Задание

1. Построить кривую разгонки бензина, отложив по горизонтали % отгона бензина, а по вертикали – температуру перегонки. Для построения кривой разгонки бензина использовать данные табл. 1.

Таблица 1. Исходные данные

№№ п/п	Отгон, %	Температура перегонки, 0 С
1.	начало кипения	35
2.	10	70
3.	50	115
4.	90	145
5.	97,5	180
6.	конец кипения	195

2. Кривая разгонки бензина расположена выше кривой разгонки по ГОСТ. Что это означает: в состав бензина входят более лёгкие или более тяжёлые углеводороды ? Ответить на данный вопрос, используя построенную кривую разгонки бензина.

Необходимые принадлежности

1. Простой карандаш, линейка, ластик.

Работа в аудитории

1. Основные характеристики топлив для карбюраторных двигателей.

2. Октановое число и способы повышения октанового числа бензинов.

3. Для чего строят кривую разгонки бензина ?

4. Построить кривую разгонки бензина, используя данные табл.1.

5. Какие свойства топлив характеризует температура 10%, 50% и 90% отгона?

Содержание отчёта

1. Номер и название работы;

2. Цель работы;

3. Задание с исходными данными;

4. Необходимые принадлежности;

5. Выполненные задания;

6. Заключение, ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Для каких двигателей используются в качестве топлива бензиновые фракции ?

2. Какие показатели качества топлив для карбюраторных двигателей ?

3. Что такое октановое число ?

4. Как повысить октановое число ?

5. Характеристики свойств топлив при 10%, 50% и 90% доле отгона.

6. На каких технологических установках можно получить компоненты автомобильного бензина ?

Литература

1. В. П. Суханов. Переработка нефти, М.: Высшая школа, 1979. – 335.

Практическое занятие № 3

Установка ЭЛОУ-АВТ, измерение и регулировка параметров процесса

Цель занятия: ознакомление с технологической установкой ЭЛОУ-АВТ, параметрами процесса.

Пояснения

Установка предназначена для получения из нефти дистиллятов бензина, керосина, дизельного топлива, трех масляных фракций разной вязкости и гудрона. Кроме этих продуктов на установке получаются сухой и жирный газы, сжиженный газ (рефлюкс), легкий вакуумный газойль. На перегонку обычно поступают нефти или смеси нефтей с содержанием светлых дистиллятов (выкипающих до 350 °С) от 42 до 50 % (масс.).

Современные установки большой мощности со­стоят из следующих блоков:

предварительного нагрева нефти в теплообмен­никах;

электрообессоливания и обезвоживания нефти (блок ЭЛОУ);

последующего нагрева в теплообменниках;

отбензинивания нефти (колонна повышенного давления с нагревательной печью);

атмосферной колонны (с нагревательной печью и отпарными колоннами);

фракционирования мазута под вакуумом (с нагре­вательной печью, отпарными колоннами и системой создания вакуума);

стабилизации и вторичной перегонки бензина на узкие фракции.

Технологическая схема установки представлена на рисунке 1. Исходная нефть насосом 1 несколькими параллельными потоками (на схеме показаны четыре потока) проходит через группу теплообменников 7, 8, 9, 10, 11, 12 и. 13, где она нагревается до температуры 100—130 °С. Использование такой системы нагрева нефти позволяет создать более эффективный тепло­обмен. После теплообменников для усреднения тем­пературы потоки нефти смешиваются в общем кол­лекторе (на схеме не показан). Далее нефть снова четырьмя параллельными потоками направляется в две ступени электродегидраторов 14 (блок ЭЛОУ). По выходе из блока ЭЛОУ нефть нагревается вначале в параллельно включенных теплообменниках 15 и 16, а затем в теплообменнике 18.

Нагретая до 200—250 °С нефть поступает в отбензинивающую колонну 19 по двум тангенциальным вводам. Из этой колонны сверху уходят газы, пары воды и легкой бензиновой фракции (с концом кипе­ния 120—160 °С). Для конденсации паров и охлажде­ния смеси служат аппарат воздушного охлаждения 20 и расположенный за ним водяной холодильник 21. В сепараторе 22 от сконденсированной легкой бензиновой фракции отделяются газ и вода. Газ, пройдя клапан, регулирующий давление в системе колонна 19 — сепаратор 22, направляется в секцию очистки от сероводорода, а вода с низа сепара­тора 22, который снабжен регулятором межфазового уровня (вода—бензин), поступает в систему очистки сточных вод.

Циркулирующая часть бензина (орошение) воз­вращается в колонну с помощью насоса 25, а балансо­вое его количество отводится из этого блока и пере­дается в блок стабилизации бензина, в колонну-стабилизатор 59. Для поддержания температуры низа колонны 19 частично отбензиненная нефть забирается насосом 24, проходит змеевики печи 23 и, нагретая до 350—370 °С, возвращается в нижнюю часть колонны. Балансовое количество отбензиненной нефти с по­мощью насоса 26 проходит через змеевики печи 27 и с температурой 370—380 °С подается по двум тангенциальным вводам в атмосферную колон­ну 30.

