Что является хладагентом для конденсации дистиллята установок авт

Атмосферный блок установки АВТ

Классификация

Технология первичной переработки нефти основана на разделении нефти методом ректификации на узкие нефтяные фракции и определяется направлениями использования фракций, выделяемых на установках АВТ.

По типу работы этих установок различают:

Поэтому отечественные установки переработки нефти (АТ и АВТ) характеризуются большим разнообразием используемых схем ректификации в зависимости от ассортимента выпускаемых фракций. Однако во всех случаях выдерживаются несколько основных принципов:

Указанные обстоятельства существенно усложняют как схему реализации процесса, так и его конструктивное оформление. Технология разделения (схема) и конструктивное оформление оказывают существенное влияние друг на друга и должны рассматриваться совместно. Поэтому расчетное исследование процесса и особенно процедура его оптимизации становится чрезвычайно сложной задачей, которую невозможно решать без использования УМП.

Схема атмосферного блока установки АВТ

Принцип работы атмосферного блока (АТ)

Наиболее распространенной схемой реализации процесса для атмосферного блока АВТ является схема двукратного испарения и двукратной ректификации нефти (рис. 2). По этой схеме работает широко распространенная установка АВТ-6, входящая в типовые блоки ЛК-6У многих нефтеперерабатывающих заводов РФ.

Обезвоженная и бессоленная нефть с блока ЭЛОУ (блок подготовки нефти – электрообезвоживание и обессоливание нефти) после подогрева до температуры 195-205 о С за счет рекуперации тепла материальных потоков, отходящих с установки, поступает на разделение в колонну частичного отбензиневания сырья К-1.

Назначение К-1 – отбор из нефти легкого бензина и основной части растворенных газов для нормализации количества бензиновых углеводородов в основной колонне К-2 и стабилизации режима её работы при возможных колебаниях состава сырья.

Дистиллятные пары из К-1 конденсируются в аппаратах воздушного и/или водяного охлаждения и разделяются в сепараторе С-1 на жидкую (II) и газовую (VIII) фазы.

Часть жидкой фазы возвращается в К-1 в качестве флегмы, а балансовый избыток (фракция легкого бензина II) отводится с установки.

Газовая фаза отводится на газофракционирующую установку (ГФУ). Частично отбензиненная нефть из низа К-1 поступает в печь П-1, нагревается до температуры 360-370 о С и подается на тарелку питания колонны К-2.

Одновременно часть нагретой нефти (кубовый продукт К-1) возвращается в К-1 в виде «горячей струи» для создания парового орошения в исчерпывающей секции колонны.

Дистиллятные пары с верха К-2 конденсируются в аппаратах АВО и поступают в сепаратор С-2. Часть жидкой фазы возвращается в качестве флегмы в К-2, а балансовый избыток (фракция тяжелого бензина III) отводится с установки. С промежуточных тарелок укрепляющей секции К-2 в виде боковых погонов выводятся топливные фракции 180-220 о С, 220-280 о С и 280-350 о С, которые направляются в отпарные колонны К-3, К-4 и К-5 соответственно.

Использование пара

В низ колонны К-2, а также в низ отпарных колонн подается перегретый водяной пар (поток IX) для отпарки из продуктовых потоков более легких фракций. Отпаренные фракции вместе с водяными парами возвращаются в основную колонну К-2 выше точек отбора боковых погонов.

Использование отпарных колонн позволяет существенно снизить содержание легких фракций в отбираемых дистиллятных продуктах и за счет этого повысить их качество.

Рис. 2. Принципиальная схема двукратной ректификации нефти атмосферного блока установки АВТ: К – ректификационные колонны;

П – печь; С – сепараторы; Т – теплообменники. Потоки: I – сырье (нефть с ЭЛОУ); II – лёгкий бензин; III – тяжелый бензин; IV – фракция 180-220 о С;

V – фракция 220-280 о С; VI – фракция 280-350 о С; VII – мазут; VIII – газ;

В процессе ректификации нефти водяной пар играет особую роль, определяемую тем обстоятельством, что вода и углеводороды в жидкой фазе практически взаимно нерастворимы и образуют раздельно кипящую смесь.

В этих условиях водяной пар не только вносит в систему тепло, необходимое для отпарки легких углеводородов, но и снижает парциальное давление нефтяных паров, что в свою очередь приводит к понижению температуры кипения углеводородной (нефтяной) фазы и одновременно к увеличению относительной летучести всех углеводородных пар компонентов.

