Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Отпарные колонны их классификация и принцип работы

Устройство простых и сложных колонн

Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и кубовый остаток) и сложные. В среднюю часть простой колонны вводится разделяемое сырьё, нагретое до необходимой температуры, в виде паров, жидкости или их смеси. Зона, в которую вводят сырье, называется эвопарационной, т.к. в ней происходит однократное испарение. Через каждую тарелку проходит четыре потока:

1. Жидкость – флегма, стекающая с верхней тарелки

2. Пары, поступающие с ниже лежащей тарелки

3. Жидкость – флегма, уходящая на ниже лежащую тарелку

4. Пары, поднимающиеся на выше лежащую тарелку

Жидкость с верхней тарелки стекает на ниже лежащую тарелку, поступает в зону относительно высокой температуры и из неё испаряется часть низкокипящего компонента. С другой стороны, контактирующий на ней пар с ниже лежащей тарелки несколько охлаждается и из него конденсируется высоко кипящий компонент. Парциальный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже – отгонной. С верха концентрационной зоны выводят готовый продукт в виде пара (ректификат), а с низа, обогащённую низко кипящим компонентом жидкость. В отгонной зоне окончательно отгоняется низко кипящий компонент. С низа колонны отбирается второй продукт ректификации – кубовый остаток. Для нормальной работы колонны необходимо непрерывное её орошение жидким продуктом, поэтому часть ректификата, после его охлаждения и конденсации в виде флегмы направляют на верхнюю тарелку колонны. С другой стороны, чтобы отогнать низко кипящий компонент необходимо в нижнюю часть колонны подавать тепло. Для этого часть остатка после подогрева подают на одну из нижних тарелок.

В случае, когда необходимо отбирать не одну, а несколько фракций с достаточно чёткими границами раздела по температурам кипения, прибегают к сложным колоннам. Она представляет собой сочетание простых колонн. Сырьё поступает в среднюю часть колонны и разделяется на паровую и жидкую часть. Жидкость стекает по тарелкам в низ колонны, а пары поднимаются вверх, причём обе части подвергаются ректификации.

a) С различных по высоте колонны тарелок отбираются боковые погоны, которые отводятся на верхнюю тарелку боковых отпарных (стриппинг колонн). Под нижнюю тарелку стриппинг колонны подаётся навстречу потоку жидкости водяной пар, с температурой чуть выше кипения данной фракции. С низа каждой секции отбирается нужная фракция. А водяной пар вместе с легкокипящим компонентом возвращается в основную колонну. Таким образом, отпарные колонны служат отгонными частями, выделенные в самостоятельные колонны. Необходимость их использования заключатся и в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно чёткого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т.е. происходит наложение фракции. Это значит, например, что в отбираемой фракции может находиться некоторое количество другой фракции. Поэтому без дополнительной ректификации качество не будет соответствовать заданным нормам.

На рис. 1 показана схема работы сложной ректификационной колонны с отпарными секциями.

Обычно наверх атмосферной колонны в качестве острого орошения подают верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны – несколько промежуточных циркуляционных орошений. Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы забирается с тарелки, проходит через теплообменник, отдаёт своё тепло, и охладившись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с которой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается определённый температурный режим на тарелке отбора флегмы, и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележащих тарелках. Циркуляционных орошений может быть вплоть до трёх.

Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона) в выносную отпарную колонну. По другому варианту в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в неё паров из отпарной выносной колонны.

Смотрите также

Жидкофазное каталитическое окисление фенольных соединений
Непрерывный рост и развитие промышленного сектора экономики приводит к постоянному увеличению загрязнения окружающей среды. Одну из наиболее высоких экологических нагрузок испытывают на себе .

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Назначение, сырье и продукты

На атмосферных нефтеперегонных установках нефть или смесь нефтей обычно разделяется на четыре дистиллятные фракции и остаток — мазут. Побочным продуктом является смесь углеводородных газов, часто содержащая сероводород, который образуется из нестойких соединений серы при нагреве нефти.

Технологическая схема

Установка атмосферной перегонки, двухколонная (по числу основных колонн: первая — простая, вторая — сложная, без учета внешних отпарных колонн) с двукратным испарением сырья. До поступления в первую ректификационную колонну, называемую также испарительной колонной, нефть нагревается только в теплообменниках, проходя в них одним, двумя или несколькими параллельными потоками. Верхним продуктом первой колонны являются легкая бензиновая фракция и небольшое количество газа. Остальные дистилляты, выводимые с установки, а также мазут получаются во второй колонне. Обе колонны обслуживаются общей трубчатой печью. Часть нижнего продукта испарительной колонны циркулирует между печью и первой колонной, этим достигается снабжение ее отгонной секции дополнительным количеством тепла. Ниже описана технологическая схема двухступенчатой установки атмосферной перегонки.

