книги из ГПНТБ / Хейфец А.Е. Опыт работы установок масляного блока на сернистом сырье

увлеченных парами аммиака из компрессора. Из маслоотделителя масло дренируется в специальный маслосборник, а пары аммиака поступают в конденсатор, в котором охлаждаются водой. Жидкий аммиак стекает из конденсатора в ресивер, а из последнего через регулирующую систему направляется в испарители. В испари­ телях аммиак отдает свой холод рассолу, который охлаждается до —10 ч— 12° С. Охлажденный рассол насосом подается для охлаждения потока сырья, растворителя и инертного газа. Нагрев­ шийся в холодильниках рассол соединяется в общий поток и воз­ вращается в ящики испарителей.

Рис. 27. Схема холодильного отделения установки обезмасливания пара­ фина.

дильник рассола; ОБ — отделитель воздуха от аммиака; АС — сборник аммиака; Я-27 — насос рассола; Т-5,18 — теплообменники; Кр-5 — регенеративный кристаллизатор.

Недостатки работы установок и мероприятия по их устранению. Установки обезмасливания парафина были рассчитаны, как и уста­ новки депарафинизации, на применение в качестве одного из ком­ понентов растворителя метилэтилкетона (МЭК). Однако отсутствие последнего вызвало необходимость замены его ацетоном. Высокая, по сравнению с МЭК, упругость паров ацетона и более низкая избирательная способность его в смеси с бензолом потребовали значительного снижения температуры фильтрации, а также тем­ пературы охлаждения растворителя и инертного газа. Это, в свою очередь, потребовало существенного увеличения мощности холо­ дильного отделения. Кроме того, вследствие повышенной вязкости гача (при снижении температуры) пришлось увеличить разбавле­ ние его растворителем до соотношения 1 : 10 по весу (вместо 1 : 5 по проекту). Это привело к повышению скорости охлаждения в кристаллизаторах, а, следовательно, ухудшению условий кри­

110

сталлизации и фильтрации. Увеличенное количество растворителя и изменение его состава создали серьезные трудности в работе блока регенерации и потребовали увеличения поверхностей подогрева и конденсации, замены целого ряда насосов и т. д.

Для создания оптимальных скоростей охлаждения смеси сырья с растворителем и улучшения условий кристаллизации, а также для возможности повышения производительности установки, уже в период пуска первых установок на Ново-Куйбышевском и НовоУфимском НПЗ однократное разбавление сырья растворителем было заменено на порционное. Так же как и на установках депа­ рафинизации, была применена рециркуляция части фильтрата второй ступени, что позволило значительно разгрузить блок реге­ нерации за счет уменьшения разбавления сырья чистым раство­ рителем. Необходимость снижения температуры фильтрации рас­ твора гача заставила пересмотреть и способы его охлаждения.

На установках Ново-Куйбышевского НПЗ осуществлено охла^ ждение сырьевого потока во всех кристаллизаторах растворителем с температурой —10 -;— 15° С, идущим на порционное разбавле­ ние. Эта температура достигается за счет охлаждения в холодиль­ никах фильтрата и в двух специальных аммиачных кристаллиза­ торах. Этот же растворитель служит хладоагентом для инертного газа, он же подается на холодную промывку вакуум-фильтров.

На Ново-Уфимском НПЗ было сохранено охлаждение сырье­ вого потока, а также растворителя, идущего на промывку и пор­ ционное разбавление рассолом. Для первоначального охлажде­ ния сырья и растворителя использовался фильтрат I ступени, направляемый на регенерацию растворителя. Положительным в обеих схемах следует считать значительное снижение скорости охлаждения смеси сырья с растворителем в кристаллизаторах.

В схеме Ново-Куйбышевского завода заслуживает внимания ликвидация рассольного охлаждения. В схеме Ново-Уфимского завода, так же как и на установках депарафинизации, более пра­ вильно и независимо решена ■система порционного разбавления,

статки схем кристаллизации Ново-Куйбышевского и Ново-Уфим­ ского заводов. Вместо рассола, обладающего высокой коррозион­ ной агрессивностью, в качестве промежуточного хладоагента при­ меняется сухой толуол, который охлаждается до необходимых температур (—5 — 10° С) в трех аммиачных холодильниках Т-27. Циркуляционный насос Н-27 (марки 6Н7х2) может перекачи­ вать до 130 м 3/ч толуола. Этого количества, согласно предвари­ тельным расчетам, достаточно для охлаждения не только смеси сырья с растворителем, но и растворителя промывки и холодного компонента порционного разбавления. Однако на заводе для охлаждения растворителя, как и для охлаждения инертного газа,

