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

нагревается свежим паром или охлаждается водой до температуры

130-150° С.

Жидкий пропан из емкости Е-1 насосом Н-3 через пароподо­ греватель Т-2 и через маточник подается в нижнюю часть экстрак­ ционной колонны. В подогревателе пропан нагревается до 50 — 60° С. Поднимаясь вверх по колонне навстречу потоку гудрона, пропан извлекает из него масляные углеводороды. Раствор масла

Т-8

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема установки деасфальтизации.

Н-1 — пропановый компрессор; Н-2, 3, 4 и 5 — насосы; Т-1, 2 , 3 — пароподогреватели; H-1 — экстракционная колонна; д-1, Э-1а, 9 -16, 9-2 — испарители высокого давления; П-1 — трубчатая печь; Т-4 и Т-8 — конденсаторы-холодильники пропана; Е -1 — емкость жидкого пропана; Н-2 и Н-з — отпарные колонны; Т-5 — конденсатор смешения; Т-в и Т-7 — холодильники; К-5 и К-6 — колонны защелачивания пропана в паровой и жидкой фазах; I — сырье; I I — пропан; I I I — щелочь; I V — деасфальтизат; V — асфальт;

V I — острый пар; V II — вода.

в пропане сверху экстракционной части колонны К-1 через про­ межуточный подогреватель Т-3 с температурой 75—85° С посту­ пает в отстойную камеру, расположенную над экстракционной частью колонны К-1. В отстойной камере происходит осаждение асфальто-смолистых веществ, выделяющихся из раствора вслед­ ствие понижения растворяющей способности пропана при нагре­ вании раствора в Т-3. Раствор асфальто-смолистых веществ через гидравлический затвор за счет разности удельных весов пере­ текает в экстракционную часть колонны.

Деасфальтизат из отстойной камеры через клапан регулятора давления выводится в три последовательно работающих испари­ теля Э-1, Э-1а, Э-16. Переток жидкости из одного испарителя

20

в другой осуществляется за счет перепада давления через клапаны регуляторов уровня. Давление в испарителях Э-1, Э-1а поддер­ живается клапанами регуляторов давления, установленными на линиях выхода паров пропана. Пары пропана направляются в кон­ денсатор-холодильник Т-4, где они конденсируются и охлажда­ ются до температуры 35—40° С. Жидкий пропан стекает в емкость

Е-1.

Деасфальтизат, содержащий незначительное количество про­ пана, из испарителя Э-1б поступает в верхнюю часть отпарной ко­ лонны К-2, в низ которой через маточник подается острый пар. С низа колонны К-2 деасфальтизат, освобожденный от пропана, забирается насосом Н-4 и через погружной холодильник Т-6 от­ качивается в парк.

Раствор асфальта в пропане с низа колонны К-1 за счет пере­ пада давления выводится через трубчатую печь П-1, где нагре­ вается до температуры 220—230° С, в испаритель Э-2. Пары про­ пана из этого испарителя направляются в конденсатор Т-4, а асфальт, содержащий незначительное количество пропана, поступает в верхнюю часть отпарной колонны К-3, в низ которой через маточник подается острый пар.

С низа колонны К-3 асфальт, освобожденный от пропана, забирается насосом Н-5 и через погружной холодильник Т-7 от­ качивается в парк.

Смесь паров пропана и воды, выводимая из колонн К-2 и К-3, поступает в конденсатор смешения Т-5, на верх которого подается вода. Пары воды конденсируются, и вода через клапан регулятора уровня сбрасывается в канализацию. Охлажденные пары пропана с верха конденсатора Т-5 поступают через приемный трап Е-8, где освобождаются от капель воды, на прием двухступенчатых пропановых компрессоров Н-1. Сжатые до 17—20 атпм пары пропана направляются в конденсатор-холодильник Т-8; жидкий пропан стекает в емкость Е-1.

На установке смонтирован блок защелачивания пропана в па­ ровой и ж и д к о й фазах с целью очи стки его от накапливающихся в системе сернистых соединений. Для этого предназначены спе­

их устранению. За девятилетний период эксплуатации уста-\ новок деасфальтизации внедрение целого ряда технических мероприятий наряду с подбором оптимального технологического режима, а также с улучшением качества гудрона и пропана по­ зволило значительно увеличить производительность установок и повысить отбор целевого продукта при сохранении проектных его качеств. В настоящее время на всех нефтеперерабатывающих за­ водах мощность установок деасфальтизации более чем на 50%

21

превышает проектную, при этом отбор и качество деасфальтизата соответствуют проекту. Ниже приводятся основные мероприятия, выполненные на действующих установках и направленные на улуч­ шение их работы.

