![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лекция №24 Стабилизация бензина и разделение его на узкие фракции
Обычно в бензиновой фракции, получаемой на АВТ, содержатся растворенные газы. Поэтому ее подвергают физической стабилизации в ректификационной колонне, называемой стабилизатором. Качество стабильного бензина контролируют по содержанию в нем суммы изобутана и «-бутана или по допустимому давлению насыщенных паров товарного бензина. Кроме того, при стабилизации из бензина желательно удалять сероводород — не менее 96—99 % его содержания. Это позволяет сократить расход реагентов при щелочной очистке бензина и выделить сероводород для дальнейшего использования. Если бензиновая фракция направляется далее на переработку (например, после ректификационного разделения на узкие фракции их подвергают ароматизации на установках каталитического риформинга), то в процессе стабилизации изобутан и н-бутан могут быть удалены из бензина практически полностью. Для стабилизации бензина и разделения его на узкие фракции необходимо иметь несколько простых ректификационных колонн. Число их должно быть на единицу меньше числа получаемых фракций. Как правило, стабилизацию про водят в одной колонне под давлением 0, 8—1, 4 МПа, которое обеспечивает почти полную конденсацию газов при использовании воздуха или воды в качестве хладагента. Перегонка мазута в вакууме В зависимости от типа нефти из остатка атмосферной перегонки (мазута) выделяют масляные дистилляты, которые направляются затем на маслоблок, или вакуумный газойль, являющийся сырьем установок каталитического крекинга. Для снижения температур кипения разделяемых компонентов и предотвращения термического разложения сырья мазут перегоняют в вакууме. С этой же целью используют введение острого пара в нижнюю часть вакуумной колонны или добавку водяного пара в змеевики печи подогрева. С углублением вакуума температуры кипения компонентов снижаются. Вакуум создается барометрическими конденсаторами и вакуумными насосами (поршневыми, ротационными, эжекторными или струйными), которые можно включать в различной последовательности. При использовании схемы барометрический конденсатор — эжектор основная масса паров, отходящих с верха вакуумной колонны, конденсируется в барометрическом конденсаторе, а оставшаяся часть затем отсасывается вакуумным насосом (обычно паровым эжектором). Остаточное давление в барометрическом конденсаторе зависит от температуры отходящей воды, но оно не может быть ниже давления насыщенного водяного пара при данной температуре. Таким образом, вакуум определяется температурой воды, выходящей из конденсатора. Вода из барометрических конденсаторов смешения загрязнена нефтепродуктами и сернистыми соединениями (иногда до 5, 5 % мае. на мазут). Поэтому для уменьшения загрязненных сточных вод на ряде заводов в барометрические конденсаторы подается оборотная вода, в результате чего снижается расход свежей воды и уменьшается загрязнение водоемов. Однако при этом несколько повышаются температура воды, подаваемой в барометрические конденсаторы смешения, и затраты на сооружение отдельной системы водоснабжения. Проще и экономически целесообразнее заменять барометрические конденсаторы смешения трубчатыми теплообменника- ми — поверхностными барометрическими конденсаторами, хотя по теплотехническим показателям последние существенно уступают конденсаторам смешения. Нефтепродукты, конденсируемые в поверхностных конденсаторах, не разбавляются охлаждающей водой, что облегчает их выделение из конденсата, собираемого в отстойнике и барометрическом колодце. Одновременно необходимо улавливать и использовать сероводород из парогазовой смеси, выбрасываемой после последней ступени эжектора. При использовании схемы эжектор — барометрический конденсатор пары из верхней части вакуумной колонны подаются непосредственно в эжектор, и глубина вакуума не зависит от температуры воды, выходящей из барометрического конденсатора. В результате создается глубокий вакуум (остаточное давление 0, 67—1, 33 кПа, или 5—10 мм рт. ст.), и глубина вакуума определяется противодавлением на выходе из эжектора. Поэтому для создания глубокого вакуума соединяют последовательно несколько эжекторов. Такая система обходится дороже первой, так как эжектор отсасывает все пары, уходящие из колонны, и в барометрическом конденсаторе необходимо конденсировать большее количество паров. Особенности перегонки в вакуумной колонне те же, что и в атмосферной колонне, но есть специфика эксплуатации вакуумной колонны, обусловленная низким остаточным давлением в аппарате и условиями нагрева тяжелого по фракционному составу сырья. В вакуумной колонне необходимо создать условия, обеспечивающие высокую долю отгона и минимальное разложение сырья. Для уменьшения времени пребывания мазута в печи и снижения гидравлического сопротивления рекомендуется: • применять печь двустороннего облучения и подавать в ее змеевики водяной пар; • сократить до минимума расстояние между вводом сырья в колонну и выводом мазута из печи; • увеличить диаметр труб, последних по ходу сырья; • соединять трубы на участке испарения при помощи полукруглых соединений; • линию перекачки нефти между печью и колонной выполнять с минимальным числом поворотов и S-образной формы. Конструкция вакуумной колонны отличается от конструкции атмосферной колонны суженной отгонной частью, что способствует сокращению времени пребывания остатка в колонне (во избежание его деструкции под действием высоких темпера тур). Из-за больших