111

используются аммиачные холодильники Т-5 (один дополнитель­ ный). Примерно так же, как и на Ново-Уфимском НПЗ, решена схема порционного разбавления.Некоторое отличие имеется только в точках подачи растворителя. Если на установке Ново-Уфим­ ского завода растворитель подается после водяного холодиль­

сталлизаторы. Фильтрат же II ступени подкачивается не в четвер­ тый, а в пятый кристаллизатор. Регулирование температуры по­ дачи растворителя в каждую точку осуществляется так же, как и на установках депарафинизации Ново-Уфимского НПЗ. Однако растворитель в коллекторы теплого и холодного компонентов подают различные насосы (Н-2 и Н-3), причем оба центробежные, марки 4Н5 X 4 (по проекту насос Н-2 — паровой марки ПН, а насос Н-3 — центробежный марки 5НК5 X 1). Для облегчения условий работы этих насосов предусмотрен возврат части раство­ рителя с выкида на прием.

В первых двух или трех кристаллизаторах охлаждение сырье­ вого потока производится за счет фильтрата I ступени. После кристаллизаторов фильтрат направляется в теплообменники Т-4, где должен отдавать свой холод растворителю. При работе по изме­ ненной схеме охлаждения эффективность этих теплообменников незначительна, так как перепад температур между фильтратом, идущим после кристаллизаторов, и растворителем невелик (при­ мерно 10° С).

Высокая температура растворителя, поступающего после Т-4 в аммиачные холодильники Т-5, может привести к вскипанию жидко­ го аммиака и забросу его на прием компрессоров. Чтобы уменьшить вероятность вскипания аммиака, холодильники Т-5 обвязаны по растворителю таким образом, что теплый продукт подается в верхнюю часть аппарата, перегревая уходящие пары хладоагента.

К вопросу непосредственного охлаждения растворителя и инертного газа аммиаком на установках обезмасливания пара­ фина следует подходить весьма осторожно, так как при снижении давления паров аммиака в аппаратах возможно переохлаждение стенок змеевика холодильников и вымораживание влаги, содер­ жащейся в растворителе, с образованием ледяных пробок. Это объясняется тем, что в отличие от установок депарафинизации, на установках обезмасливания парафина нельзя получить сухой растворитель, поскольку охлаждение смеси сырья с растворите­ лем в кристаллизаторах производится до температуры выше 0° С и вымораживание влаги с последующим отложением ее на пара­ финовой лепешке не происходит.

Представляется целесообразным заменить непосредственное охлаждение растворителя и инертного газа аммиаком в трубчатых холодильниках Т-5 и Т-18 на охлаждение промежуточным хладоагентом, аналогично охлаждению сырьевого потока в последних

112

кристаллизаторах на установке Омского НПЗ. В этом случае схема охлаждения всех потоков выглядела бы следующим обра­ зом: хладоагент (толуол) подвергается охлаждению до темпера­ туры порядка —10° С в трех или четырех трубчатых аммиачных аппаратах (Т-27), работающих последовательно, и подается парал­ лельно через клапаны регуляторов температуры (в качестве регу­ ляторов можно рекомендовать приборы типа ЭПД-32) на охлажде­ ние сырьевого потока кристаллизаторов 4 и 5, а также раствори­ теля в холодильнике Т-5 (втором по ходу) и инертного газа в Т-18. По выходе из этих аппаратов толуол с достаточно низкой темпе­ ратурой (порядка 10—15° С) собирается в общий коллектор и на­ правляется на охлаждение растворителя в холодильники Т-5 (первый по ходу растворителя) и Т-4, а оттуда в сборник Е-27. Из сборника Е-27 насос Н-27 забирает толуол и вновь направляет его в холодильники Т-27, т. е. весь цикл повторяется. Установка регуляторов температуры позволила бы более точно и надежно регулировать температуры потоков, исключив переохлаждение растворителя и инертного газа. Уменьшение количества аммиач­ ных холодильников с семи до трех или четырех значительно упро­ стило бы работу холодильного отделения, тем более, что до сих пор еще автоматизировать его работу не удалось.

В связи с применением порционного разбавления сырья раство­ рителем, некоторые холодильники (Т-27, Т-18) необходимо заме­ нить на аппараты, рассчитанные на давление 12—16 ати по труб­ ному и межтрубному пространству. Увеличение потока через кристаллизаторы и снижение температуры его охлаждения поста­ вило вопрос о замене низконапорного сырьевого насоса типа АЗП на насос марки ПН, который может развивать давление до 40 ати, что и сделано на ряде установок.

