Проектирование процесса вторичнойперегонки нефти

     1.4 Увеличение отбора светлых и  качества дистиллятов. 

     Увеличение  глубины отбора светлых из нефти  является важнейшей задачей первичной  перегонки нефти. Повышение чёткости погоноразделения является также одной  из важных задач перегонки, поскольку  основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава. В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракции чёткость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа. По результатам перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при этом значительно ухудшается качество продуктов, т.е. чёткость ректификации. При повышенном давлении не удаётся полностью отобрать светлые дистилляты, их выход составляет примерно 70-80% от потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В тоже время использование пониженного давления, близкое к атмосферному, и умеренный вакуум даёт возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Пониженное давление позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт возможность сэкономить тепла до 5%.

     В настоящее время разрабатываются  перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов. Довольно эффективно также ступенчатое понижение  давления перегонки раздельно в  зонах питания и отпаривания. Наибольшее понижение давление в отпарных секциях достигается при полной конденсации отгона. Охлаждённый отгон рекомендуется подавать в линию горячей струи первой колонны, в качестве испаряющего агента; в печь основной колонны; в качестве орошения основной колонны, ниже или выше отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего потока, то использование их в качестве орошения выше лежащих секций колонны является предпочтительным. 

     1.5 Однократное и двукратное испарение  нефти 

     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 газовый конденсат. Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально, полезно использовать индивидуальные природные особенности её химического состава.

     Для Справки:

     Впервые создали устройство для перегонки  нефти братья Дубинины. Завод Дубининых  был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба, через бочку  с водой в пустую бочку. Бочка  с водой - являлась холодильником, а  пустая бочка - приёмником для керосина.

     По  числу ступеней испарения (количеству ректификационных колон) различают  трубчатые установки:

     a)     однократного испарения - на одной  ректификационной колонне получает  все дистилляты - от бензина до  вязкого цилиндрового. Остатком  перегонки является гудрон.

     b)      двукратного испарения - сначала  при атмосферном давлении нефть  перегоняется до мазута, который  потом перегоняется в вакууме  до получения в остатке гудрона.  Эти процессы идут в двух  колоннах.

     c)       трехкратного испарения - используются две атмосферные колонны и одна вакуумная. В первой колоне из нефти отбирают только бензин, во второй - отбензиненая нефть перегоняется до мазута, в третей - мазут перегоняется до гудрона.

     d)      четырехкратного испарения - установка  с доиспарительной вакуумной колонной для гудрона в концевой части.

     Выбор технологической схемы и режим  перегонки зависит от качества нефти.

     Перегонку нефтей с большим количеством  растворённых газов (0,5-1,2%), с относительно не высоким содержанием бензина (12-15% фракций до 1800С) и выходом фракций до 3500С, не более 45%, выгодно осуществлять на установках АТ с однократным испарением и последующим фракционированием образовавшихся паровой и жидкой фаз в сложной ректификационной колонне.

     Для перегонки лёгких нефтей с высоким выходом фракций до 3500С (50-65%), повышенным содержанием растворённых газов (1,5-2,2%) и бензиновых фракций (20-30%) целесообразно применять установки АТ двукратного испарения. Предпочтительной является схема с предварительной ректификационной колонной частичного отбензинивания нефти и последующей перегонкой остатка в сложной атмосферной колонне. В первой колонне из нефти отбирают большую часть газа и низкокипящих бензиновых фракций. Чтобы более полно сконденсировать их, поддерживают повышенное давление. Благодаря этому становится возможным понизить давление в атмосферной колонне и тем самым реализовать условия перегонки (а именно температуру питания и расход водяного пара в отгонную часть атмосферной колонны), обеспечивающие высокий отбор от потенциала в нефти суммы светлых нефтепродуктов. Схема перегонки нефти, с колонной предварительного частичного отбензинивания и сложной основной ректификационной колонной, получила наиболее широкое применение в нефтепереработке. Она обладает достаточной гибкостью и универсальностью.

     Разновидностью  перегонки нефти с двукратным испарением является схема с предварительным  испарителем и атмосферной колонной. Пары из испарителя и остаток после  нагрева в печи направляются в  атмосферную колонну. Основными  достоинствами такой схемы являются: сокращение затрат на перегонку, за счёт снижения гидравлического сопротивления змеевика печи; и уменьшения металлоёмкости колонн и конденсаторов. Схема применима для перегонки нефтей со средним уровнем содержания растворённого газа (1%) и бензина (18-20%) в нефтепереработке встречается редко.

          2 Основная часть

     2.1.1  Выбор и обоснование  метода производства 

     Существует  три основных направления переработки  нефти:

     1) топливная;

     2) топливно-маслянное;

     3)нефтехимическое  или комплексное (топливно-нефтехимическое или топливно-масляно-нефтехимическое)

     При топливном направлении нефть  и газовый конденсат в основном перерабатываются на моторные и котельные  топлива. Переработка нефти на НПЗ  топливного профиля может быть глубокой и не глубокой. Технологическая схема НПЗ с неглубокой переработкой отличается небольшим числом технологических процессов и небольшим ассортиментом нефтепродуктов. Выход моторных топлив по этой схеме не превышает 55-60% масс. и зависит в основном от фракционного состава перерабатываемого нефтяного сырья. Выход котельного топлива составляет 30-35% масс.

