Производство мазута

       Таким образом, вопрос обоснования и выбора температурной границы деления нефти зависит от вариантов технологических схем перегонки нефти и мазута и вариантов переработки нефти в целом.

       Обычно перегонку нефти и мазута ведут соответственно при атмосферном давлении и в вакууме при максимальной (без крекинга) температуре нагрева сырья с отпариванием легких фракций водяным паром. Сложный состав остатков перегонки требует также организации четкого отделения от них дистиллятных фракций, в том числе и высокоэффективной сепарации фаз при однократном испарении сырья. Для этого устанавливают отбойные элементы, что и позволяет избежать уноса капель паровым потоком.

4.Схема производства

       В конце 40-х годов установки АВТ имели производительность 500— 600 тыс. т/год. Вскоре эти мощности оказались недостаточными для удовлетворения растущей потребности в массовых нефтепродуктах. С 1950 г. ускоренными темпами начали строить установки АВТ, работающие по схеме двукратного испарения, мощностью 1, 1,5 и 2 млн. т/год. Схема такой промышленной установки мощностью 2 млн. т/год приводится на рис. 1. 

 

       Рис. 1. Принципиальная схема типовой установки двукратного испарения нефти на промышленной АВТ:

      1-сырьевой насос; 2-теплообменник для нагрева сырья; 3-первая ректификационная колонна;  4- конденсатор-холодильник; 5-насос полуотбензиненной нефти; 6-печь; 7-основная  ректификационная колонна; 8-отпарные колонны; 9-теплообменники; 10-холодильники;

        I–обессоленная нефть; II–легкая фракция; III–острое орошение; IV–горячая струя–теплоноситель; V–смесь водяных и бензиновых паров; VI–VIII–компоненты светлых нефтепродуктов; IX–мазут; X–водяной пар: XI–промежуточное циркуляционное орошение.  
 

Описание  схемы

       Предварительно обезвоженная и обессоленная нефть забирается насосом 1 и после нагрева за счет тепла горячих потоков в теплообменнике 2 подается в первую ректификационную колонну 3 (число тарелок 28). Газы и легкие бензиновые пары удаляются с верха колонны и поступают в конденсатор-холодильник 4. Полуотбензиненная нефть с низа колонны 3 насосом 5 подается в печь 6, откуда, нагретая примерно до 350 °С, направляется в основную ректификационную колонну 7 (число тарелок 40). Часть нагретой полуотбензиненной нефти возвращается из печи 6 в качестве горячей струи в первую ректификационную колонну 3 для получения дополнительного количества тепла. Колонна 7 оборудована трехсекционной отпарной колонной 8. Эти установки рассчитаны на переработку стабильных и нестабильных малосернистых и сернистых нефтей восточных районов страны.

     Температура и давление в аппаратах  установки приведены ниже:

     Температура ⁰С:

       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).

       В К-1 в паровой фазе отбирается легкая (головная) бензиновая фракция н.к. – 62 ⁰С или н.к. – 85 ⁰С, а в К-2 - тяжелая бензиновая фракция, выкипающая выше 62 ⁰С или 85 ⁰С, поэтому давление в К-1 выше, чем в К-2 (0,4-0,5 МПа по сравнению с 0,15-0,20 МПа). Это вызвано необходимостью после конденсации паров сохранения фракций в жидкой фазе при температуре окончательного охлаждения 30-35 ⁰С. Однако для более легкой фракции полная конденсация затруднительна. Более полная конденсация достигается применением дополнительного водяного охлаждения (после воздушного). При этом удается полнее сконденсировать легкие бензиновые фракции (особенно это важно в летнее время и в жарком климате). 
 
 
 

5.Простые  расчеты

Тепловой  баланс ректификационной колонны

       Важнейшим этапом технологического расчета аппарата является составление теплового баланса.

       Ректификационные колонны тщательно изолируют, поэтому потери тепла в окружающую среду малы и ими при составлении теплового баланса можно пренебречь. Для всей ректификационной колонны уравнение теплового баланса имеет вид:

Q_F+Q_d+Q_B=Q_D+Q_w;

       где Q_F –тепловой поток вводимого сырья; Q_d –тепловой поток, подаваемого верхнего орошения; Q_B –тепловой поток паров из кипятильника; Q_D–тепловой поток выводимого дистиллята; Q_W–тепловой поток кубого остатка;

       По этому уравнению по заданному Q_D можно найти Q_B, и наоборот. Если колонна работает без кипятильника, то Q_B= 0.

