установка атмосферной перегонки нефти. Установка атмосферной перегонки нефти


Установка атмосферной перегонки нефти

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к установкам для получения бензина, дизельного топлива, мазута и битума. Установка атмосферной перегонки нефти включает последовательно соединенные первый 1 и второй 2 теплообменники, первый аппарат, фракционирования 3, второй аппарат фракционирования 4, третий, четвертый теплообменники соответственно 5, 6, печь 7, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций 9, 10, 11, 12, 13, (включая накопители) третий аппарат фракционирования 14, вертикальные перегородки 15, системы охлаждения 16, системы подогрева 17, соединенные с входом теплоносителя 18. Все аппараты фракционирования представляют собой горизонтальные аппараты, разделенные на совмещенные ступени конденсации и испарения. Техническим результатом изобретения является уменьшение энергетических затрат, уменьшение габаритов установки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к установкам для получения бензина, дизельного топлива, мазута и битума.

Известны различные установки перегонки нефтяного сырья, позволяющие выделить бензин, дизельное топливо, мазут. В частности, известно техническое решение по фракционированию нефти в горизонтальном многоступенчатом аппарате, разделенном на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными и поперечными перегородками и снабженном по длине устройствами теплоотвода в верхней части для последовательной конденсации паров и теплоотвода в нижней части для последовательного испарения жидкости. При этом смесь нагревают в печи и направляют на фракционирование (См. патент РФ №2058368 по кл. С 10 G 7/02, В 013/32, B 01 D 3/24, заявлен 1993.08.02, опубликован 1996.04.20. “Способ фракционирования нефти”).

Недостатком известного технического решения является получение трех фракций из одного горизонтального аппарата фракционирования, что не позволяет выделить качественные фракции, кроме того, в качестве энергоносителя используется само сырье (нефть), что влечет за собой образование нагара в установке и делает ее взрыво- и пожароопасной.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранной в качестве ближайшего аналога является установка атмосферной перегонки нефти, содержащая последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первый аппарат фракционирования, второй аппарат фракционирования, третий, четвертый теплообменники, печь, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций (См. патент РФ №2205055 по кл. В 01 D 3/14, C 10 G 7/00, заявлен 2002.01.21, опубликован 2003.05.27. “Установка атмосферной перегонки нефти”).

Однако известное техническое решение, с одной стороны, содержит два ректификационных аппарата в виде ректификационных колонн, что создает громоздкость и большие габариты установки. Кроме того, использование ректификационных колонн требует повышенные энергетические затраты на фракционирование.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение энергетических затрат, уменьшение габаритов установки.

Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является оптимизация конструкции установки атмосферной перегонки нефти. Поставленная задача достигается тем, что в известной установке атмосферной перегонки нефти, содержащей последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первый аппарат фракционирования, второй аппарат фракционирования, третий, четвертый теплообменники, печь, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций, согласно изобретению в нее дополнительно введен третий аппарат фракционирования, при этом все аппараты фракционирования представляют собой горизонтальные аппараты, разделенные на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными перегородками, снабженные в верхней части системой охлаждения, а в нижней части системой подогрева с теплоносителем, при этом вход теплоносителя к установке соединен со входом системы подогрева третьего аппарата фракционирования, выход которой соединен с входом системы подогрева второго аппарата фракционирования, причем выход системы подогрева второго аппарата фракционирования соединен через третий теплообменник со входом системы подогрева первого аппарата фракционирования, выход которой через четвертый теплообменник и расширительный бак соединен с печью, при этом система подачи нефти соединена с установкой через первый теплообменник первый выход которого соединен с первым входом второго теплообменника, который своим первым выходом соединен с верхней частью первого аппарата фракционирования, снабженной системой отвода выделенной первой фракции и соединенной с верхней частью второго аппарата фракционирования, снабженной системой отвода второй фракции через второй теплообменник и последовательно соединенной с четвертым и третьим теплообменниками и средней частью первого аппарата фракционирования, при этом нижняя часть первого аппарата фракционирования соединена со средней частью второго аппарата фракционирования, а нижняя часть второго аппарата фракционирования соединена с системой отвода выделенной третьей фракции, которая через первый теплообменник и накопитель соединена с нижней частью третьего аппарата фракционирования, соединенной с системой отвода выделенных четвертой и второй фракций.

Система охлаждения аппаратов фракционирования может быть выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует хладагент.

Система подогрева аппаратов фракционирования может быть выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует теплоноситель.

Вертикальные перегородки внутри аппаратов фракционирования могут иметь серповидную форму.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая установка атмосферной перегонки нефти неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, а следовательно, соответствует критерию “новизна” и “изобретательский уровень”.

Предлагаемая установка атмосферной перегонки нефти может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной зарубежной промышленностью.

Таким образом, заявляемая установка атмосферной перегонки нефти соответствует критерию “промышленная применимость”.

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявленной установке атмосферной перегонки нефти новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно уменьшение энергетических затрат и уменьшение габаритов установки.

Наличие третьего аппарата фракционирования позволяет произвести перегонку третьей фракции - мазута, выделенного на втором аппарате фракционирования, и выделить из него остаточное дизельное топливо - вторую фракцию и четвертую фракцию - битум при незначительных энергетических затратах, что позволяет снизить количество отходов установки до минимума.

Выполнение ректификационных аппаратов в виде горизонтальных многоступенчатых аппаратов, разделенных на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными перегородками, снабженных в верхней части системой охлаждения, а в нижней части системой подогрева, увеличивает поверхность теплообмена, позволяет значительно снизить количество подаваемого теплоносителя, а следовательно, снизить энергетические затраты и уменьшить габариты всей установки в целом.

Наличие последовательных связей по ходу нефти позволяет обеспечить рекуперацию тепла охлаждаемых фракций, что также позволяет снизить энергетические затраты.

Наличие последовательных связей по ходу теплоносителя, но в противоположном направлении по отношению хода нефти обеспечивает создание оптимальных условий по выделению требуемых фракций в каждом отдельном аппарате фракционирования, что также позволяет сократить энергетические затраты на работу установки атмосферной перегонки нефти.

Выполнение системы охлаждения в виде трубчатого контура, по которому циркулирует хладагент, увеличивает поверхность контакта паров бензина в первом аппарате фракционирования, паров дизельного топлива во втором и третьем аппаратах фракционирования с системой охлаждения и тем самым обеспечивает быструю конденсацию бензина и дизельного топлива, что опять-таки приводит к снижению энергетических затрат.

Выполнение системы подогрева в виде трубчатого контура, по которому циркулирует теплоноситель, обеспечивает быстрый разогрев нефти до требуемой температуры, достаточной для выделения в каждом аппарате фракционирования по две фракции: в первом аппарате фракционирования - первой фракции - бензин и смесь дизельного топлива и мазута, во втором аппарате фракционирования второй фракции - дизельное топливо и третьей фракции - мазут, в третьем аппарате фракционирования - четвертой фракции - битум и второй фракции - дизельное топливо (остаточное), что также сокращает энергетические затраты на работу всей установки.