Обессоленная нефть, нагнетаемая насосом 8, проходит двумя параллельными потоками группу теплообменников 10, 11, 23, 26, 29 и нагретая до температуры 200—220°С поступает в среднюю часть колонны 2. Ректификационная колонна 2 работает при избыточном давлении, достигающем на некоторых установках 0,45 МПа.

Пары легкого бензина (конец кипения этой фракции в одних случаях равен 85°С, а в других — 140 или 160°С) по выходе из колонны 2 конденсируются в аппарате воздушного охлаждения 3. Далее конденсат и сопутствующие газы, охлажденные в водяном холодильнике 4, разделяются в газосепараторе 5. Отсюда легкий бензин насосом 7 направляется в секцию (блок) стабилизации и вторичной перегонки. Часть легкого бензина возвращается как орошение в колонну 2.

Из колонны 2 снизу частично отбензиненная нефть забирается насосом 1 и подается в змеевик трубчатой печи 6. Нагретая в змеевиках печи нефть поступает в парожидком состоянии в основную ректификационную, колонну 14. Часть же нефти после печи возвращается как рециркулят, или «горячая струя», на одну из нижних тарелок колонны 2.

Верхним продуктом колонны 14 является бензиновая фракция, более тяжелая по сравнению с отводимой с верха испарительной колонны 2. По выходе из колонны 14 пары бензина, а также сопровождающие их водяные пары конденсируются в аппарате воздушного охлаждения 15. Охлажденная в водяном холодильнике 16 смесь разделяется в газосепараторе 17 на газ, водный и бензиновый конденсаты. Жидкая бензиновая фракция из газосепаратора 17 (или дополнительного водоотделителя, не показанного на схеме) забирается насосом 22 и подается в секцию вторичной перегонки. Часть бензина этим же насосом возвращается в колонну 14, на ее верхнюю тарелку, как орошение.

Фракции 140—240 и 240—350°С (или 140—220 и 220—350°С) выводятся из отпарных колонн 18 и 19, прокачиваются с помощью насосов 20 и 21 и охлаждаются в последовательно соединенных аппаратах. Первая — керосиновая фракция — в теплообменнике 23, аппарате воздушного охлаждения 24 и водяном кожухотрубном холодильнике 25; вторая — фракция дизельного топлива — в теплообменнике 26, холодильнике 27 и водяном холодильнике 28.

Под нижние тарелки отпарных колонн вводится перегретый водяной пар.

Тяжелый неиспаренный остаток нефти в смеси с жидкостью, стекающей с последней тарелки концентрационной секции колонны 14, проходя нижние шесть тарелок в колонне, продувается перегретым водяным паром. Мазут, освобожденный в значительной мере от низкокипящих фракций, с низа колонны 14 направляется насосом 13 через теплообменник 29 и холодильники 30 и 31 в резервуар. В колонне 14 имеются два циркуляционных орошения, тепло которых отдается нефти в теплообменниках 10 и 11.

Последовательность прохождения нефтью теплообменников может быть и иной, чем показано на схеме.

Технологический режим

Температура, °С:
подогрева нефти в теплообменниках200 — 230
подогрева отбензиненной нефти в змеевиках трубчатой печи330 — 360
паров, уходящих из отбензинивающей колонны120 — 140
внизу отбензинивающей колонны240 — 260
паров, уходящих из основной колонны120 — 130
внизу основной колонны340 — 355
Давление, МПа:
в отбензинивающей колонне0,4 — 0,5
в основной колонне0,15 — 0,2

Материальный баланс

Материальный баланс установки зависит от потенциального содержания светлых нефтепродуктов в нефти, от требуемого ассортимента их, а также от четкости фракционирования.

Ромашкинская нефтьСамотлорская нефтьРомашкинская нефтьСамотлорская нефть
ПоступилоПолучено
Нестабильная нефть100,0100,0Углеводородный газ1,01,1
Вода эмульсионная0,10,1Бензиновая фракция НК-140°С12,218,5
Керосиновая фракция 140-240°С16,317,9
Дизельная фракция 240-350°С17,020,3
Мазут >350°С52,741,4
Потери0,90,9
Итого100,1100,1Итого100,1100,1

Схемы подачи орошения

Обычно на верх атмосферной колонны в качестве острого орошения подается верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны — несколько промежуточных циркуляционных орошений. Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона), в выносную отпарную колонну (11). Другой вариант: в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в нее паров из отпарной выносной колонны (9) и (12).

Читать еще:  Экспертиза фундамента частного дома

Использование для теплообмена только острого орошения неэкономично, так как верхний продукт имеет сравнительно умеренную температуру. Применяя промежуточное циркуляционное орошение, рационально используют избыточное тепло колонны для подогрева нефти, при этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, и это обеспечивает оптимальные условия ее работы. Выбирая схему орошения для работы колонны, следует учитывать степень регенерации тепла, влияние промежуточного орошения на четкость ректификации и размеры аппарата.