Подача сырья на установку по проекту производится из проме­ жуточной емкости, установленной на приеме сырьевых насосов. Объем емкости недостаточен (всего 19 ж 3), что приводило к пере­ ливам сырья. Ни на одной из действующих установок эта емкость по указанной причине не включается, и подача сырья на установки осуществляется из циркуляционного гудронного кольца, работа­ ющего под давлением 5—6 ати [6,12 ]. Постоянство давления обес­ печивается клапаном регулятора типа РД-16, регулирующим давление «до себя» и сбрасывающим избыток гудрона в резервуар.

По проекту подогрев или охлаждение сырья, подаваемого на установку, производятся в трубчатых подогревателях-холодиль­ никах Т-1, устанавливаемых на выкиде сырьевых насосов перед входом в экстракционную колонну К-1. Рабочее давление в этих аппаратах составляет 40—42 ати. При их эксплуатации часто происходят нарушения герметичности соединений плавающей головки или вальцовки труб, приводящие к необходимости отклю­ чения аппаратов для ремонта. Это усложняет ведение технологи­ ческого процесса, поскольку затрудняется поддержание необхо­ димой температуры сырья, подаваемого в экстракционную колонну.

На установках Черниковского и Омского НПЗ подогрев сырья перед экстракционной колонной производится не на установках, а непосредственно в гудронном парке, где необходимая темпера­ тура поддерживается терморегулятором. Однако эта схема обла­ дает существенным недостатком, заключающимся в сложности четкого регулирования температуры нагрева сырья, поскольку

заводах освободились подогреватели-холодильники сырья Т-1. Они используются в качестве холодильников мятого пара, отхо­ дящего с паровой турбины ОР-ЗОО, служащей приводом к пропа­ новому насосу КВН-55-180. Это способствует улучшению работы насоса, поскольку снижается противодавление на выкиде тур­ бины.

Наиболее удачно решен вопрос подогрева гудрона на укруп­ ненной установке деасфальтизации Волгоградского НПЗ, где по­ догреватели-холодильники сырья Т-1 и Т-2 установлены не на вы­ киде, а на приеме сырьевых насосов, что позволило снизить рабо­ чее давление в этих аппаратах с 40—42 до 5—6 ати и значительно улучшить условия их эксплуатации (рис. 3). Это обстоятельство следует учесть при проектировании новых установок деасфальти­ заций и вместо аппаратов, рассчитанных на высокое давление, для подогрева гудрона применять аппараты, рассчитанные на бо­ лее низкое давление.

22

Увеличение производительности установок, достигнутое в ос­ новном за счет повышения чистоты применяемого пропана и сни­ жения соотношения.его и сырья, выявило в ряде случаев необхо­ димость включения в работу двух сырьевых насосов. Поэтому на большинстве установок в качестве резервного к сырьевым на­ сосам используется циркуляционный насос.

Предусмотренная проектом схема регулирования подачи гуд­ рона в экстракционную колонну имеет свои недостатки. По проекту регулировка подачи сырья в колонну К-1 производится по уровню асфальтового раствора в этой колонне. При колебаниях уровня

Рис. 3. Схема обвязки холодильников-подогревателей сырья на установке Волгоградского НПЗ.

Н-1, Н - 2 — сырьевые насосы; T-i — холодильники-подогреватели сырья; I — гудрон из циркуляционного кольца на установку; I I — гудрон в резервуар; I I I — гудрон в экс­

тракционную колонну.

асфальтового раствора происходят колебания подачи сырья в ко­ лонну, в то время как загрузка пропана, регулируемая по рас­ ходу, остается неизменной. Таким образом, изменяется соотноше­ ние пропана и сырья, что отражается на процессе экстракции и приводит к изменениям качества деасфальтизата.

На всех действующих установках проектная схема заменена. Подача сырья в экстракционную колонну регулируется теперь по расходу. Для этого на выкиде сырьевых насосов установлена диафрагма расходомера, которая связана с клапаном регулятора расхода, установленным на линии подачи пара к насосам.

Температура в отстойной части колонны К-1 обеспечивается за счет подогрева раствора деасфальтизата, поступающего из нижней части колонны в верхнюю, в промежуточном пароподо­ гревателе Т-3. Эксплуатация этого аппарата, работающего под давлением 36—40 am, встречает ряд трудностей, вызываемых пропусками продукта через прокладку плавающей головки или вальцовочные соединения трубок. Выход из строя теплообменника Т-3 приводит к необходимости остановки всей установки, ибо прекращается подогрев раствора деасфальтизата и нарушается

23

температурный градиент экстракции. Обвязка Т-3 также выпол­ нена неудачно — отсутствует возможность освобождения аппа­ рата и подводящих к нему трубопроводов (при остановках или отключении аппарата) от высокозастывающего продукта — деасфальтизата. В целях надежного освобождения Т-3 и трубопрово­ дов при ремонтах на всех действующих установках он смон­ тирован выше проектной отметки на 500 мм, а подводящие трубопроводы выполнены с уклоном в сторону экстракционной колонны К-1.

