Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Июня 2013 в 14:24, курсовая работа
Нефтеперерабатывающая промышленность – одна из определяющих отраслей экономики России. В настоящее время в Российской Федерации нефтедобыча выглядит относительно благополучно, тем более, что в той области, где действуют законы реального спроса, например, в экспорте в дальнее зарубежье, наблюдается неуклонный рост, который сейчас приблизился к своим техническим (с точки зрения мощностей транспортировки) и экономическим (с точки зрения сбивания мировых цен на нефть) пределам. Внутренний платежеспособный спрос в последние годы удовлетворялся, правда, в условиях его резкого падения [1].
1 — сырьевой насос; 2, 4 — теплообменники; 3 — электродегидратор; 5 — печь; 6 — ректификационная колонна, I — сырая нефть; II — вода и соли; III— VII — компоненты светлых нефтепродуктов; VIII — мазут; IX — пар.
Рисунок 1.1 - Перегонка нефти по схеме однократного испарения:
При большом содержании в нефти растворенного газа и низкокипящих фракций переработка ее по схеме однократного испарения без предварительного испарения нагретой нефти затруднена, поскольку в питательном насосе и во всех аппаратах, расположенных в схеме до печи, создается повышенное давление. Кроме того, при этом возрастает нагрузка печи и ректификационной колонны. И связи с увеличением масштабов переработки загазованных нефтей наиболее распространена перегонка нефти по схеме двукратного испарения — в двух ректификационных колоннах (рисунок 1.2) [3].
1 — сырьевой насос; 2, 4 — теплообменники; 3 — электродегидратор; 5 — первая ректификационная колонна; 6 — насос полуотбензиненной нефти; 7 — печь; 8 — основная ректификационная колонна. I — сырая нефть; II — смесь газов и легкого бензина; III — острое орошение; IV — горячая струя; V — парогазовая смесь; VI — орошение основной колонны; VII—IX — компоненты светлых нефтепродуктов; X — мазут; XI — водяной пар.
Рисунок 1.2 - Перегонка нефти по схеме двукратного испарения:
Сырая нефть забирается насосом 1 и через теплообменник 2 подается в электродегидратор 3 для обезвоживания. Отстоявшаяся, нагретая нефть проходит теплообменник 4 и поступает в первую ректификационную колонну 5, где с верха ее отбирается легкая фракция бензина нк — 85 °С. Остаток из первой колонны 5 — полуотбензиненная нефть насосом 6 подается через трубчатую печь 7 в основную ректификационную колонну 8, где отбираются все остальные требуемые фракции — компоненты светлых нефтепродуктов и остаток — мазут. Часть нагретой нефти возвращается в первую колонну (горячая струя). По этой схеме перерабатываются нефти с большим содержанием легкокипящих бензиновых компонентов и газа. При этом газы уходят с верха первой колонны вместе с легкими бензиновыми парами. В результате предварительного выделения из нефти части бензиновых компонентов в змеевике печи не создается большое давление. При работе по этой схеме необходимы более высокие температуры нагрева в печи, чем при однократном испарении, вследствие раздельного испарения легкокипящих и тяжелых фракций. Установки, работающие по схеме двукратного испарения, внедрялись в 1955—1965 гг. Они имеются на многих нефтеперерабатывающих заводах в нашей стране и за рубежом [4].
Схема типовой установки двукратного испарения мощностью 2 млн. т/год приводится на рисунке 1.3.
1 — сырьевой насос; 2—-теплообменник; 3 — первая ректификационная колонна; 4—-конденсатор-холодильник; 5 — насос полуотбензиненной нефти; 6 — печи; 7 — основная ректификационная колонна; 8 — отпарная колонна; 9 — теплообменники; 10 — холодильники. I — обессоленная нефть; II — легкая фракция; III —острое орошение; IV — горячая струя — теплоноситель; V — смесь водяных и бензиновых паров; VI — VIII — компоненты светлых нефтепродуктов; IX — мазут; X — водяной пар; XI — промежуточное циркуляционное орошение.
Рисунок 1.3 - Принципиальная схема типовой установки двукратного испарения нефти на промышленной АВТ:
Предварительно обезвоженная и обессоленная нефть забирается насосом 1 и после нагрева за счет тепла горячих потоков в теплообменнике 2 проходит в первую ректификационную колонну 3(число тарелок 28). Газы и легкие бензиновые пары удаляются с верха колонны и поступают в конденсатор-холодильник 4. Полуотбензиненная нефть с низа колонны 3 насосом 5 подается в печи 6, откуда, нагретая примерно до 350 °С, направляется в основную ректификационную колонну 7 (число тарелок 40). Часть нагретой полуотбензиненной нефти возвращается из печей 6 в первую ректификационную колонну 3 для получения дополнительного количества тепла. Колонна 7 оборудована трехсекционной отпарной колонной 8. К таким установкам относятся А-12/3, А-12/4, А-12/5, А-12/7, а также модернизированные установки А-12/5М и А-12/7М. Они различаются по числу комбинированных узлов, аппаратурному оформлению, способу энергоиспользования. Эти установки рассчитаны для переработки стабильных и нестабильных малосернистых и сернистых нефтей восточных районов страны. Все они работают с хорошими показателями.