Выполнение вертикальных перегородок серповидной формы обеспечивает оптимальные условия для разделения фракций внутри каждого аппарата фракционирования при одновременном сокращении энергетических затрат.

Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемой установки атмосферной перегонки нефти позволяет уменьшить энергетические затраты и уменьшить габариты установки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена технологическая схема установки атмосферной перегонки нефти, на фиг.2 - изображение совмещенных ступеней конденсации и испарения аппарата фракционирования (без корпуса).

Установка атмосферной перегонки нефти содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 теплообменники, первый аппарат фракционирования 3, второй аппарат фракционирования 4, третий, четвертый теплообменники соответственно 5, 6, печь 7, систему подачу нефти 8, систему отвода выделенных фракций 9, 10, 11, 12, 13, (включая накопители), третий аппарат фракционирования 14, вертикальные перегородки 15, системы охлаждения 16, системы подогрева 17, соединенные с входом теплоносителя 18.

Кроме того, каждый из аппаратов фракционирования может быть подключен к системе создания вакуума 19 через дополнительную систему охлаждения для увеличения скорости протекания процессов фракционирования. Подключение вакуума наиболее эффективно на третьем аппарате фракционирования, где производится выделение остаточного дизельного топлива и битума из мазута.

Установка работает следующим образом. Нефть под давлением от насоса (на чертеже не показан) через первый теплообменник 1 проходит, охлаждая мазут из второго аппарата фракционирования 4, сама при этом нагревается, далее попадает во второй теплообменник 2, где охлаждает дизельное топливо из второго аппарата фракционирования 4, нагреваясь сама, и попадает в верхнюю часть первого аппарата фракционирования 3, где во внутреннем пространстве охлаждает бензиновую - первую фракцию, также нагреваясь от нее, затем попадает в верхнюю часть второго аппарата фракционирования 4, где во внутреннем пространстве охлаждает дизельное топливо - вторую фракцию, продолжая нагреваться попадает в четвертый теплообменник 6, связанный с теплоносителем, где нагревается и попадает в третий теплообменник 5, где также нагревается и попадает во внутреннее пространство первого аппарата фракционирования 3, где выделяется первая фракция, откуда она уходит в систему отвода 9. Из нижней части первого аппарата фракционирования 3 смесь дизельного топлива и мазута попадает во второй аппарат фракционирования 4, откуда вторая фракция попадает во второй теплообменник 2, где отдает свое тепло и уходит в систему отвода 10. Из нижней части второго аппарата фракционирования 4 отводится третья фракция - мазут, который, проходя первый теплообменник, отдает свое тепло входящей нефти, а сам попадает в третий аппарат фракционирования 14, где происходит выделение четвертой фракции - битума и остаточной второй фракции - дизельного топлива.

В противоположном направлении по отношению к подаче нефти на установку через вход 18 подается теплоноситель (высокотемпературное масло), начиная с третьего аппарата фракционирования 14, где требуются более высокие температуры для обеспечения процесса фракционирования мазута на остаточную вторую и четвертую фракции, далее теплоноситель поступает в нижнюю часть второго аппарата фракционирования 4, а оттуда через третий теплообменник 5 в нижнюю часть первого аппарата фракционирования 3, откуда через четвертый теплообменник 6 и расширительный бак в печь 7 для повторного нагрева.

Кроме того, следует отметить, что заявляемая установка атмосферной перегонки нефти может работать, используя в качестве сырья газоконденсат, что получило подтверждение в результате проведенных испытаний.

1. Установка атмосферной перегонки нефти, содержащая последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первый аппарат фракционирования, второй аппарат фракционирования, третий, четвертый теплообменники, печь, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен третий аппарат фракционирования, при этом все аппараты фракционирования представляют собой горизонтальные аппараты, разделенные на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными перегородками, снабженные в верхней части системой охлаждения, а в нижней части системой подогрева с теплоносителем, при этом вход теплоносителя к установке соединен со входом системы подогрева третьего аппарата фракционирования, выход которой соединен с входом системы подогрева второго аппарата фракционирования, причем выход системы подогрева второго аппарата фракционирования соединен через третий теплообменник со входом системы подогрева первого аппарата фракционирования, выход которой через четвертый теплообменник и расширительный бак соединен с печью, при этом система подачи нефти соединена с установкой через первый теплообменник, первый выход которого соединен с первым входом второго теплообменника, который своим первым выходом соединен с верхней частью первого аппарата фракционирования, снабженной системой отвода выделенной первой фракции и соединенной с верхней частью второго аппарата фракционирования, снабженной системой отвода второй фракции через второй теплообменник и последовательно соединенной с четвертым и третьим теплообменниками и средней частью первого аппарата фракционирования, при этом нижняя часть первого аппарата фракционирования соединена со средней частью второго аппарата фракционирования, а нижняя часть второго аппарата фракционирования соединена с системой отвода выделенной третьей фракции, которая через первый теплообменник и накопитель соединена с нижней частью третьего аппарата фракционирования, соединенной с системой отвода выделенных четвертой и второй фракций.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система охлаждения аппаратов фракционирования выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует хладагент.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система подогрева выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует теплоноситель.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные перегородки имеют серповидную форму.

