Тұрақтандырғыш колоннаны есептеу

Гудронға дейінгі айдауды, егер мазутта атмосфералық және мазутты вауумдық айдауды бір құрастырма қондырғыда атмосфера-вакуумды құбырлы (АВҚ) қондырғыларда жүргізеді.

Көпшілік зауыттарда мұнайды атмосфералық және мазутты вакуумдық айдауды бір құрастырма қондырғыда атмосфера-вакуумды (АВҚ) қондырғыларда жүргізеді.

Алғашқы айдау өнімдері. Мұнайды атмосфералық қысымда алғашқы айдау нәтижесінде мынадай өнімдер алынады:

Негізінен пропан мен бутаннан тұратын сұйытылған көмірсутекті газ (тұрақтандырушы басты фракция). өнім мөлшері мұнайдың кен орнындағы қондырғыларда қаншалықты терең тұрақталғанына байланысты болады. Бұл өнімді күкіртті қосылыстардан тазартылған соң, шаруашылықта отын, газдарды бөлу қондырғыларына, шикі зат есебінде пайдалануға болады.

Бензин фракциясы. 30-1800С аралығында айдалады. Каталитикалық риформинг қондырғыларында шикі зат есебінде қолданады, кейбір кездерде автобензин компоненті есебінде де пайдаланылады.

Керосин фракциясы. 120-3150С аралығында айдалады. Ауареактивті қозғалтқыштарда, жарық алуда, тракторлардың карбюратор қозғалтқыштарында отын есебінде пайдаланылады. Гидротазалау, сілтімен әрекеттеу немесе меркаптансыздандыру қондырғыларында күкіртті қосылыстардан бөлу және пайдалану сапасын жақсарту мақсатында қосымша әрекеттеуден өтеді.

Дизел фракциясы. 180-3500С аралығында айдалады. Бұрын дизел фракциясын атмосфералық газойл, соляр майы деп атап келді. Бұл фракцияны автомобилдерде, тракторларда, тепловоздарда, теңіз және өзен кемелерінде орналасқан дизел қозғалтқыштардың отыны есебінде пайдаланылады. Қажет болған жағдайда, оны гидрогенизациялық әдіспен күкірттен тазалайды.

Мазут. Бұл мұнайды атмосфералық айдаудың қалдығы. Қазан отыны есебінде пайдаланады, кейбір кездерде термиялық крекинг қондырғысының шикі заты бола алады.

Мазутта вакуумда айдаудан алынатын өнімдер ассортименті, мұнайды өңдеу вариантына байланысты. Мазутты өңдеудің екі жүйесі бар: май және отын алу.

Май алу жүйесінде мазутты өңдеуден 2-3 дистиллятты фракциялар алады, оның әрқайсысын одан әрі тазалаудан өткізеді; тазаланған өнімдерді әртүрлі қатынастарда араластырып, базалық майлардың қажетті сорттардан дайындайды.

Отын алу жүйесі бойынша, әдетте бір фракцияны, 350-5000С аралығында қайнайтұғын бөледі, оны каталитикалық крекинг немесе гидрокрекинг процестерінде шикі зат есебінде пайдаланады. Бұл фракцияны кейбір кезде вакуум газойлі деп те атайды.

Гудрон-мазутты вакуумда айдаудан қалған қалдық; термиялық крекинг, висбрекинг, кокстеу, битум және майлар өндіру қондырғыларында пайдаланады [1].

 

1.3 Екіншілік айдау

 

Мақсаты – біріншілік айдаудан алынған өнімдерді одан да әрі  тар фракцияларға бөлу, сол алынған заттар әр қайсысы өз саласында қолданынуы үшін. МӨЗ – дерде екіншілік айдауға кең бензин фракциясы, дизель фракциясы, май фракциялары, гачтер қолданылады. Процесс АҚ және АВҚ қондырғыларының жеке блоктарында өткізіледі. Біріншілік өңдеу кезінде процесс көбіне тұзсыздандыру және сусыздандыру процестерімен комбинирленсе, екіншілік айдауда бензин фракциясын тұрақтандыру жүреді: ЭЛОУ – АҚ, ЭЛОУ – АВҚ, ЭЛОУ – АВҚ-екіншілік айдау, АВҚ –екіншілік айдау.Буландырушы колоннадан өтетін дистилятты құрамындағы жеңіл компоненттерден арылту үшін ашық қыздырылған су буы беріледі.Кейбір қондырғыларда осы мақсатта кипятильниктер қолданылады.АҚ және АВҚ қондырғыларының ректификациялық секцияларында көбінесе циркуляциялы бүріккіш қолданылады, ол секцияның жоғарғы жағында орналасады. Циркуляциялы флегманы екі табақшамен әкетеді.

