся пары непрерывно выводят из перегонного аппарата. На начальной стадии испаряются легкие фрак-ции, а затем более тяжелые. Поэтому постепенное испарение производят в основном в лабораторной практике.
В промышленности применяют главным образом процессы однократного и многократного испарения. При этом низкокипящие фракции, перейдя в пар, остаются в аппарате, повышая в нем парциальное давление испаряю-щихся высококипящих фракций, что дает возможность вести процесс перегонки при температурах на 50–100 оС ниже, чем при постепенном испарении.
Термическая стабильность нефти сохраняется при атмосферном давлении до температуры 350–370 оС. В то же время в нефти имеются фракции, выкипающие при высоких температурах, которые при температурах процессов выше 370 оС начинают разлагаться (термический крекинг). При этом следует отметить, что наиболее высококипящие фракции нефти имеют наименьшую термическую стабильность. В процессе первичной переработки нефти стараются избегать разложения компонентов нефти. Поэтому разделение высококипящих фракций нефти (мазута) ведут в условиях глубокого вакуума (остаточное давление в системе составляет 3–5 кПа). Проведение перегонки мазута в вакууме позволяет вести процесс при температуре 400–410 оС. Для понижения парциального давления паров углеводородов перегонку мазута осуществляют с водяным паром ( 2 % на массу мазута).
11.6.2. Ректификация. Получить требуемое качество разделения компонентов нефти с выходом продуктов, кипящих в заданных температурных интервалах, с помощью простой перегонки невозможно. Поэтому после однократного испарения нефть в парожидкостном состоянии подвергают ректификации. Ректификация – это процесс разделения многокомпонентных жидкостей на отдельные компоненты. Он основан на многократной дистилляции. Осуществляется в специальных аппаратах – ректификационных ко-лоннах – вертикальных цилиндрических аппаратах.
В процессе ректификации нефти (атмосферной перегонки) получают углеводородный газ, бензин (конец кипения 180 оС), керосин (фракция 180 – 240 оС), дизельное топливо (фракция 240–350 оС) и мазут. Из дистиллятов вырабатывают светлые нефтепродукты (авиационные и автомобильные бензины, керосин, реактивное и дизельное топливо, бензин-растворитель). Для всех перечисленных продуктов имеются стандарты, нормирующие фракционный состав и ряд физических и эксплуатационных свойств. Остаток после отбора светлых дистиллятов называется мазутом, ректификация которого под вакуумом позволяет получать темные дистилляты – масла.
В нефтепереработке процесс ректификации распространен очень широко. Он применяется не только при первичной переработке нефти, но и практически во всех вторичных процессах нефтепереработки для разделения продуктов реакции (термическом и каталитическом крекинге, коксовании, каталитическом риформинге, алкилировании, гидрокрекинге и др.).
Ректификация – это диффузионный процесс разделения жидкостей, отличающихся по температурам кипения, путем противоточного многократного контактирования паров и жидкости в ректификационных колоннах. Контакт пара с жидкостью в колоннах осуществляется на специальных внутренних устройствах (тарелках или насадках). Назначение внутренних устройств состоит в повышении поверхности контакта между жидкостью, стекаю-щей вниз по колонне, и паром, поднимающимся вверх. На рис. 11.2 показано схематичное устройство и принцип работы тарельчатой колонны.
II
1 3
VIII
III IV
5
2
Эвапорационная
зона
I
4
|
IX
V
VII
Рис. 11.2. Устройство и схема работы ректификационной колонны
На схеме обозначено: 1 – ректификационная колонна; 2 – печь; 3 – холодильник-конденсатор; 4 – подогреватель; 5 – тарелки.
I – сырая нефть; II – дистиллят; III – флегма (холодное орошение);
IV, VII – продукты; V – остаток; VI – циркулирующая горячая струя; VIII – вода; IX – пар.
Принцип работы ректификационной колонны. Сырую нефть нагревают до требуемой температуры в печи 2 и подают в эвапорационную часть колон-ны. Как правило, эвапорационная зона находится в середине колонны. Здесь происходит однократное испарение (эвапорация). Часть ректификационной колонны, расположенная выше эвапорационной зоны, называется концентра-ционной, а ниже – отгонной. В обеих частях колонны происходит один и тот же процесс ректификации, так как из эвапорационной зоны жидкость, содер-жащая какое-то количество паров, стекает в отгонную колонну, а пары, содержащие некоторое количество жидкости, поступают в концентрационную часть колонны.
В верхней паровой фазе из колонны выводят дистиллят (ректификат) – низкокипящий продукт, который охлаждают и конденсируют в холодильнике-конденсаторе 3, из которого часть конденсата возвращают в колонну над верхней тарелкой в виде флегмы (холодного орошения), а остальное количество в качестве одного из продуктов выводят с установки.
С низа колонны выводят второй (кубовый) продукт (остаток) – высококипящий компонент, который частью нагревают в подогревателе 5 и возвращают в низ колонны в виде горячей струи, а балансовое количество выводят с установки. Остаток также может быть товарным продуктом.
