1.3 Теоретичні основи процесу

Процес розділення нафти на фракції відбувається за рахунок ректифікації

Ректифікацією називається дифузійний процес розділення рідин, що розрізняються по температурах кипіння, за рахунок протиточного багатократного контакту пари і рідини.

Контакт пари і рідини здійснюється у вертикальних циліндричних апаратах — ректифікаційних колонах, забезпечених спеціальними пристроями — ректифікаційними тарілками або насадкою, що дозволяють створити тісний контакт між парою, що піднімається вгору по колоні, і рідиною, що стікає вниз.

У середню частину у вигляді пари, рідини або парорідинної суміші подається сировина. Зона, в яку подається сировина, носить назву евапораційної, оскільки в ній відбувається евапорация — однократне випаровування нагрітої в печі або теплообміннику суміші на парову і рідку фази.

Частина колони ректифікації, яка розташована вище введення сировини, називається концентраційною, а нижче — відгонною. У обох частинах колони відбувається один і той же процес ректифікації. Зверху концентраційної частини в паровій фазі виводиться цільовий продукт необхідної чистоти — ректифікат, а знизу — рідина, збагачена низькокиплячим компонентом. У відгонній частині з цієї рідини остаточно відпарюється низькокиплячий компонент. У вигляді рідини з низу цієї частини колони виводиться другий цільовий компонент — залишок.

Для здійснення процесу ректифікації в колоні необхідно створити висхідний потік пари і низхідний потік рідини. Перший потік створюється за рахунок теплоти, яка подається в відгонну частину колони, другий — за рахунок зрошення, яке вводиться в концентраційну частиною.

Перегонка нафти у вакуумі. Найрозповсюдженішим методом виділення фракцій з мазуту є перегонка його у вакуумі. Вакуум знижує температуру кипіння вуглеводнів і тому дозволяє при температурі 400...420°С відбирати дистиляти, що при атмосферних умовах мають температуру кипіння до 500°С. Нагрівання мазуту до температури 420°С супроводжується незначним крекінгом вуглеводнів, однак на використання одержаних дистилятів як сировини для вторинних процесів переробки нафти це істотно не впливає. При одержанні з мазуту оливних дистилятів розклад їх зводять до мінімуму, підвищуючи витрату водяної пари або знижуючи тиск у вакуумній колоні. Існуючими промисловими методами вдається створити залишковий тиск у вакуумній колоні 20...60 мм рт. ст. Щоб збільшити відбір дистилятів з мазутів, у вакуумну колону подають перегріту водяну пару або інший випаровуючий агент.

Вакуум у колоні створюють за допомогою вакуумних насосів, баромет­ричних конденсаторів та пароежекторів або поверхневих конденсаторів та пароежекторів. Вакуумні насоси застосовуються лише на установках малої продук­тивності.

1.4 Опис технологічної схеми, норми технологічного режиму.

Мазут атмосферної перегонки нафти з низу колони К-2 насосами Н-21/1,2,3 прокачується шістьма потоками через піч П-3 в колону К-10. Парорідинна суміш мазуту, нагріта на виході з печі П-3 до температури 410°С, подається в відгонну частину вакуумної колони К-10 між нижньою збірною тарілкою третього пакету і верхньою тарілкою кубової частини колони.

Для зниження термічного розкладання мазуту в змійовиках печі і додаткового вилучення вакуумного газойля з гудрону в змійовики печі і під нижню тарілку в куб колони подається перегріта водяна пара. Зверху колони К-10 водяні пари і гази розкладу поступають в поверхневі конденсатори Т-35/1,2,3, де водяні пари конденсуються, а гази розкладу відсмоктуються трьохступеневими пароструйними вакуумними насосами ЕЖ-1, ЕЖ-2 з конденсацією пари на холодильниках конденсаторах рівнів ежекторів. Сконденсовані пари з 1-го і 2-го рівня конденсаторів стікають в барометричний ящик Б-1, з 3-го рівня виводяться в глушник вихлопу газів Е-17.

Для забезпечення конденсації пари в трубну частину проміжних конденсаторів ЕЖ-1,2 окремою лінією подається охолоджена оборотна вода, а в сопла ежекторів рівнів - пара з постійним тиском.

Гази розкладу в ємкості Е-17 проходять через рівень води, де додатково конденсуються, охолоджуються і поступають на спалювання в піч П-3. Вода з Е-17 безперервно зливається по переливній трубі гідрозасува в барометричний ящик. Конденсат з нижньої частини Т-35/1,2,3 поступає в збірник Е-15, а потім в середню секцію барометричного ящика по трубі гідрозасува, де змішується з конденсатом і водою, що відводиться з Е-17. Вода (паровий конденсат) з середньої секції барометричного колодязя перетікає під низом перегородки в секцію збору води, звідки насосами Н-40/1,2 відкачується в дренажну ємність.