Екіншілік өңдеу және басқа да қондырғыларының жұмысының тиімділігін қондырғының қуаты, тоқтаусыз жұмыс істеу мерзімі, мақсатты өнімдерді алу тереңдігі (тұрақтанған бензинді берілген фракциялардың потенциалды мөлшеріне есептегендегі проценті), алынған өнім сапасы, бу, су, электр энергиясы, реагенттер шығынының нормаларының сақталуымен бағалайды.

Жұмыс істеп тұрған қондырғыларды жаңарту және жағңа жабдықтау нәтижесінде олардың техника – экономикалық көрсеткіштерін едәуір жақсартуға болады. Жаңартудың негізгі бағыттары: аппараттардың жылу алмастыру беттерін көбейту, сораптарға қуаты жоғары электр қозғалтқыштарын қою, пештерде қосымша құбыр қою, кейбір ескірген жабдықтарды жаңалау.

Бензинді тұрақтандыру қондырғыларын жетілдірудің негізгі бағыттары: тұрақтанған мөлдір тауарлық бензиннің, олардың бастапқы потенциалына есептегенде, жоғары деңгейде алынуын қамтамассыз ету, дистиляттар сапасын көтеру, шығушы ағымдардың жылуын толық пайдалану есебінен энергия қорларын пайдалану коэффициентін көтеру, электр энергиясын, судың, ауаның, реагенттердің сыбағалы шығынын қысқарту, бақылау мен автоматтандырудың жаңа жабдықтарын өндіру [3].

 

 

 

1.4 Бензинді екіншілік  айдау

 

Кейбір жағдайларда алғашқы айдаудан алынған фракцияларды майда фракцияларға бөліп, оларды кейін қажетіне қарап пайдаланады. Мұнай бөлуді АВҚ және АҚ қондырғылар құрамына кіретін блоктарда немесе өз алдына тұратын айдау блоктары қондырғылары барлық МӨЗ құрамында бар.

Шикі зат пен өнім. Қондырғының шикі заты бензиннің тұрақтандырудан өткен алшақ шетке қайнайтұғын фракциясы болып саналады. Қондырғының өнімдері мынадай бензиннің фракциялары:

1. б.қ-620С – автомобиль бензинінің компоненті, оның жіберу қасиетін көрсетеді, негізінен пентандармен изогександардан тұрады, құрамында тағы бутан мен гексан болады;
2. 62-850С – каталитикалық риформинг қондырғысында бензол алуға шикі зат болып саналады;
3. 85-1050С -  каталитикалық риформинг қондырғысында толуол алуға шикі зат болып саналады;
4. 105-1400С - каталитикалық риформинг қондырғысында ксилолдар алуға шикі зат болып саналады;
5. 140-1800С ұшақ отыны компоненті немесе бензиннің октан санын көтеруге каталитикалық риформинг қондырғысының шикі заты, есебінде пайдаланылады  [6].

Кейбір қондырғыларда бензиннің мынадай тар фракциялары алынады: 62-85, 85-120, 120-1400С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-сурет. Бензинді екіншілік айдау қондырғысы (суреттің сол жақ    бөлігінен оңға қарай).

 

1.5 Бензинді тұрақтандыру  колоннасы

          

Бензинсіздендіру колоннасы мен атмосфералық колоннаның жоғарғы жағынан алынатын ауыр және жеңіл бензиннің құрамында еріген күйдегі көмірсутек  газдары болады (С1-С4). Сондықтан тура айдалған бензинді әрі қарай қолдану үшін  тұрақтандыру колоннасында құрғақ (С1-С2) және сұйылған (С2-С4) газдардан арылту керек. Сондықтан оны тұрақтандырғыш деп аталатын ректификациялық колоннада физикалық тұрақтандыруға ұшыратады.

        Тура айдалған  бензиндер алдын ала тұрақтандырудан кейін автомобиль бензині ретінде қолданыла алмайды, себебі оның детонациялық беріктігі төмен. Бастапқы қасиеттері мен будың серпімділігін реттеу үшін, тауарлық авто бензинді детонациялық беріктігі жоғары болатын  қ.б.-62° (85°С) болып келетін бензиннің бастапқы фракциясы қолданылады.