Для проведения процесса ректификации в колонне необходимо создать потоки восходящих паров и нисходящей жидкой фазы. Нисходящий поток жидкости создается подачей в колонну холодного орошения, а восходящий поток паров – за счет подачи в куб колонны горячей циркуляционной струи.
Если необходимо разделить многокомпонентную смесь на несколько индивидуальных компонентов или фракций, то в колонне организуют вывод не двух, а большего числа потоков (боковые погоны) или ставят несколько колонн. Примером первого варианта является колонна атмосферной разгонки нефти, которая работает как сложная колонна. Примером второго варианта является блок стабилизации и вторичной перегонки бензиновых фракций, где широкую бензиновую фракцию разделяют на несколько узких фракций.
В настоящее время первичная перегонка нефти во всем мире осуществляется на трубчатых установках, работающих при давлениях, несколько превышающих атмосферное (АТ). Название «трубчатые» происходит от трубчатых печей, в которых проводят нагрев сырой нефти перед подачей в ректификационную колонну. На АТ из нефти выделяют светлые фракции (бензин, керосин, дизельное топливо). Остатком атмосферной колонны явля-ется мазут. Для получения дополнительного количества светлых (дизельных) и масляных фракций мазут подвергают ректификации в вакуумных трубча-тых установках (ВТ). Остатком вакуумной колонны служит гудрон. Со-временные установки первичной перегонки нефти объединяют атмосферную и вакуумную перегонку и называются атмосферно-вакуумными трубчатыми установками (АВТ).
11.6.3. Комбинированная атмосферно-вакуумная трубчатая уста-новка первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ-6. На этой установке с проектной мощностью 6 млн. т нефти в год ведут процессы обезвоживания и обессоливания нефти, ее атмосферно-вакуумную перегонку и вторичную перегонку бензина. Технологическая схема установки включает четыре блока:
- обезвоживания и электрообессоливания (ЭЛОУ);
- атмосферной трубчатки (АТ);
- вакуумной трубчатки (ВТ);
- физической стабилизации и вторичной перегонки бензинов (ФСБ).
Технологическая схема установки приведена на рис.10.3.
Согласно этой схеме, сырую нефть насосом 1 прокачивают двумя пото-ками через теплообменники 2, 3 и 4, 5 соответственно. Нагрев нефти в теплообменнике 2 осуществляется за счет тепла верхнего циркуляционного орошения атмосферной колонны 16, в теплообменнике 3 – за счет тепла нижнего циркуляционного орошения атмосферной колонны 16, в теплообменнике 4 – за счет тепла нижнего циркуляционного орошения вакуумной колонны 30, в теплообменнике 5 – за счет тепла верхнего циркуляционного орошения вакуумной колонны 30. После теплообменников 2–5 нефть подают на блок ЭЛОУ обессоливания и обезвоживания нефти А. Очищенную нефть с блока ЭЛОУ направляют на дополнительный нагрев двумя потоками в теплообменники 6, 7 и 9, 10. Нагрев нефти в теплообменниках 6, 7 и 10 осуществляют теплом гудрона, отводимого из вакуумной колонны 30, а в теплообменнике 9 – теплом нижнего циркуляционного орошения колонны 30.
После теплообменников 6, 7, 9 и 10 нефть подают в отбензинивающую колонну 8. Схема действия этой колонны идентична работе колонны 8 установки ЭЛОУ-АТ-6. После колонны 8 отбензиненную нефть насосом 17 подают в основную атмосферную колонну 16.
В атмосферной колонне 16 данной установкиотбирают три боковых погона: керосиновую фракцию (180– 230 оС), легкую дизельную (230–280 оС) и тяжелую дизельную (280–350 оС) фракции. Остаток колонны 16 (мазут) насосом 31 подают в трубчатую печь 32, где его нагревают до 410 оС, после чего направляют в вакуумную колонну 30, в которой поддерживают остаточное давление 6 кПа. В низ колонны 30 подают водяной пар.
С верха колонны 30 отбирают водяной пар, газы разложения, которые конденсируют в холодильнике 33 и далее направляют в эжектор 34, с помо-щью которого создают вакуум в колонне 30. Несколько ниже отбирают фракцию ниже 350 оС, которую конденсируют в холодильнике-конденсаторе 35, откуда насосом 36 выводят с установки. В вакуумной колонне 30 предусмотрен вывод трех циркуляционных орошений. Верхнее циркуляционное орошение отбирают с 15 тарелки, прокачивают насосом 36 и через холодильник 34 частично возвращают в колонну на 18 тарелку, а остаток выводят с установки. Среднее циркуляционное орошение забирают насосом 43 с девятой тарелки, прокачивают через теплообменник 5 и частью возвращают в колон-ну на 11 тарелку, а балансовое количество выводят с установки. Нижнее циркуляционное орошение выводят с пятой тарелки насосом 42 и после охлаждения в теплообменниках 4 и 9 частично возвращают в колонну на шестую тарелку, а остальное количество отводят с установки.
XII
XII
XIV
34 37
11 12 II 20 19 26 38
33
13 21
8 30
16 35 36
14 22 39
27 III
9 10 18 XV 41
28 42
46 25 XV
29 43 40
6 7 XV 23
|
15 50
|
XV 44
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 1259 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!