       Нормальная работа технологического аппарата и колонны, в частности обеспечивается равенством подводимого и отводимого тепла (Qприх=Qрасх).

       Для колонн прямой перегонки нефти обычно характерен избыток вводимого тепла, так как общее количество тепла (вносимого или выносимого) определяется массой и энтальпией потока. Энтальпия зависит от температуры и фазового состояния потока. Энтальпия паров всегда превышает энтальпию жидкости при той же температуре на величину скрытой теплоты испарения.       

       В  основную атмосферную и вакуумную колонны установок перегонки  нефти поступает поток питания с более высокой температурой, чем все выводимые дистиллятные продукты, т. е. сырье преднамеренно перегревается, чтобы создать восходящий поток, часть которого необходимо сконденсировать и отвести в виде боковых погонов.

       Для съема избыточного тепла используют, как правило, острое (верхнее) и циркуляционные орошения. Количество острого орошения задается исходя из практических данных. Кратность орошения к балансовому количеству головного погона составляет от 1:1 до 5:1. На практике чаще всего это соотношение равно 2:1. Температура входа верхнего острого орошении определяется эффективностью конденсации и охлаждении верхнего погона бензина и равна 20–35 ⁰С. Поскольку основное назначение острого орошения создание флегмы, то избыток тепла, снимаемый острым орошением, изначально учтен в общем тепловом балансе колонны.           

       Несмотря па подачу верхнего острого орошения, в колонне тем не менее остается избыток тепла (∆Q=Qприх−Qрасх), снимаемый боковыми циркуляционными орошениями, количество которых соответствует количеству боковых погонов (обычно 1–3). При наличии трех циркуляционных орошений происходит более равномерный съем тепла по высоте колонны, что благоприятно влияет на режим работы колонны и качество боковых погонов. Более трех циркуляционных орошений в колонне приводит к увеличению расхода электроэнергии, ухудшению экономических показателей и приводит к перегрузке колонны по жидкой фазе. Расход циркуляционного орошения (Gцо) определяется по уравнению:                                                               

                              Gцо=∆Q\(q₁–q₂),  

       где q₁, q₂– энтальпия циркуляционного орошения при температурах выхода и входа в колонну соответственно.

      Температура выхода циркуляционного орошения близка к температуре выхода соответствующего бокового потока, а температура входа циркуляционного орошения задается, исходя из практических данных (70–100 °С). В том случае, если циркуляционных орошений несколько, то ∆Q делится на число орошений, расход которых определяется в соответствии с температурами их выхода.

     В тепловом балансе колонны следует учитывать тепло, вносимое в низ колонны для создания восходящего потока паров и регулирования качества остатка, выводимого с низа колонн. 

6.Коррозионное действие мазута на оборудование

       Мазут относиться к слабо коррозионно–активным  жидкостям, скорость коррозии металлов при контакте с мазутом составляет 0,05–0,1 мм. металла в год. В связи с этим при выборе материала для изготовления оборудования применяются легированные стали с содержанием хрома, марганца, титана и т.п. Для изготовления оборудования используются стали марок: 08Г2С, Х18Н10Т и т.п. При расчетах на прочность аппаратов и оборудования с учетом коррозии вводят поправки на толщину стенки. К примеру, если срок службы аппарата составляет 12 лет, то с учетом коррозии толщину стенку увеличивают на 1,2мм. А для борьбы с коррозийностью нефти как сырья для получения мазута применяют электрообессоливающие установки (ЭЛОУ). ЭЛОУ состоит из:

–Электродегидраторов, включаемых в схему последовательно или параллельно.

–Реагентного  хозяйства, служащего для хранения и ввода в сырье (нефти) деэмульгатора  и воды.

       Для защиты колонного оборудования от коррозии применяют антикоррозионные добавки: ингибитор коррозии и нейтрализатор коррозии, которые вводятся непосредственно в «шлемовые»  трубопроводы колонн К–1 и К–2. На старых установках используют для защиты от коррозии 2–4% раствор аммиачной воды, которую также вводят «шлемовые»  трубопроводы колонн К–1 и К–2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.Перечень  основного оборудования  в технологической  схеме

      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 ⁰С до температуры 360–370 ⁰С;

4.Теплообменники. Служат для нагревания нефти  до температуры 190–200 ⁰С 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 нефтипродуктов.

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

8.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).