Основные схемы атмосферной перегонки нефти

РАЗДЕЛ IV. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

К первичным методам переработки относят процессы разделения нефти на фракции, используя ее потенциальные возможности по ассор­тименту, количеству и качеству получаемых нефтепродуктов. Основным первичным процессом является атмосферная перегонка, в основе кото­рой лежат физические процессы: нагрев и испарение нефти в нагрева­тельных трубчатых печах с последующим фракционированием в ректи­фикационных колоннах на бензиновые, керосиновые, дизельные фрак­ции и остаток — мазут.

Эволюция первичной переработки нефти от периодически дей­ствующих кубов до современных установок была обусловлена рядом факторов: увеличением производительности по сырью, сокращением расхода металла, непроизводственных потерь тепла, площадей, необ­ходимых для размещения аппаратуры, повышением качества получа­емых продуктов за счет четкого погоноразделения и устранением воз­можного разложения их в процессе нагрева, снижением пожароопас­ное™, повышением надежности технологической аппаратуры и обо­рудования и др.

Современные установки AT и АВТ обычно комбинируют с процес­сом обезвоживания и обессоливания.

Перегонку нефти на атмосферных установках AT или в атмосферных секциях комбинированных установок АВТ можно осуществлять несколь­кими способами:

1. 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 с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне.

В этом случае используют схему перегонки с двухкратным испарени­ем нефти и двумя ректификационными колоннами. В первой колонне отбирают легкий бензин и газ. При этом понижается общее давление в системе и давление в основной ректификационной колонне, в результате чего происходит более полное отделение светлых нефтепродуктов из не­фти и более четкое разделение их в колонне. Схема с двухкратным испа­рением представлена на рис. 4.2

.

Сырая нефть забирается насосом I и через теплообменники 2 пода­ется на обезвоживание и обессоливание в электродегидраторы 3. Обезво­женная и обессоленная нефть проходит вторую группу теплообменников 4, нагревается до температуры 210-220°С и поступает в первую ректифи­кационную колонну К-1, где отбирается легкая фракция бензина и газ. Остаток из колонны К-1 забирается горячим насосом 5, нагревается в трубчатой печи до 340-360°С и поступает во вторую ректификационную колонну К-2, где отбираются все остальные требуемые фракции. В случае недостаточного нагрева нефти перед входом в колонну К-1 имеется воз­можность подать в низ колонны К-1 часть отбензиненной нефти, нагре­той в печи 6, в виде горячей струи. При работе по этой схеме требуется более высокая температура нагрева в печи по сравнению со схемой одно­кратного испарения вследствие раздельного испарения легкокипящих и более тяжелых фракций. Все современные установки AT в основном ра­ботают по схеме двухкратного испарения.

рис.4.3

Нефть, предварительно обезвоженная и обессоленная на блоке ЭЛОУ атмосферной трубчатой установки или атмосферно-вакуумной установ­ки, насосом 1 подается в теплообменники 2 для нагрева до 220-230°С и далее — в колонну К-1, в эвапорационном пространстве которой проис­ходит разделение ее на пары и неиспарившийся остаток, стекающий в нижнюю часть колонны по тарелкам.

Для поддержания необходимого теплового режима низа колонны К-1 в нижнюю ее часть поступает поток нагретой в печи 6 полуотбензи- ненной нефти («горячая струя»). Поток паров из эвапорационного про­странства колонны К-1, смешавшись с потоком паров, отпаренных из полуотбензиненной нефти, направляется в верхнюю часть колонны К-1, проходя ряд тарелок. На каждой тарелке за счет контакта стекающей с верха колонны флегмы, образованной за счет подачи холодного ороше­ния, с восходящим потоком паров происходит тепло- и массообмен, и пары, двигаясь вверх, все более облегчаются на каждой вышележащей тарелке и, пройдя все тарелки, достигают заданного качества. Как пра­вило, за счет этого удаляется примерно половина бензиновой фракции с концом кипения 130- 140°С, которая вместе с газом конденсируется и охлаждается до температуры 40-45°С в конденсаторе-холодильнике 3 и, после смешения с более тяжелым бензином из колонны К-2, направ­ляется на стабилизацию от растворенного в ней газа и далее на вторич­ную перегонку. На схеме колонны стабилизации и вторичной перегон­ки не показаны. Горячим насосом 4 полуотбензиненная нефть из ко­лонны К-1 подается в трубчатую печь 6, где нагревается до температуры 340-350°С и поступает в эвапорационное пространство основной рек­тификационной колонны К-2, где вновь происходит процесс разделе­ния на паровую ижидкую фазы, как и в колонне К-1.