Из колонны 30 сверху отводятся пары тяжелого бензина и воды, а также газы разложения, образо­вавшиеся при нагреве нефти в печи 27; они проходят аппарат воздушного охлаждения 31 и водяной холо­дильник 32. Полученная газожидкостная смесь газ— бензин—вода разделяется в сепараторе 33, с верха которого уходит газ (в топливную систему), а с низа — водяной конденсат (отводится, дренируется, в си­стему очистки воды). Конденсат тяжелой бензиновой фракции отводится насосом 44 и вместе с фракцией легкого бензина передается на стабилизацию. В ка­честве орошения атмосферной колонны 30 исполь­зуется верхнее циркуляционное орошение. Цирку­лирующая жидкость (флегма) с третьей тарелки (сверху) колонны 30 поступает через аппарат воздуш­ного охлаждения 34 и водяной холодильник 37 на прием насоса 43 и этим насосом закачивается на верхнюю тарелку колонны.

Керосиновая фракция выводится с низа отпарной колонны 35 насосом 42 через теплообменник 7 и аппарат воздушного охлаждения 6 отводится с уста­новки.

Фракция дизельного топлива выводится из отпар­ной колонны 36 насосом 41. Тепло дизельного топ­лива используется в теплообменнике-подогревателе 78 колонны 68, затем — в теплообменнике 9. После охлаждения в аппарате воздушного охлаждения 4 фракция дизельного топлива отводится с установки. Для увеличения отбора дизельного топлива в низ колонны 30 подается перегретый (400 °С) водяной пар. Пар подается и в отпарные колонны 35 и 36 для удаления легких фракций.

Атмосферная колонна 30 имеет еще два циркуля­ционных орошения. Среднее циркуляционное оро­шение — флегма забирается с ректификационной отборной тарелки насосом 38, прокачивается через теплообменник 10, аппарат воздушного охлаждения 28 и возвращается в колонну 30 на три тарелки выше отборной. Нижнее циркуляционное орошение — флегма забирается с отборной тарелки насосом 39, прокачивается через теплообменник 15, аппарат воздушного охлаждения 29 и возвращается в колонну на третью расположенную выше тарелку.

С низа атмосферной колонны 30 насосом 40 откачивается мазут, который нагревается в змеевике вакуум-печи 56 и по двум тангенциальным вводам подается в вакуумную колонну 48. В сечении пита­ния этой колонны над вводом сырья установлены отбойные тарелки для предотвращения «заноса» капель жидкого остатка. Для орошения верха колонны 48 используется верхнее циркуляционное орошение: первая масляная фракция с третьей верхней тарелки вакуумной колонны забирается насосом 51, прокачивается через теплообменник 12, аппарат воздушного охлаждения 47 и после него циркулирую­щая часть возвращается на верхнюю тарелку ко­лонны 48. Балансовое количество первой масляной фракции отводится с установки.

Неконденсирующиеся вверху вакуумной колонны компоненты, представляющие смесь легких фракций, газов разложения, паров воды и воздуха (засасывае­мый через неплотности), выводятся из колонны 48 и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 46 (его может и не быть), затем в водяной холодиль­ник поверхностного типа 45, после которого газо­жидкостная смесь поступает в систему создания вакуума .

Вторая масляная фракция выводится с низа отпарной колонны 49 насосом 54 и после теплообмен­ника 11, аппарата воздушного охлаждения 3 откачи­вается с установки. Третья масляная фракция отво­дится с низа отпарной колонны 50 и направляется насосом 52 через теплообменник 13 и аппарат воздуш­ного охлаждения 2 в резервуар.

Нижнее циркуляционное орошение вакуумной колонны 48 осуществляется с помощью насоса 55, которым флегма возвращается через теплообменники 16 и аппарат воздушного охлаждения 17 в колонну. Для увеличения отбора третьей масляной фракции в низ колонны 48 подают водяной пар. Гудрон с низа колонны 48 забирают насосом 53 и откачивают с уста­новки через теплообменники 18 и 8 и аппарат воздуш­ного охлаждения 5.

Нестабильные бензины из сепараторов 22 и 33 насосами 25 и 44 двумя параллельными потоками вначале проходят теплообменники 60 и 61, затем поступают в колонну 59. Питание колонны двумя потоками бензинов (легкого и тяжелого) в различные секции позволяет уменьшить расход энергии на стабилизацию бензина. В колонне 59 из бензиновой фракции удаляются растворенные газы, которые выводятся сверху и направляются в аппарат воздуш­ного охлаждения 58, затем в водяной холодильник 57 и сепаратор 72. В сепараторе 72 жирный газ отделя­ется от сконденсированных легких углеводородов, сжиженного газа (рефлюкса). Циркулирующая часть сжиженного газа нагнетается насосом 73 на верх колонны 59 в качестве орошения, а балансовое коли­чество отводится на установку газофракционирова­ния, куда также направляют и жирный газ. Подвод тепла в низ стабилизационной колонны 59 осуществ­ляется циркуляцией стабильного бензина с помощью насоса 74 через змеевик печи 75.