www.findpatent.ru

Установка атмосферной перегонки нефти | Банк патентов

Область применения: нефтепереработка, в частности, к установке первичной перегонки нефти для получения дистиллятных фракций, таких как бензин, керосин, мазут. Задача: повышение эффективности процесса разделения нефти на фракции, достижение энергосбережения. Установка атмосферной перегонки нефти содержит последовательно соединенные первый и второй кожухотрубчатые теплообменники, первую ректификационную колонну, печь, вторую ректификационную колонну, третий, четвертый, пятый кожухотрубчатые теплообменники, первый, второй, третий блоки термосифонных теплообменников, а также установленный на выходе паров второй ректификационной колонны пятый термосифонный теплообменник, выход которого соединен со вторым газосепаратором, причем каждый термосифонный теплообменник выполнен в виде закрепленного в корпусе в его разделительной перегородке пакета термосифонных труб с зонами испарения и конденсации. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности, к установкам первичной перегонки нефти для получения дистиллятных фракций, таких как бензин, керосин, мазут. Известна установка атмосферной перегонки нефти, включающая последовательно соединенные первый и второй теплообменники-нагреватели, первую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения, а также установленный на выходе паров первой ректификационной колонны четвертый блок охлаждения, выход которого соединен с первым газосепаратором, и установленный на выходе паров второй ректификационный колонны пятый блок охлаждения, выход которого соединен со вторым газосепаратором, причем каждый блок охлаждения содержит аппарат воздушного охлаждения и погружной водяной холодильник (Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. /Под. ред. Б.И. Бондаренко. Москва, "Химия", 1983 г., с.12, 13). Известная установка требует больших расходов топливно-энергетических ресурсов, не утилизирует низкопотенциальное тепло, неблагоприятно отражается на экологии окружной среды. Изобретение направлено на повышение эффективности установки, на достижение энергосбережения и улучшение экологии за счет снижения выбросов легких углеводородов в атмосферу. Поставленная задача достигается установкой атмосферной перегонки нефти, содержащей последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первую ректификационную колонну, печь, вторую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения, а также установленный на выходе паров первой ректификационной колонны четвертый блок охлаждения, выход которого соединен с первым газосепаратором, и установленный на выходе паров второй ректификационной колонны пятый блок охлаждения, выход которого соединен со вторым газосепаратором, в котором в отличие от прототипа блоки охлаждения выполнены в виде двухфазных термосифонных теплообменников, каждый из которых содержит закрепленный в корпусе в его разделительной перегородке пакет термосифонных труб с зонами испарения и конденсации, имеющих отношение длины термосифонной трубы к ее диаметру 8-900, причем вход холодного теплоносителя первого теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя четвертого и пятого блоков охлаждения, а вход холодного теплоносителя третьего теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя первого второго и третьего блоков охлаждения, а входы холодного теплоносителя всех блоков охлаждения соединены с поступающей на вход установки нефтью. Предложенная система охлаждения продуктов нефтеперегонки позволяет утилизировать тепло и использовать его в технологическом процессе. В результате уменьшения температуры охлаждения прямогонных бензинов в предложенной установке появилась возможность сконденсировать изопентан, что значительно повышает эффективность процесса разделения нефти на ценные фракции. На чертеже изображена технологическая схема установки для получения продуктов нефтеперегонки. Установка содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 кожухотрубчатые теплообменники, первую ректификационную колонну 3, печь 4, вторую ректификационную колонну 5 с внешними отпарными колоннами 6 и 7, третий, четвертый и пятый кожухотрубчатые теплообменники соответственно 8, 9, 10, первый, второй, третий термосифонные теплообменники 11, 12, 13. Кроме того, установка содержит установленный на выходе паров первой ректификационной колонны 3 четвертый термосифонный теплообменник 14, выход которого соединен с первым газосепаратором 15, и установленный на выходе паров второй ректификационной колонны 5 пятый термосифонный теплообменник 16, выход которого соединен со вторым газосепаратором 17. Каждый термосифонный теплообменник содержит установленный в корпусе в его разделительной перегородке 18 пакет термосифонных труб 19 с зонами испарения и конденсации. Через входной патрубок 20 в зону конденсации поступает холодный теплоноситель и выходит через выходной патрубок 21. Через входной патрубок 22 в зону испарения поступает горячий теплоноситель и выходит через выходной патрубок 23. Входы 20 всех термосифонных теплообменников соединены с поступающей на вход установки нефтью, являющейся для них холодным теплоносителем. Выходы 21 холодного теплоносителя четвертого 14 и пятого 16 термосифонного теплообменника соединены со входом холодного теплоносителя первого кожухотрубчатого теплообменника 1, а выходы 21 холодного теплоносителя первого, второго и третьего термосифонных теплообменников 11, 12, 13 соединены со входом холодного теплоносителя третьего кожухотрубчатого теплообменника 8. Установка работает следующим образом. Нагнетаемая насосом нефть проходит двумя потоками: первый - через зоны конденсации четвертого 14 и пятого 16 термосифонных теплообменников, нагреваясь от горячего теплоносителя через термосифонные трубки 19, поступает последовательно в первый и второй кожухотрубчатые теплообменники 1 и 2, второй - через зоны конденсации первого 11, второго 12 и третьего 13 термосифонных теплообменников, нагреваясь поступает последовательно в третий, четвертый и пятый 8, 9, 10 кожухотрубчатые теплообменники. Нагретая до температуры 200-220oС нефть поступает в среднюю часть первой ректификационной колонны 3. Пары легкого бензина по выходе из колонны поступают в зону испарения в качестве горячего теплоносителя термосифонного теплообменника 14, где они конденсируются и охлаждаются до температуры ≅ +35oС. Далее конденсат и сопутствующие газы разделяются в первом газосепараторе 15, отсюда легкий бензин направляется в секцию стабилизации и вторичной перегонки. Часть легкого бензина возвращается на орошение в первую колонну 3. Из колонны 3 частично отбензиненная нефть подается в змеевик трубной печи 4 и, нагретая до парожидкостного состояния, поступает во вторую ректификационную колонну 5. Верхним продуктом второй ректификационной колонны 5 является более тяжелая бензиновая фракция, которая поступает в зону испарения в качестве горячего теплоносителя пятого термосифонного теплообменника 16. Здесь пары бензина конденсируются и охлаждаются до температуры ≅ +35oC и далее разделяются во втором газосепараторе 17. Отсюда жидкая бензиновая фракция подается в секцию вторичной перегонки, а часть ее возвращается в колонну как орошение. Фракции 140-240oС и 240-350oС выводятся из отпарных колонн 6 и 7 и с помощью насосов прокачиваются и охлажадаются в последовательно соединенных теплообменниках: первая - керосиновая фракция - в третьем кожухотрубчатом теплообменнике 8 и в первом термосифонном теплообменнике 11, вторая - фракция дизельного топлива - в четвертом кожухотрубчатом теплообменнике 9 и втором термосифонном теплообменнике 12. Под нижние тарелки отпарных колонн вводится перегретый водяной пар. Тяжелый неиспаренный остаток нефти в смеси с жидкостью, стекающей с последней тарелки концентрационной секции второй ректификационной колонны 5, проходя нижние шесть тарелок этой колонны, продувается перегретым водяным паром. Мазут, освобожденный в значительной мере от низкокипящих фракций, с низа колонны 5 направляется насосом через кожухотрубчатый теплообменник 10 и термосифонный теплообменник 13 в накопительный резервуар. В колонне 5 имеются два циркуляционных орошения, тепло которых отдается нефти в первом и втором кожухотрубчатом теплообменниках 1 и 2. Коэффициент теплопередачи термосифонных теплообменников выше по сравнению с используемыми в прототипе аппаратами воздушного охлаждения и охладителями погружного типа. В результате использования изобретения процесс разделения нефти на фракции идет в более благоприятных условиях в результате уменьшения давления в колоннах. Уменьшаются отложения, снижаются потери давления в технологической нитке, осуществляется утилизация низкопотенциального тепла. Кроме того, снижается металлоемкость используемой теплообменной аппаратуры. Таким образом, решается задача повышения эффективности процесса разделения нефти на фракции энергосбережения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка атмосферной перегонки нефти, содержащая последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первую ректификационную колонну, печь, вторую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения, а также установленный на выходе паров первой ректификационной колонны четвертый блок охлаждения, выход которого соединен с первым газосепаратором, и установленный на выходе паров второй ректификационной колонны пятый блок охлаждения, выход которого соединен с вторым газосепаратором, отличающийся тем, что блоки охлаждения выполнены в виде двухфазных термосифонных теплообменников, каждый из которых содержит закрепленный в корпусе в его разделительной перегородке пакет термосифонных труб с зонами испарения и конденсации, причем вход холодного теплоносителя первого теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя четвертого и пятого блоков охлаждения, а вход холодного теплоносителя третьего теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя первого, второго и третьего блоков охлаждения, а входы холодного теплоносителя всех блоков охлаждения соединены с поступающей на вход установки нефтью.