     При глубокой переработке стремятся  получить максимально высокий выход  высококачественных моторных топлив путём  вовлечения в их производство остатков атмосферной и вакуумной перегонок, а также нефтезаводских газов. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму. Глубина переработки нефти при этом достигает до70-90%масс.

     По  топливно-масляному варианту переработки  нефти наряду с моторными топливами  получают различные сорта смазочных масел. Для производства последних подбирают обычно нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций с учётом их качества.

     Нефтехимическая и комплексная переработка нефти  предусматривает наряду с топливами  и маслами производство сырья для нефтехимии (ароматические углеводороды, парафины, сырьё для пиролиза и др.), а в ряде случаев - выпуск товарной продукции нефтехимического синтеза.

     Выбор конкретного направления, соответственно съем переработки нефтяного сырья  и ассортимента выпускаемых нефтепродуктов обуславливается, прежде всего, качеством нефти, её отдельных топливных и масляных фракций, требованиями и качество товарных нефтепродуктов, а также потребностями в них данного экономического.

     На  установках АТ осуществляют не глубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута установки ВТ предназначенные для перегонки мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

     Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ-вторичная перегонка и т.д. диапазон мощностей отечественных установок перегонки нефти широк – от 5 до 8 млн.т/год. Преимущество установок большой единичной мощности очевидны: высокая производительность труда и низкие капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с установками малой производительности.

     Ещё более существенные экономические  преимущества достигаются при комбинировании АТ и АВТ (или ЭЛОУ-АТ и ЭЛОУ-АВТ) с другими технологическими процессами такими, как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т.д.

     Технологическая схема установки АВТ должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья  наиболее экономичным способом. При  выборе схемы АВТ необходимо определять: оптимальную мощность установка, возможность  и целесообразность комбинирования АВТ с другими установками, оптимальную схему отдельных блоков установки, схему размещения оборудования на территории установки. Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину отбора, чёткость фракционирования гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технико-экономические показатели.

     При выборе технологической схемы и  режима атмосферной перегонки нефти  руководствуются главным образом  её фракционным составом, и, прежде всего, содержанием в ней газов  и бензиновых фракций.

     Для перегонки лёгких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5-2,2%) и бензиновых фракций (до 20-30%) и фракций до 350°С (50-60%) целесообразно применять атмосферную перегонку двукратного испарения, т.е. установки с предварительной отбензинивающей колонной и сложной ректификационной колонной с боковыми опарными секциями для разделения частично отбензиненной нефти на топливные фракции и мазут. Двухколонные установки атмосферной перегонки нефти получили в отечественной нефтепереработке наибольшее распространение. Они обладают достаточной технологической гибкостью, универсальностью и способностью перерабатывать нефти различного фракционного состава, так как первая колонна, в которой отбирается 50-60% бензина от потенциала, выполняет функции стабилизатора, сглаживает колебания в фракционном составе нефти и обеспечивает стабильную работу основной ректификационной колонны. Применение отбензинивающей колонны позволяет также снизить давление на сырьевом насосе, предохранить частично сложную колонну от коррозии, разгрузить печь от лёгких фракций, тем самым несколько уменьшить требуемую тепловую её мощность.

     Из  таблицы 1 видно, что Самотлорской нефти  по потенциальному содержанию газов, бензиновых и масляных фракций удовлетворяет  схема двукратного испарения  и двукратной ректификации блока атмосферной перегонки нефти. Плюс к этому данную установку рекомендуется комбинировать с блоками ЭЛОУ и вторичной перегонки бензина.

Таблица 1- Содержание газов, бензиновых и масляных фракций  в Самотлорской нефти

     Таким образом, данная установка за счет комбинирования будет иметь следующие преимущества: уменьшится число индивидуальных установок, протяжность трубопроводов и  число промежуточных резервуаров, более эффективно будут использоваться энергетические ресурсы самих процессов; значительно снизится расход электроэнергии, пара и воды на охлаждение, нагрев и перекачку промежуточных продуктов; более широко и эффективно будут использоваться современные средства контроля и автоматизации; резко уменьшится расход металла, площадь и обслуживающий персонал. Также резко сократятся капитальные затраты и себестоимость продукции, увеличится производительность труда. 
 

     2.1.2  Описание технологической  схемы 

     2.1.2.1 Атмосферный блок. Атмосферный блок предназначен для разделения нефти на составляющие ее фракции путем подогрева нефти в трубчатых печах с последующей ректификацией в колоннах К-1, 2 и стабилизацией бензина в колонне К-8. Основой процесса ректификации является многократный двухсторонний массообмен между движущимися противотоком парами и жидкостью перегоняемой смеси.