Стабильный бензин отбирается с низа колонны 59 и передается в блок вторичного фракционирования в колонны 62 и 68. С верха колонны 62 отводится фракция н. к. —85 °С, которая направляется в ко­лонну 68 в качестве парового питания. Циркулирую­щая часть фракции н. к. —85 °С поступает в аппарат воздушного охлаждения 65, далее в холодильник 66, сборник 67 и насосом 77 подается на орошение ко­лонны 62. С низа колонны 62 фракция 85—120 °С (или 85—180 °С) отводится с установки через тепло­обменник 61 и аппарат воздушного охлаждения 63. С верха колонны 68 отводится фракция н. к. —62 °С, которая поступает в аппарат воздушного охлаждения 69, водяной холодильник 70, сборник 71, откуда циркулирующая часть подается на орошение ко­лонны 68, а балансовое количество отводится с уста­новки. Тепло в низ колонны 68 подводится от тепло­обменника 78 за счет тепла дизельного топлива. Выводимая с низа колонны 68 фракция 62—85 °С насосом 79 отводится с установки через теплообмен­ник 60 и аппарат воздушного охлаждения 64.

Давление и температура в основных колоннах:

№ колонны	Давление вверху колонны (избыточное), МПа	Температура, С
		Верха	Низа	Ввода сырья
19 30 35 36 48 49 50	0,4-0,6 0,07-0,10 0,07-0,10 0,07-0,10 7,85-8,85 * 7,85-8,85 * 7,85-8,85 *	150-170 170-190 - - 180-200 - -	240-250 330-350 200-250 280-300 350-360 260-270 330-350	180-250 350-370 - - 380-400 - -
* кПа

Рис. 2. Система создания вакуума:

1 – вакуумный сепаратор, 2 – отстойник, 3 – эжекторы, 4 – конденсатор, 5 – насос.

Система создания вакуума. Вакуум в вакуумной колонне 48 создается с помощью си­стемы паровых эжекторов. По выходе из водяного конденсатора-холодильника 45 газожидкостная смесь поступает в вакуумный сепаратор 1, откуда жидкость (смесь углеводородов и воды) стекает по вертикальной трубе (длиной более 10 м) в отстойник 2. Газы и воздух отсасываются из сепаратора 1 тремя последовательно соединенными эжекторами 3. Пары и газы после каждого эжектора поступают в конденсатор 4 (поверхностного типа) водяного пара. Образующийся конденсат стекает в отстойник 2. После третьего эжектора и последнего конденсатора газ отводится из системы и направля­ется к форсункам трубчатых печей, где используется как топливо.

В отстойнике 2 легкий газойль отделяется от воды и далее насосом 5 откачивается с установки. Водяной конденсат чаще всего используется для промывки нефти в блоке ЭЛОУ.

Рис. 1. Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ.

Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ: 1, 24-36, 38-44, 51-55, 73, 74, 76, 77, 78, 79, 80 – насосы, 2-6, 17, 20, 28, 29, 31,34, 46, 47, 58, 63-65, 69 – аппараты воздушного охлаждения, 7-13, 15, 16, 18, 60, 61, 78 – теплообменники, 14 – электродегидраторы, 19 – колонна отбензинивания нефти, 21, 32, 37, 45, 57, 66, 70 – водяные конденсаторы-холодильники, 22, 33, 67, 71, 72 – сепараторы-сборники, 23, 27, 56, 75 – печи, 30 – основная атмосферная колонна, 35, 36, 49, 50 – отпарные колонны, 59 – стабилизатор, 62-68 – колонны вторичного фракционирования бензина.

Задание

1. Выделить основные блоки на установке ЭЛОУ-АВТ и нарисовать блок-схему данной установки.

Необходимые принадлежности

1. Простой карандаш, линейка, ластик.

Работа в аудитории

1. Изучить установку ЭЛОУ-АВТ, основные параметры работы технологического оборудования.

2. Что даёт использования колонны отбензинивания нефти ?

3. С какой целью используется блок стабилизации и вторичной перегонки бензина ?

4. Почему мазут перегоняется в вакууме ?

Содержание отчёта

1. Номер и название работы;

2. Цель работы;

3. Задание с исходными данными;

4. Необходимые принадлежности;

5. Выполненные задания;

6. Заключение, ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Назначение установки ЭЛОУ-АВТ, основные блоки установки.

2. Основные блоки установки.

3. Сколько должно быть воды и солей в нефти после блока ЭЛОУ ?

4. Какая фракция является остатком атмосферной колонны ?

5. Какая фракция является остатком вакуумной колонны ?

6. Простой или сложной колонной является колонна 30 ?

7. Какие виды орошения используются в атмосферной колонне ?

8. Какие виды орошения используются в вакуумной колонне ?

9. Как подводится тепло вниз колонн 59, 62, 68 ?

10. В чём отличие сухого и жирного газа ?

Литература

1. В. П. Суханов. Переработка нефти, М.: Высшая школа, 1979. – 335.

2. Б. И. Бондаренко. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. М., Химия, 1983. – 128 с.

Практическое занятие № 4

Решение нестандартных ситуаций на установке ЭЛОУ-АВТ

Цель занятия: выполнение заданий по решению нестандартных ситуаций на установке ЭЛОУ-АВТ.

Пояснения

Установка предназначена для получения из нефти дистиллятов бензина, керосина, дизельного топлива, трех масляных фракций разной вязкости и гудрона. Кроме этих продуктов на установке получаются сухой и жирный газы, сжиженный газ (рефлюкс), легкий вакуумный газойль. На перегонку обычно поступают нефти или смеси нефтей с содержанием светлых дистиллятов (выкипающих до 350 °С) от 42 до 50 % (масс.).