bankpatentov.ru

установка атмосферной перегонки нефти - патент РФ 2254897

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к установкам для получения бензина, дизельного топлива, мазута и битума. Установка атмосферной перегонки нефти включает последовательно соединенные первый 1 и второй 2 теплообменники, первый аппарат, фракционирования 3, второй аппарат фракционирования 4, третий, четвертый теплообменники соответственно 5, 6, печь 7, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций 9, 10, 11, 12, 13, (включая накопители) третий аппарат фракционирования 14, вертикальные перегородки 15, системы охлаждения 16, системы подогрева 17, соединенные с входом теплоносителя 18. Все аппараты фракционирования представляют собой горизонтальные аппараты, разделенные на совмещенные ступени конденсации и испарения. Техническим результатом изобретения является уменьшение энергетических затрат, уменьшение габаритов установки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2254897

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к установкам для получения бензина, дизельного топлива, мазута и битума.

Известны различные установки перегонки нефтяного сырья, позволяющие выделить бензин, дизельное топливо, мазут. В частности, известно техническое решение по фракционированию нефти в горизонтальном многоступенчатом аппарате, разделенном на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными и поперечными перегородками и снабженном по длине устройствами теплоотвода в верхней части для последовательной конденсации паров и теплоотвода в нижней части для последовательного испарения жидкости. При этом смесь нагревают в печи и направляют на фракционирование (См. патент РФ №2058368 по кл. С 10 G 7/02, В 013/32, B 01 D 3/24, заявлен 1993.08.02, опубликован 1996.04.20. “Способ фракционирования нефти”).

Недостатком известного технического решения является получение трех фракций из одного горизонтального аппарата фракционирования, что не позволяет выделить качественные фракции, кроме того, в качестве энергоносителя используется само сырье (нефть), что влечет за собой образование нагара в установке и делает ее взрыво- и пожароопасной.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранной в качестве ближайшего аналога является установка атмосферной перегонки нефти, содержащая последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первый аппарат фракционирования, второй аппарат фракционирования, третий, четвертый теплообменники, печь, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций (См. патент РФ №2205055 по кл. В 01 D 3/14, C 10 G 7/00, заявлен 2002.01.21, опубликован 2003.05.27. “Установка атмосферной перегонки нефти”).

Однако известное техническое решение, с одной стороны, содержит два ректификационных аппарата в виде ректификационных колонн, что создает громоздкость и большие габариты установки. Кроме того, использование ректификационных колонн требует повышенные энергетические затраты на фракционирование.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение энергетических затрат, уменьшение габаритов установки.

Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является оптимизация конструкции установки атмосферной перегонки нефти. Поставленная задача достигается тем, что в известной установке атмосферной перегонки нефти, содержащей последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первый аппарат фракционирования, второй аппарат фракционирования, третий, четвертый теплообменники, печь, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций, согласно изобретению в нее дополнительно введен третий аппарат фракционирования, при этом все аппараты фракционирования представляют собой горизонтальные аппараты, разделенные на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными перегородками, снабженные в верхней части системой охлаждения, а в нижней части системой подогрева с теплоносителем, при этом вход теплоносителя к установке соединен со входом системы подогрева третьего аппарата фракционирования, выход которой соединен с входом системы подогрева второго аппарата фракционирования, причем выход системы подогрева второго аппарата фракционирования соединен через третий теплообменник со входом системы подогрева первого аппарата фракционирования, выход которой через четвертый теплообменник и расширительный бак соединен с печью, при этом система подачи нефти соединена с установкой через первый теплообменник первый выход которого соединен с первым входом второго теплообменника, который своим первым выходом соединен с верхней частью первого аппарата фракционирования, снабженной системой отвода выделенной первой фракции и соединенной с верхней частью второго аппарата фракционирования, снабженной системой отвода второй фракции через второй теплообменник и последовательно соединенной с четвертым и третьим теплообменниками и средней частью первого аппарата фракционирования, при этом нижняя часть первого аппарата фракционирования соединена со средней частью второго аппарата фракционирования, а нижняя часть второго аппарата фракционирования соединена с системой отвода выделенной третьей фракции, которая через первый теплообменник и накопитель соединена с нижней частью третьего аппарата фракционирования, соединенной с системой отвода выделенных четвертой и второй фракций.

Система охлаждения аппаратов фракционирования может быть выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует хладагент.

Система подогрева аппаратов фракционирования может быть выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует теплоноситель.

Вертикальные перегородки внутри аппаратов фракционирования могут иметь серповидную форму.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемая установка атмосферной перегонки нефти неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, а следовательно, соответствует критерию “новизна” и “изобретательский уровень”.

Предлагаемая установка атмосферной перегонки нефти может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной зарубежной промышленностью.

Таким образом, заявляемая установка атмосферной перегонки нефти соответствует критерию “промышленная применимость”.

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявленной установке атмосферной перегонки нефти новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно уменьшение энергетических затрат и уменьшение габаритов установки.

Наличие третьего аппарата фракционирования позволяет произвести перегонку третьей фракции - мазута, выделенного на втором аппарате фракционирования, и выделить из него остаточное дизельное топливо - вторую фракцию и четвертую фракцию - битум при незначительных энергетических затратах, что позволяет снизить количество отходов установки до минимума.

Выполнение ректификационных аппаратов в виде горизонтальных многоступенчатых аппаратов, разделенных на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными перегородками, снабженных в верхней части системой охлаждения, а в нижней части системой подогрева, увеличивает поверхность теплообмена, позволяет значительно снизить количество подаваемого теплоносителя, а следовательно, снизить энергетические затраты и уменьшить габариты всей установки в целом.

Наличие последовательных связей по ходу нефти позволяет обеспечить рекуперацию тепла охлаждаемых фракций, что также позволяет снизить энергетические затраты.

Наличие последовательных связей по ходу теплоносителя, но в противоположном направлении по отношению хода нефти обеспечивает создание оптимальных условий по выделению требуемых фракций в каждом отдельном аппарате фракционирования, что также позволяет сократить энергетические затраты на работу установки атмосферной перегонки нефти.

Выполнение системы охлаждения в виде трубчатого контура, по которому циркулирует хладагент, увеличивает поверхность контакта паров бензина в первом аппарате фракционирования, паров дизельного топлива во втором и третьем аппаратах фракционирования с системой охлаждения и тем самым обеспечивает быструю конденсацию бензина и дизельного топлива, что опять-таки приводит к снижению энергетических затрат.

