Технология первичной перегонки нефти

Тяжелая часть паров конденсируется на каждой тарелке и обогащает флегму высококипящими компонентами. После прохождения всех тарелок в нижней части колонны жидкий остаток достигает заданного состава по содержанию легкокипящих фракций (на мазут — не более 4–6 %). Практически это фракции с температурой кипения ниже 360 оС.

Подаваемый в низ колонны перегретый водяной пар снижает парциальное давление нефтяных паров и производит отпаривание легкокипящих компонентов из мазута. С верха колонны уходят пары воды и бензина с температурой конца кипения не выше 180–190 оС. Регулирование качества продуктов по температуре конца кипения осуществляют подачей бензинового орошения путем возврата части, охлажденного и сконденсированного в холодильнике-конденсаторе 3 верхнего продукта колонны К-2. Тем самым поддерживается определенная температура паров, уходящих с верхней тарелки, и качество бензиновой фракции. С нижележащих тарелок концентрационной части колонны отбираются боковые потоки других нефтепродуктов в жидком виде. Верхний боковой погон — это керосиновая фракция, ниже — легкая дизельная фракция, еще ниже — более тяжелая дизельная фракция [3].

При ректификации для поддержания теплового баланса в колонне необходим поток орошения или флегмы.

Если для создания этого потока использовать только подачу орошения в верхней части колонны («острое орошение»), то расход продукта будет слишком велик, а также произойдет перерасход воды и энергии для конденсации и охлаждения орошения. Вместо этого осуществляют циркуляционное орошение. Циркуляционное орошение организуют путем отбора части флегмы с тарелки и охлаждением ее в теплообменнике нефтью, которая тем самым нагревается перед поступлением в колонну К-1. Охлажденная до требуемой температуры флегма поступает на тарелку выше той, с которой она отбиралась на охлаждение. Количество циркуляционных орошений может быть до трех.

Основная часть отбираемой с тарелки флегмы является целевым продуктом и подается в отпарную колонну для предотвращения наложения фракций. Например, в керосиновой фракции может содержаться некоторое количество тяжелой бензиновой фракции, снижающей температуру вспышки топлива ТС-1 ниже допустимых 28 оС. В отпарной колонне (стриппинге), например колонне К-3/1, оборудованной 9–12 тарелками, поток керосиновой фракции стекает по тарелкам в низстриппинга и встречается с потоком поднимающихся паров. Последние образуются благодаря подаче в низстриппинга перегретого водяного пара с температурой выше конца кипения бензиновой фракции, содержащейся в керосине. Из верхней части стриппинга отпаренные пары бензиновой фракции подаются в колонну К-2 между тарелкой отбора продукта и выше расположенной тарелкой. При этом качество керосина (по фракционному составу и др. показателям) улучшается. Для каждой боковой фракции имеется свойстриппинг. Их общее число, как правило, два-три [3].

 

Температура и давление в аппаратах установки:

подогрева нефти в теплообменниках 200–230;

подогрева отбензиненной нефти в змеевиках трубчатой печи 330–360;

паров, уходящих из отбензинивающей колонны 120–140;

внизу отбензинивающей колонны 240–260;

паров, уходящих из основной колонны 120–130;

внизу основной колонны Давление, МПа: в отбензинивающей колонне 0,4–0,5; в основной колонне 0,15–0,20 .

В колоннах создается разное давление. Как известно, давление в колонне определяется фракционным составом головного погона и, в конечном счете - остаточным давлением насыщенных паров жидкости после конденсации паров головного погона и их отделения в емкости (газосепараторе).

 

 

4. Основное оборудование в технологической схеме получения мазута

Основным технологическим оборудованием установки по первичной переработке нефти является:

1.Ректификационная колонна К–1 (отпарная или эвапарационная). Предназначена  для отделения легких фракции  бензина из нефти;

2.Ректификационная колонна К–2. Предназначена для разделения  отбензиненной нефти на фракции  тяжелого бензина, керосина, дизельного  топлива, легроина и мазута;

3.Нагревательная печь П-1. Служит  для нагревания нефти с температурой 190–200 оС до температуры 360–370 оС;

4.Теплообменники. Служат для нагревания  нефти до температуры 190–200 оС за счет тепла отходящих фракции из колонны К–2, в зависимости технологических схем количество теплообмеников бывает от 8 до 24 штук, в зависимости от конструкции применяют теплообменники типа «труба в трубе», кожухотрубчатые или пластинчатые.