Блок фильтрации менее других подвергался реконструкции. В последнее время на установках для более полного удаления масла из парафина применяется двухступенчатая фильтрация с различной температурой. На первой ступени температуру филь­ трации поддерживают ниже необходимой (—5 4-0° С), а на вто­ рой — несколько выше (+5 Ч- 10° С). Это, в свою очередь, вызы­ вает необходимость получения растворителя промывки с различ­ ной температурой. Для второй ступени фильтрации температура растворителя регулируется смешением холодного и теплого ком­ понентов при помощи клапанов аналогично схеме порционного разбавления. Необходимость в точной дозировке растворителя промывки заставила прибегнуть к установке не только общего регулятора расхода растворителя, но и к замеру количеств его, подаваемых на промывку каждого фильтра, а также в шнеки фильтров I ступени. Строгий контроль за качеством, количе­ ством и температурой растворителя промывки на действующих установках позволил устойчиво получать парафины с содержа­ нием масла не более 1,0 ч- 1,2% при высоком отборе.

Замена МЭК на ацетон ухудшила не только условия кристал­ лизации и фильтрации, но и осложнила работу вакуумной системы. Ацетон обладает более низкой температурой кипения, что приво­ дит к попаданию его паров в вакуумную систему и перегрузке вакуумных машин. При этом производительность снижается на 20—30% [23]. Поэтому на установках стремятся поддерживать температуру инертного газа минимальной — порядка 0 -f- 4° С, а это, в свою очередь, ограничивает возможность подъема темпера­ туры на второй ступени фильтрации. Также как и на установках депарафинизации, следует заменить взрывоопасные электродви­ гатели (130 квт) на взрывобезопасные или с принудительным обдувом.

Поддержание постоянного давления в фильтрах на уста­ новках депарафинизации и обезмасливания (НУНПЗ, ЧНПЗ и НКНПЗ) достигается соединением корпусов вакуум-фильтров не­ посредственно с газгольдером. Для охлаждения этой ветви инертного газа можно использовать один из двух холодильни­ ков Т-18, тем более, что для охлаждения газа, поступающего на поддувку, достаточно одного аппарата, так как отложения кри­ сталлов льда и бензола в трубках холодильников не происходит, поскольку температура инертного газа выше 0° С.

Эффективная работа вакуум-фильтров зависит от качества и состояния фильтровальной ткани. При длительной работе вели­ чина ее ячеек возрастает, что приводит к снижению отбора за счет выноса мелких кристаллов парафина с фильтратом. На НовоУфимском НПЗ прибегают к обтяжке барабана фильтра двойным слоем ткани. При этом отбор парафина увеличивается, а темпе­

и мелкими кристаллами, что приводит к снижению производи­ тельности фильтра. Поэтому периодически промывают фильтры горячим растворителем. Система горячей промывки ничем не отличается от аналогичной на установке депарафинизации. На Ново-Куйбышевском НПЗ предложено упрощение этой схемы: часть горячего растворителя, сконденсировавшегося в пароди­ стиллятном теплообменнике Т-7, отводится с блока регенерации для промывки вакуум-фильтров. Это позволяет упростить и уско­ рить горячую промывку фильтров. Однако подача горячей про­ мывки в больших количествах может привести к падению давле­ ния в колонне К-4 и нарушению нормального режима блока

114

без теплой промывки значительно увеличивается и составляет 12— 15 суток вместо 1,5—2 суток при работе на сырье широкого фрак­ ционного состава [23]. На всех установках для горячей промывки фильтра II ступени один из двух фильтров I ступени обвязывается как резервный к нему. На Омском НПЗ дополнительно установлен четвертый фильтр, что позволяет увеличить производительность установки.

В связи с применением взамен МЭК ацетона и значительным увеличением разбавления сырья растворителем, на блоке реге­ нерации были установлены дополнительные конденсаторы и подо­ греватели. Для улучшения работы конденсационных аппаратов, так же как и на установках депарафинизации, пришлось при­ бегнуть к повышению скорости воды за счет увеличения числа ходов в трубном пучке и к установке гидравлических затворов на выходе растворителя из холодильников. Поскольку отсутствие очищенной оборотной воды приводило к загрязнению трубного пространства конденсаторов и снижению их эффективности, для периодической очистки их от отложений к каждому аппарату на всех установках подведен сжатый воздух. Что касается верти­ кальных подогревателей, не приспособленных к работе в этих условиях, то они либо подвергались реконструкции, либо к ним были добавлены дублирующие аппараты.