Более тяжелая часть паров, конденсируясь на каждой тарелке, обога­щает флегму высококипящими компонентами. Пройдя все тарелки, рас­положенные в нижней части колонны, жидкий остаток достигает задан­ного качественного состава по содержанию легкокипящих фракций, ко­торое не должно превышать 4-6% на мазут. Обычно на практикепринято ориентироваться на содержание фракций, выкипающих до 360°С.

Вводимый вниз колонны перегретый водяной пар снижает парци­альное давление нефтяных паров и способствует более полной отпарке легкокипящих компонентов из мазута.

С верха из колонны К-2 уходят пары бензина (и воды) с температу­рой конца кипения не более 180-190°С. Регулирование качества по концу кипения осуществляют подачей бензинового орошения за счет возврата части охлажденного и сконденсированного в холодильнике-конденсато­ре 3 верхнего продукта колонны К-2. Этим достигается поддержание оп­ределенной температуры паров, уходящих с верхней тарелки, и соответ­ственно качества бензиновой фракции.

С нижележащих тарелок концентрационной части колонны отбира­ются боковые потоки других нефтепродуктов в виде жидкостей. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем фракцию лег­кую дизельную и еще ниже более тяжелую дизельную. Для осуществле­ния процесса ректификации в колонне требуется создание потока оро­шения или флегмы. Если создавать этот поток только за счет подачи орошения в верхней части колонны (так называемого острого орошения), потребуется большой его расход, что приведет к нерациональным тепло­вым потерям, а также к значительному перерасходу воды и энергии для конденсации и охлаждения орошения. В целях недопущения этого при­меняют, так называемое, циркуляционное орошение.

Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы заби­рается с тарелки, проходит через теплообменник 2, отдает свое гепло потоку нефти, как правило для нагрева перед колонной К-1, и охладив­шись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с кото­рой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается опре­деленный температурный режим на тарелке отбора флегмы и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележа­щих тарелках. Циркуляционных орошений может быть несколько, вплоть до трех.

Основная часть флегмы с тарелки отбора орошения идет в качестве целевого продукта в отпарную колонну (стриппинг). Дело в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно четкого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т.е. происходит наложение фракций. Это значит, например, что в отбираемой керосиновой фрак­ции может находиться некоторое количество тяжелой бензиновой фрак­ции. При этом, без дополнительной ректификации качество керосина не будет соответствовать заданному, например, по температуре вспыш­ки. Требуемая температура вспышки керосина по ГОСТу должна быть не ниже 28°С в закрытом тигле. Присутствие тяжелой части бензиновой фракции понизит ее на несколько градусов. С целью доведения целевых продуктов до нужной кондиции применяют отпарные колонны. Отби­раемая из колонны К-2 керосиновая фракция направляется в верхнюю часть отпарной колонны, например К-3/1, оборудованной 9-12 тарелка­ми. Поток керосина, стекая с тарелки на тарелку вниз стриппинга, встре­чается с потоком паров, движущихся вверх. Чтобы создать последний, в нижнюю часть стриппинга подают перегретый водяной пар с температу­рой перегрева выше конца кипения бензиновой фракции, присутствую­щей в керосине.

Из верхней части стриппинга в колонну К-2 отпаренные пары бензи­на вместе с водяным паром направляются в пространство между тарел­кой отбора и вышележащей тарелкой колонны К-2, а керосин приобре­тает необходимое качество. Для каждой боковой фракции, отбираемой из колонны К-2, имеется свой стриппинг. Их бывает, как правило, 2-3.