Поэтому ввод водяного пара в определенной мере эквивалентен понижению давления в ректификационной системе, что особенно важно для колонн, работающих под вакуумом.

На тарелках ректификационных колонн установок АВТ водяной пар при используемых режимах работы не конденсируется, проходит всю колонну снизу вверх и конденсируется только во внешних конденсационных узлах. Расход водяного пара в атмосферном блоке составляет (1,2–3,5) % масс. В расчете на сырье установки.

Использование водяного пара приводит и к отрицательным эффектам:

Поэтому в мировой практике наблюдается тенденция использования в качестве испаряющего агента взамен воды углеводородной фазы (бензиновой и керосино-газойлевой фракций).

Однако в отечественной практике эти решения широкого распространения не нашли. В укрепляющей секции колонны К-2 (рис. 2.1) расположены 2 холодных циркуляционных орошения, которые обеспечивают промежуточную конденсацию парового потока в К-2.

При этом возрастают расходы потоков жидкого орошения (внутренней флегмы) и обеспечивается более полный отбор целевых топливных фракций. Охлаждение циркуляционных орошений производится в выносных холодильниках.

На разных НПЗ режимы работы колонн атмосферного блока, а также аппаратурное оформление технологического процесса могут существенно различаться, что подтверждает необходимость проведения оптимизационных решений при анализе и совершенствовании показателей работы каждой конкретной установки. Характерные показатели режимов работы атмосферного блока установки АВТ-6 [1] при переработке западносибирской нефти приведены в табл. 2.1.

Источник

Конечные продукты АВТ и их использование

Контрольные вопросы к разделу 2.2 «Первичная переработка нефти»

1. Какие процессы переработки нефти относят к первичным и почему?

2. Какие процессы переработки нефти относят к вторичным и почему?

3. Назначение установок ЭЛОУ-АВТ;

4. Принципы прямой перегонки нефти;

5. Принципы классификации трубчатых установок;

6. Роль водяного пара на установках ЭЛОУ-АВТ;

7. Почему нефть перед прямой перегонкой очищают от солей?

8. Принцип работы установки ЭЛОУ?

9. На каком этапе переработки нефти получают гудрон?, мазут?

Вторичные процессы переработки нефти

2.3.1. Каталитический крекинг [1], [3], [9], [13]

Каталитический крекинг (КК) появился в США в начале 40-х годов и с тех пор претерпел значительные изменения. Сейчас это самый массовый процесс получения высокооктанового бензина, газа для синтеза алкилбензина, компонента дизельного топлива и сырья для получения технического углерода. Поэтому он является базовым процессом в схемах глубокой переработки нефти.

В США в настоящий момент работает более 140 установок КК общей мощностью около 200 млн.тонн в год, что составляет 30 % от мощности первичной перегонки нефти. Россия пока значительно отстает в этом плане и имеет мощности КК составляющие приблизительно 6% от мощности первичной перегонки нефти. Отсюда и разница в глубине переработки нефти: в США она составляет свыше 85%, а в нашей стране на 2012 год 71%.

Назначение процесса КК – деструктивное превращение разнообразных нефтяных фракций в моторные топлива, сырье для нефтехимии и алкилирования, производства технического углерода и кокса.

Сырье для КК оценивается по групповому составу, по фракционному составу и по содержанию примесей.

По групповому составу. Предпочтительно парафинисто-нафтеновое сырье, поскольку оно дает больший выход бензина и меньше кокса. Ароматика в сырье нежелательна, поскольку она дает большой выход кокса. Олефины также дают много кокса, поэтому вторичное сырье (в частности газойль замедленного коксования) добавляют в количестве не более 25% от прямогонного сырья.

В большинстве вакуумных дистиллятов, используемых для КК содержание парафинов находится в пределах 15-30%, нафтеновых 20-30%, ароматических 15-60%.

Примеси в сырье оказывают негативное влияние на активные свойства катализаторов. К примесям относятся: асфальтены, полициклическая ароматика (ПА), металлы, сера, азот. Их делят на примеси дезактивирующие катализатор обратимо и необратимо.

Обратимую дезактивацию вызывают коксообразующие примеси (асфальтены, ПА), от них избавляются регенерацией катализатора с помощью выжига кокса. Металлы и азот с серой дезактивируют катализатор необратимо. При выжиге кокса металлы (ванадий и никель), откладываются в порах катализатора, экранируют его кислотные центры и соответственно снижают активность. К тому же, отложившись в порах, металлы способствуют газообразованию. Так как при выжиге металл остается в порах, то потеря активности катализатора все время нарастает.

