Висбрекинг

С верха колонны К-101 пары, содержащие углеводородный газ висбрекинга, водяной пар, пары бензиновой фракции, поступают в конденсатор воздушного охлаждения ВХ-101, где охлаждаются и частично конденсируются, далее газожидкостной поток направляется на охлаждение в водяной конденсатор-холодильник Х-101, где происходит дальнейшая конденсация паров.

Из Х-101 газожидкостная смесь с температурой не выше 40оС поступает в емкость Е-101, где осуществляется разделение смеси на углеводородный газ, воду и бензиновую фракцию.

Углеводородный газ из емкости Е-101, содержащий значительное количество сероводорода, направляется в абсорбер К-104, в котором сероводород поглощается 15%-ным раствором моноэтаноламина.

Водяной технологический конденсат из емкости Е-101 отводится в емкость технологического конденсата Е-102 и далее насосом Н-106/1,2 подается в узел очистки стоков.

Уровень воды в емкости Е-101 регулируется клапаном – регулятором который установлен на линии отвода воды в Е-102.

Предусмотрена сигнализация минимального (20 % шкалы прибора) и максимального (80 % шкалы прибора) значений уровня воды в емкости Е-101.

Давление в емкости Е-101 регулируется клапаном-регулятором, который установлен на линии вывода углеводородного газа в абсорбер К-104.

Предусмотрена сигнализация минимального (20 % шкалы прибора) и максимального (60 % шкалы прибора) уровня бензина в емкости Е-101.

Бензиновая фракция с низа емкости Е-101 забирается насосом Н-103/1,2 и подается на верхнюю тарелку колонны К-101 в качестве острого орошения.

Расход острого орошения в колонну К-101 регулируется с коррекцией по температуре верха К-101, клапаном–регулятором который установлен на линии подачи острого орошения в К-101.

Балансовое количество бензиновой фракции с выкида насоса Н-103/1,2 направляется в стабилизатор бензина К-103 или на установку гидроочистки Л-24-6.

Расход нестабильного бензина в стабилизатор бензина К-103 регулируется прибором FIC 337 с коррекцией по уровню поз LIСA 421, клапан-регулятор которого поз.FV 337 установлен на линии подачи нестабильного бензина в К-103.

 

2.4 Описание технологической схемы стабилизации бензина

 

Физическая стабилизация бензиновой фракции осуществляется в полной ректификационной колонне–стабилизаторе бензина К-103, где в качестве контактных устройств используются перекрестноточные насадочные модули в количестве 40 шт.

Режим колонны К-103:

• давление – 0,9 -0,95 МПа (9,0-9,5 кгс/см2),
• температура верха – не выше 90 оС
• температура низа – 200-210 оС.

Предусмотрены два варианта подачи бензина в К-103:

1. нестабильный бензин висбрекинга с выкида Н-103/1,3;
2. нестабильный гидроочищенный бензин от Н-100/1,2.

Нестабильный гидроочищенный бензин с Л-24-6 поступает в Е-100. Расход бензина регулируется приборами поз. UQI 386 (FIС 386, TI 386, PI 386) и клапаном- регулятором поз. FV 386 с коррекцией по уровню поз. LICA 490. Насосом Н-100/1,2 нестабильный бензин забирается с емкости Е-100 и подается в Т-108. Расход бензина регулируется прибором поз. FIC 387 и клапаном - регулятором поз. FV 387.

Перед подачей в колонну К-103 нестабильный бензин подогревается в теплообменнике Т-108 за счет тепла стабильного бензина, далее в Т-109 за счет тепла легкого газойля. Теплоподвод осуществляется в низ колонны, подачей паров из испарителя с паровым пространством Т-110, в котором нагревается остаток с низа колонны К-103. В качестве теплоносителя в Т-110 используется поток циркуляционного орошения после Т-103.

Уровень в испарителе Т-110 регулируется, клапаном-регулятором который установлен на линии вывода потока стабильного бензина из Т-110 после Х-102.

В испарителе Т-110 предусмотрена сигнализация минимального (20 % шкалы прибора) и максимального (80 % шкалы прибора).

Стабильная бензиновая фракция из испарителя Т-110 под собственным давлением проходит теплообменник Т-108, водяной холодильник Х-102 и направляется на установку гидроочистки Л-24-6 или в товарный парк цеха №7 или в емкость Е-6 установки ЭЛОУ-АВТ-6.

С верха колонны К-103 углеводородный газ поступает в конденсатор-холодильник водяного охлаждения Х-103, где охлаждается и частично конденсируется. Из Х-103 газожидкостная смесь с температурой не выше 40°С поступает в емкость Е-103.

Сжиженный газ из емкости Е-103 забирается насосом Н-107/1,2 и подается в качестве острого орошения на верхний насадочный модуль стабилизатора бензина К-103.

Для обеспечения нормальной работы насоса Н-107/1,2 предусмотрен возврат части сжиженного газа с выкида насосов в емкость Е-103.