Современные установки большой мощности со­стоят из следующих блоков:

предварительного нагрева нефти в теплообмен­никах;

электрообессоливания и обезвоживания нефти (блок ЭЛОУ);

последующего нагрева в теплообменниках;

отбензинивания нефти (колонна повышенного давления с нагревательной печью);

атмосферной колонны (с нагревательной печью и отпарными колоннами);

фракционирования мазута под вакуумом (с нагре­вательной печью, отпарными колоннами и системой создания вакуума);

стабилизации и вторичной перегонки бензина на узкие фракции.

Технологическая схема установки представлена на рисунке 1. Исходная нефть насосом 1 несколькими параллельными потоками (на схеме показаны четыре потока) проходит через группу теплообменников 7, 8, 9, 10, 11, 12 и. 13, где она нагревается до температуры 100—130 °С. Использование такой системы нагрева нефти позволяет создать более эффективный тепло­обмен. После теплообменников для усреднения тем­пературы потоки нефти смешиваются в общем кол­лекторе (на схеме не показан). Далее нефть снова четырьмя параллельными потоками направляется в две ступени электродегидраторов 14 (блок ЭЛОУ). По выходе из блока ЭЛОУ нефть нагревается вначале в параллельно включенных теплообменниках 15 и 16, а затем в теплообменнике 18.

Нагретая до 200—250 °С нефть поступает в отбензинивающую колонну 19 по двум тангенциальным вводам. Из этой колонны сверху уходят газы, пары воды и легкой бензиновой фракции (с концом кипе­ния 120—160 °С). Для конденсации паров и охлажде­ния смеси служат аппарат воздушного охлаждения 20 и расположенный за ним водяной холодильник 21. В сепараторе 22 от сконденсированной легкой бензиновой фракции отделяются газ и вода. Газ, пройдя клапан, регулирующий давление в системе колонна 19 — сепаратор 22, направляется в секцию очистки от сероводорода, а вода с низа сепара­тора 22, который снабжен регулятором межфазового уровня (вода—бензин), поступает в систему очистки сточных вод.

Циркулирующая часть бензина (орошение) воз­вращается в колонну с помощью насоса 25, а балансо­вое его количество отводится из этого блока и пере­дается в блок стабилизации бензина, в колонну-стабилизатор 59. Для поддержания температуры низа колонны 19 частично отбензиненная нефть забирается насосом 24, проходит змеевики печи 23 и, нагретая до 350—370 °С, возвращается в нижнюю часть колонны. Балансовое количество отбензиненной нефти с по­мощью насоса 26 проходит через змеевики печи 27 и с температурой 370—380 °С подается по двум тангенциальным вводам в атмосферную колон­ну 30.

Из колонны 30 сверху отводятся пары тяжелого бензина и воды, а также газы разложения, образо­вавшиеся при нагреве нефти в печи 27; они проходят аппарат воздушного охлаждения 31 и водяной холо­дильник 32. Полученная газожидкостная смесь газ— бензин—вода разделяется в сепараторе 33, с верха которого уходит газ (в топливную систему), а с низа — водяной конденсат (отводится, дренируется, в си­стему очистки воды). Конденсат тяжелой бензиновой фракции отводится насосом 44 и вместе с фракцией легкого бензина передается на стабилизацию. В ка­честве орошения атмосферной колонны 30 исполь­зуется верхнее циркуляционное орошение. Цирку­лирующая жидкость (флегма) с третьей тарелки (сверху) колонны 30 поступает через аппарат воздуш­ного охлаждения 34 и водяной холодильник 37 на прием насоса 43 и этим насосом закачивается на верхнюю тарелку колонны.

Керосиновая фракция выводится с низа отпарной колонны 35 насосом 42 через теплообменник 7 и аппарат воздушного охлаждения 6 отводится с уста­новки.

Фракция дизельного топлива выводится из отпар­ной колонны 36 насосом 41. Тепло дизельного топ­лива используется в теплообменнике-подогревателе 78 колонны 68, затем — в теплообменнике 9. После охлаждения в аппарате воздушного охлаждения 4 фракция дизельного топлива отводится с установки. Для увеличения отбора дизельного топлива в низ колонны 30 подается перегретый (400 °С) водяной пар. Пар подается и в отпарные колонны 35 и 36 для удаления легких фракций.

Атмосферная колонна 30 имеет еще два циркуля­ционных орошения. Среднее циркуляционное оро­шение — флегма забирается с ректификационной отборной тарелки насосом 38, прокачивается через теплообменник 10, аппарат воздушного охлаждения 28 и возвращается в колонну 30 на три тарелки выше отборной. Нижнее циркуляционное орошение — флегма забирается с отборной тарелки насосом 39, прокачивается через теплообменник 15, аппарат воздушного охлаждения 29 и возвращается в колонну на третью расположенную выше тарелку.

С низа атмосферной колонны 30 насосом 40 откачивается мазут, который нагревается в змеевике вакуум-печи 56 и по двум тангенциальным вводам подается в вакуумную колонну 48. В сечении пита­ния этой колонны над вводом сырья установлены отбойные тарелки для предотвращения «заноса» капель жидкого остатка. Для орошения верха колонны 48 используется верхнее циркуляционное орошение: первая масляная фракция с третьей верхней тарелки вакуумной колонны забирается насосом 51, прокачивается через теплообменник 12, аппарат воздушного охлаждения 47 и после него циркулирую­щая часть возвращается на верхнюю тарелку ко­лонны 48. Балансовое количество первой масляной фракции отводится с установки.

