Атмосферная колонна к 2. Физические характеристики по высоте колонны

Атмосферный блок предназначен для разделения обессоленной нефти путем ректификации на сухой газ, головную фракцию, и фракции НК- 140 0С, 140 - 180 0С, 180 - 240 0С, 240 - 290 0С, 290 - 360 0С, мазут (остаток атмосферной перегонки) - фракция > 3600 С.

Снизу колонны К-1 отбензиненная нефть забирается насосами Н-3/1,2, и 4-мя параллельными потоками прокачивается через печи П 1/2, где нагревается до температуры 360 °С и подастся в колонну К-2 на 46 тарелку.

Внизу К-2 через клапан «НЗ» регулятора расхода позиции 956 подается перегретый водяной пар.

С верха колонны К-2 газ, пары бензина и вода поступают через воздушные конденсаторы Т 17/ 1-4, где охлаждаются до температуры 33-400С и затем в емкость Е-3. Газ с верха емкости Е-3 сбрасывается на факел.

Бензин из емкости Е-3 поступает на прием насоса Н-4/1,2 и затем двумя потоками поступает на верх К-2 в виде острого орошения и второй поток - балансовый избыток бензина откачивается через холодильник Т-15а в Е-6.

Избыточное тепло колонны К-2 снимается тремя циркуляционными орошениями: I-е циркуляционное орошение с пятнадцатой тарелки К-2 поступает на прием насоса Н 1,2, прокачивается через воздушные холодильники Т-30 и возвращается на 14-ю тарелку К-2; 2-ое орошение с двадцать пятой тарелки К-2 забирается насосом Н-23/1,2, воздушный холодильник Т-32 и возвращается на двадцать четвертую тарелку колонны К-2; III-е циркуляционное орошение забирается с тридцать пятой тарелки К-2 насосом Н-15/1,2, прокачивается через теплообменники Т-5/1,2, Т-31,Т-46 и возвращается на тридцать четвертую тарелку К-2.

Из колонны К-2 выводят 4 боковых насоса - фракция 120 - 180 °С выводятся в одиннадцатой и тринадцатой тарелок на верхнюю тарелку К-6. Вниз К-6 подается перегретый водяной пар. Отпаренные фракции возвращаются на одиннадцатую тарелку К-2, - фракция 180 - 240 °С выводятся с двадцать первой и двадцать третьей тарелок на верхнюю тарелку К-7. Вниз колонны К-7 подается перегретый водяной пар. Отпаренные фракции возвращаются ни двадцатую тарелку К-2, - фракция 240 -290 0С выводятся с тридцать первой и тридцать второй тарелок К-2 на верхнюю тарелку колонны К-9. Вниз колонны К-9 подается перегретый водяной пар. Отпаренные легкие фракции возвращаются на тридцать первую тарелку К-2, - фракция 290 - 350 0С с тридцать девятой тарелки К-2 поступает на прием насосов Н-20, Н-15/2 и прокачивается через рибойлер Т-20, теплообменники Т-6 и Т-12, воздушный холодильник Т-46 и выводятся с установки.

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:

1. Топливные (выделяемые фракции предназначены преимущественно для производства моторных топлив)
2. Масляные (предусматривается выделение узких масляных фракций)
3. Топливно – масляные

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:

1. Процесс первичной ректификации нефти проводится в сложных колоннах, характеризующихся наличием нескольких зон ввода питания и отбора целевых продуктов.
2. В процессе ректификации для обеспечения теплоподвода в систему и снижения парциального давления нефтяных паров широко используется острое паровое орошение (в систему вводится перегретый водяной пар).
3. Для промежуточной конденсации паровой фазы по высоте колонны используются выносные холодные циркуляционные орошения.
4. В схемах ректификации используются выносные отпарные колонны (стриппинг – секции), что приводит к появлению в системе дополнительных рецикловых связей.
5. Сырьевое обеспечение производств зачастую характеризуется наличием нескольких поставщиков нефти, а значит и колебаниями во времени фракционного состава исходного сырья.
6. Требования к качеству выделяемых фракций, в первую очередь в части снижения эффекта наложения соседних фракций друг на друга, постоянно повышаются.

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. 2.1). По этой схеме работает широко распространенная , входящая в типовые блоки ЛК-6У многих нефтеперерабатывающих заводов РФ.

Установка ЭЛОУ-АВТ-6

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.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка каталитического крекинга

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. 2.1. 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;

IX – водяной пар

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.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка производства серной кислоты

Использование водяного пара приводит и к отрицательным эффектам:

• увеличиваются затраты энергии на проведение процесса;
• заметно возрастают паровые нагрузки в ректификационных колоннах, поскольку молекулярная масса воды существенно меньше молекулярной массы разделяемых углеводородов;
• в результате возрастают диаметры ректификационных колонн и их гидравлическое сопротивление;
• происходит обводнение нефтепродуктов, что вызывает необходимость их последующей осушки;
• образуются химзагрязненые сточные воды.

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 при переработке западносибирской нефти приведены в табл. 2.1.