В настоящее время используется предварительная гидроочистка сырья крекинга (вакуумного газойля (ВГ) или мазута) до содержания серы до 0,3-0,4%. При этом смол остается 0,3%, коксуемость составляет 0,2% и отпадает необходимость гидроочистки продуктов крекинга.

Катализаторы крекинга. В настоящее время используются только цеолитсодержащие катализаторы (ЦСКК), включающие в свой состав от 3 до 25% цеолита типа «Y». Матрица ЦСКК – аморфный алюмосиликат или оксид алюминия. Чистый цеолит не применяется, так как он очень активен, непрочен и дорог, а ввод его в матрицу дает оптимальное распределение кислотных центров, а следовательно и лучшую селективность, прочность и термостойкость. Основная масса катализаторов состоит из SiO₂ и 10-25% Al₂O₃.

Реакции крекинга

Механизм крекинга до конца не ясен, предполагается что реакции протекают по ионному механизму, через образование карбокатионов. На основании анализа продуктов качественно можно выделить следующие реакции.

Основные реакции алканов:

· Крекинг парафинов (реакция 2.1):

(2.1)

●Изомеризация (реакции 2.2-2.3):

(2.2)

(R- углеводородный радикал неразветвленного строения)

(2.3)

Поэтому при каталитическом крекинге алканов получаемый бензин имеет более высокое октановое число по сравнению с бензином термического крекинга.

Изоалканы крекируются легче и глубже по сравнению с н-алканами. При этом водорода и метана получается больше, а образующиеся фракции С₄-С₆ содержат меньше непредельных углеводородов, так как гидрирование (присоединение водорода по двойным связям С=С) разветвленных молекул алкенов происходит легче, чем неразветвленных.

Сырье, богатое нафтеновыми углеводородами, является желательным для процесса каталитического крекинга, так как при его использовании достигается высокий выход качественного бензина при низкой скорости образования кокса. Моно- и полициклические нафтеновые углеводороды с длинными алкильными цепями в условиях крекинга подвергаются реакциям деалкилирования, дегидрирования и раскрытия кольца (реакции 2.4-2.6):

· деалкилирования (реакция 2.4)

(2.4)

· раскрытия кольца с образованием алкенов (реакции 2.5):

(2.5)

· дегидрирования (реакция 2.6):

(2.6)

Дальнейшее превращение непредельных углеводородов, образовавшихся при крекинге циклоалканов, приводит к возникновению, как минимум, в два раза большего количества низкомолекулярных алкенов:

В результате этого в продуктах крекинга циклоалканов присутствуют ароматические углеводороды, много алкенов и мало алканов, причем в значительной степени разветвленного строения. Вследствие этого октановое число получаемых в процессе каталитического крекинга бензинов увеличивается при росте в сырье содержания циклоалканов (рис. 2.6).

Рис. 2.6. – Зависимость октанового числа бензина (ИМ) от соотношения циклоалканов и алканов в сырье двух установок российских НПЗ, перерабатывающих различные типы нефтей.

Реакции ароматических соединений.

Крекинг ароматических и содержащих ароматические фрагменты гибридных углеводородов сопровождается протеканием реакций деалкилирования, конденсации (реакции 2.7 — 2.8):

● деалкилирования. При деалкилировании алкилароматических углеводородов сырья образуются низкомолекулярные алкеновые и ароматические углеводороды (гомоядерные или с более короткими боковыми цепями, (реакция 2.7):

(2.7)

Скорость крекинга боковой цепи алкилароматических соединений возрастает при переходе от первичного ко вторичному и третичному атому углерода, связанному с ароматическим ядром. В пределах данного класса веществ скорость крекинга увеличивается с удлинением длины боковой цепи. Метильные группы (первичный атом углерода) при крекинге легко мигрируют по ароматическому ядру, но от него, как правило, не отщепляются:

● конденсации. Ароматические углеводороды могут конденсироваться с образованием вначале полициклических структур, а затем асфальтенов и кокса (реакция 2.8):

(2.8)

поэтому при переработке сырья со значительным содержанием ароматических углеводородов (особенно полициклических) при одинаковой глубине превращения образуется значительно больше кокса, чем при переработке сырья, содержащего преимущественно моноциклические ароматические углеводороды. Следует иметь в виду, что реакции разрыва бензольного кольца для этого процесса не характерны.

