Меню Рубрики

Установки для перегонки бензина

Теоретические основы процесса

В некоторых случаях фракции, полученные при первичной перегонке, требуется разделить на более узкие погоны, каждый из которых затем используется по своему назначению. Блоки или самостоятельные установки вторичной перегонки бензина построены почти на всех НПЗ.

Вторичная перегонка бензинового дистиллята, представляет собой либо самостоятельный процесс, либо является частью комбинированной установки, входящей в состав нефтеперерабатывающего завода. На современных заводах установки вторичной перегонки бензинового дистиллята предназначены для получения из него узких фракций. Эти фракции используют в дальнейшем как сырье каталитического риформинга — процесса, в результате которого получают индивидуальные ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, либо бензин с более высоким октановым числом. При производстве ароматических углеводородов исходный бензиновый дистиллят разделяют на фракции с температурами выкипания: 62 — 85 °С (бензольную), 85 — 115 (120) °С (толуольную) и 115 (120) — 140 °С (ксилольную).

Во фракциях легкого и тяжелого бензинов, отбираемых с верха соответственно отбензинивающей и атмосферных колонн, содержатся растворенные углеводородные газы (С14). Поэтому прямогонные бензины должны подвергаться вначале стабилизации с выделением сухого (С12) и сжиженного (С24) газов и последующим их рациональным использованием.

Прямогонные бензины после предварительной стабилизации не могут быть использованы непосредственно как автомобильные бензины ввиду их низкой детонационной стойкости. Для регулирования пусковых свойств и упругости паров товарных автобензинов обычно используется только головная фракция бензина н.к. — 62 (85 °С), которая обладает к тому же достаточно высокой детонационной стойкостью.

Для последующей переработки стабилизированные бензины подвергаются вторичной перегонке на фракции, направляемые как сырье процессов каталитического риформинга с целью получения высокооктанового компонента автобензинов или индивидуальных ароматических углеводородов — бензола, толуола и ксилолов. При производстве ароматических углеводородов исходный бензин разделяют на следующие фракции с температурными пределами выкипания: 62 — 85 °С (бензольную), 85 — 105 (120 °С) (толуольную) и 105 (120) — 140 °С (ксилольную). При топливном направлении переработки прямогонные бензины достаточно разделить на 2 фракции: н.к. — 85 °С и 85 — 180 °С.

Основным процессом вторичной перегонки является ректификация.

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фракции, которые различаются по температуре кипения. Физическая сущность ректификации, протекающей в процессе перегонки нефти, заключается в двухстороннем массо- и теплообмене между потоками пара и жидкости при высокой тербулизации контактирующих фаз. В результате массообмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При определенном числе контактов между парами и жидкостью можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих, и жидкость — из высококипящих компонентов. Ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости. При ректификации паров жидкое орошение создается путем конденсации парового потока вверху колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости — путем испарения части ее внизу колонны.

Процесс ректификации может осуществляться в периодическом или непрерывном режиме при различном давлении: в вакууме (для разделения смесей высококипящих веществ), при атмосферном давлении или давлении выше атмосферного.

Конструкция аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа контакта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести.

На установке первичной перегонки нефти основным аппаратом процесса ректификации является ректификационная колонна — вертикальный аппарат цилиндрической формы. Внутри колонны расположены тарелки — одна над другой. На поверхности тарелок происходит контакт жидкой и паровой фаз. При этом наиболее легкие компоненты жидкого орошения испаряются и вместе с парами устремляются вверх, а наиболее тяжелые компоненты паровой фазы, конденсируясь, остаются в жидкости. В результате в ректификационной колонне непрерывно идут процессы конденсации и испарения.

При ступенчатом осуществлении процесса ректификации контакт пара и жидкости может происходить в противотоке, в перекрестном токе и прямотоке. Если ректификация идет непрерывно во всем объеме колонны, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке.

По способу контакта между паром (газом) и жидкостью все ректификационные аппараты на установках первичной перегонки нефти характеризуются непрерывной подачей обеих фаз.

На большей части действующих установок ректификация протекает нечетко. Получаемые компоненты светлых и масляных дистиллятов не соответствует требуемому фракционному составу, наблюдается налегание фракций, часть наиболее тяжелых фракций светлых нефтепродуктов — дизельного топлива — проваливается вниз колонны, в мазут.