Анализ работы атмосферных колонн показал, что оптимальной будет схема, при которой острым (верхним) орошением колонны снимается около 40% тепла и двумя промежуточными — около 30% каждым.

18.Назначение отбензинивающей колонны

Применение отбензинивающей колонны позволяет также снизить давление на сырьевом насосе, предохранить частично сложную колонну от коррозии, разгрузить печь от легких фракций, тем самым несколько уменьшить требуемую тепловую мощность. Обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть дополнительно подогревается в теплообменниках и поступает на разделение в колонну отбензинивания 1. Уходящие с верха этой колонны углеводородный газ и легкий бензин конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и поступают в емкость орошения (рефлюксная емкость). Часть конденсата возвращается на верх колонны 1 в качестве острого орошения. Температура ввода нефти в колонну 1 составляет 180¸250°С, давление до 0,4¸0,6 МПа., температура верха колонны – 110¸170°С, температура внизу — 240¸260°С. Отбензиненная нефть с низа колонны 1 подается в трубчатую печь.

19.Варианты технологических схем атмосферной перегонки нефти, от чего зависит выбор схем

Выбор технологической схемы и режим перегонки зависит от качества нефти. Из вопроса 20

При выборе технологической схемы и режима атмосферной перегонки руководствуются главным образом её фракционным составом и, прежде всего, содержанием в ней газов и бензиновых фракций. Перегонку стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количеством растворённых газов (до 1,2 % по С4 включительно), относительно невысоким содержанием бензина (12 — 15 %) и выходом фракций до 350 0С не более 45 % энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках (блоках) AT по схеме с однократным испарением, то есть с одной сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями.

20.Схема атмосферной перегонки

Принципиальная схема блока атмосферной перегонки нефти установки ЭЛОУ — АВТ-6:

1 — отбензинивающая колонна;

2 — атмосферная колонна;

3 — отпарные колонны;

4 — атмосферная печь; I — нефть с ЭЛОУ; II — легкий бензин; III — тяжелый бензин; IV — фракция 180-220оС; V — фракция 220-280оС; VI — фракция 280-350оС; VII — мазут; VIII — газ; IХ — водяной пар

Обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть дополнительно подогревается в теплообменниках и поступает на разделение в колонну отбензинивания 1. Уходящие с верха этой колонны углеводородный газ и легкий бензин конденсируются и охлаждаются в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и поступают в емкость орошения (рефлюксная емкость). Часть конденсата возвращается на верх колонны 1 в качестве острого орошения. Температура ввода нефти в колонну 1 составляет 180¸250°С, давление до 0,4¸0,6 МПа., температура верха колонны – 110¸170°С, температура внизу — 240¸260°С. Отбензиненная нефть с низа колонны 1 подается в трубчатую печь 4, где нагревается до требуемой температуры и поступает в атмосферную колонну 2. Часть отбензиненной нефти из печи 4 возвращается в низ колонны 1 в качестве горячей струи. Температура нагрева отбензиненной нефти в печи составляет 330¸370°С, температура верха колонны 2 — 120¸190°С, температура в низу колонны 320¸355°С, температура горячей струи 320 — 370оС, давление в колонне составляет 0,07¸0,2 МПа. С верха колонны 2 отбирается тяжелый бензин, а сбоку через отпарные колонны 3 выводятся топливные фракции 180-220 (230), 220 (230)-280 и 280-350°С. Атмосферная колонна, кроме острого орошения, имеет 2 циркуляционных орошения, которыми от­водится тепло ниже тарелок отбора боковых погонов. В нижние части атмосферной колонны и отпарных колонн подается перегре­тый водяной пар для отпарки легкокипящих фракций. С низа атмосферной колонны выводится мазут, который либо проходит теплообменник, охлаждается до 90°С и отправляется в парк, либо направляется на блок вакуумной перегонки.

МАХП вопр. заоч. 2022 (2013-14)

экзаменационные вопросы
по дисциплине МАХП – 1 часть за 2013/14 учебный год
(заочное отделение, гр. 2922)