Температура верха колонны К-103 регулируется подачей острого орошения, расход орошения регулируется, клапаном-регулятором который установлен на трубопроводе подачи острого орошения в К-103 с коррекцией по температуре верха колонны К-103.

Технологический режим в емкости Е-103 (давление и температура) поддерживается таким образом, чтобы обеспечивался требуемый расход сжиженного газа, подаваемого насосом Н-107/1,2 в качестве острого орошения наверх колонны К-103. Балансовый избыток дистиллята К-103 выводится в виде газа из Е-103 в линию от Е-101 в К-104. Постоянный вывод сжиженного газа из секции не предусматривается. Имеется возможность откачать жидкость насосом Н-107/1,2 из Е-103 в емкость Е-101.

Уровень воды в емкости Е-103 регулируется клапаном-регулятором поз.LV 429, который установлен на линии вывода водяного технологического конденсата в емкость Е-102. При повышении уровня воды в емкости Е-103 до 80 % шкалы прибора автоматически открывается клапан поз.LV 429, при снижении уровня до 20 % шкалы прибора клапан поз.LV 429 автоматически закрывается.

 

2.5 Описание технологической схемы очистки углеводородного газа                      висбрекинга

 

Углеводородный газ висбрекинга из емкостей Е-101 и Е-103 поступает в низ абсорбера К-104, предназначенного для моноэтаноламиновой очистки углеводородных газов от сероводорода. Расход замеряется прибором поз.FI 345.

Регенерированный раствор МЭА из узла регенерации насыщенного раствора МЭА поступает в водяной холодильник Т-115 и далее в емкость Е-104. Температура в емкости контролируется прибором поз. TI 1024.

Наверх абсорбера К-104 подается регенерированный 15 % раствор МЭА насосом Н-110/1,2 из емкости Е-104. Расход раствора МЭА регулируется клапаном-регулятором, который установлен на линии подачи раствора МЭА в абсорбер К-104. Расход раствора МЭА устанавливается на уровне обеспечивающей температуру верха абсорбера К-104, не выше 50 0С прибор поз. TI 1019.

С выкида насоса Н-110/1,2 регенерированный раствор МЭА направляется на установку ЭЛОУ-АВТ-6.

Уровень в Е-104 регулируется прибором поз.LICA 446, клапаном-регулятором поз.LV 446. Предупредительная сигнализация срабатывает при минимальном (20 % шкалы прибора) и максимальном (90 % шкалы прибора) значении уровня поз.LICA 446. Аварийная сигнализация и блокировка срабатывает при снижении уровня в Е-104 до минимально допустимого значения (поз.LSA 447), автоматически отключается насос Н-110/1,2.

Емкость Е-104 подключена к системе азотного дыхания и гидрозатвору Е-112.

Режим работы колонны К-104:

• давление – не выше 0,3 МПа (3,0 кгс/см2);
• температура – не выше 50 °С.

Колонна-абсорбер К-104 оборудована перекрестноточными насадочными модулями в количестве 25 шт. Из куба абсорбера К-104 насыщенный раствор МЭА забирается насосом Н-109/1,2 и подается в емкость Е-105, где происходит отстаивание углеводородов, унесенных раствором МЭА. В емкость Е-105 поступает также насыщенный раствор МЭА из узла моноэтаноламиновой очистки газа установки ЭЛОУ-АВТ-6. Отделившиеся углеводороды от раствора МЭА из емкости Е-105 насосом Н-111 откачиваются в емкость Е-101. При снижении уровня углеводородов до 20 % и повышении уровня до 80 % шкалы прибора поз.LIA 439 включается предупредительная сигнализация. При дальнейшем снижении уровня до минимального включается аварийная сигнализация и автоматически отключается насос Н-111.

Расход откачиваемого с низа К-104 насыщенного раствора МЭА регулируется с коррекцией по уровню в К-104 клапаном-регулятором, установленным на трубопроводе нагнетания насоса Н-109/1,2. При снижении уровня в К-104 до 10 % и повышении до 80 % шкалы включается предупредительная сигнализация. При снижении уровня до минимального включается аварийная сигнализация и отключается насос Н-109/1,2.

Уровень в зоне вывода насыщенного раствора МЭА из емкости Е-105 регулируется клапаном-регулятором, который установлен на трубопроводе нагнетания насоса Н-112/1,2, подающего насыщенного раствор МЭА на узел регенерации.

Емкость Е-105 соединена уравнительной линией с К-104 для поддержания постоянного давления в Е-103.

Очищенный углеводородный газ висбрекинга с верха абсорбера К-104 направляется в сепаратор Е-109, далее подогревается в Т-112 и подается в печь П-104 в качестве топлива, и частично сбрасывается в топливную сеть завода.

 

2.6 Материальный баланс

 

По соответствующим формулам расчета теплообменных аппаратов, все данные расчетов сведем в таблицу 5.