Как показал опыт эксплуатации, размеры отстойной камеры являются недостаточными и поэтому часто происходил унос ас­ фальто-смолистых веществ с раствором деасфальтизата, выво­ димым с верха колонны. Предусмотренный проектом переток от­ стоявшихся асфальто-смолистых веществ, осуществляемый за счет разности плотностей растворов через гидравлический затвор из верхней части колонны в нижнюю, происходил неравномерно вследствие частого застывания гидравлика. Иногда имел место даже «обратный» переток из нижней части колонны в верхнюю. Неустойчивая работа гидравлического затвора приводила к вне­ запным и значительным колебаниям качества деасфальтизата. На большинстве установок Ново-Куйбышевского, Ново-Уфим­ ского, Омского и Черниковского НПЗ вместо перетока асфальто­ смолистых веществ через гидравлический затвор осуществляется перекачка их поршневым насосом, что позволило улучшить ра­ боту колонны и стабилизировать качество деасфальтизата [11]. Недостатком указанной схемы являются трудности, связанные с обслуживанием насоса, перекачивающего «отстой», содержащий жидкий пропан, поскольку рабочее давление на приеме этого на­ соса составляет 36—40 атм. Важную роль для обеспечения без­ опасной эксплуатации этого насоса приобретает надежность на­ бивки сальника и его герметичность.

На некоторых установках Ново-Куйбышевского и Омского НПЗ осуществлена реконструкция экстракционных колонн. На установках Ново-Куйбышевского НПЗ ликвидированы гидра­ влический затвор и глухая тарелка, разделяющая экстрак­ ционную колонну на две части, а вверху смонтирована допол­ нительная жалюзийная тарелка. Раствор деасфальтизата через подогреватель выводится в дополнительно установленную гори­ зонтальную емкость объемом 34 м 3, имеющую внутри верти­ кальную перегородку. В емкости за счет снижения скорости

24

деления уровня смол в выносной отстойной камере. Колебания в- работе насоса иногда приводят к колебаниям качества деасфальтизата. Особенно трудно подобрать производительность насоса при изменении производительности установки или ка­ чества сырья. Несмотря на имеющиеся недостатки, применение указанной схемы позволило увеличить производительность уста­ новки на 10—15% [И].

На установках Омского НПЗ в 1959—1960 гг. по предложению заместителя главного инженера В. М. Школьникова и инженера И. В. Лендьела также осуществлена реконструкция экстрак­ ционной колонны. В колонне, как и на установках Ново-Куйбы­ шевского НПЗ, ликвидированы гидравлический затвор и глу­ хая перегородка. Принципиальным отличием реконструкции является порционная подача пропана с различной температурой в три точки по высоте колонны и ликвидация насоса для принудительной перекачки асфальто-смолистых веществ в ко­ лонну. На этих установках жидкий пропан (рис. 4) насосом типа КВН-55-180 СГ из пропановых емкостей подается тремя по­ токами через пароподогреватели Т-2, Т-2а и Т-3 в экстракционную колонну К-1.

Первый поток нагревается в пароподогревателе Т-2 до 50—60° С и подается через маточник под нижнюю жалюзийную тарелку, второй поток нагревается в пароподогревателе Т-2а до 60—70° С и подается под третью тарелку и третий поток с температурой 70— 80° С подается через маточник под четвертую тарелку. Вывод раствора деасфальтизата осуществляется с самого верха ко­ лонны.

Порционная подача пропана в экстракционную колонну позво­ лила значительно увеличить производительность установок по сырью при сохранении требуемых качеств деасфальтизата и не­ сколько разгрузить трубчатую печь П-1 за счет снижения содер­ жания пропана в растворе асфальта.

В январе — феврале 1962 г. на Омском НПЗ была введена в промышленную эксплуатацию новая, запроектированная Гипронефтезаводом, установка деасфальтизации с экстракционной колонной, снабженной внутренним паровым змеевиком (рис. 5). Пуск и пробный пробег установки показали, что эта установка имеет целый ряд преимуществ:

1.Диаметр колонны увеличен до 2,8 м вместо 2,4 м, что по­ зволило снизить скорости потоков по высоте экстракционной колонны.

2.Увеличено число жалюзийных тарелок (9 штук вместо 8);

это обеспечивает лучший контакт между сырьем и пропа­ ном.

3. Поверхность внутреннего парового змеевика обеспечивает требуемую температуру верхней части колонны при значительном облегчении условий эксплуатации.