1. Массообменная аппаратура
1. Процессы массообмена в химической технологии. Сущность и виды массообменных процессов. Основное уравнение массопередачи. Классификация массообменных аппаратов.
2. Разделение смесей методом перегонки. Физические основы процесса. Схема проведения простой перегонки, используемая аппаратура. Достоинства и недостатки, пути улучшения качества разделения продуктов перегонкой.
3. Процесс ректификации, сущность и область применения. Схемы проведения ректификации бинарных и многокомпонентных смесей. Уравнение материального баланса процесса ректификации.
4. Аппаратурное оформление процесса ректификации: простая и сложная; полная и неполная ректификационная колонны; их сравнительные показатели, область применения.
5. Сущность и разновидности процесса абсорбции: физическая и хемосорбция. Схема проведения процесса абсорбции, его преимущества и недостатки. Комбинированные абсорбционно-отпарные колонны.
6. Насадочные колонны. Устройство, назначение, принцип действия основных элементов. Режимы работы насадок, выбор оптимального режима.
7. Явление «сухого конуса» (пристеночный эффект) в насадочных колоннах. Причины появления, его влияние на показатели работы колонны, практические методы устранения.
8. Виды насадок, требования, предъявляемые к ним. Основные показатели насадок. Область применения, достоинства и недостатки, рекомендации по выбору.
9. Распределительные устройства для жидкости в насадочных колоннах. Назначение и требования к оросителям; их виды, сравнительная характеристика, область применения, достоинства и недостатки
10. Опорные устройства под насадку. Назначение и предъявляемые требования к опорным элементам. Конструктивное исполнение опорных элементов, их достоинства и недостатки.
11. Перераспределительные устройства для жидкости в насадочных колоннах. Назначение, устройство и виды перераспределителей жидкости. Различные способы укладки насадок в колонне.
12. Тарельчатые колонны, их устройство, принцип действия, область применения. Основные показатели тарелок, определяющие геометрические размеры и гидравлические характеристики работы колонны.
13. Ситчатые тарелки с переливами, их устройство, принцип работы, основные показатели. Достоинства и недостатки. Комбинированная (ситчато-колпачковая) тарелка Веста.
14. Колпачковые барботажные тарелки. Устройство, принцип действия и режимы работы капсульных колпачков, выбор оптимального режима. Тарелки с желобчатыми колпачками.
15. Тарелка из S-образных элементов (Uniflux): устройство, принцип действия, основные показатели, достоинства и недостатки. Комбинированная тарелка из S-образных элементов с отбойниками.
16. Струйные тарелки. Устройство, принцип действия, сравнительные показатели струйных тарелок: язычковых; арочных; пластинчатых; из просечно-вытяжных листов с отбойниками. Преимущества и недостатки, область применения.
17. Провальные тарелки (без переливов). Устройство, принцип действия, сравнительные показатели, достоинства и недостатки различных видов провальных тарелок. Тарелки Киттеля.
18. Клапанные тарелки: особенности конструкции; режимы работы; сравнительные показатели; область применения. Клапанная балластная; жалюзийно-клапанная тарелки, их преимущества и недостатки.
19. Тарелка с двумя зонами контакта. Устройство, принцип действия, основные показатели, достоинства и недостатки тарелок с желобчатым (МД) и цилиндроконическими переливами (Чехов).
20. Струйно-центробежные тарелки. Устройство, принцип действия различных видов тарелок: язычковых с закрученным потоком газа; со спиралью Архимеда; тарелка КХТИ. Сравнительная характеристика; достоинства и недостатки.
21. Прямоточные тарелки: трубчатые; с завихрителями; с секционированием потоков (Азизова). Принцип действия, сравнительные показатели, преимущества и недостатки.
22. Переливные устройства тарелок. Назначение, требования, предъявляемые к переливам; классификация. Устройство, принцип действия элементов переливов: приемный карман, сливная регулирующая планка.
2. Теплообменная аппаратура
23. Назначение и требования, предъявляемые к теплообменной аппаратуре. Движущая сила процесса, основное уравнение теплопередачи. Классификация теплообменников.
24. Кожухотрубчатые теплообменники. Устройство, принцип действия, область применения, основные показатели. Маркировка кожухотрубчатых теплообменников.
25. Температурные напряжения в кожухотрубчатых теплообменниках. Причины возникновения и методы компенсации температурных деформаций в теплообменниках жесткого, полужесткого и нежесткого типов.
26. Теплообменники жесткой конструкции марки ТН. Устройство, принцип действия, область применения. Достоинства и недостатки.
27. Теплообменники полужесткого типа с компенсатором в корпусе марки ТК. Устройство, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки различных видов компенсаторов.
28. Теплообменники полужесткого типа: с гибкой мембраной в трубной решетке; с изогнутыми трубками. Их достоинства и недостатки, область применения.
29. Теплообменники нежесткого типа с U-образными трубками марки ТУ. Устройство, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки.
30. Теплообменник с внутренней плавающей головкой марки ТП. Устройство, принцип действия, достоинства и недостатки различных вариантов конструкции плавающей головки.
31. Теплообменники с двойными трубками Фильда. Область применения, достоинства и недостатки. Методы повышения эффективности теплообмена в трубках Фильда.
32. Конструкция основных узлов кожухотрубчатых теплообменников: кожух и трубный пучок, рекомендации к их выбору. Методы интенсификации теплообмена в трубках. Оребренные трубки.
33. Требования, предъявляемые к размещению труб в трубных решетках. Типовые схемы размещения труб, их преимущества и недостатки, область применения.
34. Требования, предъявляемые к соединению труб с трубной решеткой. Различные способы соединения: вальцовка, сварка, пайка, склеивание. Область применения, преимущества и недостатки.
35. Назначение и виды перегородок в теплообменниках. Способы размещения перегородок в трубном и межтрубном пространствах кожухотрубчатых теплообменников. Одно- и многоходовые теплообменники.
36. Теплообменники с плоской поверхностью теплообмена: пластинчатые; спиральные. Устройство, принцип действия, сравнительная характеристика. Область применения, достоинства и недостатки.