 

Таблица 2

Материальный баланс

№ п.п	Параметры Формула, единица измерения	Тяжелый газойль	Гудрон
1	Массовый поток G1 (кг/c)	4,64	26,46
2	Относительная плотность Р420	0,886	0,997
3	Поправочный коэффициент- 5а	0,0033	0,0026
4	Плотность Р1515 = Р420 + 5а	0,8893	0,9996
5	Вязкость V20 (мм/с)	13,1	100
6	Вязкость V80 (мм/с)	8,7	62
7	Коэффициент n =	0,296	0,345
8	Начальная температура tн ( оС )	350	162
9	Конечная температура tк ( оС )	300	173
10	разность температур бТ =tн – tк ( оС )	50	11
11	Средняя температура  tср = ( оС )	325	168
12	Коэффициент теплопроводности  Лср = (1-0,00054tср) ( Вт/м*с )	0,110	0,107
13	Средняя температурная поправка а	0,00066	0,000541
14	Плотность при средней температуре  Р420 = Р420 – а (tср - 20) ( кг/м3 )	685	921
15	Вязкость при средней температуре lg = nlg ( м2/с )	5,74*10-6	48*10-6
16	Динамическая вязкость  м = Vср*Р (кг/с)	3,9*10-3	44*10-3
17	Коэффициент ан при tн (кДж/кг)	798,86	317,96
18	Коэффициент ак при tк (кДж/кг)	659,29	342,61
19	Энтальпия Iн = *ан , (кДж/кг)	847,12	318,02
20	Энтальпия Iк = *ак , (кДж/кг)	699,12	342,68
21	Тепловой поток Q = G (Iн – Iк), (кВт)	686,72	652,38
22	Средняя удельная теплоемкость С = , (кДж/кг*К)	2,96	2,36
23	Площадь поперечного сечения потока, в межтрубном пространстве Sс.ж ,м2		4,9*10-2
24	Площадь поперечного сечения потока, в трубном пространстве SТ ,м2	1,2*10-2
25	Наружный диаметр трубки dн , (м)		0,025
26	Внутренний диаметр трубки dв , (м)	0,02
27	Расчетная скорость истечения потока W = , (м/с)	0,564	0,586
28	Критерий Рейнольдса Re =	2256	996
29	Критерий Прандля Pr =	105	970
30	Критерий Рейнольдса Re =	2256
31	Объемный расход V2 = , (м3/с)	0,0068
32	Объемный начальный расход V0 = , (м3/с)	0,0052
33	Коэффициент объемного расширения В = * К-1	0,00615
34	Число труб, обеспечивающих расход исходного сырья n! =	32
35	Число труб на один ход в теплообменнике	52,5
36	Уточненный критерий Рейнольдса Re = R!	2256
37	Разность температур ∆tб = tн1-tк2 , (0С)	177	177
38	∆tм = tк1-tн2 , ( 0С)	138	138
39	А = , ( 0С)	51	51
40	∆tср. = , ( 0С)	156	156
41	Критерий Гросхофа Gr = *	22852
42	Критерий Нусельта Nu1 = 0,4*0,6*Re0,6*Pr0,36	60
43	Критерий Нусельта Nu2 = 0,74*Re0,2 (Gr*Pr)0,1*Pr0,2		52
44	Коэффициент теплоотдачи L = , (Вт/м2*к)	264	278
45	Тепловое загрязнение наружной поверхности , ( м2*к/Вт)		0,00086
46	Тепловое загрязнение внутренней поверхности , (м2*к/Вт)	0,0172
47	Тепловое сопротивление стальных труб , (м2*к/Вт)	0,000054	0,00054
48	Коэффициент теплопередачи К = Вт/м2 * к	39	39
49	Расчетная площадь поверхности теплообмена FP =	972	972

Один теплообменник типа имеет фактическую площадь поверхности теплообмена Fф1 =537,8 м2 .

Определим потребное количество теплообменников

                                           n = = = 1,81

,принимаем n = 2 т.е., берем одну спаренную секцию, запас площади поверхности теплообмена будет:

                                = = 10,7%,

т.е. секция из двух теплообменников обеспечивает эффективность нагрева заданного объема исходного сырья.

 

2.5 Тепловой баланс

 

Н = 50000 (Мс – Мп) / МсМп, где

Н – теплота крекинг-процесса в ккал/кг при 25 0С и I ат;

Мс – молекулярный вес сырья;

Мп – молекулярный вес продуктов реакции.

Чаще теплоту реакции крекинга определяют при помощи закона Гесса:

 

Qреак. = Qг + QБ + Q п.ф. + Qо – Qс, где

 

Qреак. – теплота реакции;

Qг, QБ, Qп.ф., Qо, Qс – теплота сгорания газа, бензина, промежуточной фракции, остатка и сырья полученные экспериментально.

Теплота реакции термического крекинга выражается в расчете на 1 кг. Крекируемого или превращенного сырья. Так, тепловой эффект висбрекинга тяжелого нефтяного сырья составляет 28-56 ккал на 1 кг. сырья.

При глубине разложения 25-30 % тепловой эффект реакции находится на уровне 28-30 ккал/кг сырья.