Развитие нефтеперерабатывающей промышленности в СССР. 18 страница

I""

Я ° I

И OD^j

С <oU

к 5°о 'i I

га .д-сч

О |кь

^э~" ■ - то 2 О О а»

£ ° ■&

— <М

Л чО |

^ш I X: О. х

S ■ ■-я к U

5 "°чО so

-й-⁰⁰ S | _к-

О SS

Xs3

<Б>

Х:1

5u

Н g I

I Я

в •в"о I

ЕЕ I

В вакуумной колонне предусмотрен отбор трех боковых пого­нов— с 15-, 9-, 5-й тарелок. Часть этих погонов после охлаждения возвращается в колонну в качестве циркулирующего орошения, предназначенного для съема избыточного тепла и улучшения усло­вий ректификации.

Рис. 19. Общий вид установки ЭЛОУ-АТ-б.

Установка предназначается для перегонки мазута по топливной схеме, поэтому в качестве товарного продукта из вакуумной ко­лонны выводят только второй погон — фракцию 350—500°С; балан­совые избытки первого и третьего погонов возвращаются в К-2. Остаток из вакуумной колонны — гудрон откачивается с установки насосом через теплообменники Т-5, Т-6, Т-8.

Бензиновая фракция н. к. — 180°С из емкости Е-3 насосом подается в теплообменник Т-8, где подогревается фракцией

133

280—350 °С до 170 °С, а затем в стабилизатор К-7. С верха К-7 пары головного погона — углеводороды Ci—С₄ отводятся в кон­денсатор-холодильник ХК-6, где охлаждаются до 40 *С. Из ХК-6 конденсат поступает в Е-4. Из Е-4 часть верхнего продукта К-7, часто называемого головкой стабилизации, возвращается в каче­стве орошения в К-7, а балансовое количество выводится с уста­новки. Остаток — стабильная бензиновая фракция н. к.— 180°С поступает в блок вторичной перегонки бензина, где разделяется на узкие фракции (см. § 33). Для поддержания необходимого теп­лового режима в К-7 часть стабильной бензиновой фракции про­качивается насосом через печь П-2, где испаряется и в виде паровой фазы возвращается в К-7.

Близкую к описанной выше схему имеют многие отечественные установки атмосферно-вакуумной перегонки. Схема установки ат­мосферной перегонки нефти мощностью 6 млн. т/год (ЭЛОУ-АТ-6) и общий вид этой установки приводятся на рис. 18 и 19.

§ 26. РЕЖИМ РАБОТЫ УСТАНОВОК AT И АВТ

Технологический режим установок первичной перегонки нефти зависит от качества перерабатываемого сырья, ассортимента выра­батываемой продукции и особенностей технологического процесса.

Ниже приводятся примерные показатели технологического ре­жима установки атмосферно-вакуумной перегонки, работающей на сернистой восточной нефти:

Температура, °С

нефти после сырьевых теплообменни­
ков.......................................................... .......... 210—230

отбензиненной нефти после атмосфер­
ной печи.................................................. .......... 330—360

мазута после вакуумной печи ....            400—420

в отбензинивающей колонне

верх ................................................       120—150

низ...........................................................     230—240

в атмосферной колонне .

верх .................................................. .......... 120—140

низ.......................................................... ........ 340—350

в отпарной колонне

фракции 180-230 °С.............................. .......... 180-200

»   230—280 °С..................... .......... 220—240

»   280-350 °С........................ .......... 290-300

в стабилизаторе

верх ................................................ ............ 60—80

низ........................................................... .......... 180—200

в вакуумной колонне

верх ................................................      90—110

низ.......................................................... ........ 340—360

дымовых газов па перевалах лечей . .        770—780
Давление

избыточное, МПа......................................

в отбензинивающей колонне. ....              0,4—0,5

в атмосферной колонне........................   0,15—0,20

в стабилизаторе.....................................       0,8—1,4

остаточное в вакуумной колонне, кПа          5,3—8,0

134

§ 27. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

И КАЧЕСТВО ПРОДУКТОВ

УСТАНОВОК AT И АВТ

Выход дистиллятов. Выход продукции на установках прямой перегонки зависит в первую, очередь от свойств исходной нефти.