Выше уже указывалось, что на установке обезмасливания нельзя получить сухой растворитель. Поэтому совместный вывод растворителя из колонн секций парафина и фильтрата в одну емкость Е-7 вполне обоснован. Из Е-7 растворитель по проекту должен был перетекать в Е-7а, а затем откачиваться в систему насосами Н-2 и Н-3. Однако при пуске и эксплуатации установок бывали случаи, когда парафин из колонны К-1 попадал в емкости растворителя и затем в теплообменники Т-4 и Т-5, что приводило к значительному ухудшению теплопередачи. Связанное с этим повышение температуры растворителя обуславливает в свою оче­ редь повышение температуры фильтрации и ухудшение ее, сниже­ ние глубины обезмасливания, замасливание лепешки и, наконец, вывод из строя регуляторов расхода и расходомеров из-за засты­ вания парафина в импульсных трубках [23]. Это обстоятельство заставило осуществить раздельный вывод растворителя из колонны К-1 в емкость Е-7 и из колонн К-3 и К-4 в Е-7а. При этом насос Н-2, подающий теплый компонент, забирает растворитель из Е-7, а насос Н-3 — из Е-7а. Избыток растворителя из Е-7а перетекает

вЕ-7 по верхней переливной трубе. Во избежание попадания воды

всистему кристаллизации и промыв'ки фильтров прием раствори­

теля из этих емкостей осуществляется не с самого низа, а несколько выше. Скапливающаяся в нижней части емкости вода периоди­ чески дренируется в заглубленную емкость.

Значительное увеличение технологических потоков на уста­ новках привело к необходимости увеличить мощности отдельных

узлов блока регенерации. В связи с малым диаметром колонны К-2 скорость паров в ней превышает допустимую величину. Кроме того, небольшой объем жидкости в низу этой колонны и резкое колебание в ней уровня приводили к срыву работы насосов. По­ этому на Ново-Уфимском и Ново-Куйбышевском НПЗ пред­ усмотренные проектом колонны К-2 диаметром 0,5 м заменены на аппараты большего диаметра (1,6 м). На Ново-Куйбышевском и Омском НПЗ, кроме того, реконструировали колонну К-1, имеющую по проекту ложное днище, разделив ее на две самостоя­ тельные секции. Это позволило значительно снизить скорости паров на первой ступени отгона и уменьшить забросы парафина

всистему растворителя. В связи с этим уместно напомнить о пред­ ложении 3. А. Бернадюка [24], рекомендующего производить регенерацию растворителя без колонн. Учитывая большую раз­ ницу в температурах кипения растворителя, с одной стороны, парафина и выделяемого масла, — с другой, он рекомендует заме­ нить колонны первых двух ступеней отгона бойлерами. Кроме удешевления строительства, это мероприятие позволило бы упро­ стить и эксплуатацию установки, поскольку потребовались бы насосы только для откачки парафина и фильтрата из отпарных колонн, а в перекачках внутри блока регенерации не было бы необходимости. Это предложение перспективно еще и потому, что исключается возможность уноса жидкости с парами, поскольку скорости в паровом пространстве бойлера могут быть достигнуты более низкие, нежели в колонне. Указанное имеет очень большое значение, так как качество обезмасливания парафина находится

впрямой зависимости от чистоты промывочного растворителя.

Количество растворителя в продуктах, уходящих с установки, зависит от температуры в нижней части отпарных колонн К-2 и К-5. Поддерживать необходимую температуру в этих аппаратах сложно, ввиду значительных потерь тепла при сравнительно небольших потоках загружаемых продуктов. Поэтому на всех заводах установлены дополнительные подогреватели, через кото­ рые осуществляется циркуляция части парафина и фильтрата в К-2 и К-5, за счет чего вносится в колонны тепло и достигается необходимый нагрев. Это мероприятие позволило обеспечить нор­ мальную работу отпарных колонн и блока регенерации в це­ лом.

Работа блока регенерации значительно облегчилась в резуль­ тате снятия части желобчатых тарелок и сливных перегородок в верхней части К-2, поскольку неоднократно имели место заносы парафина в декантатор.

Наиболее крупным источником потерь растворителя, так же как и на установках депарафинизации, является кетоновая ко­ лонна. Периодичность ее работы и отсутствие элементарного авто­

116

нарушает процесс фильтрации ввиду намокания фильтровальной ткани. Кроме того, это приводило к снижению обезмасливания парафина, вследствие уменьшения растворимости масел в обвод­ ненном растворителе.