Неконденсирующиеся вверху вакуумной колонны компоненты, представляющие смесь легких фракций, газов разложения, паров воды и воздуха (засасывае­мый через неплотности), выводятся из колонны 48 и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 46 (его может и не быть), затем в водяной холодиль­ник поверхностного типа 45, после которого газо­жидкостная смесь поступает в систему создания вакуума .

Вторая масляная фракция выводится с низа отпарной колонны 49 насосом 54 и после теплообмен­ника 11, аппарата воздушного охлаждения 3 откачи­вается с установки. Третья масляная фракция отво­дится с низа отпарной колонны 50 и направляется насосом 52 через теплообменник 13 и аппарат воздуш­ного охлаждения 2 в резервуар.

Нижнее циркуляционное орошение вакуумной колонны 48 осуществляется с помощью насоса 55, которым флегма возвращается через теплообменники 16 и аппарат воздушного охлаждения 17 в колонну. Для увеличения отбора третьей масляной фракции в низ колонны 48 подают водяной пар. Гудрон с низа колонны 48 забирают насосом 53 и откачивают с уста­новки через теплообменники 18 и 8 и аппарат воздуш­ного охлаждения 5.

Нестабильные бензины из сепараторов 22 и 33 насосами 25 и 44 двумя параллельными потоками вначале проходят теплообменники 60 и 61, затем поступают в колонну 59. Питание колонны двумя потоками бензинов (легкого и тяжелого) в различные секции позволяет уменьшить расход энергии на стабилизацию бензина. В колонне 59 из бензиновой фракции удаляются растворенные газы, которые выводятся сверху и направляются в аппарат воздуш­ного охлаждения 58, затем в водяной холодильник 57 и сепаратор 72. В сепараторе 72 жирный газ отделя­ется от сконденсированных легких углеводородов, сжиженного газа (рефлюкса). Циркулирующая часть сжиженного газа нагнетается насосом 73 на верх колонны 59 в качестве орошения, а балансовое коли­чество отводится на установку газофракционирова­ния, куда также направляют и жирный газ. Подвод тепла в низ стабилизационной колонны 59 осуществ­ляется циркуляцией стабильного бензина с помощью насоса 74 через змеевик печи 75.

Стабильный бензин отбирается с низа колонны 59 и передается в блок вторичного фракционирования в колонны 62 и 68. С верха колонны 62 отводится фракция н. к. —85 °С, которая направляется в ко­лонну 68 в качестве парового питания. Циркулирую­щая часть фракции н. к. —85 °С поступает в аппарат воздушного охлаждения 65, далее в холодильник 66, сборник 67 и насосом 77 подается на орошение ко­лонны 62. С низа колонны 62 фракция 85—120 °С (или 85—180 °С) отводится с установки через тепло­обменник 61 и аппарат воздушного охлаждения 63. С верха колонны 68 отводится фракция н. к. —62 °С, которая поступает в аппарат воздушного охлаждения 69, водяной холодильник 70, сборник 71, откуда циркулирующая часть подается на орошение ко­лонны 68, а балансовое количество отводится с уста­новки. Тепло в низ колонны 68 подводится от тепло­обменника 78 за счет тепла дизельного топлива. Выводимая с низа колонны 68 фракция 62—85 °С насосом 79 отводится с установки через теплообмен­ник 60 и аппарат воздушного охлаждения 64.

Давление и температура в основных колоннах:

№ колонны	Давление вверху колонны (избыточное), МПа	Температура, С
		Верха	Низа	Ввода сырья
19 30 35 36 48 49 50	0,4-0,6 0,07-0,10 0,07-0,10 0,07-0,10 7,85-8,85 * 7,85-8,85 * 7,85-8,85 *	150-170 170-190 - - 180-200 - -	240-250 330-350 200-250 280-300 350-360 260-270 330-350	180-250 350-370 - - 380-400 - -
* кПа

Рис. 2. Система создания вакуума:

1 – вакуумный сепаратор, 2 – отстойник, 3 – эжекторы, 4 – конденсатор, 5 – насос.

Система создания вакуума. Вакуум в вакуумной колонне 48 создается с помощью си­стемы паровых эжекторов. По выходе из водяного конденсатора-холодильника 45 газожидкостная смесь поступает в вакуумный сепаратор 1, откуда жидкость (смесь углеводородов и воды) стекает по вертикальной трубе (длиной более 10 м) в отстойник 2. Газы и воздух отсасываются из сепаратора 1 тремя последовательно соединенными эжекторами 3. Пары и газы после каждого эжектора поступают в конденсатор 4 (поверхностного типа) водяного пара. Образующийся конденсат стекает в отстойник 2. После третьего эжектора и последнего конденсатора газ отводится из системы и направля­ется к форсункам трубчатых печей, где используется как топливо.

В отстойнике 2 легкий газойль отделяется от воды и далее насосом 5 откачивается с установки. Водяной конденсат чаще всего используется для промывки нефти в блоке ЭЛОУ.