Материальный баланс установок АВТ при работе на различном сырье [в % (масс.)]

Поступило
Нефть.....................................................

Получено

Углеводородный газ.............................

Бензиновая фракция (и. к. —140 °С)
Керосиновая фракция (140—240°С)
Дизельная фракция (240—350 °С) . .
Легкий     масляный    дистиллят

(350-400 °С) ...............................

Средний   масляный  дистиллят

(400-450 °С) .................................

Тяжелый  масляный  дистиллят

(450-490 °С).....................................

Гудрон (выше 490 °С)...........................

Потери....................................................

Итого . . .

Татарская нефть Западно-сибир-
типа ромашктш- екая нефть типа
ской                   самотлорской

100,0

100,0

Нетрудно заметить, что по выходу отдельных фракций эти нефти заметно различаются между собой. Из самотлорской нефти можно получить на 50% больше бензина н. к.— 140°С и на 20% больше дизельной фракции 240—350 °С. Выход продуктов зависит также от технологической схемы установки, от того, насколько она соответствует современному техническому уровню, насколько эф­фективно эксплуатируется эта установка. На различных заводах, даже на одном и том же заводе, но на разных перегонных уста­новках из одной и той же нефти отбирают различное количество товарных продуктов.

Важным показателем работы установок прямой перегонки яв­ляется отбор целевых фракций. В нефти, поступающей на пере­гонную установку, содержится некоторое определенное количество фракций, перегоняющихся в различных температурных интерва­лах,— например фракции н. к. — 350 °С, 350—500 °С и др. Это ко­личество называется потенциалом данной фракции. При перегонке в промышленных условиях извлечь фракции из нефти полностью не удается. Отношение количества фракции, полученной на уста­новке, к количеству, содержащемуся в нефти, называется отбором от потенциала. Применительно к работе атмосферной части- уста­новки целевыми будут светлые нефтепродукты. На атмосферных

135

установках стремятся добиться максимального выхода светлых, не допустить потери дизельных фракций с мазутом и бензиновых — с газом. Передовые коллективы установок добиваются отбора 97— 98% светлых от потенциала. Работу вакуумной части установок АВТ характеризует показатель отбора от потенциала масляных фракций. Здесь главная задача состоит в том, чтобы не допустить попадания масляных дистиллятных фракций в гудрон.

Качество дистиллятов.Качество дистиллятов определяется межцеховыми нормами, при составлении которых учитывают требо­вания стандартов, отраслевых и межотраслевых технических усло­вий.

Важный показатель качества дистиллятов — температуры на­чала и конца кипения. Так, температура конца кипения бензиновой фракции не должна превышать 180 °С, что связано с необходимо­стью предотвратить коксообразование на катализаторах рифор-минга, а также с требованиями стандарта на автобензин.

Для характеристики керосиновой фракции определяющими яв­ляются температура начала кристаллизации и вязкость, для ди­зельной— температура вспышки и застывания. Чтобы вязкостные и температурные показатели качества дистиллятов соответствовали требованиям норм, нужно добиться получения на перегонных уста­новках погонов определенного фракционного состава. Если каче­ство перерабатываемой нефти изменяется, то зачастую изменяют температуру выкипания дистиллятов.

Помимо уже упоминавшегося показателя — отбора от потен­циала, о качестве работы установок прямой перегонки судят по так называемому налеганию фракций, т. е. по разнице между концом кипения низкокипящей фракции и началом кипения высококипя-щей. Считается удовлетворительным, если налегание фракций в по­гонах атмосферной колонны не превышает 10—15°С. Показателем работы перегонных установок является и содержание легких, ди­стиллятных фракций в остатке атмосферной колонны. На некото­рых AT и АВТ содержание дизельных фракций в мазуте не пре­вышает 3—5%.

§ 28. ОСНОВНАЯ АППАРАТУРА УСТАНОВОК ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ

На установках первичной иерегонки широко используются теп-лообменные аппараты, ректификационные колонны, трубчатые печи, емкостные аппараты.