Выполнение системы подогрева в виде трубчатого контура, по которому циркулирует теплоноситель, обеспечивает быстрый разогрев нефти до требуемой температуры, достаточной для выделения в каждом аппарате фракционирования по две фракции: в первом аппарате фракционирования - первой фракции - бензин и смесь дизельного топлива и мазута, во втором аппарате фракционирования второй фракции - дизельное топливо и третьей фракции - мазут, в третьем аппарате фракционирования - четвертой фракции - битум и второй фракции - дизельное топливо (остаточное), что также сокращает энергетические затраты на работу всей установки.

Выполнение вертикальных перегородок серповидной формы обеспечивает оптимальные условия для разделения фракций внутри каждого аппарата фракционирования при одновременном сокращении энергетических затрат.

Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемой установки атмосферной перегонки нефти позволяет уменьшить энергетические затраты и уменьшить габариты установки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена технологическая схема установки атмосферной перегонки нефти, на фиг.2 - изображение совмещенных ступеней конденсации и испарения аппарата фракционирования (без корпуса).

Установка атмосферной перегонки нефти содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 теплообменники, первый аппарат фракционирования 3, второй аппарат фракционирования 4, третий, четвертый теплообменники соответственно 5, 6, печь 7, систему подачу нефти 8, систему отвода выделенных фракций 9, 10, 11, 12, 13, (включая накопители), третий аппарат фракционирования 14, вертикальные перегородки 15, системы охлаждения 16, системы подогрева 17, соединенные с входом теплоносителя 18.

Кроме того, каждый из аппаратов фракционирования может быть подключен к системе создания вакуума 19 через дополнительную систему охлаждения для увеличения скорости протекания процессов фракционирования. Подключение вакуума наиболее эффективно на третьем аппарате фракционирования, где производится выделение остаточного дизельного топлива и битума из мазута.

Установка работает следующим образом. Нефть под давлением от насоса (на чертеже не показан) через первый теплообменник 1 проходит, охлаждая мазут из второго аппарата фракционирования 4, сама при этом нагревается, далее попадает во второй теплообменник 2, где охлаждает дизельное топливо из второго аппарата фракционирования 4, нагреваясь сама, и попадает в верхнюю часть первого аппарата фракционирования 3, где во внутреннем пространстве охлаждает бензиновую - первую фракцию, также нагреваясь от нее, затем попадает в верхнюю часть второго аппарата фракционирования 4, где во внутреннем пространстве охлаждает дизельное топливо - вторую фракцию, продолжая нагреваться попадает в четвертый теплообменник 6, связанный с теплоносителем, где нагревается и попадает в третий теплообменник 5, где также нагревается и попадает во внутреннее пространство первого аппарата фракционирования 3, где выделяется первая фракция, откуда она уходит в систему отвода 9. Из нижней части первого аппарата фракционирования 3 смесь дизельного топлива и мазута попадает во второй аппарат фракционирования 4, откуда вторая фракция попадает во второй теплообменник 2, где отдает свое тепло и уходит в систему отвода 10. Из нижней части второго аппарата фракционирования 4 отводится третья фракция - мазут, который, проходя первый теплообменник, отдает свое тепло входящей нефти, а сам попадает в третий аппарат фракционирования 14, где происходит выделение четвертой фракции - битума и остаточной второй фракции - дизельного топлива.

В противоположном направлении по отношению к подаче нефти на установку через вход 18 подается теплоноситель (высокотемпературное масло), начиная с третьего аппарата фракционирования 14, где требуются более высокие температуры для обеспечения процесса фракционирования мазута на остаточную вторую и четвертую фракции, далее теплоноситель поступает в нижнюю часть второго аппарата фракционирования 4, а оттуда через третий теплообменник 5 в нижнюю часть первого аппарата фракционирования 3, откуда через четвертый теплообменник 6 и расширительный бак в печь 7 для повторного нагрева.

Кроме того, следует отметить, что заявляемая установка атмосферной перегонки нефти может работать, используя в качестве сырья газоконденсат, что получило подтверждение в результате проведенных испытаний.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Установка атмосферной перегонки нефти, содержащая последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первый аппарат фракционирования, второй аппарат фракционирования, третий, четвертый теплообменники, печь, систему подачи нефти, систему отвода выделенных фракций, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен третий аппарат фракционирования, при этом все аппараты фракционирования представляют собой горизонтальные аппараты, разделенные на совмещенные ступени конденсации и испарения вертикальными перегородками, снабженные в верхней части системой охлаждения, а в нижней части системой подогрева с теплоносителем, при этом вход теплоносителя к установке соединен со входом системы подогрева третьего аппарата фракционирования, выход которой соединен с входом системы подогрева второго аппарата фракционирования, причем выход системы подогрева второго аппарата фракционирования соединен через третий теплообменник со входом системы подогрева первого аппарата фракционирования, выход которой через четвертый теплообменник и расширительный бак соединен с печью, при этом система подачи нефти соединена с установкой через первый теплообменник, первый выход которого соединен с первым входом второго теплообменника, который своим первым выходом соединен с верхней частью первого аппарата фракционирования, снабженной системой отвода выделенной первой фракции и соединенной с верхней частью второго аппарата фракционирования, снабженной системой отвода второй фракции через второй теплообменник и последовательно соединенной с четвертым и третьим теплообменниками и средней частью первого аппарата фракционирования, при этом нижняя часть первого аппарата фракционирования соединена со средней частью второго аппарата фракционирования, а нижняя часть второго аппарата фракционирования соединена с системой отвода выделенной третьей фракции, которая через первый теплообменник и накопитель соединена с нижней частью третьего аппарата фракционирования, соединенной с системой отвода выделенных четвертой и второй фракций.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система охлаждения аппаратов фракционирования выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует хладагент.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система подогрева выполнена в виде трубчатого контура, по которому циркулирует теплоноситель.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные перегородки имеют серповидную форму.