3. Реакционная аппаратура
37. Назначение, место и роль реакторов в химической технологии. Основные отличия реакторов от других типов тепло- и массообменных аппаратов.
38. Основные показатели химических реакций в зависимости от механизма, способа возбуждения, фазовых, тепловых и других характеристик. Диффузионный и кинетический режимы протекания реакций.
39. Понятие о скорости химической реакции. Уравнение скорости гомогенной и гетерогенной реакций. Стехиометрический и кинетический порядки реакций. Дифференциальное уравнение скорости реакции.
40. Влияние температуры на скорость химической реакции. Уравнение Аррениуса. Признаки сложности реакций.
41. Классификация реакторов по тепловому режиму, способам подвода тепла, способу работы, агрегатному состоянию веществ, по конструктивным признакам.
42. Реактор идеального вытеснения (РИВ). Гидравлический режим и изменение параметров в идеальной модели и реальном аппарате вытеснения.
43. Реактор идеального смешения (РИС). Гидравлические режимы и изменение параметров в идеальной модели и реальном аппарате смешения. Многокаскадный реактор с мешалкой.
44. Конструкции жидкостных реакторов. Основные характеристики, назначение элементов, особенности конструкции емкостных (кубовых) реакторов. Змеевиковый реактор типа «труба в трубе».
45. Назначение перемешивающих устройств в реакторах. Устройство, основные характеристики, область применения различных видов механических мешалок и смесителей.
46. Способы теплообмена в реакторах. Устройство, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки внутренних и наружных теплообменных устройств в реакторах.
47. Газожидкостные реакторы, их сравнение с абсорберами. Конструктивные особенности колонных тарельчатых и насадочных реакторов.

Читать еще:  Какой вес у рифленого алюминиевого листа квинтет?

Составитель: доцент м.а. Закиров

  • 23699661
    Размер файла: 48 kB Загрузок: 1

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Отпарная колонна

Отпарные колонны конструктивно выполнены в одном корпусе, но отделены друг от друга глухой перегородкой. В отпарных колоннах создается орошение водяным паром, который снижает парциальное давление нефтяных паров и способствует их испарению. [2]

Отпарная колонна заполнена насадкой из цилиндрических колец, в ее верхней части имеется дефлегматор — трубчатый титановый теплообменник. Обесхлориваемая вода подается в верхнюю часть отпарной колонны, в нижнюю часть поступает острый пар. В колонне вода нагревается, и из нее выделяется хлор, который охлаждается в дефлегматоре, при этом конденсируются пары воды, стекающей в колонну. Освобожденная от хлора ( отпаренная) вода при температуре около 100 С сливается из нижней части колонны 1 в канализацию с одновременным разбавлением ее холодной водой. При наличии в отпаренной воде следов хлора он удаляется одним из химических способов. Обесхлоривание зоды значительно облегчается при подкислении ее соляной кислотой. [3]

Отпарные колонны могут быть использованы и — для, разделения газойля на легкий и тяжелый. При переработке нефти, отбензиненной нефти и легких мазутов иногда между трубчатой печью и колонной устанавливают испаритель. В этом случае от сырья отгоняют при помощи водяного пара некоторую часть прямогонных керосино-газойлевых фракций, а утяжеленный остаток направляют для нагрева и коксования. [5]

Отпарные колонны могут работать при различных давлениях и температурах. Первая колонна обычно эксплуатируется при температуре 74 — 107 С и давлении 0 035 — 0 175МПа, тогда как вторая — при температуре 101 — 118 С и давлении на 0 01 — 0 035 МПа выше, чем в первой колонне. [6]

Отпарная колонна — цилиндрический вертикальный аппарат, установленный на бетонном фундаменте. [7]

Отпарная колонна была рассчитана аналогично ректификационным колоннам. [9]

Отпарная колонна с плотным слоем катализатора может быть дополнена секцией с невысокой концентрацией частиц, которая располагается в верхней части колонны. В этой секции частицы движутся в противотоке с газом, в результате чего повышается эффективность отпарки, которая в плотном слое уменьшена из-за турбулентного перемешивания частиц. Опыт работы с колоннами, в которые включены секции с невысокой концентрацией частиц, ограничен, хотя в настоящее время эти аппараты начинают применяться во все более широких масштабах. [10]

Отпарная колонна предназначена для отпаривания бензиновых фракций из дистиллята легкого каталитического газойля, поступающего из главной ректификационной колонны, водяным паром. Отпаренные бензиновые фракции возвращаются в главную колонну. [11]

Отпарная колонна была тщательно изолирована. [12]

