Kolumna atmosferyczna k 2. Charakterystyka fizyczna według wysokości kolumny

Jednostka atmosferyczna przeznaczona jest do rozdzielania odsolonego oleju poprzez rektyfikację na suchy gaz, frakcję górną i frakcje NK - 140 0C, 140 - 180 0C, 180 - 240 0C, 240 - 290 0C, 290 - 360 0C, olej opałowy (destylacja atmosferyczna pozostałość) - frakcja > 3600 C.

Z dna kolumny K-1 odpędzony olej pobierany jest pompami N-3/1,2 i pompowany 4 równoległymi strumieniami przez piece P 1/2, gdzie jest podgrzewany do temperatury 360°C i podawany do kolumny K -2 do 46. płyty.

Na dnie K-2 przegrzana para wodna jest dostarczana przez zawór „NC” regulatora przepływu w pozycji 956.

Ze szczytu kolumny K-2 gaz, pary benzyny i woda dostają się poprzez skraplacze powietrzne T 17/1-4, gdzie są schładzane do temperatury 33-400°C, a następnie do zbiornika E-3. Gaz ze szczytu zbiornika E-3 jest odprowadzany do pochodni.

Benzyna ze zbiornika E-3 podawana jest do pompy H-4/1,2 i następnie dwoma strumieniami trafia na górę K-2 w formie ostrego nawadniania, a drugim strumieniem - resztę nadmiaru benzyny przepompowuje się przez lodówkę T. -15a do E-6.

Nadmiar ciepła kolumny K-2 jest usuwany przez trzy nawodnienia obiegowe: pierwsze nawodnienie obiegowe z piętnastej płyty K-2 odbierane jest przez pompę H 1.2, przepompowywane przez chłodnice powietrzne T-30 i zawracane do 14. płyty K-2; Drugie nawodnienie z dwudziestej piątej płyty K-2 pobierane jest przez pompę N-23/1,2, chłodnicę powietrza T-32 i zawracane na dwudziestą czwartą płytę kolumny K-2; Trzecie nawodnienie obiegowe pobierane jest z trzydziestej piątej płyty K-2 pompą N-15/1,2, pompowane przez wymienniki ciepła T-5/1,2, T-31, T-46 i zawracane do trzydziestej czwartej płyty K- 2.

Z kolumny K-2 usuwa się 4 pompy boczne - frakcję 120 - 180°C usuwa się z jedenastej i trzynastej płyty na górną płytę K-6. Przegrzana para wodna jest dostarczana w dół K-6. Odpędzone frakcje zawraca się na jedenastą płytę K-2, - frakcję o temperaturze 180 - 240°C usuwa się z dwudziestej pierwszej i dwudziestej trzeciej płyty na górną płytę K-7. Przegrzana para wodna jest dostarczana do kolumny K-7. Odpędzone frakcje zawraca się na dwudziestą płytę K-2, - frakcję 240 -290 0C usuwa się z trzydziestej pierwszej i trzydziestej drugiej płyty K-2 na górną płytę kolumny K-9. Przegrzana para wodna jest dostarczana w dół kolumny K-9. Odpędzone frakcje lekkie zawracane są na trzydziestą pierwszą półkę K-2, - frakcja 290 - 350 0C z trzydziestej dziewiątej płyty K-2 odbierana jest pompami N-20, N-15/2 i przepompowywana przez reboiler T-20, wymienniki ciepła T-6 i T-12, chłodnica powietrza T-46 i są usuwane z instalacji.

Technologia pierwotnej rafinacji ropy naftowej opiera się na rozdziale ropy naftowej metodą rektyfikacji na wąskie frakcje olejowe i jest zdeterminowana kierunkami wykorzystania wyodrębnionych frakcji w instalacjach AVT.