ВАМ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Вакуумный блок установки АВТ Еще две установки запущено на ТАНЕКО Завершено строительство 1-й технологической линии установки производства серы на Орском НПЗ Орский НПЗ ведет пуско-наладочные работы на азотной станции №2 установки гидрокрекинга На ОНПЗ «Газпром нефти» смонтировано оборудование новой установки замедленного коксования

На атмосферных нефтеперегонных установках нефть обычно разделяют на четыре дистиллятных фракции и остаток – мазут. Побочным продуктом является смесь углеводородных газов, часто содержащая сероводород, который образуется из нестойких соединений серы при нагреве нефти . Наиболее распространенной в нашей стране является установка АТ по схеме двукратного испарения и двукратной ректификации (рис. 1.2).

Обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть дополнительно подогревается в теплообменниках и поступает на разделение в колонну частичного отбензинивания (К–1). Уходящие с верха этой колонны углеводородный газ и легкий бензин конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и поступают в емкость орошения. Часть конденсата возвращается на верх колонны К-1 в качестве флегмы. Отбензиненная нефть с низа колонны К-1 подается в трубчатую печь, где нагревается до требуемой температуры и поступает в атмосферную колонну (К-2). С верха К-2 отбирается тяжелый бензин, а сбоку, через отпарные колонны выводятся топливные фракции: керосиновая, легкая и тяжелая дизельные.

Рис. 2.3. Принципиальная схема атмосферного блока:

1 – отбензинивающая колонна; 2 – атмосферная колонна; 3 – отпарная клона; 4 – трубчатая печь; 5 – конденсатор-холодильник; 6 – теплообменник; 7 – рефлюксная емкость;

I – нефть с ЭЛОУ; II – пары бензина; III – флегма; IV – легкий бензин; V – отбензиненная нефть; VI – пары тяжелого бензина; VII – тяжелый бензин; VIII – циркуляционное орошение; IX, X, XI – боковые погоны; XII – керосиновая фракция; XIII – легкая дизельная фракция; XIV – тяжелая дизельная фракция; XV – мазут; XVI – водяной пар; XVII – газы.

Атмосферная колонна, кроме острого орошения (флегмы), имеет три циркуляционных орошения (или два), которые отводят тепло ниже тарелок отбора боковых погонов. В нижние части атмосферной и отпарных колонн (под нижние тарелки) подается перегретый водяной пар для отпарки легко кипящих фракций. С низа К-2 выводится мазут, который направляется на блок вакуумной перегонки .

Материальный баланс колонны и необходимые для расчета колонны данные представлены в табл.6.5

Таблица 6.5

Материальный баланс колонны К-2

Значение плотностей и молярных масс фракций нефти определены по соответствующим кривым плотностей и молярных масс перерабатываемой нефти (см. рис. 6.2).

За среднюю температуру кипения фракций принята их температура 50% - ного выкипания (см. рис. 6.2).

6.2.2. Выбор конструкции основной колонны, числа и типа тарелок

Основная атмосферная колонна К-2 работает по схеме с двухкратной ректификацией и состоит из четырех простых колонн. Каждая из простых колонн имеет укрепляющую и отгонную секции. На каждую отбираемую фракцию устанавливаем 6-12 тарелок.

Стриппинги выполняют важную роль. При небольшом расходе водяного пара в стриппинг повышается температура начала кипения и понижается температура вспышки получаемой фракции. Разница между температурой отбираемой из стриппинга фракцией и температурой поступающей в стриппинг флегмы составляет 7-30 о С и зависит от расхода водяного пара, количества флегмы и доли отгона в стриппинге и требований к получаемой фракции

Вывод флегмы из основной колонны в стриппинг-колонну осуществим с двух тарелок, что позволит, изменяя отбор флегмы с этих тарелок, регулировать фракционный состав фракции, получаемой из отпарной колонны.

Ввод отпаренных легких фракций из стриппинг-колонны в основную колонну осуществим на одну тарелку выше, по отношению к тарелке вывода флегмы из основной в отпарную колонну.

Конструкция колонны должна обеспечить пребывание жидкости – мазута в отгонной части не менее 5-10 минут. Это время обеспечивает необходимые условия для отпарки легких компонентов из мазута и это время (10 минут) заложим в определение высоты уровня мазута в колонне.

Количество тарелок по высоте колонны принимаем из практических данных. Используем клапанные тарелки. Общее число тарелок в основной колонне на действующих установках колеблется от 36 до 56. При выборе числа тарелок по высоте колонны воспользуемся данными из заводской практики.

В отгонной части колонны принимаем четыре тарелки, n 1 = 4.

В укрепляющей части колонны - от зоны питания до тарелки вывода фракции 280-350 ºС принимаем 8 тарелок (с 5 по 12 тарелку, считая снизу), n 2 = 8.

Схема колонны К-2

От тарелки вывода фракции 280-350 ºС до тарелки вывода фракции 230-280 ºС принимаем 10 тарелок (с 13 по 22), n 3 = 10.

От тарелки вывода фракции 230-280 ºС до тарелки вывода фракции 180-230 ºС принимаем 10 тарелок (с 23 по 32), n 4 = 10.

В верхней части колонны от тарелки вывода фракции 180-230 ºС до верха колонны принимаем 12 тарелок (с 33 по 44), n 5 = 12.

Итого в колонне принято 44 тарелки, из которых в укрепляющей части 40 шт., а в отгонной - 4 шт (см. рис.6.3)