5.Насосы подачи сырья на установку. Применяются как правило центробежные  консольного типа с двойным  торцовым уплотнением или центробежные  герметичные насосы.

6.Насосы подачи отбензиненной  нефти через нагревательную печь  П–1 в колонну К–2.

7.Насосы подачи «острого» орошения  бензином в К–1 и откачки «легкого»  бензина с установки.

8.Насосы подачи «острого» орошения  бензином в К–2 и откачки «тяжелого»  бензина с установки.

9.Насосы подачи циркуляционного  орошения керосина К–2.

10.Насосы подачи циркуляционного  орошения диз. топлива К–2.

11.Насосы вывода фракции керосина  с установки.

12.Насосы вывода фракции диз. топлива с установки.

13.Насосы вывода мазута с установки.

14.Аппараты воздушного охлаждения (АВЗ, АВГ, АВО и т.п.), служат для  конденсации паров бензина поступающих  из колонн К–1 и К–2.

15.Емкостное оборудование, служащее  для промежуточного сбора нефтепродуктов.

16.Электродегидраторы. Входят в  состав ЭЛОУ, служат для отделения  воды и солей от нефти [4].

 

 

 

5. Описание конструктивной схемы и работы ректификационной колонны

Ректификационная колонна предназначена для разделения сырья (нефти) на фракции для получения прямогонного бензина, фракций керосина и дизельного топлива, мазута, способом многократного испарения–конденсации (ректификации).

Представляет собой аппарат колонного типа. Диаметр, высота, конструктивные размеры аппарата определяются расчетом исходя из объема переработки сырья. Внутри колонны находятся контактные устройства (тарелки), тип и количество, которых определены расчетом. По конструктивному исполнению бывают: клапанные, ситчатые, колпачковые, желобчатые, S–образные [1].

Для сбора жидкости колонна оборудуется «карманами». Для ввода циркуляционных орошении, «острого» орошения, подачи пара вниз колонны применяются распределители жидкости, такие как: перфорированная плита, плита с патрубками, плита с наклонными отражателями и напорный маточник–распределитель. Выбор типа распределителя зависит от диаметра колонны, типа насадки, расхода орошения и других факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагретые в печи П-1 потоки отбензиненной нефти до температуры 340-370°С на выходе объединяются и поступают на 6-ю тарелку эвапорационной части ректификационной колонны К-2.

Основные режимные параметры работы колонны К-2 приведены в табл.2.

 

 

Таблица 2

Режимные параметры работы колонны К-2

Параметр	Значение параметра
температура верха	90-160°С
температура низа	не более 350°С
температура керосинового перетока	не более 220°С
температура дизельного перетока	240-320°С
температура керосинового циркуляционного орошения на входе в колонну	не более 200°С
температура дизельного циркуляционного орошения на входе в колонну	не более 250°С
давление верха	не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2)
уровень в кубе	30-80 %
расход орошения	до 45 м3/ч
расход острого пара	до 2,5 т/ч

 

Для улучшения отпарки бензиновых, керосиновых и дизельных фракций из нефти под первую тарелку колонны К 2 через маточник подаётся технологический перегретый водяной пар с температурой ~ 400°С и давлением 2,0 кгс/см2 из пароперегревателя, смонтированного в конвекционной части печи П 1.

Пары тяжелой бензиновой фракции и воды из шлемовой части колонны К 2 с температурой 90 160°С и давлением не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) поступают в аппараты воздушного охлаждения АВЗ. Ректификационная колонна К-2 имеет два промежуточных контура циркуляционного орошения:

верхний – керосиновое циркуляционное орошение (КЦО) - осуществляется по схеме:

тарелки колонны К-2 ® насос ц/океросина ® теплообменник ® холодильник ® тарелки колоны К-2.

нижний – дизельное циркуляционное орошение (ДЦО) - осуществляется по схеме:

тарелка К-2 ® насос ц/одизтоплива ® теплообменники ® холодильник ® тарелки К-2.