Ze względu na rodzaj pracy tych instalacji wyróżnia się:

1. Paliwo (wydzielone frakcje przeznaczone są przede wszystkim do produkcji paliw silnikowych)
2. Olej (zapewnia separację wąskich frakcji oleju)
3. Paliwo i olej

Dlatego krajowe rafinerie ropy naftowej (AT i AVT) charakteryzują się dużą różnorodnością stosowanych schematów rektyfikacji, w zależności od zakresu wytwarzanych frakcji. Jednak we wszystkich przypadkach przestrzega się kilku podstawowych zasad:

1. Proces pierwotnej destylacji oliwy prowadzony jest w złożonych kolumnach, charakteryzujących się obecnością kilku stref podawania i selekcji produktów docelowych.
2. W procesie rektyfikacji szeroko stosuje się ostre nawadnianie parowe (do układu wprowadzana jest przegrzana para wodna), aby zapewnić dopływ ciepła do układu i zmniejszyć ciśnienie cząstkowe oparów oleju.
3. Do pośredniej kondensacji fazy gazowej na wysokości kolumny stosuje się zewnętrzne nawadnianie z obiegiem zimnym.
4. Schematy rektyfikacji wykorzystują odległe kolumny odpędowe (sekcje odpędowe), co prowadzi do pojawienia się dodatkowych połączeń recyklingu w systemie.
5. Zaopatrzenie w surowiec do produkcji często charakteryzuje się obecnością kilku dostawców oleju, a co za tym idzie wahaniami składu frakcyjnego surowca w czasie.
6. Wymagania dotyczące jakości oddzielanych frakcji, przede wszystkim w zakresie ograniczenia efektu nakładania się na siebie frakcji sąsiadujących, stale rosną.

Okoliczności te znacząco komplikują zarówno schemat realizacji procesu, jak i jego konstrukcję. Technologia separacji (schemat) i konstrukcja mają na siebie znaczący wpływ i należy je rozpatrywać łącznie. Dlatego też obliczeniowe badanie procesu, a zwłaszcza procedury jego optymalizacji staje się zadaniem niezwykle złożonym, którego nie da się rozwiązać bez zastosowania UMP.

Schemat bloku atmosferycznego instalacji AVT

Zasada działania jednostki atmosferycznej (AT)

Najpopularniejszym schematem realizacji procesu atmosferycznego bloku AVT jest schemat podwójnego odparowania i podwójnej rektyfikacji oleju (ryc. 2.1). Szeroko stosowany, zawarty w standardowych jednostkach LK-6U wielu rafinerii ropy naftowej w Federacji Rosyjskiej, działa zgodnie z tym schematem.

Instalacja ELOU-AVT-6

Olej odwodniony i pozbawiony soli z instalacji ELOU (jednostki przygotowania oleju - elektryczne odwadnianie i odsalanie oleju) po podgrzaniu do temp. 195-205 o C Dzięki odzyskowi ciepła strumienie materiału opuszczające instalację kierowane są do separacji do kolumny częściowego uzupełniania surowców K-1.

Zamiar K-1– dobór benzyny lekkiej i głównej części rozpuszczonych gazów z oleju w celu normalizacji ilości węglowodorów benzyny w kolumnie głównej K-2 i stabilizacja jego trybu pracy w przypadku ewentualnych wahań w składzie surowców.

Opary destylatu z K-1 skroplona w urządzeniach chłodniczych powietrzem i/lub wodą i rozdzielona w separatorze S-1 na fazę ciekłą (II) i gazową (VIII).

Część fazy ciekłej powraca do K-1 jako flegma, a nadmiar bilansowy (lekka frakcja benzyny II) usuwa się z instalacji.

Faza gazowa jest odprowadzana do jednostki frakcjonowania gazu ( HFC). Częściowo usunięty olej z dołu K-1 wchodzi do piekarnika P-1, nagrzewa się do temperatury 360-370 o C i podawane na kolumnowym talerzu z jedzeniem K-2.