Современные ректификационные аппараты подразделяются:

-по числу получаемых в них дистиллятов — на простые и сложные колонны. Простые колонны (без вывода боковых погонов) — это колонны стабилизации, вторичной перегонки бензина или дизельного топлива. Сложные колонны — это основные колонны, установки — атмосферная и вакуумная;

-по типу внутренних контактных устройств — на насадочные и тарельчатые. В первых контакт и массообмен пара и жидкости происходят в пленочном режиме на развитой поверхности специальной насадки (обычно это вакуумные колонны), а во вторых — путем барботажа пара через слой жидкости на специальных тарелках;

Читайте также:  Установка requiem с помощью mod organizer

-по уровню давления в колоннах — на атмосферные, вакуумные и с высоким избыточным давлением. К атмосферным относятся колонны, где абсолютное давление не превышает 200-250 кПа (атмосферные колонны перегонки нефти).

На конструкцию ректификационной колонны оказывают влияние технологические особенности: система подачи сырья, отвод боковых жидких погонов, подача орошений, пара и др.

Контактными называются внутренние устройства колонны, на которых происходит контакт паровой и жидкой фаз, в результате которого реализуется процесс тепло- и массообмена и в итоге процесс ректификационного разделения сложной смеси.

В зависимости от способа организации этого контакта устройства делятся на две большие группы — насадки и тарелки.

Насадки представляют собой ячейки (элементы), заполняющие объем колонны на определенном высоте и имеющие развитую внешнюю поверхность в единице объема колонны (100-800 м 2 /м 3 ). За счет такой развитой поверхности создается соответствующая поверхность пленки, стекающей по насадке жидкости, и интенсифицируются в единице объема колонны тепло- и массообмен.

В зависимости от того, как располагаются ячейки насадки в объеме колонны, насадки бывают нерегулярные и регулярные.

Нерегулярными считаются насадки, элементы которых засыпаются в колонну на определенную высоту и располагаются в ней хаотично.

4. кольца с крестообразными перегородками;

7. керамические насадки Инталлокс;

8. штампованные металлические насадки Инталлокс;

Наиболее распространены насадки кольцевого типа (1-4). Для промышленных колонн их изготавливают и фарфора, керамики или нержавеющей стали, а для малых (лабораторных) колонн — из тонкой сетки. Насадки из проволочных пружин (5-6) применяют в лабораторных или пилотных условиях. Седловидные насадки (7-9) из керамики или металла используют в промышленных колоннах разделения углеводородов или легких бензиновых фракций, причем эти насадочные элементы могут быть загружены в колонну «навалом» или уложены отдельными рядами, что повышает их эффективность.

К регулярным относятся насадки, расположение элементов которых в объеме колонны подчинено определенному геометрическому порядку, создающему упорядоченные каналы для прохода паров.

Тарелки представляют собой такой тип контактного устройства, на котором контакт (и соответственно тепло- и массообмен) пара и жидкости осуществляется в барботажном струйном или вихревом режиме. Эти режимы контакта определяются конструктивным устройством тарелки. В отличие от насадок, где контакт пара и пленки жидкости непрерывен вдоль всей высоты слоя насадки (противотоком), в тарельчатой колоне этот контакт дискретно осуществляется на каждой тарелке, после его обе фазы разделяются и вступают в новый контакт на смежных тарелках — пар на вышележащей, а жидкость — на нижележащей.

Конструкций ректификационных тарелок, также как и насадок, очень много, но основные из них:

3. ситчатая перекрестноточная;

Простейшая из них — решетчатая провальная тарелка, полотно которой имеет геометрически упорядоченные ряды щелей, через которые вверх проходит пар, барботируя через слой жидкости на тарелке, и через которые часть избыточной жидкости стекает (проваливается) струями на нижележащую тарелку. Такая тарелка очень чувствительна к изменению нагрузки по жидкости, при изменениях которой от расчетной на 20-30% тарелка может либо захлебнуться, либо не удерживать на полотне слой жидкости.

