Модернизация установки Депарафинизация с целью снижения энергопоребления

2.3 Выбор и обоснование метода  решения поставленной цели дипломного  проекта

Анализ энергопотребления современных  НПЗ, особенно заводов топливно-масляного  профиля является сложной задачей. Нефтеперерабатывающая промышленность является одним из основных крупных потребителей энергоресурсов.

В США для оценки энергопотребления  разработана система так называемых энергетических факторов, характеризующих  каждый процесс, осуществляемый на технологической  установке. Энергетический фактор –  это расход всех видов энергии на 1 тонну перерабатываемого сырья, выраженный в тоннах эквивалентного нефтяного топлива, достигнутый на лучшей установке и скорректированный с учетом сокращения расхода энергоресурсов [10]. Разработаны коэффициенты сложности установок по их энергоемкости:

-атмосферная, вакуумная перегонка  – 1

-каталитический крекинг, деасфальтизация  – 5

-депарафинизация – 9

Из этого следует, что депарафинизация  рафинатов с использованием парных растворителей (МЭК + толуол) является энергоемким процессом. Эффективность процесса существенно зависит от правильности выбора источника тепла, необходимого для регенерации растворителя из растворов депмасла и гача.

В настоящее время существует несколько  видов установки депарафинизации:

-классическая схема, применяемая  на ОАО «НАФТАН»

-процесс Dilchil

-процесс Техасо

На ряде зарубежных заводов для  получения низкозастывающих масел осуществляется по новой технологии процесс Dilchill. В этом процессе использован оригинальный метод кристаллизации парафина, заключающийся в прямом введении холодного растворителя в нагретое сырье при энергичном перемешивании в кристаллизаторе, снабженном перемешивающим устройством. Образующиеся сильно разрозненные и компактные агломераты кристаллов твердых углеводородов обеспечивают высокие скорость фильтрования и выход депарафинированного масла. Затем в скребковых кристаллизаторах температуру суспензии понижают до требуемой температуры фильтрования. Кристаллы парафина отделяются от масла фильтрованием в одну или более ступеней в зависимости от заданного содержания масла в парафине. Дополнительной обработки не требуется. Для предотвращения образования льда в оборудовании, работающем с холодным растворителем, применяется система осушения растворителя. Обычно в качестве растворителя используют смесь метилэтилкетона с метилизобутилкетоном или толуолом. По этой технологии можно депарафинировать сырье практически любой вязкости и получать масла с низкой температурой застывания при увеличении скорости фильтрования суспензии на 40 — 50% и уменьшении содержания масла в гаче до 2 — 15% (масс.) при одноступенчатом фильтровании. В случае двухступенчатого фильтрования получается парафин с содержанием масла менее 0,5% (масс.)

Так фирма Техасо, по процессу которой работает свыше 70 % зарубежных мощностей депарафинизации, чтобы успешно конкурировать с новым и, в первое время, быстро развивающимся процессом Дилчилл (Еххоn)  в начале 70-х годов внесла в свой процесс ряд существенных изменений, направленных на снижение энергозатрат или увеличение производительности действующих установок без значительных капиталовложений в секции фильтрации, холодильном отделении и в блоке регенерации растворителя.

Принимая во внимание, что технология депарафинизации, используемая в ОАО «Нафтан» и на других предприятиях СНГ и технология фирмы Техасо близки, большой интерес представляет изучение модернизированной технологии Техасо.