Отпарная колонна и фракционирующий абсорбер работают при 3 2 — 3 6 МПа. Температура низа отпарной колонны равна 15 — 35 С, а температура низа фракционирующего абсорбера изменяется в интервале 0 — 30 С в зависимости от жесткости режима пиролиза и вида пиролизуемого сырья. Продукты с низа колонн 1 и 3, в которых содержатся все углеводороды Сз и примерно 7з углеводородов 2, входящих в секцию предварительного охлаждения, направляют в колонну 5, работающую при 2 55 — 2 65 МПа. Отбираемую с верха абсорбера фракцию подают в секцию гидрирования ацетиленовых углеводородов, а затем в секцию низкотемпературного охлаждения. [13]

Отпарная колонна является обычной ректификационной колонной диаметром 1200 мм и высотой 10000 мм. Внутри колонны имеется 12 S-образных тарелок. [14]

Ректификация

Фракционирование нефтяных смесей

Перегонка нефти – процесс разделения ее на фракции по температурам кипения (отсюда термин «фракционирование») – лежит в основе переработки нефти и получения при этом моторного топлива, смазочных масел и различных других ценных химических продуктов.

Для проведения разделения нефти на ряд компонентов требуется выполнить несколько основных условий: необходимо нефть нагреть до температуры, обеспечивающей не только нагрев, но и испарение части нефти, т.е. произвести ее однократное испарение в печи, утилизировать тепло выработанных продуктов, нагревая ими сырую нефть. С этой це­лью используются: трубчатые нагревательные печи, теплообменные ап­параты и ректификационные колонны.

Перегонка с ректификацией наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах – ректификационных колоннах – путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости.

Схема работы ректификационной колонны приведена на рис. 1.

При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами.При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут оди­наковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия.Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой.

Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей.

Перегонку нефти на атмосферных установках АТ или в атмосферных секциях комбинированных установок АВТ можно осуществлять несколькими способами:

  1. Однократным испарением в трубчатой печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне (рис.2).
  2. Двухкратным испарением и разделением в двух ректификацион­ных колоннах — в колонне предварительного испарения с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне (рис.3.)

Перегонку нефти с однократным испарением осуществляют по сле­дующей схеме (рис. 2). Сырая нефть, нагретая в теплообменниках 2 за счет тепла отходящих с установки продуктов, подается насосом 1 для обезвоживания и обессоливания в электродегидраторы 3, далее — в труб­чатую печь 4, где происходит ее однократное испарение, а из нее — в атмосферную колонну 5, где осуществляется разделение на требуемые фракции. Такая технологическая схема перегонки нефти, как правило, применима для нефти с низким содержанием светлых нефтепродуктов и незначительным содержанием растворенного газа.

По этой схеме совместное испарение легких и тяжелых фракций способствует снижению температуры нагрева нефти перед подачей ее в ко­лонну.

Для нефти с большим содержанием растворенного газа и низко-кипящих фракций применение такой схемы перегонки сопряжено с труд­ностями, обусловленными: повышением давления на питательном насосе и соответственно во всех аппаратах до печи, в самой печи и в ректификационной колонне, что требует большего расхода металла на изготовление аппаратуры в связи с необходимым увеличением толщины сте­нок оборудования, и вызовет неизбежное ухудшение погоноразделения.

В этом случае используют схему перегонки с двухкратным испарением нефти и двумя ректификационными колоннами (рис.3.). В первой колонне отбирают легкий бензин и газ. При этом понижается общее давление в системе и давление в основной ректификационной колонне, в результате чего происходит более полное отделение светлых нефтепродуктов из нефти и более четкое разделение их в колонне.

Сырая нефть забирается насосом 1 и через теплообменники 2 подается на обезвоживание и обессоливание в электродегидраторы 3. Обезвоженная и обессоленная нефть проходит вторую группу теплообменников 4, нагревается до температуры 210-220°С и поступает в первую ректификационную колонну К-1, где отбирается легкая фракция бензина и газ. Остаток из колонны К-1 забирается горячим насосом 5, нагревается в трубчатой печи до 340-360°С и поступает во вторую ректификационную колонну К-2, где отбираются все остальные требуемые фракции. В случае недостаточного нагрева нефти перед входом в колонну К-1 имеется возможность подать в низ колонны К-1 часть отбензиненной нефти, нагретой в печи 6, в виде горячей струи. При работе по этой схеме требуется более высокая температура нагрева в печи по сравнению со схемой однократного испарения вследствие раздельного испарения легкокипящих и более тяжелых фракций. Все современные установки АТ в основном работают по схеме двухкратного испарения.

На рис.4 представлена принципиальная схема атмосферной перегонки нефти на современных установках АТ или АВТ.