Дырчатая волнообразная тарелка является усовершенствованной решетчатой. Полотно ее имеет не щели, а отверстия диаметром 10-15 мм. Профиль полотна в разрезе — синусоидальный. Это позволяет разделять зоны преимущественного прохода пара (верхние изгибы тарелки) и стока жидкости (нижние изгибы полотна тарелки). Слой жидкости на тарелки удерживается выше верхних изгибов, и поэтому пар барботирует через этот слой. Тарелка рассчитана на колонны малого диаметра и применяется в колоннах стабилизации бензина и разделения углеводородных газов.

Обе тарелки (1 и 2) является провальными, и колонна с такими тарелками работает в режиме противотока пара и жидкости. Остальные тарелки являются перектрестноточными, т.е. жидкость на них движется не навстречу потоку пара, а параллельно или под углом, близким к прямому.

Простейшей из тарелок такого типа является ситчатая (дырчатая) перекрестноточная тарелка. Полотно ее имеет отверстия диаметром 8-12 мм по всей площади, кроме двух противоположных сегментов, где находятся сливные трубы. Ситчатые тарелки используются в колоннах небольшого диаметра (до 2 м) при ректификации легких фракций нефти. В последние 10-15 лет появились варианты ситчатых тарелок, полотно которых выполнено из просечно-вытяжного листа. Поток пара, проходя через такое полотно, отклоняется от вертикали и на выходе из барботажного слоя отклоняется под углом 40-60° к горизонтали. Чтобы интенсифицировать работу тарелки на пути выходящего из барботажного слоя пара, наклонно устанавливают отбойные элементы, изготовленные из того же просечного листа. Ударяясь об эти элементы, парожидкостная смесь сепарируется: жидкость пленкой стекает по элементу вниз, в зону барботажа, а пары через щели проходят в межтарельчатое пространство. Такие тарелки имеют очень малое гидравлическое сопротивление (0,1-0,2 кПа) и обеспечивают достаточно высокую эффективность массообменных процессов, что позволяет использовать их в промышленных вакуумных колоннах АВТ диаметром до 10 м. Недостаток таких тарелок состоит в том, что при малейшей негоризонтальности или местных выпуклостях или вмятинах полотна тарелки она работает неравномерно по всей площади — в нижележащих точках проваливается жидкость, а в вышележащих — проскакивает без барботажа пар. В результате снижается эффективность тарелки.

Читайте также:  Установка и крепление сантехники

Одним из старейших по длительности использования и массовых до сих пор типов тарелок является колпачковая тарелка с круглыми (капсюльными) колпачками. Ее отличие от предыдущих — наличие у каждого отверстия для прохода паров патрубка определенной высоты, над которыми укреплен колпачок с прорезями для прохода паров по всему нижнему его краю. Такое устройство позволяет ввести поток пара в слой жидкости на тарелке параллельно ее плоскости и раздробленным на множество мелких струй. Кроме того, встречные струи от соседних колпачков, соударяясь, создают завихрения в межколпачковой зоне, в результате чего повышается эффективность тарелки. Существует большое число модификаций колпачковой тарелки, различающихся устройством и формой колпачков. Первая из них — это тарелка с круглыми колпачками. Такая тарелка универсальна, она нашла применение в различных колоннах — от колонн газоразделения до атмосферных и вакуумных на АВТ. В последних она используется редко из-за большой металлоемкости тарелки, сложности изготовления и монтажа. Вторая модификация — это тарелки с литыми или штамповыми прямоугольными (туннельными) колпачками. Третья модификация — это желобчатая тарелка. В 1940-60-е годы такая тарелка получила очень широкое применение в колоннах АВТ диаметром от 1 м до 7 м, главным образом из-за большой простоты монтажа и демонтажа, однако по металлоемкости она имеет мало преимуществ. В настоящее время желобчатая тарелка применяется редко и сохранилась лишь в старых ректификационных колоннах, не подвергшихся реконструкции.

Оригинальность тарелки из S-образных элементов состоит в том, что у нее полотно и колпачки образуют одинаковые элементы, но каждый колпачок при этом имеет прорези для прохода паров только с одной стороны, т.е. на единицу площади барботажа тарелки паровой вводится в жидкость меньшим (по сравнению с желобчатой тарелкой) «фронтом» дробленых струй. Тарелки из S-образных элементов нашли очень большое распространение во всех колоннах АВТ, кроме вакуумных (из-за повышенного гидравлического сопротивления), благодаря малой металлоемкости, простоте изготовления (штамповка) и монтажа в сочетании с высокой эффективностью (средний к.п.д. 0,4-0,7).

