Установки первичной перегонки нефти

08 марта 2010 Опубликовал admin

Под первич­ной перегонкой нефти понимают совокупность физичес­ких процессов, направленных на ее разделение по фрак­циям в соответствии с их температурой кипения: до ма­зута (получаются светлые нефтепродукты); до гудрона (получаются масла).

При ректификации до мазута давление мало отлича­ется от атмосферного (Рраб=0,11— 0,12 МПа или 1,1— 1,2 ата), поэтому установки по перегонке нефти до мазу­та называют атмосферными трубчатками (АТ).

При ректификации до гудрона процесс ведется, подвакуумом (РРаб=0,08 МПа или 600 мм рт. ст.), поэтому установки по перегонке нефти до гудрона называют ва­куумными трубчатками (ВТ).

Существуют также установки по перегонке нефти сразу до гудрона. Они состоят из двух взаимосвязанных частей — атмосферной й вакуумной. Поэтому такие установки называют атмосферновакуумными трубчатка­ми (АВТ).

В атмосферном блоке АВТ применяют три схемы раз­деления нефти: с одной сложной ректификационной ко­лонной, с предварительным испарителем и сложной ко­лонной, с предварительной отбензинивающей и сложной колоннами. Схема с предварительной отбензинивающей колонной и сложной ректификационной колонной наибо­лее распространена в отечественной практике (рис. 4.18).

Обессоленную и обезвоженную нефть прокачивают через теплообменники, где ее нагревают отводимыми с установками дистиллятами до 150—200 °С, затем она по­ступает в предварительную колонну К-1, в которой от нефти отделяют пары бензина и воды (ее остаточное со­держание). Отбензиненную нефть из кубовой части на­правляют в печь для нагрева до' 250—350 °С и затем — в основную сложную ректификационную колонну К-2, ко­торая состоит из 3—5 простых колонн (в зависимости от числа вводимых дистиллятов). Верхний дистиллят выво­дят в паровой фазе, остальные — жидкими боковыми по­гонами через отпарные секции, внутренние или выносные (как показано на схеме). Из нижней, кубовой части ко­лонны, отводят мазут. Его подогревают в трубчатой пе­чи до 400—450 °С и подают в вакуумную колонну К-Ю для получения масляных дистиллятов и вакуумного га­зойля, являющегося сырьем установок каталитического крекинга.

Для снижения температуры кипения разделяемых ком­понентов и предотвращения термического разложения сырья перегонку мазута осуществляют в вакууме. С уве­личением вакуума температура кипения компонентов снижается, особенно компонентов с большой молекуляр­ной массой. Вакуум в колонне создают барометрически­ми Конденсаторами и вакуумными насосами (поршневы­ми, ротационными, эжекторными или струйными), кото­рые можно включать в различной последовательности.

Пожарная опасность установок первичной перегонки нефти характеризуется наличием большого количества ЛВЖ, ГЖ, их паров и углеводородных газов. Так, в не­которых аппаратах (ректификационных колоннах, труб­чатых печах) находится одновременно от 20 до 30 т и бо­лее нефтепродуктов.

Показатели пожарной опасности нефтепродуктов ко­леблются в широких пределах. Так, Твсп: у нефтей — от — 35 до +36° и выше, бензинов —от —36 до —7°С, лигроинов —от —7 до +17°С, керосинов — от +15 до + 60°С и выше, мазутов---от+60 до +120 °С, минераль­ных масел — от + 120 до +220 °С.

Анализ этих цифр показывает, что в производствен­ных условиях даже при нормальной работе технологиче­ского оборудования нефтепродукты могут иметь темпе­ратуру, лежащую в температурных пределах воспламе­нения. Следовательно, горючая концентрация может образоваться не только в паровоздушном пространстве аппаратов, но и при выходе паров наружу.

При нормальной работе установок возможность обра­зования горючей концентрации существует в дышащих аппаратах и в вакуумных ректификационных колоннах.

При образовании неплотностей или повреждений в вакуумных колоннах АВТ или ВТ будет происходить подсос наружного воздуха внутрь аппаратов. При этом возможны два случая, которые в основном зависят от места повреждения по высоте колонны и от температур­ного режима. Если Граб>Гсв фракций на соответствую­щей месту повреждения тарелке, то пары продукта, сме­шиваясь с воздухом, воспламеняются и установится диф­фузионное горение внутри колонны в виде факела. Если Tpsk6<TCB нефтепродукта, то подсасываемый воздух, сме­шиваясь с парами, будет образовывать горючую кон­центрацию. При этом возможен взрыв внутри аппарата.