Нефть, предварительно обезвоженная и обессоленная на блоке ЭЛОУ атмосферной трубчатой установки или атмосферно-вакуумной установки, насосом 1 подается в теплообменники 2 для нагрева до 220-230 °С и далее — в колонну К-1, в эвапорационном пространстве которой происходит разделение ее на пары и неиспарившийся остаток, стекающий в нижнюю часть колонны по тарелкам.

Основные фракции, выделяемые при первичной перегонке нефти:

Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к. (начала кипения, индивидуального для каждой нефти) до 150-205 °С (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа-, или другого специального бензина). Эта фракция представляет собой смесь алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов С.

Читать еще:  Забор из евроштакетника. Послушаем мнение экспертов

Керосиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от 150-180 °С до 270-280 °С. В этой фракции содержатся углеводороды С10-С15. Используется в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.

Мазут – остаток после отгона выше перечисленных фракций с температурой кипения выше 320-350 °С. Мазут может использоваться как котельное топливо, или подвергаться дальнейшей переработке – либо перегонке при пониженном давлении (в вакууме) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьем для каталитического крекинга с целью получения высокооктанового компонента бензина), либо крекингу.

  • Гудрон — почти твердый остаток после отгона от мазута масляных фракций. Из него получают так называемые остаточные масла и битум, из которого путем окисления получают асфальт, используемый при строительстве дорог и т.п. Из гудрона и других остатков вторичного происхождения может быть получен путем коксования кокс, применяемый в металлургической промышленности.
  • 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).

    Бензиновый дистиллят широкого фракционного состава, например от температуры начала кипения и до 180 °С, насосом прокачивается через теплообменники и подается в первый змеевик печи, а затем в ректификационную колонну. Головной продукт этой колонны — фракция н. к. — 85 °С, пройдя аппарат воздушного охлаждения и холодильник, поступает в приемник. Часть конденсата насосом подается как орошение на верх колонны, а остальное количество — в другую колонну. Снабжение теплом нижней части колонны осуществляется циркулирующей флегмой (фракция 85— 180 °С), прокачиваемой насосом через второй змеевик печи и подается в низ колонны, Остаток с низа колонны направляется насосом в другую колонну.

    Уходящие с верха колонны пары головной фракции (н. к. — 62 °С) конденсируются в аппарате воздушного охлаждения; конденсат, охлажденный в водяном холодильнике, собирается в приемнике. Отсюда конденсат насосом направляется в резервуар, а часть фракции служит орошением для колонны. Остаточный продукт — фракция 62— 85 °С — по выходе из колонны снизу направляется насосом через теплообменник и холодильники в резервуар. В качестве верхнего продукта колонны получают фракцию 85—120 °С, которая, пройдя аппараты, поступает в приемник. Часть конденсата возвращается на верх колонны в качестве орошения, а балансовое его количество отводится с установки насосом в резервуар.

    Фракция 120—140°С отбирается из внешней отпарной колонны, снизу насосом. Эта фракция после охлаждения в теплообменнике и аппаратах поступает в резервуар.

    Нижний продукт колонны — фракция 140— 180 °С — также направляется в резервуар насосом через теплообменник и аппараты.

    Тепло, необходимое для работы отгонных секций ректификационных колонн, сообщается соответственно кипятильниками. Внешняя отпарная секция обслуживается кипятильником. В кипятильники соответствующие рециркуляты подаются насосами. Теплоносителем для кипятильников является водяной пар.

    В каждой ректификационной колонне по 60 тарелок.

    Материальный баланс установки зависит от потенциального содержания узких фракций в бензиновом дистилляте, а также от четкости ректификации.

    Информация данного раздела приведена исключительно в справочных целях. Информацию о продукции и услугах ООО «НПП Нефтехим» Вы найдете в разделах «Разработки» и «Услуги».

    Ректификация нефти в колонне

    Что такое ректификация

    Ректификация – это способ разделения компонентов смеси, основанный на свойстве компонентов данной смеси выкипать при различных температурах.

    Ректификация представляет собой процесс разделения бинарных, многокомпонентных или непрерывных смесей на практически чистые компоненты или их смеси (фракции), отличающиеся температурами кипения (для бинарных и многокомпонентных смесей) или интервалами выкипания (для непрерывных смесей).

    Анализ фракций нефти и нефтепродуктов на содержание в них индивидуальных углеводородов и их классов показывает, что нефть и ее фракции представляют собой сложную многокомпонентную смесь. Количество компонентов в нефти превышает 2000. Из-за большого количества компонентов нефть принято считать непрерывной смесью и выражать ее состав кривой истинных температур кипения (ИТК), имеющей плавный, непрерывный характер.

    Поэтому процесс ректификации представляет собой массообмен, протекающий в обе стороны между 2-мя фазами смеси, одна из которых – жидкость, а другая – пар. Иными словами, это многократно повторяющееся контактное взаимодействие неравновесных фаз в виде жидкой нефти, а также пара.