В последние годы на всех установках осуществлена автомати­ ческая регулировка температуры верха колонны при помощи кла­ пана, установленного на линии подачи пара в К-6. Это позволило достаточно четко отделять ацетон от воды и значительно снизить его потери. Более подробный анализ работы подобного узла приводится в разделе V.

Увеличение всех технологических потоков на установках при­ вело к необходимости замены насосов. Часть насосов была рас­ считана без учета увеличения производительности, многие насосы не были приспособлены к специфическим условиям работы. Выше уже говорилось о замене насосов, перекачивающих сырье и растворитель. Также были заменены все насосы марки АЗП и АЗР (Н-6, Н-9, Н-10, Н-11), которые оказались неработоспособными поршневыми насосами типа НПН-6 или СЛ. Ввиду увеличения потоков фильтрата и раствора парафина, а также высокой вяз­ кости последнего при температуре 10—15° С, на действующих установках пришлось заменить поршневые насосы типа ПН (Н-4, Н-5, Н-7) на более мощные типа 1СП.

Проектом не предусмотрена крайне необходимая схема цирку­ ляции парафина и фильтрата с возвратом последних после холо­ дильников Т-14 и Т-15 к сырьевому насосу. При выводе установки на режим трудно ограничиться только циркуляцией в системе кристаллизации без предварительного разогрева обеих блоков регенерации. А разогреть в достаточной степени систему колонн

иподогревателей без циркуляции нефтепродуктов в них очень трудно. Поэтому в момент пуска, а часто и при получении брако­ ванного по температуре вспышки продукта возникает необхо­ димость возврата его на первую ступень отгона. Для осуществле­ ния этой возможности на установках обычно монтируют перемычки с выкида насоса Н-ба (Н-бб) на выкид насоса Н-5 (Н-4а) и от на­ соса Н-9 в колонну К-3 перед подогревателем Т-7.

Всвязи с тем, что почти все продукты, перекачиваемые на уста­ новке, имеют высокую температуру застывания (+40 Ч-+800 С), весьма серьезное значение приобретает проблема обогрева и освобождения трубопроводов от парафина (церезина), фильтрата

игача (петролатума). На установках была переделана вся система продувок и обогревов. В помещении насосной на всех действующих установках проложен коллектор свежего пара с отводами для продувок приемных и выкидных линий насосов, перекачивающих сырье, фильтрат, парафин и его растворы. Линии парафина и выде­ ленного из гача масла, связывающие установки с товарным пар­ ком, снабжены паровыми рубашками и через каждые 25 м фланце­ выми соединениями.

117

В связи с увеличением технологического потока в кристалли­ заторах и снижением температуры охлаждения, уже при пуске первых установок возникла необходимость в увеличении мощности холодильного отделения. На всех заводах пришлось установить дополнительные компрессоры. На Ново-Куйбышевском НПЗ, кроме того, вместо охлаждения раствора сырья рассолом прибегли к охлаждению его растворителем, идущим на разбавление сырья, температура которого предварительно снижается до —10 ч— 15° С

Рис. 28. Схема реконструированного холодильного отделения Омского НПЗ.

I — пары аммиака из холодильников Т-18, Т-5', II — пары аммиака из холодильников Т-27', I I I — жидкий аммиак в Т-5 и Т-18', I V — жидкий аммиак в Т-27; V — возврат паров аммиака после горячей продувки теплообменников; VI — вода; К-1, 2, з, 4, 5, в — компрессоры; МО — маслоотделители; МС — маслосборники; ОЖ — отделители жидко­ сти; НТГ — конденсаторы аммиака; РЛ — сборники жидкого аммиака.

в специальных аммиачных кристаллизаторах. Работники Омского НПЗ применили для охлаждения раствора сырья толуол вместо рассола. Растворитель же разбавления и инертный газ охла­ ждаются в холодильниках непосредственно аммиаком. В резуль­ тате проведенных мероприятий в настоящее время холодильное отделение установок обезмасливания парафина напоминает анало­ гичное отделение установок депарафинизации масел. В большей степени это относится к холодильной установке (рис. 28), рекон­ струированной Омским филиалом Гипронефтезавода. По этому проекту дополнительно смонтированы два отделителя жидкости (ОЖ), служащие одновременно аккумуляторами жидкого аммиака для холодильников Т-27, Т-18 и Т-5. Кроме того, дополнительно установлены аммиачный ресивер и вместо элементного конденса­ тора два водяных холодильника аммиака типа КТГ-280 с общей поверхностью охлаждения 560 м2. В ходе строительства установки была произведена дополнительная реконструкция: ОЖ были под­

118