Промышленные схемы перегонки мазута
Мазут — остаток атмосферной перегонки нефти — перегоняется на самостоятельных установках вакуумной перегонки или на вакуумных секциях атмосферно-вакуумных трубчаток (АВТ). На современных вакуумных установках применяют следующие технологические схемы перегонки мазута: однократного испарения всех отгоняемых фракций в одной вакуумной колонне; однократного испарения с применением отпарных колонн; двукратного испарения отгоняемых фракций в двух вакуумных колоннах. Получаемые при вакуумной перегонке мазута дистилляты могут быть использованы в качестве сырья каталитического крекинга (работа по топливной схеме) и в качестве фракций для производства масел (работа по масляной схеме). При работе по топливной схеме на установке получается одна широкая фракция, направляемая в качестве сырья (широкого вакуумного отгона) на установки каталитического крекинга. Если вакуумная перегонка ведется с целью получения масляных дистиллятов, то к качеству получаемых фракций и в частности к их фракционному составу предъявляются более жесткие требования. На установках, запроектированных и построенных в последние годы, предусматривается получение двух масляных фракций: 350—420 °С и 420—490 °С (для типового сырья из ромашкинской и туймазинской нефтей). Далее путем компаундирования можно получить на их основе различные масляные фракции.
Большая часть вакуумных установок, построенных ранее, эксплуатируется по схеме однократного испарения (рисунок 1.4).
1 —насосы; 2 — печь; 3 — вакуумная колонна; 4 — теплообменники; 5 — холодильники. I мазут; II — водяной пар; III — продукты разложения в вакуум-систему; IV — орошение; V —нефть для подогрева; VI—VIII — вакуумные дистилляты; IX — остаток — гудрон.
Рисунок 1.4 - Перегонка мазута по схеме однократного испарения:
Мазут из ректификационной колонны атмосферной части насосом 1 прокачивается через трубчатую печь 2 и подается в вакуумную колонну 3. В колонне 3 протекает однократное испарение мазута, нагретого до 415—420 °С. Перегонка мазута осуществляется с водяным паром. Боковые погоны — вакуумные дистилляты — отбираются с определенных тарелок насосами 1 и направляются через теплообменники 4 и холодильники 5 в соответствующие емкости. При получении в вакуумной колонне однократного испарения двух или трех масляных дистиллятов их качество по фракционному составу не обеспечивается: происходит значительное налегание однократного испарения соседних фракций по температурам кипения. Нередко в мазуте прямой перегонки остается сравнительно низкокипящая соляровая фракция, выделение которой создает дополнительную нагрузку для вакуумной колонны.
С целью улучшения погоноразделительной способности вакуумной секции установок АВТ было предложено дополнительное сооружение отпарных колонн; число их должно соответствовать числу масляных фракций, отбираемых в виде боковых погонов. Перегонка мазута по схеме однократного испарения с применением отпарной колонны показана на рисунке 1.5 [5].
Нагретый в печи 1 до 415 °С мазут направляется в вакуумную колонну 3. Из верхней части колонны отводится первая боковая фракция—тяжелый газойль или соляр. Ниже с соответствующих тарелок две боковые масляные фракции отводятся в отпарную колонну 7.
1 – печь; 2 - теплообменники для циркуляционных орошений; 3 — вакуумная колонна; 4 – барометрический конденсатор; 5 — вакуум-насос; 6 — теплообменники для подогрева нефти; 7 - четырехекционная отпарная колонна; 8 — холодильники; I — мазут; II — водяной пар; III – вода; IV —газы разложения; V — орошение; VI— VIII — вакуумные дистилляты; IX — гудрон.
Рисунок 1.5 - Перегонка мазута по схеме однократного испарения с применением одной колонны
Пары из отпарной колонны возвращаются в вакуумную колонну. Дистиллятные фракции забираются насосами и через теплообменники 6 и холодильники 8 выводятся с установки. В отпарную колонну 7 вводят перегретый водяной пар. Дальнейшим усовершенствованием вакуумной перегонки мазута явилось применение на установке двух вакуумных колонн (схема двукратного испарения). В первой (основной) вакуумной колонне выделяется широкая вакуумная фракция, а во второй она разделяется на узкие масляные фракции требуемых качеств.
В шестидесятых годах по схеме двукратного испарения мазута с двумя вакуумными колоннами были спроектированы и построены типовые установки АВТ А-12/3, А-12/7. На рисунке 1.6 приведен один из возможных вариантов перегонки мазута по схеме двукратного испарения.