Теплообменники.Теплообменные аппараты, применяемые на НПЗ, и в частности на установках прямой перегонки, делятся на следующие группы: I) теплообменники тииа «труба в трубе»; 2) кожухотрубчатые теплообменники; 3) аппараты воздушного ох­лаждения; 4) теплообменники непосредственного смешения.

Теплообменники типа «труба в трубе» (рис. 20) легко разби­раются для чистки и могут быть использованы при любой разности температур теплообменивающихся сред. Они применяются на уста-

136

новках прямой перегонки для подогрева нефти остаточными про­дуктами— мазутом или гудроном.

Кожухотрубчатые теплообменники получили большое распро­странение на современных НПЗ, существуют кожухотрубчатые теплообменники жесткотрубио-го типа и с плавающей го­ловкой.

Теплообменники с плаваю­щей головкой (рис. 21) — ос­новной вид теплообменного ап­парата современного НПЗ. На установках первичной перегон­ки нефти они используются для подогрева нефти за счет теп­лоты отходящих продуктов, в качестве водяных конденсато­ров-холодильников, подогрева­телей сырья стабилизации и т. д. Наличие подвижной решетки поз­воляет трубному пучку свободно перемещаться внутри корпуса, пучок легко удаляется для чистки и замены. Для улучшения усло­вий теплопередачи аппапаты изготавливаются многоходовыми (имеют 2, 4, 6 ходов по трубкам).

Для конденсации и охлаждения продуктов в поверхностных теплообменниках применяется вода. Качество воды на заводах,

Рис. 21. Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой;

/—корпус; 2— трубный пупок; 3— плавающая головка; 4 — распределительная камера 5 —крышка; й—-днище; 7 —опора.

как правило, невысокое, в ней содержатся посторонние примеси, она сильно минерализована. Поэтому в трубках холодильников от­лагается накипь и органические осадки, трубки подвержены кор­розии со стороны воды. Эти недостатки полностью устраняются при использовании взамен водяного охлаждения воздушного. Стро­ящиеся и проектируемые в настоящее время установки первичной перегонки оснащаются в основном конденсаторами и холодильни­ками воздушного охлаждения,

137

Аппараты воздушного охлаждения состоят из пучка труб с кол­лекторами (сборными трубами), вентилятора с электродвигате­лем, регулирующих устройств и опорной части. Теплопередача в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) происходит по прин­ципу противотока. Вентилятором воздух прогоняется через меж­трубное пространство. Пучок труб охлаждается снаружи. За счет

Рис. 22. Аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа (АВГ).

теплоотвода через поверхность охлаждается продукт, протекаю­щий внутри трубок. Чтобы воздух равномерно распределялся по всей охлаждающей поверхности труб, вентилятор соединяется с трубными пучками посредством диффузоров.

Трубы, коллекторы и рамы образуют секции. Коллекторы снаб­жаются съемными крышками или пробками, что создает возмож­ность очистки внутренней поверхности труб.

Чтобы интенсифицировать теплоотдачу от поверхности труб к воздуху, наружная поверхность труб увеличивается с помощью сплошного и частичного оребрения. Отношение полной поверхности ребристой трубы к наружной поверхности гладкой трубы у основа­ния ребра называется коэффициентом оребрения. Чем выше коэф­фициент оребрения, тем больше коэффициент теплоотдачи от

138

Наружной поверхности теплообменных труб к воздуху. Машино­строительной промышленностью выпускаются нормализованные аппараты воздушного охлаждения с коэффициентом оребрения 9 и 14,6.

Существуют аппараты воздушного охлаждения различной кон­струкции, отличающиеся расположением трубных секций. Наиболее часто применяются горизонтальные (АВГ, рис. 22) и зигзагообраз­ные (АВЗ, рис. 23) холодильники. Конструкция аппаратов зигзаго­образного типа отличается простотой монтажа и обслуживания. По сравнению с прочими типами АВО эти аппараты имеют наибольшую поверхность теплообмена п занимают наименьшую площадь. Число ходов в секциях АВЗ может изменяться в широких пределах. На установках первичной перегонки применяются аппа­раты воздушного охлаждения горизонтального типа с площадью поверхности теплообмена до 1,8 тыс. м-^; и зигзагообразные — до 7,5 тыс. м².