25

Рис. 4. Схема реконструкции экстракционной колонны на установках Омского НПЗ.

Н-2 — сырьевой насос; Н-З — пропановый насос; Т-1, Т-1а — подогреватели-холо­

6

В период пуска на установке выдерживался следующий тех­ нологический режим экстракции, t°С:

Рис. 5. Принципиальная схема экстракционного отделения установки деас­ фальтизации Омского НПЗ (колонна с внутренним обогревом).

К-1 — экстракционная колонна; Т-1 — подогреватель сырья; Т-2, Т-2а — подогреватели пропана; Н-2 — сырьевой насос; Н-3 — пропановый насос; I — сырье на установку; I I — пропан; I I I — раствор деасфальтизата; I V — раствор асфальта; V — острый пар V I — мятый пар.

В этой колонне температурный перепад между серединой и низом является довольно высоким (7° С), что способствует улуч­ шению процесса экстракции; на других установках он составляет

всего 3—4° С.

В процессе проведения пуско-наладочных работ была достиг­ нута производительность установки по гудрону, на 85% превышаю­ щая проектную. При этом выход деасфальтизата соответствует

27

проекту (29—30%), а качество его даже несколько выше. В табл. 1 приведены средние данные по качеству деасфальтизата в сопоста­ влении с деасфальтизатом, полученным из колонны с выносным по­ догревателем.

Таблица 1

Средние качества гудрона, деасфальтизата и асфальта на установках деасфальтизации Омского завода

Качество деасфальтизата из колонны с внутренним змеевиком значительно лучше, чем деасфальтизата из колонны с выносным подогревателем.

Все это позволяет сделать вывод, что разработанная Гипронефтезаводом конструкция экстракционной колонны с внутренним обогревом является весьма перспективной, причем ее возмож­ ности выявлены далеко не в полной мере, поскольку в период пуска установки на Омском НПЗ применялся технический пропан довольно низкого качества (81% — С3Н8, 11,8% — С4Н10и7,2% —

С2Н6).

Наиболее важным элементом технологического режима уста­ новки деасфальтизации, оказывающим решающее влияние на эффективность процесса в целом, является надежное регулиро­ вание давления в экстракционной колонне.

По проекту регулировка давления производится при помощи клапана, установленного на выводе раствора деасфальтизата из колонны и связанного через первичный прибор — датчик давле­ ния с регулятором типа 04 МС-610, находящимся на щите в опера­

28

торной. От четкой работы клапана и первичного прибора зависит работа всей установки. Однако проектом не были учтены условия эксплуатации первичного прибора — датчика давления в зимних условиях. Он монтировался на большом расстоянии от точки от­ бора давления, причем импульсные линии выполнялись без обо­ грева, что приводило к застыванию в них высоковязкого про­ дукта. Отбор давления по проекту связан, кроме того, с забором диафрагмы расходомера, также установленной на линии вывода раствора деасфальтизата из колонны. При проверке правильности показаний расходомера возникает необходимость отключения датчика давления, что является недопустимым. На всех действую­ щих установках, в целях обеспечения надежной работы регуля­ тора, отбор давления выполнен в непосредственной, близости от первичного прибора, установленного в специальном шкафу у ко­ лонны отдельно от расходомера. Кроме того, сделан дополнитель­ ный обогрев импульсных линий.

На установках Омского НПЗ для обеспечения надежной ра­ боты, особенно в зимних условиях, установлено по два датчика давления. Проектный датчик помещен непосредственно у ко­ лонны, а дополнительный — в утепленной будке КИП, причем отбор давления для этого прибора взят на горизонтальном участке трубопровода. В основном регулятор давления работает от допол­ нительного датчика, так как отбор давления проектного датчика очень быстро выходит из строя вследствие застывания продукта в импульсных трубках.

Ввиду того, что при повышении производительности установки

его диаметр увеличен до 50 мм.

Предохранительные клапаны, предназначенные для защиты нижней части экстракционной колонны от повышения давления, были установлены в зоне уровня раздела фаз. При сбросе предо­ хранительных клапанов их уплотнительные поверхности часто забивались асфальтом, в результате чего при снижении давления не обеспечивалось закрытие клапана. По этой причине на действую­ щих установках иногда бывали случаи, когда пропан из экстракци­ онной колонны уходил в факельную линию или в атмосферу и уста­ новки приходилось останавливать. На всех установках в настоя­ щее время эти клапаны помещаются значительно выше зоны асфальтового раствора, на трубопроводе входа раствора деасфаль­ тизата в промежуточный подогреватель Т-3, что исключило попа­ дание асфальта под клапаны и обеспечило надежность их закры­

29