www.freepatent.ru

установка атмосферной перегонки нефти - патент РФ 2205055

Область применения: нефтепереработка, в частности, к установке первичной перегонки нефти для получения дистиллятных фракций, таких как бензин, керосин, мазут. Задача: повышение эффективности процесса разделения нефти на фракции, достижение энергосбережения. Установка атмосферной перегонки нефти содержит последовательно соединенные первый и второй кожухотрубчатые теплообменники, первую ректификационную колонну, печь, вторую ректификационную колонну, третий, четвертый, пятый кожухотрубчатые теплообменники, первый, второй, третий блоки термосифонных теплообменников, а также установленный на выходе паров второй ректификационной колонны пятый термосифонный теплообменник, выход которого соединен со вторым газосепаратором, причем каждый термосифонный теплообменник выполнен в виде закрепленного в корпусе в его разделительной перегородке пакета термосифонных труб с зонами испарения и конденсации. 1 ил. Изобретение относится к нефтепереработке, в частности, к установкам первичной перегонки нефти для получения дистиллятных фракций, таких как бензин, керосин, мазут. Известна установка атмосферной перегонки нефти, включающая последовательно соединенные первый и второй теплообменники-нагреватели, первую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения, а также установленный на выходе паров первой ректификационной колонны четвертый блок охлаждения, выход которого соединен с первым газосепаратором, и установленный на выходе паров второй ректификационный колонны пятый блок охлаждения, выход которого соединен со вторым газосепаратором, причем каждый блок охлаждения содержит аппарат воздушного охлаждения и погружной водяной холодильник (Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. /Под. ред. Б.И. Бондаренко. Москва, "Химия", 1983 г., с.12, 13). Известная установка требует больших расходов топливно-энергетических ресурсов, не утилизирует низкопотенциальное тепло, неблагоприятно отражается на экологии окружной среды. Изобретение направлено на повышение эффективности установки, на достижение энергосбережения и улучшение экологии за счет снижения выбросов легких углеводородов в атмосферу. Поставленная задача достигается установкой атмосферной перегонки нефти, содержащей последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первую ректификационную колонну, печь, вторую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения, а также установленный на выходе паров первой ректификационной колонны четвертый блок охлаждения, выход которого соединен с первым газосепаратором, и установленный на выходе паров второй ректификационной колонны пятый блок охлаждения, выход которого соединен со вторым газосепаратором, в котором в отличие от прототипа блоки охлаждения выполнены в виде двухфазных термосифонных теплообменников, каждый из которых содержит закрепленный в корпусе в его разделительной перегородке пакет термосифонных труб с зонами испарения и конденсации, имеющих отношение длины термосифонной трубы к ее диаметру 8-900, причем вход холодного теплоносителя первого теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя четвертого и пятого блоков охлаждения, а вход холодного теплоносителя третьего теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя первого второго и третьего блоков охлаждения, а входы холодного теплоносителя всех блоков охлаждения соединены с поступающей на вход установки нефтью. Предложенная система охлаждения продуктов нефтеперегонки позволяет утилизировать тепло и использовать его в технологическом процессе. В результате уменьшения температуры охлаждения прямогонных бензинов в предложенной установке появилась возможность сконденсировать изопентан, что значительно повышает эффективность процесса разделения нефти на ценные фракции. На чертеже изображена технологическая схема установки для получения продуктов нефтеперегонки. Установка содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 кожухотрубчатые теплообменники, первую ректификационную колонну 3, печь 4, вторую ректификационную колонну 5 с внешними отпарными колоннами 6 и 7, третий, четвертый и пятый кожухотрубчатые теплообменники соответственно 8, 9, 10, первый, второй, третий термосифонные теплообменники 11, 12, 13. Кроме того, установка содержит установленный на выходе паров первой ректификационной колонны 3 четвертый термосифонный теплообменник 14, выход которого соединен с первым газосепаратором 15, и установленный на выходе паров второй ректификационной колонны 5 пятый термосифонный теплообменник 16, выход которого соединен со вторым газосепаратором 17. Каждый термосифонный теплообменник содержит установленный в корпусе в его разделительной перегородке 18 пакет термосифонных труб 19 с зонами испарения и конденсации. Через входной патрубок 20 в зону конденсации поступает холодный теплоноситель и выходит через выходной патрубок 21. Через входной патрубок 22 в зону испарения поступает горячий теплоноситель и выходит через выходной патрубок 23. Входы 20 всех термосифонных теплообменников соединены с поступающей на вход установки нефтью, являющейся для них холодным теплоносителем. Выходы 21 холодного теплоносителя четвертого 14 и пятого 16 термосифонного теплообменника соединены со входом холодного теплоносителя первого кожухотрубчатого теплообменника 1, а выходы 21 холодного теплоносителя первого, второго и третьего термосифонных теплообменников 11, 12, 13 соединены со входом холодного теплоносителя третьего кожухотрубчатого теплообменника 8. Установка работает следующим образом. Нагнетаемая насосом нефть проходит двумя потоками: первый - через зоны конденсации четвертого 14 и пятого 16 термосифонных теплообменников, нагреваясь от горячего теплоносителя через термосифонные трубки 19, поступает последовательно в первый и второй кожухотрубчатые теплообменники 1 и 2, второй - через зоны конденсации первого 11, второго 12 и третьего 13 термосифонных теплообменников, нагреваясь поступает последовательно в третий, четвертый и пятый 8, 9, 10 кожухотрубчатые теплообменники. Нагретая до температуры 200-220oС нефть поступает в среднюю часть первой ректификационной колонны 3. Пары легкого бензина по выходе из колонны поступают в зону испарения в качестве горячего теплоносителя термосифонного теплообменника 14, где они конденсируются и охлаждаются до температуры +35oС. Далее конденсат и сопутствующие газы разделяются в первом газосепараторе 15, отсюда легкий бензин направляется в секцию стабилизации и вторичной перегонки. Часть легкого бензина возвращается на орошение в первую колонну 3. Из колонны 3 частично отбензиненная нефть подается в змеевик трубной печи 4 и, нагретая до парожидкостного состояния, поступает во вторую ректификационную колонну 5. Верхним продуктом второй ректификационной колонны 5 является более тяжелая бензиновая фракция, которая поступает в зону испарения в качестве горячего теплоносителя пятого термосифонного теплообменника 16. Здесь пары бензина конденсируются и охлаждаются до температуры +35oC и далее разделяются во втором газосепараторе 17. Отсюда жидкая бензиновая фракция подается в секцию вторичной перегонки, а часть ее возвращается в колонну как орошение. Фракции 140-240oС и 240-350oС выводятся из отпарных колонн 6 и 7 и с помощью насосов прокачиваются и охлажадаются в последовательно соединенных теплообменниках: первая - керосиновая фракция - в третьем кожухотрубчатом теплообменнике 8 и в первом термосифонном теплообменнике 11, вторая - фракция дизельного топлива - в четвертом кожухотрубчатом теплообменнике 9 и втором термосифонном теплообменнике 12. Под нижние тарелки отпарных колонн вводится перегретый водяной пар. Тяжелый неиспаренный остаток нефти в смеси с жидкостью, стекающей с последней тарелки концентрационной секции второй ректификационной колонны 5, проходя нижние шесть тарелок этой колонны, продувается перегретым водяным паром. Мазут, освобожденный в значительной мере от низкокипящих фракций, с низа колонны 5 направляется насосом через кожухотрубчатый теплообменник 10 и термосифонный теплообменник 13 в накопительный резервуар. В колонне 5 имеются два циркуляционных орошения, тепло которых отдается нефти в первом и втором кожухотрубчатом теплообменниках 1 и 2. Коэффициент теплопередачи термосифонных теплообменников выше по сравнению с используемыми в прототипе аппаратами воздушного охлаждения и охладителями погружного типа. В результате использования изобретения процесс разделения нефти на фракции идет в более благоприятных условиях в результате уменьшения давления в колоннах. Уменьшаются отложения, снижаются потери давления в технологической нитке, осуществляется утилизация низкопотенциального тепла. Кроме того, снижается металлоемкость используемой теплообменной аппаратуры. Таким образом, решается задача повышения эффективности процесса разделения нефти на фракции энергосбережения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка атмосферной перегонки нефти, содержащая последовательно соединенные первый и второй теплообменники, первую ректификационную колонну, печь, вторую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения, а также установленный на выходе паров первой ректификационной колонны четвертый блок охлаждения, выход которого соединен с первым газосепаратором, и установленный на выходе паров второй ректификационной колонны пятый блок охлаждения, выход которого соединен с вторым газосепаратором, отличающийся тем, что блоки охлаждения выполнены в виде двухфазных термосифонных теплообменников, каждый из которых содержит закрепленный в корпусе в его разделительной перегородке пакет термосифонных труб с зонами испарения и конденсации, причем вход холодного теплоносителя первого теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя четвертого и пятого блоков охлаждения, а вход холодного теплоносителя третьего теплообменника соединен с выходами холодного теплоносителя первого, второго и третьего блоков охлаждения, а входы холодного теплоносителя всех блоков охлаждения соединены с поступающей на вход установки нефтью.