Конденсация аренов, как и полимеризация образующихся при их деалкилировании олефинов, приводит к высоким выходам водорода и кокса, а также к получению повышенного количества тяжелого газойля. при этом выход бензина и его октановое число снижаются. Кроме того, замечено, что полициклические ароматические углеводороды тормозят крекинг алканов и циклоалканов. В связи с этим, присутствие ароматических углеводородов, особенно полициклических, в сырье процесса каталитического крекинга является нежелательным.

● Образование кокса. Кокс образуется на катализаторе и, блокируя активные центры, снижает его активность тем в большей степени, чем больше его количество.

Наиболее вероятными реакциями образования кокса являются следующие:

а) перенос водорода:

циклоалкан + алкен ® ароматический углеводород + алкан ®

ароматический предшественник кокса + алкен ® кокс + алкан

б) реакции конденсации (реакция 2.9):

(2.9)

Образовавшиеся полициклические ароматические соединения способны вступать в дальнейшие реакции алкилирования и конденсации с превращением в более уплотненные высокомолекулярные углеводороды, а затем в кокс.

Кокс имеет полиароматическую структуру конденсированных циклов и образуется во всех каталитических процессах превращения углеводородов. Углеводороды с высокой степенью ненасыщенности и высокой молярной массой необратимо адсорбируются на поверхности катализатора. Постепенно все его активные центры закрываются коксом, что приводит к потере активности катализатора и необходимости его регенерации. При каталитическом крекинге индивидуальных углеводородов скорость коксообразования уменьшается в следующем порядке: бициклические ароматические углеводороды; моноциклические ароматические углеводороды; алкены, циклоалканы, алканы. Коксообразование на катализаторе растет с увеличением степени конверсии сырья, кислотности катализатора, длительности контакта с сырьем. Осаждение кокса на активных центрах катализатора отравляет его, и для очистки поверхности кокс выжигают горячим воздухом.

Являясь нежелательным продуктом крекинга, кокс, тем не менее, в определенных количествах необходим для поддержания теплового баланса в системе, так как его окисление в регенераторе протекает с выделением теплоты, компенсирующей поглощение энергии в реакторе процесса крекинга.

При регенерации катализатора имеют место следующие реакции окисления компонентов кокса с выделением теплоты (кДж/кг), реакции (2.10):

В общем виде реакционная способность углеводородов по отношению к разрыву связи С – С убывает в такой последовательности: алифатические и циклоолефиновые > Ar с числом атомов С в алкильной группе более 3 > нафтеновые и изо-парафиновые > нафтено-ароматические > н-парафиновые > полиметилбензолы > моноалкилбензолы с числом атомов С8 и менее > ариловые кольца.

Источник

Установка ЭЛОУ-АВТ-6

Назначение

Установка ЭЛОУ-АВТ-6 предназначена для обессоливания и первичного фракционирования нефти.

Сырье и продукты

Сырьем установки является сырая нефть, поступившая на НПЗ с нефтеперекачивающих станций (НПС).

В результате переработки нефти на установке получают приведенные ниже продукты.

Продукты переработки нефти

Расшифровка названия

ЭЛОУ-АВТ-6 – электрообессоливающая установка, атмосферно-вакуумная трубчатка, цифра в конце обозначает производительность по переработке данной установки 6 млн. тонн в год. Однако, на многих установках АВТ «старого» фонда проводилась модернизация с увеличением производительности в 2-2,5 раза, поэтому цифра в конце не всегда отражает реальную производительность установки.

Установка АВТ представляет собой комбинацию из блоков АТ+ВТ:

Блоки ЭЛОУ, АТ, ВТ и АВТ могут представлять собой отдельные установки или сочетаться в комбинации с другими блоками для повышения эффективности работы установки в целом.

Современные установки АВТ

Современные высокопроизводительные установки ЭЛОУ-АВТ являются комбинированными и включают:

Также, ЭЛОУ-АВТ может быть дополнена другими процессами для повышения эффективности:

Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ-6

Поскольку вариантов схем этих установок, находящихся в эксплуатации на данный момент на отечественных НПЗ большое количество, мы рассмотрим наиболее распространенную и эффективную установку ЭЛОУ-АВТ-6.

Принципиальная схема ЭЛОУ-АВТ-6

Достоинства и недостатки схем разделения нефти

В атмосферном блоке АВТ применяют три схемы разделения нефти:

Выбор схемы определяется содержанием в нефти газов, бензиновых фракций, светлых нефтепродуктов и серы.

Наибольшее признание получила схема №3, как наиболее гибкая и универсальная, которую рассмотрим ниже.