Jednocześnie część podgrzanego oleju ( Produkt VAT K-1) powraca do K-1 w postaci „gorącego strumienia”, aby wytworzyć refluks pary w części wylotowej kolumny.

Opary destylatu od góry K-2 kondensować w urządzeniach AVO i wprowadź separator S-2. Część fazy ciekłej zawraca się w postaci refluksu K-2, a nadmiar bilansowy (ciężka frakcja benzyny III) usuwa się z instalacji. Z płyt pośrednich sekcji wzmacniającej K-2 frakcje paliwa są usuwane w postaci bocznych pasów naramiennych 180-220 o C, 220-280 o C i 280-350 o C, które są wysyłane do kolumn odpędowych K-3, K-4 i K-5 odpowiednio.

Przy okazji, przeczytaj też ten artykuł: Jednostka krakingu katalitycznego

Na dno kolumny K-2, a także na dno kolumn odpędowych dostarczany jest przegrzana para wodna(strumień IX) do odpędzania lżejszych frakcji ze strumieni produktów. Ułamki pozbawione wraz z parą wodną wracają do kolumny głównej K-2 powyżej punktów wyboru pasów bocznych.

Zastosowanie kolumn odpędowych pozwala znacząco obniżyć zawartość frakcji lekkich w wybranych produktach destylacyjnych, a tym samym poprawić ich jakość.

Ryż. 2.1. Schemat ideowy podwójna rektyfikacja oleju z bloku atmosferycznego instalacji AVT: K – kolumny destylacyjne;

P – piekarnik; C – separatory; T – wymienniki ciepła. Strumienie: I – surowce (olej z ELOU); II – benzyna lekka; III – benzyna ciężka; IV - frakcja 180-220 o C;

V – frakcja 220-280 o C; VI – frakcja 280-350 o C; VII – olej opałowy; VIII – gaz;

IX – para wodna

W procesie rektyfikacji oleju szczególną rolę odgrywa para wodna, co wynika z faktu, że woda i węglowodory w fazie ciekłej są praktycznie wzajemnie nierozpuszczalne i tworzą oddzielnie wrząca mieszanina.

W tych warunkach para wodna nie tylko wprowadza do układu ciepło niezbędne do odpędzania lekkich węglowodorów, ale także zmniejsza ciśnienie cząstkowe oparów oleju, co z kolei prowadzi do obniżenia temperatury wrzenia fazy węglowodorowej (olejowej) i jednocześnie do wzrost zmienności względnej wszystkie pary węglowodorów składników.

Dlatego wprowadzenie pary wodnej jest w pewnym stopniu równoważne spadek ciśnienia w układzie rektyfikacyjnym, co jest szczególnie istotne przy pracy kolumn w próżni.

Na półkach kolumn destylacyjnych instalacji AVT w ramach stosowanych trybów pracy występuje para wodna nie kondensuje, przechodzi przez całą kolumnę od dołu do góry i skrapla się tylko w zewnętrznych jednostkach kondensacyjnych. Przepływ pary wodnej w bloku atmosferycznym wynosi ( 1,2–3,5 )% wag. Na bazie surowców zakładu.

Przy okazji, przeczytaj też ten artykuł: Instalacja do produkcji kwasu siarkowego

Stosowanie pary wodnej prowadzi również do negatywnych skutków:

• koszty energii związane ze wzrostem procesu;
• ładunki pary w kolumnach destylacyjnych zauważalnie wzrastają, ponieważ masa cząsteczkowa wody jest znacznie mniejsza niż masa cząsteczkowa oddzielonych węglowodorów;
• w rezultacie zwiększają się średnice kolumn destylacyjnych i ich opór hydrauliczny;
• następuje podlewanie produktów naftowych, co powoduje konieczność ich późniejszego suszenia;
• powstają ścieki zanieczyszczone chemicznie.

Dlatego w praktyce światowej istnieje tendencja do stosowania fazy węglowodorowej (frakcji benzyny i nafty-oleju napędowego) jako środka odparowującego zamiast wody.

