Совершенствование технологических схем атмосферной перегонки нефти

Введение. При выборе технологической схемы и режима атмосферной перегонки нефти руководствуются главным оброзам ее фракционным составом и прежде всего, содержанием в ней газов и бензиновых фракций. Перегонку стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количеством растворенных газов (до 1,2% по ■'. ■ включительно) относительно невысоким содержанием бензина (12-15% фр. До 180°С) и выходом фракций до 45% при 350°С энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках (блоках) АТ по схеме с однократным испарением, т.е. одной ректификационной колонной с боковым отпарными секциями[1]. Установки такого типа широко применяются на зарубежных НПЗ, просты и компактны, благодаря осуществлению совместного испарения легких и тяжелых фракций требуют минимальной температуры нагрева нефти (300-330°С) для обеспечения заданной доли отгона, характеризуются низкими энергетическими затратами и метало-емкостью. Основной их недостаток - меньшая технологическая гибкость и понижение (2,53,0%) отбора светлых по сравнению с двухколонной схемой, они требуют более качественной подготовки нефти.

Объекты и методы исследований

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 газовой конденсат. Физико-химические свойства нефти и составляющих ее фракций оказывают влияния на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально использовать индивидуальные природные особенности её химического состава[2].

Совершенствование технологической схемы АТ включает в себя совершенствование комбинированной установки ЛК-6у. Практика эксплуатации таких установок на многих НПЗ показала, что К-1 работает часто с неполной нагрузкой и не всегда обеспечевает четкий проектный набор бензина. Для улучшения ее работы на ряде НПЗ были переобвязаны теплообменники по сырью и теплоносителю с целью повышения температуры подогрева нефти на входе К-1. На других была установлена дополнительная печь для горячей струи, применили сочетания 2-х и 3-х вводов нефти по высоте К-1. На Рязанском, НовоГорьковском, Сызраньском, Пермском и Ферганском НПЗ вместо горячей струи повысили температуру низа колонны что позволило увеличить отбор бензина и повысить производительность установок на 10-15%. Также разработана другая схема интенсификации атмосферной перегонки нефти путем осуществления двухпоточного питания сложной колонны, в соответствие с которой часть от бензиненной нефти, минуя печь, подается в К-2 несколько выше места ввода в нее основного потока нагретой нефти[3].

Результаты и их обсуждение

Внедрение этой энергосберегающей технологии на установке ЛК-6у позволило практически без капитальных затрат увеличить производительность блока АТ на 10% без повышение тепловой нагрузки печи.

Также предложена эффективная энергосберегательная технология атмосферной перегонки нефти подачей испаряющей фракции из К-1 в К-2. Расчеты показывают, что при организации подачи испаряющейся фракции без дополнительного ее нагрева в количестве 15% на нефть (что обеспечивается поддержанием температуры низа К-1 300°С) увеличивается отбор дизельной фракции на 1,4-2,0% при улучшении четкости погон разделения и на 7% снижается расход тепла в печи по сравнению с типовой технологией [4].

На промышленных установках атмосферной перегонки нефти, как правило, не удается обеспечить четкого разделения нефтяных фракций. Так, на реконструированных с повышением мощности установках АТ и АВТ налегание температура кипения между некоторыми смежными дистиллятными фракциями достигает 100°С и больше, а содержание фракций до 350°С в мазуте доходит до 10-15%.

С целью углубления отбора светлых и повышения четкости погоноразделения по температурной границе дизельного топлива и мазута предлагались различные схемы атмосферной перегонки нефти. Среди них можно отметить схемы со вторичной перегонкой мазута в испарителе при пониженном давлении или подумеренным вакуммом; перегонкой с рецилком и перегревом (до 400°С) флегм; отбираемой с нижней глухой тарелки концентрационной части сложной атмосферной колонны;

перегонки с перегревом нефти и быстрым охлаждением низа колонны и т.д.[5].

Наиболее распространенный на установках АТ и АВТ прием повышения четкости разделения фракций - перегонка водяным паром. Основное действие водяного пара - снижение парциального давления паров углеводородов и тем самым отпаривание легкокипящих фракций. Поскольку отпаривание сопровождается отводом тепла, то температура отогнанного пара наиболее эффективна при его расходе, равном 1,5-2% масс. на исходное сырье. Общий расход водяного пара в атмосферные колонны составляет 1,2-3,5% масс., а в вакуумные колонны 5-8% масс., на сырье[6].

Необходимо указать следующие недостатки процессов перегонки с водяным паром:

• ►    Увеличение затрат энергии на перегонку и конденсацию;

• ►    Повышение нагрузки колонн по парам, что приводит к увеличению диаметра аппаратов и уносу жидкостей между тарелками;

• ►    Ухудшение условии регенерации тепла и теплообмена;

• ►    Увеличение сопротивления и повышение давления в колонне и других аппаратах.

В этой связи в последние годы в мировой нефтепереработке проявляется тенденция к существенному ограничению применения водяного пара на установках АВТ и к переводу их на технологию сухой перегонки. Для этой цели пременимы, а на некоторых НПЗ применяются следующие способы полусухой или сухой атмосферной перегонки нефти:

• ►    Паровой отгон отпарных колонн конденсируется, водный слой отделяется;

• ►    Сухая отпарка боковых погонов при пониженном по сравнению с основной колонны давления;

• ►    Сухая перегонка в многоколонных системах со связными материалами и тепловым потоками[7].

Заключение

Таким образом, совершенствование технологических схем атмосферной перегонки нефти благодаря своей технологической гибкости, универсальности и способности перерабатывать нефть различного фракционного состава, т.к. первая колонна, в которой отбирается 50-60% бензина от потенциала, выполняет функции стабилизатора, сглаживает колебание в фракционном составе нефти в режиме ее подготовки и обеспечивает стабильную работу основной ректификационной колонны. Применение технологических схем атмосферной перегонки нефти позволяет снизить давление на сырьевом насосе, предохранить частичную основную колонну от коррозии, разгрузить печь от легких фракций.