Достоинства

Недостатки

Блок ЭЛОУ

Задачей ЭЛОУ является отделение воды и солей от сырой нефти для дальнейшего ее разделении на фракции в атмосферно-вакуумном блоке – посредством ректификации в атмосферной и вакуумной колоннах.

Нефть подается в насосную и поступает в виде смеси вместе с промывочной водой в специальные устройства – электродегидраторы (как правило, 4 пары для ЭЛОУ-АВТ-6), где происходит обессоливание и обезвоживание под действием электрического тока.

Электродегидраторы

Атмосферный блок АТ

Блок АТ предназначен для неглубокой перегонки нефти. Схема атмосферного блока включает в себя:

Обезвоженная и обессоленная нефть после ЭЛОУ направляется в теплообменники для нагрева до 210° С.

Из теплообменных аппаратов обработанная нефть направляется в атмосферный блок для разделения на фракции в процессе ректификации.

Колонны блока АТ: отбензинивающая К-1 (слева), атмосферная К-2 (справа)

Колонна К-1

Сначала нефть направляется в отбензинивающую колонну К-1. Смесь углеводородных газов и бензина с верха колонны охлаждается и частично конденсируется в рефлюксной емкости. В отстойнике емкости собирается вода, с верха сепаратора выходит углеводородный газ, снизу – нестабильный бензин. Часть бензина возвращается на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения, избыток выводится в колонну стабилизации. Куб колонны обогревается трубчатой печью П-1.

Колонна К-2

Отбензиненную нефть из куба колонны нагревают в трубчатой печи П-2 до температуры порядка 350 С и подают в колонну К-2.

С верха колонны К-2 отбирают смесь бензина, углеводородных газов и воды, которые после охлаждения и конденсации разделяются в рефлюксной емкости колонны.

Часть бензина возвращается на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения, избыток выводится в емкость орошения колонны К-1.

Емкость орошения Е-1 представляет собой трехфазный сепаратор с отбойниками и насадкой для предотвращения каплеуноса. В емкости происходит процесс абсорбции, что позволяет поглотить углеводороды С5+ из углеводородного газа. В качестве абсорбента выступает более тяжелый бензин из колонны К-2.

Для снятия тепла в колонне предусмотрены три циркуляционных орошения в зоне отбора продуктов.

Для снижения парциального давления паров в кубе колонны предусмотрена подача перегретого водяного пара.

Отпарные стриппинги

Из отпарных стриппингов колонны К-2 отбирают фракции:

Из кубовой части колонны К-2 выводится мазут – сырье установок вакуумной перегонки.

Блок стабилизации и вторичной перегонки

Прямогонные бензины с верха колон первичной перегонки К-1 и К-2 не могут быть использованы в качестве топлива напрямую. Данные фракции содержат растворенные газы C1 – C4 и их необходимо удалить для повышения детонационной стойкости при помощи процесса стабилизации.

Далее, полученные фракции подвергают процессу вторичной перегонки с разделением на более узкие фракции.

Вакуумный блок ВТ

Мазут из атмосферной колонны К-2 направляется в печь для его предварительного нагрева до температуры до 400 – 420 о С, а затем в вакуумную колонну на фракционирование.

На вакуумном блоке мазут разделяется на следующие продукты:

Вакуумная колонна также может работать по масляному профилю с получением узких дистиллятных масляных фракций, поступающих впоследствии на дальнейшую переработку в масляное производство.

Принципиальная схема вакуумного блока

Для снятия тепла и улучшения качества разделения в вакуумной колонне предусмотрены циркуляционные орошения. Квенч гудрона подается для снижения температуры в кубе колонны для снижения коксообразования.

Материальный баланс

Блок АТ

Материальный баланс блока атмосферной перегонки установки ЭЛОУ-АВТ-6:

Блок стабилизации и вторичной перегонки

Материальный баланс блока стабилизации и вторичной установки ЭЛОУ-АВТ-6:

Блок ВТ

Материальный баланс блока вакуумной перегонки установки ЭЛОУ-АВТ-6:

Достоинства и недостатки

Достоинства

Недостатки

Существующие установки

Установки атмосферно-вакуумной перегонки в различных вариациях (АТ, АВТ, ВТ) являются неотъемлемой частью любого НПЗ. Без них невозможна подготовка сырья для вторичных процессов переработки.

Установки ЭЛОУ-АВТ-6 используются на предприятиях:

Фото существующих ЭЛОУ-АВТ-6

Видео работы установки

Источник