Rozwiązania te nie znalazły jednak szerokiego zastosowania w praktyce krajowej. W części wzmacniającej kolumny K-2 (rys. 2.1) znajdują się 2 irygacje zimnego obiegu, które zapewniają pośrednią kondensację strumienia pary w K-2.

Jednocześnie wzrasta zużycie strumieni refluksowych cieczy (refluks wewnętrzny) i zapewniony jest pełniejszy dobór docelowych frakcji paliwa. Chłodzenie nawadniania obiegowego odbywa się w odległych lodówkach.

W różnych rafineriach tryby pracy kolumn jednostek atmosferycznych, a także konstrukcja sprzętu proces technologiczny mogą się znacznie różnić, co potwierdza potrzebę rozwiązań optymalizacyjnych przy analizie i poprawie wydajności każdej konkretnej instalacji. Charakterystyczne wskaźniki trybów pracy jednostki atmosferycznej instalacji AVT-6 podczas przerobu ropy zachodniosyberyjskiej podano w tabeli. 2.1.

MOŻE BYĆ ZAINTERESOWANY:

Jednostka próżniowa instalacji AVT Uruchomienie dwóch kolejnych jednostek w TANECO Zakończono budowę I ​​linii technologicznej instalacji produkcji siarki w Rafinerii Orsk Rafineria Orsky prowadzi prace rozruchowe na stacji azotu nr 2 instalacji hydrokrakingu W rafinerii Gazprom Neft Omsk zainstalowano urządzenia nowej instalacji opóźnionego koksowania

W rafineriach atmosferycznych ropa jest zwykle rozdzielana na cztery frakcje destylacyjne, a pozostała część - olej opałowy. Produktem ubocznym jest mieszanina gazów węglowodorowych, często zawierająca siarkowodór, który powstaje z niestabilnych związków siarki podczas podgrzewania oleju. Najczęstszą w naszym kraju jest instalacja AT zgodnie ze schematem podwójnego odparowania i podwójnej rektyfikacji (ryc. 1.2).

Olej odwodniony i odsolony w ELOU jest dodatkowo podgrzewany w wymiennikach ciepła i kierowany do separacji do kolumny częściowego dogładzania (K-1). Gaz węglowodorowy i lekka benzyna opuszczające szczyt tej kolumny są skraplane i chłodzone w urządzeniach chłodzących powietrze i wodę, a następnie trafiają do zbiornika irygacyjnego. Część kondensatu zawraca się na szczyt kolumny K-1 w postaci refluksu. Odpędzony olej z dna kolumny K-1 wprowadzany jest do pieca rurowego, gdzie jest podgrzewany do wymaganej temperatury i trafia do kolumny atmosferycznej (K-2). Ciężka benzyna pobierana jest ze szczytu K-2, a frakcje paliwowe usuwane są z boku poprzez kolumny odpędowe: nafta, lekki i ciężki olej napędowy.

Ryż. 2.3. Schemat ideowy bloku atmosferycznego:

1 – kolumna topiąca; 2 – kolumna atmosferyczna; 3 – usuwanie klonów; 4 – piec rurowy; 5 – lodówka-skraplacz; 6 – wymiennik ciepła; 7 – zbiornik zwrotny;

I – olejek z ELOU; II – opary benzyny; III – flegma; IV – benzyna lekka; V – olej odpędzony; VI – ciężkie opary benzyny; VII – benzyna ciężka; VIII – nawadnianie obiegowe; IX, X, XI – boczne pasy ramienne; XII – frakcja naftowa; XIII – lekka frakcja oleju napędowego; XIV – ciężka frakcja oleju napędowego; XV – olej opałowy; XVI – para wodna; XVII – gazy.