Рис. 1. Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ.

Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ: 1, 24-36, 38-44, 51-55, 73, 74, 76, 77, 78, 79, 80 – насосы, 2-6, 17, 20, 28, 29, 31,34, 46, 47, 58, 63-65, 69 – аппараты воздушного охлаждения, 7-13, 15, 16, 18, 60, 61, 78 – теплообменники, 14 – электродегидраторы, 19 – колонна отбензинивания нефти, 21, 32, 37, 45, 57, 66, 70 – водяные конденсаторы-холодильники, 22, 33, 67, 71, 72 – сепараторы-сборники, 23, 27, 56, 75 – печи, 30 – основная атмосферная колонна, 35, 36, 49, 50 – отпарные колонны, 59 – стабилизатор, 62-68 – колонны вторичного фракционирования бензина.

При работе технологического оборудования возможны нестандартные ситуации, приводящие к изменению параметров технологического процесса. Например: повышение температуры верха ректификационной колонны может наблюдаться вследствие маленького орошения, увеличения подвода тепла вниз колонны, повышения температуры ввода сырья. Чтобы температура верха ректификационной колонны понизилась, нужно увеличить орошение, уменьшить температуру ввода сырья, уменьшить подвод тепла вниз колонны. Затем проверить температуру верха по КИП и А. Решение данной ситуации можно представить виде алгоритма по схеме (рис. 3).

Повышение температуры верха колонны

Маленькое орошение

Увеличение подвода тепла вниз колонны

Повышение температуры ввода сырья

Уменьшить

подвод тепла вниз колонны

Уменьшить температуру ввода сырья

Увеличить орошение

Температура норма, проверка

по КИП и А

Рис. 3. Алгоритм повышения температуры верха ректификационной колонны.

Задание

1. Составить алгоритм повышения температуры верха колонны отбензинивания нефти 19.

2. Составить алгоритм понижения температуры низа основной атмосферной колонны 30.

3. Составить алгоритм понижения температуры верха колонны стабилизатора 59 .

4. Составить алгоритм повышения температуры низа колонны вторичного фракционирования бензина 68.

Необходимые принадлежности

1. Простой карандаш, линейка, ластик.

Работа в аудитории

1. Изучить причины повышения и понижения температуры верха и низа ректификационных колонн.

2. Составить алгоритмы повышения и понижения температуры верха и низа ректификационных колонн согласно заданиям.

Содержание отчёта

1. Номер и название работы;

2. Цель работы;

3. Задание с исходными данными;

4. Необходимые принадлежности;

5. Выполненные задания;

6. Заключение, ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Причины повышения температуры верха ректификационной колонны.

2. Причины повышения температуры низа ректификационной колонны.

3. Причины понижения температуры верха ректификационной колонны.

4. Причины понижения температуры верха ректификационной колонны.

Литература

1. В. П. Суханов. Переработка нефти, М.: Высшая школа, 1979. – 335.

2. Б. И. Бондаренко. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. М., Химия, 1983. – 128 с.

Практическое занятие № 5

Составление блоков установки ЭЛОУ-АВТ (учебно-технологическая игра “Технологическое лото”)

Цель занятия: составление блоков установки ЭЛОУ-АВТ.

Пояснения

Установка предназначена для получения из нефти дистиллятов бензина, керосина, дизельного топлива, трех масляных фракций разной вязкости и гудрона. Кроме этих продуктов на установке получаются сухой и жирный газы, сжиженный газ (рефлюкс), легкий вакуумный газойль. На перегонку обычно поступают нефти или смеси нефтей с содержанием светлых дистиллятов (выкипающих до 350 °С) от 42 до 50 % (масс.).

Современные установки большой мощности со­стоят из следующих блоков:

предварительного нагрева нефти в теплообмен­никах;

электрообессоливания и обезвоживания нефти (блок ЭЛОУ);

последующего нагрева в теплообменниках;

отбензинивания нефти (колонна повышенного давления с нагревательной печью);

атмосферной колонны (с нагревательной печью и отпарными колоннами);

фракционирования мазута под вакуумом (с нагре­вательной печью, отпарными колоннами и системой создания вакуума);

стабилизации и вторичной перегонки бензина на узкие фракции.

Технологическая схема установки представлена на рисунке 1. Исходная нефть насосом 1 несколькими параллельными потоками (на схеме показаны четыре потока) проходит через группу теплообменников 7, 8, 9, 10, 11, 12 и. 13, где она нагревается до температуры 100—130 °С. Использование такой системы нагрева нефти позволяет создать более эффективный тепло­обмен. После теплообменников для усреднения тем­пературы потоки нефти смешиваются в общем кол­лекторе (на схеме не показан). Далее нефть снова четырьмя параллельными потоками направляется в две ступени электродегидраторов 14 (блок ЭЛОУ). По выходе из блока ЭЛОУ нефть нагревается вначале в параллельно включенных теплообменниках 15 и 16, а затем в теплообменнике 18.