Характеристики теплообменных аппаратов установок первичной перегонки нефти приводятся ниже:

АВТ мощностью АВТ мощностью
2 млн. т/год    6 млн. т/год

Теплообменники подогрева нефти

Площадь поверхности теплообмена

одного аппарата, м²............................         160          630—800

Диаметр, мм........................................... ............ 800          1200—1400

Длина трубок, м..................................... 6                    9

Коэффициент теплопередачи,

Вт/(м²-°С) ................................... ........ 100-130      110 — 140

Конденсаторы-холодильники

отбензинивающей и атмосферной

колонн

Тип аппарата........................................... Кожухотруб-             АВЗ

чатый с пла­вающей головкой Площадь поверхности теплообмена

одного аппарата, м²............................         160                5000 *

Коэффициент теплопередачи,

Вт/(м²-°С) ....................................         150-260       20-40

* Площадь оребренной поверхности.

Трубчатые печи.С помощью трубчатых печей технологическим потокам установок сообщается теплота, необходимая для прове­дения процесса.

Трубчатые печи классифицируются по характерным для них признакам: 1) полезной тепловой мощности; 2) производительно­сти, т. е. количеству нагреваемого в единицу времени продукта; 3) технологическому назначению; 4) конструктивным особенно­стям.

Полезная тепловая мощность печей — количество теплоты, вос­принятой продуктом, на НПЗ колеблется от 0,6—0,9 МВт (500— 800 Мкал/ч) до 70—120 МВт (60—100 Гкал/ч). На современных

139

отечественных установках прямой перегонки имеются трубчатые печи с полезной тепловой мощностью 20, 40, 120 МВт. Производи­тельность трубчатых печей установок ЛТ и АВТ составляет 100— 1000 т/ч.

По технологическому назначению печи НПЗ делятся на печи атмосферной перегонки нефти, вакуумной перегонки мазута, ста­билизации бензина, каталитического реформинга, пиролиза и др.

Рис. 23. Аппарат воздушного охлаждения зигзагообразного типа (АВЗ).

Существуют печи, отличающиеся по способу передачи тепла (радиантные, конвекционные, радиантно-конвекционные), по коли­честву топочных камер (однокамерные и многокамерные), по спо­собу сжигания топлива (печи с пламенным и беспламенным горе­нием), по типу облучения труб (с односторонним и двусторонним облучением), по числу потоков нагреваемого сырья (одно-, двух-, многоиоточные), по форме камеры сгорания (цилиндрические, ко­робчатые и т. д.), по расположению труб змеевика (печи с горизон­тальным и вертикальным расположением труб). Схемы основных типов трубчатых печей приводятся на рис. 24.

Основными теплотехническими показателями, характеризую­щими печь с точки зрения эффективности ее работы, являются теплонапряженность поверхности нагрева и коэффициент полез­ного действия печи.

Теплонапряженностью поверхности нагрева называется количе­ство теплоты, переданное через 1 м² поверхности нагрева в час. До-

140

пустимая теплонапряженность поверхности нагрева зависит от температуры стенки трубы, от температуры и скорости движения продукта, от свойств нагреваемого продукта. Теплонапряжен­ность поверхности нагрева, как правило, должна быть тем меньше, чем более смолист и склонен к образованию кокса продукт, на­греваемый в печи, чем ниже его скорость при движении по трубам, чем выше конечная температура нагрева продукта.

Теплонапряженность поверхности нагрева в радиантных трубах выше, чем в конвекционных. Средняя теплонапряженность радиант­ных труб составляет (в кВт/м²): при атмосферной перегонке нефти

Рис. 24. Схемы основных типов трубчатых печей:

а — конвекционная печь; б — однокамерная печь с боковым расположе­нием конвекционной камеры; в — однокамерная печь с нижним распо­ложением конвекционной камеры; г — однокамерная печь с верхним расположением конвекционной камеры; д—вертикальная цилиндриче­ская печь; е — однокамерная печь беспламенного горении с панельными горелками; ж — двухкамерная двухпоточиая печь с горизонтальным

Мы поможем в написании ваших работ!