При повреждениях аппаратов и трубопроводов нагре­тые нефтепродукты могут выходить наружу. При этом также возможны два случая. Если Граб выходящей жид­кости меньше Гсв, то она будет растека
ться и интенсивно испаряться. В этом случае создается опасность образо­вания горючей (в пределах воспламенения) паровоздуш­ной смеси.

Если Граб выходящей жидкости больше или равна ее Гсв, то при контакте с воздухом она воспламеняется и, растекаясь, будет гореть.

Причины повреждения и специфические источники зажигания основных аппаратов установок первичной пе­регонки нефти (ректификационных колонн, трубчатых печей, теплообменников) раскрыты ранее (см. главу 3).

Развитая сеть различных коммуникаций (трубопро­водные эстакады, лотки, система канализации), разлив­шиеся жидкости и облака парогазовоздушной смеси, об­разующиеся на аппаратном дворе при авариях техноло­гического оборудования, — характерные пути для распространения пламени.

Установки крекинга нефти. Установки первичной пе­регонки нефти позволяют получить только 15—20 % светлых нефтепродуктов. Для увеличения выхода свет­лых нефтепродуктов из нефти, наряду с ее физическим разделением, используют химический способ — процесс расщепления (крекирования) тяжелых молекул углево­дородов с целью получения более легких нефтепродук­тов с улучшенными свойствами вследствие образования молекул кольчатого и изомерного строения.

В зависимости от условий проведения процесса кре­кинга различают термический и каталитический крекинг, которым соответствуют установки термического и ката­литического крекинга.

Установки термического крекинга (ТК). На установках ТК расщепление молекул тяжелого сырья проводят под воздействием высокой температуры (около 500 °С) и при повышенном давлении (Реаб = 5—7 МПа (50— 70 ат).

Чтобы реакция расщепления проходила до конца, не­обходима большая длина змеевиков реактора. Для со­кращения длины змеевика на практике за реактором устанавливают пустотелую колонну — первичный испа­ритель, где завершается процесс расщепления вследствие резкого снижения рабочего давления до 0,5—1 МПа (5— 10 ат). Колонну в связи с этим называют реакционной камерой.

Рассмотрим наиболее распространенную схему (рис. 4.19) термического крекинга. Сырье (чаще мазут), прой­дя через теплообменник, с температурой около 80 °С по­ступает в верхнюю часть вторичного испарителя. Верх­няя часть испарителя отделена от нижней, поэтому мазут не может стекать вниз, где находится крекинг — остаток с температурой около 400°С. Однако пары крекинг — остатка свободно проходят через слой мазута, нагревая его до 110—120 °С и обогащая своими легкими фрак­циями.

Из вторичного испарителя направляют в пер­вую ректификационную колонну для его первичного раз­деления. Образующиеся легкие фракции из головной части этой колонны направляются для повторного разделения во вторую ректификационную колонну. В резуль­тате отгонки легких фракций в обеих колоннах, в их ку­бовых частях, образуются остатки, которые в зависимо­сти от температуры кипения имеют различный состав. В первой колонне остаток называют тяжелым (его тем­пература кипения около 400°С), во второй — легким (температура кипения около 300 °С). Тяжелый оста­ток подают в печь легкого крекинга (ПЛК), легкий оста­ток— в печь тяжелого (глубокого) крекинга (ПТК). Проходя по змеевикам печей при избыточном давлении около 5—6 МПа (50—60 ат) и нагреваясь (до 480 °С в ПЛК и до 500°С в ПТК), остатки подвергаются креки­рованию.

В результате процесса крекинга в змеевиках трубча­тых печей образуются сложные смеси углеводородов при­мерно одинакового состава, которые направляются в первичный испаритель, где происходит завершение про­цессов расщепления при снижении температуры до 420°С и давления до 0,5—1 МПа (5—10 ат). В реакци­онной камере при этом идет грубое разделение смеси на две фазы — парогазовую и жидкую, содержащую кокс.

Пары и газы из первичного испарителя, проходя по­следовательно обе ректификационные колонны, посте­пенно укрепляются углеводородами бензинового состава и при температуре около 250 °С выводятся из головной,, части второй колонны. После охлаждения парогазовая смесь поступает в газосепаратор для отделения от жид­кой фазы (нестабильного бензина) несконденсировавшегося жирного крекинг — газа, который направляется на абсорбционную установку для улавливания паров бен­зина.

Часть флегмы постоянно отбирают с нижних тарелок второй ректификационной колонны и после охлаждения в виде фракции дизельного топлива выводят с установ­ки. На установке получают также гудрон — тяжелый кревднг-остаток, который выводят из нижней части вторичного
испарителя.