Зверху дизельне паливо, що відстоялося, насосом Н-40/3 відкачується на прийом сировинних насосів установки.

Концентраційна частина колони К-10 розділена на чотири секції:

- секція легкого вакуумного газойля;

- секція ректифікації;

- секція важкого вакуумного газойля;

- секція промивання.

Секція легкого вакуумного газойля знаходиться у верхній частині колони і складається з пакету №1, що є шаром регулярної насадки. Під першим пакетом розташована тарілка для збору рідини, що є фракцією дизельного палива, що википає до 370 °С.

Перший пакет колони зрошується верхнім циркуляційним зрошуванням (В.Ц.О.) К-10. Для рівномірного розподілу рідини по площі пакету подача зрошування здійснюється напірними розподільними голівками. Флегма з першої збірної тарілки під першим пакетом насосами Н-24, 25/1,2 прокачується двома потоками:

- 1 потік - через теплообмінники Т-1/2,1, де віддає своє тепло сирій нафти другого потоку, далі в повітряний холодильник Т-37;

- 2 потік, - через теплообмінник Т-60, де віддає своє тепло сирій нафти третього потоку, повітряний холодильник Т-36, і далі, об'єднавшись в один потік подається на зрошування першого пакету.

Надлишок фракції до 370 °С після повітряного холодильника Т-36 виводиться з установки.

Секція ректифікації розташована під секцією легкого вакуумного газойля і складається з другого пакету регулярної насадки, укладеної в 7 шарів, встановленої в коробі. Зрошування другого пакету насадки здійснюється низьконапірним (гравітаційним) жолобчастим розподільником зрошування. Частина фракції до 370°С насосами Н-24, 25/1,2 подається на зрошування другого пакету колони К-10.

Секція важкого вакуумного газойля розташована під секцією ректифікації і складається з третього пакету. Третій пакет складається також з шару регулярної насадки. Під третім пакетом розташована друга тарілка для збору рідини, що є широкою фракцією 360-580 °С вакуумного газойля.

У зоні третього пакету колони К-10 здійснюється нижнє циркуляційне зрошування (Н.Ц.О.) колони К-10. Флегма з тарілки збору рідини під третім пакетом насосами Н-101/1,2,3,4 прокачується двома потоками:

- 1-й потік - через теплообмінники Т-10/2, Т-10/1;

- 2-й потік - через теплообмінники Т-65/2,1, Т-63, де віддає тепло знесоленій нафти, що поступає на вхід в колону К-1 і подається на зрошування третього пакету.

Для рівномірного розподілу рідини площею пакету подача зрошування виробляється 37-у напірними розподільними голівками. З другої збірної тарілки під третім пакетом К-10 здійснюється виведення широкої фракції 360-580 °С вакуумного газойля двома потоками:

• насосами Н-26/1,2 вакуумний газойль прокачується через теплообмінники Т-64/2,1, Т-61, повітряні холодильники Т-38, на вихід з установки.

- частина потоку Н.Ц.О. фракції 360-580°С після Т-10/1,2 відводиться через теплообмінники нагріву води Т-37, підігріву нафти Т-2/1 і повітряний холодильник Т-40 на вихід з установки. Інша частина потоку ділиться на два потоки: перший потік повертається в колону в якості Н.Ц.О, другий − проходить теплообмінник-холодильник Т-67 і ділиться на 2 потоки: перший потік повертається в колону в якості Н.Ц.О, а балансова кількість виводиться з установки

З низу колони К-10 кубовий залишок (гудрон) насосами Н-27 / 1,2,3 прокачується через теплообмінники нагріву нафти Т-66 / 1, Т-66 / 2 - паралельно, через теплообмінники Т-7 / 3, Т- 7 / 1, Т-2 / 2, - послідовно, потім надходить на вихід з установки. Частина гудрону після теплообмінника Т-2 / 2 повертається в куб колони К-10 з введенням гудрону на 3-ю збірну тарілку.

Норми технологічного режиму наведені в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 − Норми технологічного режиму

Найменування стадій процесу, апарати, показники режиму	Одиниці вимірювання		Допустимі межі технологічних параметрів
1	2		3
Колонна К-10
Температура вводу сировини		0С		Не більше 400
Температура верху		0С		Не більше 110
Температура низу		0С		Не більше 360
Тиск верху колони		мм.рт.ст.		670 – 720 (Залишковий тиск до 60 мм.рт.ст.)
Витрата перегрітого пару		т/ч		Не більше 6,4
Рівень кубу		%		15 – 24 (При зміні загрузки 25-50)
Піч П­−3
Температура продукту на виході з змійовиків П-3		0С		Не більше 410
Температура димових газів на перевалі		0С		Не більше 850
Температура перегрітого пару		0С		300 - 400
Витрата продукту через змійовик		м3/год		Не менше 60
Витрата пари в змійовику		кг/ч		Не менше 200
Вміст кисню в димовых газах на виході з печі		%		Не більше 6,0