        Тұрақтандыру  қондырғыларының екі түрі болады:  тұрақтанған бензин және сұйылған  газдар (пропан – бутан фракциясы) және тұрақтанғанбензин мен техникалық  жеке көмірсутектер алу. Тұрақтандырудың бірінші варианты бойынша тұрақсыз бензин жылуалмастырғышта 40-45°С дейін қыздырылады да тұрақтандыру колоннасының орта бөлігіне беріледі. Колонна 1,0-1,5 МПа қысымда жұмыс істейді. Колоннаның жоғарғы жағындағы температура 40°С.

        Колоннаның  жоғарғы жағынан пропан-бутан фракциясы бөлінеді, ол конденсатор – тоңазытқыштан өтеді де аз бөлігі қайтадан суық ағын есебінде беріледі. Тұрақтанған бензин колоннаның астынан шығады. Оның біраз бөлігін қыздырғыштан өткізеді де бу фазасы түрінде колоннаның төменгі жағына жылу беру үшін қайтаберіледі, ал баланс жылуалмастырғыш және тоңазытқыш арқылы дайын өнім есебінде сыйымдылыққа түседі.

         Тұрақтандырудың  екінші варианты бойынша тұрақсыз  газ бензині жылуалмастырғышта  қыздырылады да 4,0МПа қысымда  істейтұғын этан колоннасының орта бөлігіне түседі. Бұл колоннаның жоғары жағынан қалдық пропан колоннасына жіберіледі. Ондағы қысымды 1,5МПа шамасында ұстайды. Пропан колоннасының жоғарғы жағынан пропан аздап метан мен этанның қоспасымен шығады және конденсатор тоңазытқыш арқылы оның аз бөлігі ағын есебінде қайта беріледі, ал оның басқа бөлігі сақтауға сыйымдылыққа түседі. Ағын сыйымдылығының жоғарғы жағынан конденсацияланбаған метан мен пропанды бөліп алады. Пропан колоннасынан шыққан қалдық бутан колоннасынан (0,4-0,6МПа қысым) бағытталады, оның жоғарғы жағынан бутандарды алады. Бутан фракциясы келесі изобутан колоннасында изобутан мен н-бутанға бөлінеді. Бутан колоннасының төменінен тұрақты газ бензинін өнім есебінде алады.

        Барлық ректификациялаушы  колонналардың жоғарғы жағынан өткір ағын есебінде сұйық фазадағы жоғарғы өнімді пайдаланады. Барлық ректификациялау колонналарының төменгі жағына тұрақсыз бензин компоненттерінің бөлінуін жақсарту үшін жылу беріледі. Кейбір қондырғыларда тұрақты бензиннен изопентан мен н-пентанды бөледі. Тұрақты бензинде пропанның ізі ғана және 10-30% бутаннан болады.

        Бензинді тұрақтандыру  және де оны тар фракцияларға  бөлу үшін бірнеше қарапайым  ректификациялық колонналарды қолдануымызға  болады. Барлығымызға белгілі, тұрақтандыруды бірінші колоннада өткізеді, сол уақытта тұрақтандырғыштағы қысымның 0,8-1,4 МПа болуы және хладагент ретінде ауа немесе суық суды пайдалану газдардың толық конденсациялануын береді.   

        Тұрақтанған  бензиннің сапасын оның құрамындағы изобутан мен н- бутанның немесе тауарлы бензиндерде қаныққан бу қысымының рұқсат етілетін мөлшерімен реттеледі. Және де бензинді тұрақтандыру кезінде оның құрамындағы күкірттісутегін 96-99% бөліп алу тиімдірек. Сол арқылы бензинді сілтілік тазалауда реагенттердің шығынын азайтамыз және де күкіртсутегін бөліп алсақ оны алдағы уақытта пайдалана аламыз.Тұрақтандыру кезінде бензиннің құрамындағы  изобутан мен н- бутаннан толықтай құтылуға болады.

         Ары қарай  айдау үшін тұрақтанған бензинді  екіншілік айдауға ұшыратады, ол каталитикалық риформинг шикізаты ретінде, жоғары октанды компонентті автобензин немесе жеке ароматты көмірсутектер – бензол, толуол және ксилол алу үшін, жіберіледі. Ароматтық көмірсутектерді өндіру кезінде бастапқы бензинді қайнау температурасына қарай келесі фракцияларға бөледі: 62-85°С (бензолды), 85-105 (120)°С (толуолды) және 105(120)-140°С (ксилолды). Отындық айдау кезінде тура айдалған бензинді 2 фракцияға бөлу жеткілікті: қ.б.-85°С және 85-180°С.