потоков паров, находящихся в глубоком вакууме, диаметр вакуумных колонн значительно больше диаметра атмосферных и составляет 8—12 м. В результате этого распределение жидкости и барботаж в колонне неравномерны, что приводит к малой эффективности тарелок. Кроме того, для уменьшения остаточного давления в питательной зоне на один отбираемый из колонны дистиллят приходится устанавливать не более 5—6 штук тарелок. Для равномерного распределения жидкости на поверхности рекомендуется применять специальные конструкции тарелок — решетчатые, клапанные или ситчатые. Для предотвращения попадания капель жидкости, транспортируемых парами в укрепляющую часть колонны и ухудшающих качество дистиллятов (особенно нижний боковой погон), в вакуумной колонне необходимо ставить ситчатые отбойные элементы (отбойники) и применять противопенные присадки. Дистилляты из вакуумной колонны можно откачивать: непосредственно из сливного стакана (рис. 3.6, а), в этом случае сливной стакан делается большего размера; через отпарную колонну (рис. 3.6, б); через емкость (рис. 3.6, в). Благодаря отпарным колоннам улучшается четкость разделения, но затрудняется создание глубокого вакуума из-за дополнительных сопротивлений трубопроводов и тарелок в отпарных колоннах, а также из-за подсоса воздуха через неплотности соединений. Для увеличения доли отгона при глубоком вакууме и повышения четкости разделения масляных дистиллятов предложено перегонять мазут в двух ректификационных колоннах. В первой колонне под действием глубокого вакуума более полно отбирается широкая масляная фракция. Во второй колонне, где широкая фракция разделяется на более узкие, допустим менее глубокий вакуум; число тарелок там можно увеличить, что даст необходимую четкость разделения. По другому варианту в первой колонне отбирают более легкие дистилляты и полугудрон, а во второй — при помощи испаряющего агента (керосиновой или газойлевой фракции) получают более вязкие дистилляты и гудрон. Недостатком двухколонной вакуумной установки является усложнение схемы перегонки и эксплуатации и увеличение капитальных вложений на строительство и эксплуатационных затрат на дополнительную аппаратуру. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕГОНКИ С ВОДЯНЫМ ПАРОМ Для подвода дополнительного тепла в низ атмосферной и вакуумной колонн промышленных установок перегонки нефти такие способы, как кипятильник с паровым пространством или " горячая струя", неприемлемы по причине низкой термостабильности кубовых остатков — мазута и гудрона. В этой связи с целью создания требуемого парового орошения в отгонной секции этих колонн, а также испарения (отпаривания) низкокипящих фракций нефти (попадающих в остаток в условиях однократного испарения в секции питания) на практике широко применяют перегонку с подачей водяного пара. При вводе водяного пара в отгонную секцию парциальное давление паров снижается и создаются условия, при которых жидкость оказывается как бы перегретой, что вызывает ее испарение (т. е. действие водяного пара аналогично вакууму). При этом теплота, необходимая для отпаривания паров, отнимается от самой жидкости, в связи с чем она охлаждается. Испарение жидкости, вызванное водяным паром, прекращается, когда упругость паров жидкости при понижении температуры снизится настолько, что станет равной парциальному давлению. Таким образом, на каждой теоретической ступени контакта установится соответствующее этим условиям равновесие фаз. Рассмотрим подробнее механизм перегонки с подачей водяного пара, протекающий в отгонных секциях и отпарных колоннах. Водяной пар, подаваемый в низ колонн, поднимается вверх вместе с парами, образующимися при испарении жидкости (кубового остатка или бокового погона), вступая на вышерасположенной тарелке в контакт со стекающей жидкостью. В результате тепло- и массообмена в жидкости, стекающей с тарелки на тарелку, концентрация низкокипящего компонента убывает в направлении сверху вниз. В этом же направлении убывает и температура на тарелках вследствие испарения части жидкости. Причем, чем больше количество водяного пара и ниже его параметры (температура и давление), тем до более низкой температуры охладится кубовая жидкость. Таким образом, эффект ректификации и испаряющее действие водяного пара будут снижаться на каждой последующей тарелке. Следовательно, увеличивать количество отпарных тарелок и расход водяного пара целесообразно до определенных пределов. Наибольший эффект испаряющего влияния перегретого водяного пара проявляется при его расходе, равном 1, 5-2, 0 % мае. на исходное сырье. Общий расход водяного пара в атмосферные колонны установок перегонки нефти составляет 1, 2-3, 5, а в вакуумные колонны для перегонки мазута — 5-8 % мае. на перегоняемое сырье. Необходимо указать на следующие недостатки применения водяного пара в качестве испаряющего агента: — увеличение затрат энергии (тепла и холода) на перегонку и конденсацию; — повышение нагрузки колонн по парам, что приводит к увеличению диаметра аппаратов и уносу жидкости между тарелками; — ухудшение условий регенерации тепла в теплообменниках; — увеличение сопротивления и повышение давления в колонне и других аппаратах; — обводнение нефтепродуктов и необходимость их последующей сушки; — усиление коррозии нефтеаппаратуры и образование больших количеств загрязненных сточных вод. В этой связи в последние годы в мировой нефтепереработке проявляется тенденция к существенному ограничению применения водяного пара и к переводу установок на технологию сухой перегонки.
|