www.freepatent.ru

Установка атмосферной перегонки нефти - Химия

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.

Установка, схема которой представлена на рис. 11-1, —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 / 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.

Температура и давление в основных аппаратах установки AT:

Температура, °С подогрева нефти в теплообменниках подогрева отбензиненной нефти взмеевиках трубчатой печи паров, уходящих из отбензинивающей колонны внизу отбензинивающей колонны паров, уходящих из основной колонны внизу основной колонны Давление, МПа в отбензинивающей колонне в основной колонне   200—230 330—360   120—140 240—260 120—130 340—355   0,4—0,5 0,15—0,2.

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

Ниже дан пример материального баланса уста­новки AT при переработке ромашкинской и самотлорской нефтей:

  Ромашкинская нефть Самотлорская нефть
Взято, % (масс.) Нестабильная нефть Вода эмульсионная   100,0 0,1   100,0 0,1
Итого 100,1 100,1
Получено, % (масс.) Углеводородный газ Бензиновая фракция (н.к. - 140) Керосиновая фракция (140-240) Дизельная фракция (240-350) Мазут (>350) Потери   1,0 12,2 16,3 17,0 52,7 0,9   1,1 18,5 17,9 20,3 41,4 0,9
Итого 100,1 100,1

Обычно на верх атмосферной колонны в качестве острого орошения подается верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны — несколько промежуточных циркуляционных орошений (рис. 11-2 *). Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона), в выносную отпарную колонну (см. аппараты 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 (см. аппараты 9 и 12).

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. Режим работы колонн установки АТ-6 (числи­тель — верх, знаменатель — низ) и их характери­стики приведены ниже:

Колонна Температура, ° оС Давление, МПа Диаметр, м Высота, м Число тарелок
Предварительная (испарительная) 120/240 0,56/0,58 3,8 30,2
Основная 140/320 0,15/- 7,0 45,9

student2.ru

Установка атмосферной перегонки нефти - Дипломная работа стр. 7

о испарения предусматривает разделение нефти на заданные фракции и мазут в одной сложной колонне.

 

 

Рис 1.4

 

Температура нагрева нефти на выходе их печи составляет 300 - 330оС, перегонка ведется при атмосферном давлении. Схема однократного испарения нефти энергетически наиболее выгодна; сравнение ее с другими схемами показывает, что она обеспечивает самые низкие энергетические показатели, меньшую металлоемкость аппаратуры и требует минимальной температуры нагрева нефти для обеспечения заданной доли отгона.

Однако перегонка нефти в одну ступень характеризуется меньшей технологической гибкостью установки, требует большей надежности в работе аппаратуры и лучшей подготовки нефти. При одноколонной схеме перегонки отмечаются более высокие потери фракций до 350оС с мазутом - 3,1 против 2,5% (масс.) на нефть по сравнению с двухколонной схемой. Эти потери могут быть снижены применением одноколонной схемы с предварительным испарителем.

Другой вариант перегонки нефти по схеме однократного испарения в сложной колонне с боковыми укрепляющими секциями. Поскольку такой вариант перегонки еще не описан в литературе, остановимся на нем несколько подробнее. Нефть, нагретую до 150 - 230оС, вводят в ректификационную колонну выше места отбора керосиновой фракции. Выше ввода нефти отбирают газ, фракции легкого и тяжелого бензинов. В низ колонны подают водяной пар. Из разных зон колонны ниже ввода нефти выводят керосиновую фракцию, легкую и тяжелую фракции дизельного топлива при температурах соответственно 160, 280 и 345оС. Последние три фракции отбирают в парообразном состоянии и подают в укрепляющие секции, где от них отделяют более высококипящие компоненты, которые дополнительно нагревают на 60 - 80оС и возвращают в колонну. Тепло отбираемых фракций как обычно используется для предварительного подогрева нефти. С низа колонны выводят мазут при 410оС. Применение указанной технологической схемы требует меньших затрат энергии и металла по сравнению с традиционной схемой.

В тоже время нельзя не отметить, что тяжелый остаток нефти по такой схеме нагревается до очень высокой температуры (до 430оС) и, очевидно, для предотвращения термического разложения масляных фракций необходимо обеспечить минимальное время пребывания его в трубах печи.

Промежуточное положение между схемами однократного и двукратного испарения занимает схема с предварительным испарителем, получившая широкое распространение на отечественных заводах. По этой схеме часть легких бензиновых фракций после нагрева нефти в теплообменниках отделяется от нефти в предварительном испарителе, и, минуя печь, подается на разделение в основную ректификационную колонну вместе с частично отбензиненной нефтью, либо подается вместе с водяным паром под нижнюю тарелку колонны.

Предлагается также схема перегонки нефти с предварительным двукратным ее испарением. В первой ступени испарения нефть при давлении 0,49 Мпа нагревается в теплообменниках до 129оС и поступает в сепаратор 1 ступени с тарелками вверху. На тарелки подается вода для отделения водо-растворимых соединений. Затем пары из сепаратора вводятся в основную ректификационную колонну под нижнюю тарелку, а жидкость поступает в электродегидратор. Обессоленная и обезвоженная нефть после электродегидратора при давлении 0,39 Мпа нагревается в теплообменниках до 269оС и поступает в сепаратор II ступени, откуда жидкая фаза подается в печь и далее, в колонну. Часть паровой фазы из сепаратора поступает в испарительную секцию змеевика печи, а другая часть, минуя печь, вместе с легкими бензиновыми фракциями подается в низ основной ректификационной колонны.

Применение схемы с предварительным испарением нефти позволяет при перегонки легких нефтей снизить давление нагнетания на сырьевом насосе и тепловую нагрузку печи. Однако при плохой подготовке сернистых нефтей на ЭЛОУ возможна сильная коррозия ректификационной колонны, поэтому схемы с предварительным испарением применяют в основном для перегонки легких малосерийных нефтей.