        Тура айдалған  бензинді отындық бағыттағы каталитикалық риформингке шикізат алу үшін тұрақтандыру мен екіншілік айдауға екі колонналы схема қолданылады, мұнда тұрақтандыру колоннасы мен бензинді екіншілік айдау, қ.б.- 85°С және 85-180°С болатын фракцияларға бөлетін, колоннасынан құралады. Тұрақтанған бензинді аромат түзуші фракцияларға бөлудің экономикалық жағынан тиімді схемасы ретінде ЭЛОУ-АВҚ-6 екіншілік айдау мен тұрақтандыру блогындағыдай, параллель жалғанған схема қолданылады. 

 Осы схемаға байланысты тура  айдалған бензин тұрақтанғаннан кейін  екі аралық фракцияға бөлінеді (қ.б.- 105°С және 105-180°С), одан әрі әрқайсысы жеке фракцияларға бөлінеді. Суретте көрініп турғандай, тұрақтанбаған бензин АҚ блогынан жылуалмастырғышта қыздырылғаннан кейін тұрақтандырғыш колоннасына келіп түседі. Бұл колоннаның жоғарғы жағынан сұйылған газдар С2-С4 бөлінеді, ол конденсатор тоңазытқышқа келіп, газосеператорға өтеді. Конденсаттың бір бөлігі колоннаға қайта беріледі өткір бүріккіш ретінде. Дебутанизатордың астына жылу  тұрақтанған бензин пешінің ыстық ағыны арқылы беріледі.Тұрақтанған бензиннен 2- колоннада  С5 фракциясын 105°С та жинайды. Бұл фракцияның буын ауаны суыту аппаратында конденсирленеді. Өткір бүріккіш ретінде конденсаттың  бір бөлігін қайтадан колоннаға береді, балансты бөлігін басқа колоннаға жібереді. Балансты бөлігі берілген колоннаның үстінен С5-62°С, кубтан 62-105°С, бұлар фракцияға бөлгіш ретінде 62-85°С (бензол фр) және 85-105°С (толуол фр) .

105-180°С фракцияның қалдығын келесі  колоннаға 105-140°С мен 140-180°С фракцияларына жібереді. Екіншілік айдау колонналары кепятильник және қыздырылған пештің ыстық ағыны арқылы ысытылады [8].

        

                              

 

          2-сурет. ЭЛОУ-АВТ-6: ортасында – атмосфералық колонна, оң жағында – вакуумдық колонна.

 

1.6 Тұрақтандыру колоннасында жүретін коррозия

      

Тұрақтандыру колоннасына түскен бензин, сол колоннаның үстінен бензиннен С1-С2 газдары бөлінеді және де аталып кеткен коррозия агенттері H2S және HCL бөлінеді. Ал бензинде еріген коррозия агенттері тұрақтанған бензин құрамында болады. Осындай коррозияға ұшырататын заттар колоннаның үстіңгі бөлігінде бөлігінде болғандықтан колоннаның үстіңгі бөлігі антикоррозиялық қорғаныссыз қалады. Тұрақтандырғыштың үстіңгі бөлігі осылай коррозияға ұшырап шіриді. Колоннаның астыңғы бөлігі бастапқы кезде зиян шекпейді өйткені өте зиянды заттар колоннаның үстіңгі бөлігінде болады.  Ал сол коррозиядан шіріген құбырдың қалдықтарыколоннаның астыңғы бөлігіне түседі, яғни тұрақтанған бензин құрамына қосылады. Көбінесе коррозия агенттері тұрақтандырғыш колоннаның үстіңгі бөлігіндегі сұйылған газ құрамына өтеді. Тұрақтандыру колоналарында бензинді тұрақтандыру кезінде антикоррозиялық шаралар жүргізілмейді, сондықтан аппаратқа келетін зиян коррозия агенттерінің мөлшеріне байланысты болады. Зауыттардың тәжірибесінен өткен мәселе, шикізат резервуарлары 6-8 жылдан кейін эксплуатациялық қасиеттерін жоғалтады екен, келтірілген шығындар: қақтардың түзіліп резервуарлардың үрленуі. Коррозиялық агенттердің зиянды әсері  және коррозияның өнімдерімен ластану бензинді екіншілік айдау кезінде де жалғасады, бұл жерде бензин қоспасының ректификациясы жүреді. Ал ауқымды коррозия конденсат – тоңазытқыштардың құбырларында жүреді, фракция қ.б. 62-70°С конденсацияланатын ректификациялық колонналардың ағындарында болады.