    Процесс ректификации осуществляется в результате контакта потоков пара и жидкости. При этом непременным условием является перемещение пара и жидкости навстречу друг другу по высоте (длине) ректификационного аппарата. Движущей силой тепло- и массообмена между паром и жидкостью в аппарате является разница температур по высоте (длине) аппарата.

    Ректификационная колонна является одним из центральных аппаратов технологической установки по первичной переработке нефти или нефтепродуктов. Применение данного аппарата вызвано необходимостью реализации простого способа разделения нефти или ее продуктов на фракции в зависимости от их температур кипения. Такой способ получил название ректификации, а аппарат для проведения данного процесса – ректификационной колонной.

    Но одна ректификационная колонна не может справиться с задачами по разделению фракций. На нефтеперерабатывающих предприятиях колонна тесно связана со множеством другого оборудования – насосного, теплообменного, печного, сепарационного.

    Наиболее удобно иллюстрировать принцип действия ректификационного аппарата на примере колонны с колпачковыми тарелками.

    Ректификационные колонны

    Тепломассообмен между противоточно движущимися неравновесными паровой и жидкой фазами в ректификационных осуществляется на контактных устройствах (КУ), которые часто называются “тарелками”.

    В ректификационных колоннах поток парового орошения создается нагревательными элементами (печь, ввод перегретого водяного пара), а жидкого – конденсационными устройствами (холодильники – конденсаторы, холодные циркуляционные орошения).

    В результате взаимодействия между паровой и жидкой фазами на КУ в соответствии с законами термодинамического парожидкостного равновесия паровая фаза обогащается легкокипящими, а жидкая – тяжелокипящими компонентами. Поэтому именно КУ и определяют в значительной мере общую эффективность процесса разделения.

    Для нефтяных колонн вообще и для колонн АВТ, в частности, можно выделить ряд присущих им характерных особенностей:

    • очень высокая производительность по сырью (до 1000 м 3 /ч для атмосферной колонны);
    • подвод тепла в разделительную систему осуществляется огневым нагревом сырья в трубчатой печи (основная и вакуумная колонны АВТ), вводом перегретого водяного пара (практически все колонны) и циркуляцией «горячей струи» (отбензиневающая колонна АТ);
    • последнее обстоятельство предполагает применение специальных сепарационных зон для разделения паровой и жидкой фаз;
    • в схеме ректификации присутствуют выносные отпарные секции, а также циркуляционные орошения, что предполагает возможность организации на КУ боковых отборов жидкой фазы и подводов как паровой, так и жидкой фаз в нескольких точках по высоте колонны.

    Эти особенности должны учитываться при выборе конструкций контактных устройств в задачах проектирования блоков разделения нефти.

    Принцип работы ректификационной колонны

    Конструкция ректификационной колонны представляет собой вертикальную емкость цилиндрической формы различного или постоянного сечения, которая используется для физического разделения смеси углеводородов и получения требуемых нефтепродуктов заданного качества в результате ректификации.

    В колонне пары перемещаются вверх от тарелки к тарелке за счет разности давлений в эвапорационном пространстве и вверху колонны. Жидкость стекает вниз по тарелкам и сливным устройствам под действием силы тяжести.

    Ректификационную колонну можно разделить на 3 функциональные части:

    1. Концентрационная секция – расположена выше точки ввода сырья в аппарат
    2. Секция питания – в центре колонны, подается сырье на тарелку питания
    3. Отгонная секция – находится ниже точки ввода сырья

    Секция питания колонны Концентрационная секция Отгонная секция

    Для возможности протекания процесса ректификации температура нефти должна быть ниже температуры подаваемого пара. Данное следствие исходит из свойств равновесной системы. Если температура нефти была бы равна или ниже температуры пара процесс ректификации был бы невозможен.

    Процесс ректификации может проводиться только для смесей с различными температурами кипения для возможности осуществления диффузионного процесса разделения. Для этого жидкость двигается сверху вниз, а пар – снизу вверх, чтобы обеспечить наилучший контакт и взаимодействие фаз.

    Классификация ректификационных колон

    Колонные аппараты можно разделить в зависимости от технологического процесса:

    • Атмосферная и вакуумная перегонка (нефти и мазута);
    • Вторичная перегонка бензина;
    • Стабилизация нефти, газоконденсатов, нестабильных бензинов;
    • Фракционирование нефтезаводских, нефтяных и природных газов;
    • Отгонка растворителей при процессах очистки масел;
    • Разделение продуктов термодеструктивных и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов и т. д.;

    Характеристика ректификационных колонн различных установок НПЗ

    Типы контактных устройств ректификационных колон

    Для осуществления процесса ректификации в колонных аппаратах обязательно используют контактные устройства:

    • Насадочные;
    • Тарельчатые;
    • Роторные.

    Роторные колонны не получили большого распространения, к то время как тарельчатые и насадочные имеют большую популярность.

    Тарелка с колпачковыми контактными устройствами

    Видео: устройство и работа ректификационной колонны

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector
    ×
    ×