Масляные рафинаты в  модернизированной схеме Тексако  охлаждаются с тщательно регулируемой скоростью, используя порционную подачу растворителя в выбранных расчетным путем точках цикла охлаждения: регенеративный и пропановый двухтрубчатые скребковые кристаллизаторы  и коммуникации на входе в кристаллизатор  и между кристаллизаторами  и при этом создаются оптимальные температурные условия для образования и роста крупных кристаллов парафина. Как правило, соотношение растворитель/сырье изменяется в отмеченных точках ввода растворителя от 1:1 до 4:1. В результате облегчается обезмасливание гача или петролатума из парафиновой лепешки, образующейся на первичных фильтрах, при промывке холодным растворителем удаляется основная часть масла в смеси с растворителем. Растворитель отгоняют из первичного фильтрата  в эвапораторе  (через сборник первичного фильтрата, кристаллизатор  и систему теплообменников) и возвращают в процесс. Смесь парафиновой лепешки с растворителем, получаемую на первичных фильтрах, разбавляют дополнительным количеством холодного растворителя, повторно фильтруют и промывают на вторичных фильтрах. При этом из гача (петролатума) удаляется депарафированное масло (остается 5-10%). Фильтрат с фильтров  (с низкой концентрацией депарафинизированного масла) используют как разбавитель свежего сырья в первой ступени процесса. Принципиальной особенностью модернизированной технологии является применение двухступенчатой фильтрации вместо одноступенчатой.

Для улучшения работы блока регенерации растворителя - произведена реконструкция эвапоратора с двухкратным испарением в эвапоратор  с трехкратным (а возможно и с четырехкратным) испарением с соответствующим снижением подвода тепла и расхода охлаждающей воды. Для окончательной отпарки растворителя от продукта в отпарной колонне водяной пар можно заменить, инертным газом при условии, что растворитель извлекается из рециркулирующего газа абсорбцией (в качестве абсорбента используется поток сырья). Это позволяет исключить прямой подвод воды в систему, сохранить растворитель "сухим", что обеспечивает хорошее смешение растворителя и сырья, исключить образование льда. И, наконец, в отличие от традиционной схемы, где используются только аммиачные кристаллизаторы, в новой схеме в кристаллизаторах  и  хладагентами являются первичный фильтрат и пропан.

Применение описанного процесса позволяет получить депарафинизированные масла с низкой температурой застывания, близкой к температуре депарафинизации. Парафиновый гач (петролатум) обычно содержит 5-10 %  депарафинированного масла, концентрацию которого при необходимости можно снизить до 2 % и менее, увеличив скорость циркуляции растворителя или, что предпочтительнее, введя дополнительно третью ступень непрерывной фильтрации.

В результате внедрения новой технологической  схемы депарафинизации на 15-30 % снижается  количество циркулирующего растворителя, на 30-50 % повышается мощность установки  и на 20-62 % снижаются энергозатраты.

Приведем сравнительный  анализ эффективности работы установок  депарафинизации (таблица 2.5).

Таблица 2.5  - ТЭП работы установок депарафинизации

Как видно из таблицы показатели работы установки депарафинизации  эксплуатируемой на  ОАО «НАФТАН» очень сильно уступает показателям зарубежных установок, особенно улучшенному процессу Техасо. Из таблицы видно, что одной из статей расхода энергоресурсов на Новополоцком НПЗ значительно превышающей другие процессы является статья расхода водяного пара как теплоносителя. Это проблема заставляет искать альтернативные водяному пару источники тепла.

Рассмотрим преимущество перевода секций регенерации растворителя из растворов депарафинируемого  масла и гача с парового нагрева  на печной, как это было сделано  на ООО ”Новокуйбышевском заводе”.[11]

Перевод отделений регенерации  растворителя на печной нагрев дает возможность  увеличения производительности установки  по сырью (таблица 2.6    ). Произошло  заметное снижение содержания масла  в гаче (с 23 – 27% до 12 – 17% масс.)

В ходе реконструкции  демонтировано 5 единиц теплообменной  аппаратуры, использующей в качестве теплоносителя водяной пар. Вывод  теплообменников исключает места  возможных утечек через неплотности  фланцевых соединений, что позволяет  снизить неорганизованные выбросы растворителя и нефтепродуктов.[11]

Таблица 2.6 – Расходы энергоресурсов на установке депарафинизации на Новокуйбышевском НПЗ