Схема двукратного испарения

Основным достоинством схем двукратного испарения является их высокая технологическая гибкость. Наличие первой ступени, в которой выделяется растворенный в нефти газ и часть бензиновых фракций, позволяет компенсировать возможные колебания в составе нефти и обеспечивает более стабильную работу атмосферной колонны. Применение отбензинивающей колонны позволяет также снизить давление на сырьевом насосе и разгрузить печь от легких фракций.

 

Рис 1.5

 

Двухколонную схему перегонки нефти используют при разделении нефтей с большим содержанием легких бензиновых фракций и растворенных в нефти газов, для переработки сильнообводненных и сернистых нефтей. Недостатками схемы двукратного испарения является более высокая температура нагрева отбензиненной нефти, необходимость поддержания температуры низа первой колонны горячей струей, на что расходуется большое количество энергии, большое число единиц оборудования, насосов и пр. при невысоких требованиях к четкости разделения между дизельным топливом и мазутом экономически выгодно в атмосферной колонне максимально отбирать светлые продукты. Практика же перегонки нефти и сравнительные расчеты показывают, что высокий отбор светлых и четкое деление между тяжелыми фракциями дизельного топлива и мазутом по температурной границе 350 - 360оС возможны только при выделении тяжелых топливных фракц

www.studsell.com

Установка атмосферной перегонки нефти - Дипломная работа стр. 8

ий в условиях умеренного вакуума. В связи с этим в рассмотренных далее схемах двух- и трехкратного испарения нефти и в схеме установки АВТ, рекомендуемой в работе, температурная граница деления нефти при атмосферном давлении заметно сдвинута в сторону легких дизельных фракций.

По схеме двукратного испарения нефти перегонка нефти осуществляется в первой колонне при давлении 0,15 - 0,7 Мпа с получением легких газов и фракций легкого бензина, тяжелого бензина и керосина и во второй колонне (при атмосферном давлении или в условиях умеренного вакуума при Р = 0,014 - 0,14 МПа) с получением фракций легкого и тяжелого дизельных топлив. Остаток в виде утяжеленного мазута поступает на дальнейшую перегонку под вакуумом (Р = 20 - 140гПа). В низ первой колонны подводится тепло через печь и подается водяной пар. По такой схеме энергетические затраты на разделение по сравнению с традиционной схемой двукратного испарения значительно меньше.

Отметим еще некоторые варианты схем двукратного испарения нефти. С целью комбинирования процессов первичной перегонки нефти и гидроочистки топливных фракций перегонку нефти предлагается осуществлять при давлении 2 -7 Мпа с предварительным подогревом нефти до 360 - 380 оС в присутствии водорода (20 - 500м3 на 1т сырья) с последующим обессериванием и ректификацией топливных фракций.

Комбинирование процессов первичной перегонки нефти и гидроочистки топливных фракций в одной технологической установке позволяет снизить эксплуатационные затраты на величину, необходимую для, повторного нагрева топливных фракций в процессе их гидроочистки.

 

1.8 Технология простой перегонки нефтяных смесей

 

Постепенную перегонку можно проводить при постоянной температуре или давлении. В последнем случае температура жидкости в кубе будет непрерывно повышаться по мере утяжеления остатка. Постепенная перегонка малоэффективный процесс разделения смесей, поэтому он применяется только для концентрирования компонентов из ширококипящих смесей в дистилляте либо в кубовом остатке. В настоящее время постепенная перегонка широко применяется при определении фракционного состава нефтяных смесей, например при стандартной разгонке. Отметим также, что закономерностям постепенной перегонки соответствует испарение нефтепродуктов в резервуарах при их испарении.

Однократное испарение широко применяется в настоящее время в промышленности. Например, разделение нефти осуществляется методом однократного испарения ее с последующей ректификацией паровой и жидкой фаз; при этом нагрев нефти проводится в трубчатых печах, а разделение на фазы - в секции питания ректификационной колонны. Процесс однократного испарения широко распространен и в лабораторной практике при определении кривых однократного испарения нефтей.

Однократное испарение дает большую долю отгона по сравнению с постепенным испарением при нагреве до одинаковой температуры. В связи с этим для получения заданной доли отгона сырья однократное испарение позволяет вести процесс разделения с меньшей вероятностью термического разложения компонентов смеси. Доля отгона при однократном испарении существенно зависит также и от состава сырья. Более легкое сырью, естественно, имеет большую долю отгона при одной и той же температуре и наоборот. Поэтому часто для увеличения доли отгона сырья в него добавляют легкие фракции.

Дросселирование исходной жидкости приводит к частичному ее испарению из-за резкого понижения давления в дросселе. Тепло для испарения отнимается от самого потока, поэтому температура паров дистиллята и жидкого остатка понижается по сравнению с исходной температурой сырья.

Дросселирование встречается практически во всех многоступенчатых схемах разделения нефтяных смесей с понижением давления в последующей ступени разделения. Заметное дросселирование потока в трубопроводе соизмерим с давлением с системе. Такая картина, в частности, отмечается при движении мазута в трансформенном трубопроводе от печи до вакуумной колонны. В том случае, когда летучести компонентов разделяемой смеси различаются значительно и остаток представляет собой смесь тяжелых углеводородов со смолисто-асфальтеновыми соединениями, разделение методом дросселирования может вызвать достаточно резкое понижение температуры и увеличение вязкости остатка.

 

 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ

 

Рассмотрим схему установки с двукратным испарением нефти (рис.2.1). Эта схема технологически гибкая и работоспособная при значительном изменении содержания лёгких фракций и растворенных газов. Коррозионно-активные вещества удаляются в первой колонне и основная сложная колонна защищена от их воздействия. Благодаря предварительному удалению в отбензинивающей колонне растворенных газов и легкого бензина в змеевиках печи, в теплообменниках не создается большого давления и основная колонна не перегружается по парам.

 

Рис. 2.1

Таблица 1 Разгонка (ИТК) нефти

№ фракцииТемпература начала и конца кипения фракции, СВыход на нефть, % масс.ρ204отдельных фракцийсуммарный1Газ до С4281,051,05-228 -682,063,110,6501368 -942,065,170,6911494 -1182,037,200,71155118 -1392,329,520,72666139 -1541,8811,400,74067154 -1702,4313,830,75308170 -1862,5216,350,76489186 -2002,4718,820,778910200 -2152,5221,340,788111215 -2282,5423,880,801812228 -2462,5826,460,811913246 -2592,5829,040,821714259 -2742,5831,620,829515274 -2922,5834,200,838716292 -3102,6936,890,846417310 -3262,7139,600,855218326 -3442,7442,340,863919344 -3612,9145,250,872620361 -3762,9548,200,880221376 -3953,0251,220,888622395 -4103,0654,280,895523410 -4243,0257,300,901924424 -4402,9560,250,905925440 -4523,1363,380,908626452 -4603,0266,400,911127Оста

www.studsell.com