Kolumna atmosferyczna, oprócz ostrego nawadniania (refluksu), posiada trzy irygacje cyrkulacyjne (lub dwa), które usuwają ciepło poniżej płyt selekcyjnych ciągu bocznego. Do dolnych części kolumn atmosferycznych i odpędowych (pod dolnymi płytami) doprowadzana jest przegrzana para wodna w celu odpędzenia lekko wrzących frakcji. Z dna K-2 usuwa się olej opałowy, który kierowany jest do jednostki destylacji próżniowej.

Bilans materiałowy kolumny oraz dane niezbędne do obliczenia kolumny przedstawiono w tabeli 6.5

Tabela 6.5

Bilans materiałowy kolumny K-2

Wartości gęstości i mas molowych frakcji oleju wyznacza się z odpowiednich krzywych gęstości i mas molowych przetworzonego oleju (patrz rys. 6.2).

Za średnią temperaturę wrzenia frakcji przyjmuje się ich temperaturę wrzenia wynoszącą 50% (patrz rys. 6.2).

6.2.2. Wybór projektu kolumny głównej, liczby i rodzaju korytek

Główna kolumna atmosferyczna K-2 działa według schematu podwójnej destylacji i składa się z czterech prostych kolumn. Każda z prostych kolumn posiada część wzmacniającą i ściągającą. Na każdą wybraną frakcję montujemy 6-12 płyt.

Występują striptizerki ważną rolę. Przy niewielkim dopływie pary wodnej do odpędzania wzrasta temperatura wrzenia i spada temperatura zapłonu powstałej frakcji. Różnica pomiędzy temperaturą frakcji pobranej z odpędzania a temperaturą refluksu wchodzącego do odpędzania wynosi 7-30 o C i zależy od przepływu pary wodnej, ilości refluksu i frakcji destylatu podczas odpędzania oraz wymagania dla powstałej frakcji

Usuwanie refluksu z kolumny głównej do kolumny odpędowej można przeprowadzić z dwóch półek, co pozwoli poprzez zmianę doboru refluksu z tych płyt regulować skład frakcyjny frakcji otrzymywanej z kolumny odpędowej.

Wprowadzanie odpędzonych lekkich frakcji z kolumny odpędowej do kolumny głównej odbywa się o jedną półkę wyżej w stosunku do płyty do usuwania refluksu z kolumny głównej do kolumny odpędowej.

Konstrukcja kolumny musi zapewniać, że ciecz – olej opałowy – pozostanie w części odpędowej przez co najmniej 5-10 minut. Czas ten zapewnia warunki niezbędne do usunięcia lekkich składników z oleju opałowego i ten czas (10 minut) zostanie uwzględniony przy określaniu wysokości poziomu oleju opałowego w kolumnie.

Liczba płyt na wysokości kolumny pochodzi z danych praktycznych. Używamy płytek zaworowych. Łączna ilość korytek w kolumnie głównej przy istniejących instalacjach waha się od 36 do 56. Przy doborze ilości korytek w zależności od wysokości kolumny będziemy kierować się danymi z praktyki zakładowej.

W części destylacyjnej kolumny bierzemy cztery płytki, n 1 = 4.

W części wzmacniającej kolumny - od strefy zasilania do płyty do usuwania frakcji 280-350°C pobieramy 8 płytek (płyty od 5 do 12, licząc od dołu), n 2 = 8.

Schemat kolumny K-2

Z płyty wyjściowej frakcji 280-350 ºС do płyty wyjściowej frakcji 230-280 ºС bierzemy 10 płytek (od 13 do 22), n 3 = 10.

Z płyty wyjściowej frakcji 230-280 ºС do płyty wyjściowej frakcji 180-230 ºС bierzemy 10 płytek (od 23 do 32), n 4 = 10.

W górnej części kolumny od płyty wyjściowej frakcji 180-230°C do szczytu kolumny pobieramy 12 płytek (od 33 do 44), n 5 = 12.

W sumie w kolumnie znajdują się 44 płyty, z czego 40 znajduje się w części wzmacniającej, a 4 w części odpędowej (patrz ryc. 6.3)