Использование дизельного и керосинового циркуляционных орошений позволяет более четко регулировать качество вырабатываемых продуктов и полупродуктов за счет съема избыточного количества тепла в наиболее нагруженных по парам частях колонны и выравнивания ее теплового режима.

По переточному трубопроводу колонны К 2 выводится в стриппинг Е-1 керосин прямой перегонки с температурой не более 220°С [1].

В стриппинге происходит отпарка «хвостовых» низкокипящих бензиновых фракций (тяжёлого бензина) за счёт подачи острого пара с температурой ~ 400°С в низ стриппинга Е-1.

Пары тяжелого бензина вместе с водяным паром из стриппинга возвращаются вколонну К 2.

По переточному трубопроводу колонны К 2 выводится компонент дизтоплива с температурой 240–320°С в стриппинг Е 2, где происходит отпарка «хвостовых» низкокипящих керосиновых фракций за счёт подачи острого пара с температурой ~ 400°С в низ стриппинга Е 2. Пары хвостовых керосиновых фракции вместе с парами воды с верха стриппинга Е 2 возвращаются в колонну К 2.

Кубовый продукт (мазут прямой перегонки) колонны К 2 с температурой не выше 350°С центробежными насосами через теплообменники, где отдаёт тепло нефти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Воздействие процессов первичной переработки нефти на окружающую среду

Среди загрязнений воздушной среды выбросами НПЗ  (сероводород, сернистый газ, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды ,и другие токсичные вещества) основными являются углеводороды и сернистый газ. Степень загрязнения воздушной среды зависит от применяемой техники и технологии, а также от масштабов переработки нефти [5].

По содержанию серы нефти условно классифицируют на малосернистые (до 0,5%), сернистые (до 2,0%) и высокосернистые (свыше 2,0%).

Факельные системы являются значительными источниками загрязнения атмосферного воздуха сернистым ангидридом, оксидом углерода и другими вредными газами. На факельные установки направляют горючие и горюче-токсические газы и пары (из технологического оборудования и коммуникаций, а также «сдувки» из предохранительных клапанов и других предохранительных устройств, если эти сбросы невозможно использовать в качестве топлива в специальных печах или котельных установках. Кроме того, на факел направляют горючие и горюче-токсические газы и пары в аварийных случаях, в период пуска оборудования, при остановке оборудования на ремонт и наладке технологического режима (периодические сбросы).

На НПЗ в качестве топлива используют не только поступающий со стороны естественный газ, но и получаемый непосредственно при переработке нефти — высококалорийный, так называемый нефтезаводской сухой газ. Преимущества его по сравнению с жидким топливом заключаются вудобстве обращения и транспортирования, в легком смешении с воздухом и возможности сжигания с малым избытком воздуха.

Несмотря на то, что значительная доля нефтезаводского газа потребляется в качестве топлива, на заводах все еще сжигается на факеле сухой газ, поступающий с технологических установок и резервуаров, на которых недостаточен контроль работы – предохранительных клапанов и другой запорной арматуры.

Сжигаемый на факеле газ загрязняет атмосферу дымом и копотью. Особенно много сажи выделяется при сжигании сбросных газов, содержащих тяжелые непредельные углеводороды [2].

 

6.1 Состав соединений, выбрасываемых в атмосферный воздух и их влияние на живые организмы

Углеводороды.Токсичность нефтепродуктов и выделяющихся газов определяется сочетанием углеводородов, входящих в их состав. От преобладания углеводородов того или иного ряда зависят токсические свойства нефтепродуктов. Так, тяжелые бензины являются более токсичными по сравнению с легкими. Токсичность смеси углеводородов в составе нефтепродуктов, выше токсичности отдельных компонентов смеси. Значительно возрастает токсичность нефтепродуктов при переработке сернистых и многосернистых нефтей. Основной вредностью при переработке нефтей, содержащих сернистые соединения, является комбинация углеводородов и сероводорода. Комбинированное действие углеводородов и сероводорода проявляется быстрее, чем при изолированном действии углеводородов.

Действие на организм углеводородных компонентов в сочетании с сероводородом многообразно. Прежде всего страдает центральная нервная система. При углеводородных отравлениях поражается промежуточный мозг как высший центр вегетативной нервной системы.