Клапанные тарелки по принципу устройства ближе к дырчатым, но в отличие от них позволяют регулировать проходное сечение отверстий для паров. Для этого над каждым отверстием имеется устройство (клапан), который в зависимости от количества паров под их напором приподнимается (или поворачивается над отверстием, изменяя таким образом проходное сечение для паров. Клапанные тарелки сочетают в себе ряд преимуществ (малая металлоемкость, простота сборки, равномерный барботаж в широком интервале нагрузок по пару и жидкости и др.), которые позволили им стать самыми распространенным типом тарелок. Эти тарелки применяют практически во всех типах колонн нефтепереработки — от газоразделительных до вакуумных.

Для всех рассмотренных типов тарелок факторами, определяющими область их применения и эффективность работы, являются:

-равномерность и интенсивность барботажа по площади тарелки;

-диапазон нагрузок по пару и жидкости, в котором тарелка работает нормально (без провала жидкости и интенсивного уноса капель);

В процессе перегонки нефтепродуктов, в особенности бензиновой и керосиновой фракций, по сравнению с другими тарелками наиболее выгодно применять колонны с колпачковыми тарелками.

Для стабилизации и вторичной перегонки прямогонных бензинов с получением сырья каталитического риформинга топливного направления применяют в основном двухколонные схемы, включающие колонну стабилизации и колонну вторичной перегонки бензина на фракции н.к. — 85 и 85 — 180 °С. Как наиболее экономически выгодной схемой разделения стабилизированного бензина на узкие ароматикообразующие фракции признана последовательно-параллельная схема соединения колонн вторичной перегонки, как это принято в блоке стабилизации и вторичной перегонки установки ЭЛОУ-АВТ. В соответствии с этой схемой прямогонный бензин после стабилизации разделяется сначала на 2 промежуточный фракции (н.к. — 105 °С и 105 — 180 °С), каждая из которых затем направляется на последующее разделение на узкие целевые фракции.

Как видно из рисунка, нестабильный бензин из блока АТ после нагрева в теплообменнике поступает в колонну стабилизации (дебутанизатор) 1. С верха этой колонны отбирают сжиженные газы С24, которые проходят конденсатор-холодильник и поступают в газосепаратор. Часть конденсата возвращается в колонну 1 в качестве острого орошения, а балансовое количество выводится с установки. Подвод тепла в низ дебутанизатора осуществляется горячей струей подогретого в печи стабильного бензина. Из стабильного (дебутанизированного) бензина в колонне 2 отбирают фракцию С5 — 105 °С. Пары этой фракции конденсируют в аппарате воздушного охлаждения. Часть конденсата возвращают в колонну 2 в качестве острого орошения, а балансовую часть направляют в колонну 3. Кроме того часть паров верха колонны 2 подают без конденсации в колонну 3. С верха колонны 3 отбирают фракцию С5 — 62 °С, с куба — 62 — 105 °С, которая может выводиться с установки как целевая либо направляться в колонну 4 для разделения на фракции 62 — 85 °С (бензольную) и 85 — 105 °С (толуольную).

Читайте также:  Установка газовых плит в вао

вторичная перегонка бензин ректификация

Рисунок 1.1 Принципиальная схема блока стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ-6: 1 — колонна стабилизации; 2 — 5 — колонны вторичной перегонки; I — нестабильный бензин; II — фракция С5 — 62 °С; III — фракция 65 — 105 °С; IV — фракция 62 — 85 °С; V — фракция 85 — 105 °С; VI — фракция 105 — 140 °С; VII — фракция 140 — 180 °С; VIII — сжиженная фракция С24; IX — сухой газ (С12); X — водяной пар.

Тепло в низ колонны 4 подводится через кипятильник, а остальных колонн вторичной перегонки (2,3 и 5) — с горячей струей подогретого в печи кубового остатка этих колонн.

Остаток колонны 2 — фракцию 105 — 180 °С направляют на разделение в колонну 5 на фракции 105 — 140 °С и 140 — 180 °С.