1 — первая вакуумная колонна (основная); 2 — вторая вакуумная колонна; 3 — насосы; 4 — теплообменники; 5 — трубчатая печь. I — мазут с низа основной ректификационной колонны; II — гудрон; III — верхняя фракция; IV — продукты разложения в вакуумную систему; V—VII — вакуумные дистилляты; VIII — широкая вакуумная фракция; IX — водяной пар.
Рисунок 1.6 - Перегонка мазута по схеме двукратного испарения (в двух вакуумных колоннах)
Горячий мазут при 310—315°С насосом отбирается с низа основной ректификационной колонны атмосферной секции и прокачивается через печь 5, где нагревается до 410—420 °С, в первую (основную) вакуумную колонну 1. В колонне широкая вакуумная фракция отделяется от тяжелого остатка гудрона. При работе установки по топливной схеме широкая вакуумная фракция отбирается с 6-ой или 7-ой тарелки первой вакуумной колонны и используется в качестве сырья для каталитического крекинга. При работе же установки по масляной схеме широкая вакуумная фракция после дополнительного подогрева горячим гудроном в теплообменнике перекачивается в среднюю часть второй вакуумной колоны 2. Недостающее тепло сообщается в низ этой колонны фракцией 420 - 490°С, пропускаемой через печь. При переработке ромашкинской и туймазинской нефтей из второй вакуумной колонны выводятся две масляные фракции: 350—420 и 420—490 оС (или 420—500 °С). Преимущество этой схемы — возможность работы установки по топливной или по топливно-масляной схеме. При этом удается получать масляные дистилляты улучшенного фракционного состава. Один из недостатков схемы — вторичный подогрев масляных фракций в радиантной секции печи, который может привести к их термическому разложению. Кроме того, не удается достичь четкого фракционирования—наблюдается значительное налегание соседних масляных фракций по температурам начала и конца кипения. Поэтому потребовалось дальнейшее усовершенствование технологии переработки мазута. На рисунке 1.7 представлен другой вариант перегонки мазута в двух колоннах с отпарными секциями [5].
Первая вакуумная колонна 2 служит для выделения из мазута широкой вакуумной фракции, во второй вакуумной колонне 3 ее фракционируют для получения масляных дистиллятов. Из них две фракции отводят в виде боковых погонов, а третью фракцию выводят с низа колонны. С целью улучшения фракционного состава масляные дистилляты дополнительно отпаривают в выносной отпарной колонне 4. Содержащийся в широкой фракции легкий дистиллят, выкипающий до 350 °С, удаляется с верхних тарелок второй вакуумной колонны. Во все три колонны подается водяной пар.
1 - печь; 2 — первая вакуумная колонна; 3 — вторая вакуумная колонна; 4 — отпарная колонна; 5 — насосы; 6 — теплообменники; 7 —холодильники, I — мазут из колонны AT; II - гудрон; III — водяной пар; IV — орошение колонн; V — газы разложения в вакуум-систему; VI—VIII — вакуумные дистилляты; IX — остаток второй колонны.
Рисунок 1.7. Схема перегонки мазута в двух колоннах с отпарными секциями:
По числу боковых масляных погонов вакуумная колонна снабжается тремя циркулирующими промежуточными орошениями. Тепло циркулирующих промежуточных орошений колонн используется для подогрева нефти. По аналогичной схеме запроектированы установки АВТ производительностью 3 млн. т/год нефти (тип А-12/9). Масляные дистилляты, получаемые на установке, удовлетворяют по своему фракционному составу техническим нормам. Таким образом, схема перегонки мазута в двух вакуумных колоннах имеет следующие преимущества: установка может работать по топливной и по масляной схеме; можно получать более качественные масляные дистилляты (заданного фракционного состава); более эффективно используется избыточное тепло в двух вакуумных колоннах пяти — шести промежуточных циркуляционных орошений.
К недостаткам двухколонных вакуумных установок относятся: значительный расход металла на изготовление дополнительной аппаратуры и коммуникаций; некоторые осложнения при эксплуатации установки; увеличение капиталовложений на строительство и дополнительную аппаратуру.
Т Технологическая схема установки АТ должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья наиболее экономичным путем. При выборе способа производства необходимо определять: оптимальную мощность установки, возможность и целесообразность комбинирования AВT с другими установками, оптимальную схему отдельных блоков установки, схему размещения оборудования на территории установки. Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину отбора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технико-экономические показатели. При составлении схемы следует учитывать и применять самые прогрессивные решения. В свете вышеперечисленной информации а также принимая во внимание общеизвестный принцип того, что рентабельность любого производства пропорциональна степени обработки предмета труда (в данном случае это нефть) можно установить, что переработка нефти на установке АТ более целесообразно, чем, например, на установках с однократным испарением. Также ввиду высокого содержания фракций, выкипающих до 2000С в сырье (30,6 %) необходимо использование двухколонного варианта АТ. Таким образом, для первичной переработки нефти Самотлорского месторождения выбрана схема АТ с отбензинивающей колонной (Приложение А).