Нагретая до 200—250 °С нефть поступает в отбензинивающую колонну 19 по двум тангенциальным вводам. Из этой колонны сверху уходят газы, пары воды и легкой бензиновой фракции (с концом кипе­ния 120—160 °С). Для конденсации паров и охлажде­ния смеси служат аппарат воздушного охлаждения 20 и расположенный за ним водяной холодильник 21. В сепараторе 22 от сконденсированной легкой бензиновой фракции отделяются газ и вода. Газ, пройдя клапан, регулирующий давление в системе колонна 19 — сепаратор 22, направляется в секцию очистки от сероводорода, а вода с низа сепара­тора 22, который снабжен регулятором межфазового уровня (вода—бензин), поступает в систему очистки сточных вод.

Циркулирующая часть бензина (орошение) воз­вращается в колонну с помощью насоса 25, а балансо­вое его количество отводится из этого блока и пере­дается в блок стабилизации бензина, в колонну-стабилизатор 59. Для поддержания температуры низа колонны 19 частично отбензиненная нефть забирается насосом 24, проходит змеевики печи 23 и, нагретая до 350—370 °С, возвращается в нижнюю часть колонны. Балансовое количество отбензиненной нефти с по­мощью насоса 26 проходит через змеевики печи 27 и с температурой 370—380 °С подается по двум тангенциальным вводам в атмосферную колон­ну 30.

Из колонны 30 сверху отводятся пары тяжелого бензина и воды, а также газы разложения, образо­вавшиеся при нагреве нефти в печи 27; они проходят аппарат воздушного охлаждения 31 и водяной холо­дильник 32. Полученная газожидкостная смесь газ— бензин—вода разделяется в сепараторе 33, с верха которого уходит газ (в топливную систему), а с низа — водяной конденсат (отводится, дренируется, в си­стему очистки воды). Конденсат тяжелой бензиновой фракции отводится насосом 44 и вместе с фракцией легкого бензина передается на стабилизацию. В ка­честве орошения атмосферной колонны 30 исполь­зуется верхнее циркуляционное орошение. Цирку­лирующая жидкость (флегма) с третьей тарелки (сверху) колонны 30 поступает через аппарат воздуш­ного охлаждения 34 и водяной холодильник 37 на прием насоса 43 и этим насосом закачивается на верхнюю тарелку колонны.

Керосиновая фракция выводится с низа отпарной колонны 35 насосом 42 через теплообменник 7 и аппарат воздушного охлаждения 6 отводится с уста­новки.

Фракция дизельного топлива выводится из отпар­ной колонны 36 насосом 41. Тепло дизельного топ­лива используется в теплообменнике-подогревателе 78 колонны 68, затем — в теплообменнике 9. После охлаждения в аппарате воздушного охлаждения 4 фракция дизельного топлива отводится с установки. Для увеличения отбора дизельного топлива в низ колонны 30 подается перегретый (400 °С) водяной пар. Пар подается и в отпарные колонны 35 и 36 для удаления легких фракций.

Атмосферная колонна 30 имеет еще два циркуля­ционных орошения. Среднее циркуляционное оро­шение — флегма забирается с ректификационной отборной тарелки насосом 38, прокачивается через теплообменник 10, аппарат воздушного охлаждения 28 и возвращается в колонну 30 на три тарелки выше отборной. Нижнее циркуляционное орошение — флегма забирается с отборной тарелки насосом 39, прокачивается через теплообменник 15, аппарат воздушного охлаждения 29 и возвращается в колонну на третью расположенную выше тарелку.

С низа атмосферной колонны 30 насосом 40 откачивается мазут, который нагревается в змеевике вакуум-печи 56 и по двум тангенциальным вводам подается в вакуумную колонну 48. В сечении пита­ния этой колонны над вводом сырья установлены отбойные тарелки для предотвращения «заноса» капель жидкого остатка. Для орошения верха колонны 48 используется верхнее циркуляционное орошение: первая масляная фракция с третьей верхней тарелки вакуумной колонны забирается насосом 51, прокачивается через теплообменник 12, аппарат воздушного охлаждения 47 и после него циркулирую­щая часть возвращается на верхнюю тарелку ко­лонны 48. Балансовое количество первой масляной фракции отводится с установки.

Неконденсирующиеся вверху вакуумной колонны компоненты, представляющие смесь легких фракций, газов разложения, паров воды и воздуха (засасывае­мый через неплотности), выводятся из колонны 48 и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 46 (его может и не быть), затем в водяной холодиль­ник поверхностного типа 45, после которого газо­жидкостная смесь поступает в систему создания вакуума .

Вторая масляная фракция выводится с низа отпарной колонны 49 насосом 54 и после теплообмен­ника 11, аппарата воздушного охлаждения 3 откачи­вается с установки. Третья масляная фракция отво­дится с низа отпарной колонны 50 и направляется насосом 52 через теплообменник 13 и аппарат воздуш­ного охлаждения 2 в резервуар.

Нижнее циркуляционное орошение вакуумной колонны 48 осуществляется с помощью насоса 55, которым флегма возвращается через теплообменники 16 и аппарат воздушного охлаждения 17 в колонну. Для увеличения отбора третьей масляной фракции в низ колонны 48 подают водяной пар. Гудрон с низа колонны 48 забирают насосом 53 и откачивают с уста­новки через теплообменники 18 и 8 и аппарат воздуш­ного охлаждения 5.