Широкие фракции прямогонных бензинов (н. к.— 180°С) подвергают вторичной перегонке на блоках установок АТ и АВТ или на специальных установках вторичной перегонки с получением широкой утяжеленной или узких бензиновых фракций, используемых в качестве сырья каталитического риформинга. В зависимости от состава нефти, ассортимента нефтепродуктов и принятой поточной схемы переработки нефти на блоках и установках вторичной перегонки бензинов получают следующие фракции:

Условное название фракции или целевое ее назначение

источник

Блок стабилизации и вторичной перегонки бензина

Газ и нестабильный бензин с блока атмосферной перегонки направляются на блок стабилизации и вторичной перегонки бензина, где подвергаются стабилизации с выделением сухого (С12) и сжиженного (С24) газов и последующим их рациональным использованием.

Прямогонные бензины после стабилизации не могут быть использованы в качестве автомобильных ввиду низкой детонационной стойкости. Обычно в качестве автобензинов используется только головная фракция бензина – н.к.-62(85 0 С). Для последующей переработки стабилизированные бензины подвергаются вторичной перегонке на фракции, направляемые как сырье для процессов каталитического риформинга с целью получения высокооктанового компонента автобензинов или индивидуальных ароматических углеводородов – бензола, толуола или ксилолов. При производстве ароматических углеводородов бензин разделяют на три фракции: бензольную (62-85 0 С), толуольную (85-105 0 С) и ксилольную (105-140 0 С). При топливном направлении переработки прямогонные бензины достаточно разделить на две фракции: н.к.-85 0 С и 85-180 0 С.

Для стабилизации и вторичной перегонки прямогонных бензинов с получением сырья каталитического риформинга топливного направления применяют в основном двухколонные схемы, включающие колонну стабилизации и колонну вторичной перегонки бензина на фракции н.к. — 85 0 С и 85 — 180 0 С. Как наиболее экономически выгодной схемой разделения стабилизированного бензина на узкие ароматические фракции признана последовательно — параллельная схема соединения колонн вторичной перегонки, как это принято в блоке стабилизации и вторичной перегонки установки ЭЛОУ — АВТ — 6. В соответствии с этой схемой прямогонный бензин после стабилизации разделяется сначала на 2 промежуточные фракции (н.к. — 105 0 С и 105 — 180 0 С), каждая из которых затем направляется на последующее разделение на узкие целевые фракции.

Принципиальная схема блока стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рисунке 4.

Нестабильный бензин из блока AT после нагрева в теплообменнике поступает в колонну стабилизации (дебутанизатор) 1. С верха этой колонны отбирают сжиженные газы С2–С4 , которые проходят конденсатор-холодильник и поступают в газосепаратор. Часть конденсата возвращается в колонну 1 в качестве острого орошения, а балансовое количество выводится с установки. Подвод тепла в низ дебутанизатора осуществляется горячей струей подогретого в печи стабильного бензина.

Рисунок 4 — Принципиальная схема блока стабилизации и вторичной перегонки бензина установки ЭЛОУ-АВТ-6: 1 — колонна стабилизации; 2–5 — колонна вторичной перегонки; I — нестабильный бензин; II — фракция С5 — 62 °С; III — фракция 65…105 °С; IV — фракция 62…85 °С; V — фракция 85…105 °С;

VI — фракция 105…140 °С; VII — фракция 140…180 °С; VIII — сжиженная фракция С2–С4; IX — сухой газ (С1–С2); X — водяной пар

Из стабильного (дебутанизированного) бензина в колонне 2 отбирают фракцию С5–105 °С. Пары этой фракции конденсируют в аппарате воздушного охлаждения. Часть конденсата возвращают в колонну 2 в качестве острого орошения, а балансовую часть направляют в колонну 3. Кроме того, часть паров верха колонны 2 подают без конденсации в колонну 3. С верха колонны 3 отбирают фракцию С5–62 °С, с куба — 62…105 °С, которая может выводиться с установки как целевая либо направляться в колонну 4 для разделения на фракции 62…85 °С (бензольную) и 85…105 °С (толуольную). Остаток колонны 2 — фракцию 105…180 °С — направляют на разделение в колонну 5 на фракции 105…140 °С и 140…180 °С.

Тепло в низ колонны 4 подводится через кипятильник, а остальных колонн вторичной перегонки (2, 3 и 5) — с горячей струей подогретого в печи кубового остатка этих колонн.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 10317 — | 7979 — или читать все.

источник