Нестабильные бензины из сепараторов 22 и 33 насосами 25 и 44 двумя параллельными потоками вначале проходят теплообменники 60 и 61, затем поступают в колонну 59. Питание колонны двумя потоками бензинов (легкого и тяжелого) в различные секции позволяет уменьшить расход энергии на стабилизацию бензина. В колонне 59 из бензиновой фракции удаляются растворенные газы, которые выводятся сверху и направляются в аппарат воздуш­ного охлаждения 58, затем в водяной холодильник 57 и сепаратор 72. В сепараторе 72 жирный газ отделя­ется от сконденсированных легких углеводородов, сжиженного газа (рефлюкса). Циркулирующая часть сжиженного газа нагнетается насосом 73 на верх колонны 59 в качестве орошения, а балансовое коли­чество отводится на установку газофракционирова­ния, куда также направляют и жирный газ. Подвод тепла в низ стабилизационной колонны 59 осуществ­ляется циркуляцией стабильного бензина с помощью насоса 74 через змеевик печи 75.

Стабильный бензин отбирается с низа колонны 59 и передается в блок вторичного фракционирования в колонны 62 и 68. С верха колонны 62 отводится фракция н. к. —85 °С, которая направляется в ко­лонну 68 в качестве парового питания. Циркулирую­щая часть фракции н. к. —85 °С поступает в аппарат воздушного охлаждения 65, далее в холодильник 66, сборник 67 и насосом 77 подается на орошение ко­лонны 62. С низа колонны 62 фракция 85—120 °С (или 85—180 °С) отводится с установки через тепло­обменник 61 и аппарат воздушного охлаждения 63. С верха колонны 68 отводится фракция н. к. —62 °С, которая поступает в аппарат воздушного охлаждения 69, водяной холодильник 70, сборник 71, откуда циркулирующая часть подается на орошение ко­лонны 68, а балансовое количество отводится с уста­новки. Тепло в низ колонны 68 подводится от тепло­обменника 78 за счет тепла дизельного топлива. Выводимая с низа колонны 68 фракция 62—85 °С насосом 79 отводится с установки через теплообмен­ник 60 и аппарат воздушного охлаждения 64.

Давление и температура в основных колоннах:

№ колонны	Давление вверху колонны (избыточное), МПа	Температура, С
		Верха	Низа	Ввода сырья
19 30 35 36 48 49 50	0,4-0,6 0,07-0,10 0,07-0,10 0,07-0,10 7,85-8,85 * 7,85-8,85 * 7,85-8,85 *	150-170 170-190 - - 180-200 - -	240-250 330-350 200-250 280-300 350-360 260-270 330-350	180-250 350-370 - - 380-400 - -
* кПа

Рис. 2. Система создания вакуума:

1 – вакуумный сепаратор, 2 – отстойник, 3 – эжекторы, 4 – конденсатор, 5 – насос.

Система создания вакуума. Вакуум в вакуумной колонне 48 создается с помощью си­стемы паровых эжекторов. По выходе из водяного конденсатора-холодильника 45 газожидкостная смесь поступает в вакуумный сепаратор 1, откуда жидкость (смесь углеводородов и воды) стекает по вертикальной трубе (длиной более 10 м) в отстойник 2. Газы и воздух отсасываются из сепаратора 1 тремя последовательно соединенными эжекторами 3. Пары и газы после каждого эжектора поступают в конденсатор 4 (поверхностного типа) водяного пара. Образующийся конденсат стекает в отстойник 2. После третьего эжектора и последнего конденсатора газ отводится из системы и направля­ется к форсункам трубчатых печей, где используется как топливо.

В отстойнике 2 легкий газойль отделяется от воды и далее насосом 5 откачивается с установки. Водяной конденсат чаще всего используется для промывки нефти в блоке ЭЛОУ.

Рис. 1. Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ.

Технологическая схема установки ЭЛОУ-АВТ: 1, 24-36, 38-44, 51-55, 73, 74, 76, 77, 78, 79, 80 – насосы, 2-6, 17, 20, 28, 29, 31,34, 46, 47, 58, 63-65, 69 – аппараты воздушного охлаждения, 7-13, 15, 16, 18, 60, 61, 78 – теплообменники, 14 – электродегидраторы, 19 – колонна отбензинивания нефти, 21, 32, 37, 45, 57, 66, 70 – водяные конденсаторы-холодильники, 22, 33, 67, 71, 72 – сепараторы-сборники, 23, 27, 56, 75 – печи, 30 – основная атмосферная колонна, 35, 36, 49, 50 – отпарные колонны, 59 – стабилизатор, 62-68 – колонны вторичного фракционирования бензина.

Программный материал по конструированию технологических схем различных установок наилучшим образом усваивается в игре “Технологическое лото”.

Технологическая установка ЭЛОУ-АВТ разбивается на блоки:

1. Блок ЭЛОУ.

2. Блок отбензинивания нефти и атмосферный блок.

3. Вакуумный блок.

4. Блок стабилизации и вторичной перегонки бензина.

По условиям игры класс разбивается на звенья по 4-5 человек в зависимости от количества блоков установки или количества технологических схем. Арбитры – ассистенты-помощники преподавателя, которым даётся карта активности участника игры (схема 1). Деятельность и активность арбитров наблюдает и оценивает преподаватель, учитывая при этом мнения учащихся-участников игры. Правила игры зачитываются преподавателем и отпечатанные вручаются каждому звену.