IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Актуальность. В условиях спуска кубатуры переработки нефти, одним из вероятных средств повышения производства высококачественных продуктов служит качественная подготовка сырья главной атмосферной колонны, в процессе первичной переработки нефти. Одним из направлений является, модернизация технологических схем, режимов и конструктивного выполнения блоков отбензинивания нефти в составе установок АТ и АВТ.

Ныне существующие технологические схемы и режимы, а также конструкции отбензинивающих колонн не позволяет удовлетворительно качественно и с наименьшими энергозатратами вести процесс подготовки нефти.

Одним из главных вопросов технологии отбензинивания нефти является обеспечения полного отбора газов и легких бензиновых фракций при минимальных энергозатратах, которые определяются суммой тепла вносимого с обессоленной нефтью и горячей струей.

Цель работы. Изучить основные задачи отбензинивающих колонн при переработке нефти с высоким содержанием светлых нефтепродуктов. Провести патентный поиск схем АТ отбензинивающих колонн. Разработать мероприятия по модернизации колонны.

Методы исследования. Исследования проводились с помощью теоритических методов, в частности, анализ, сравнение, патентный поиск и т.п. Выполнение данного исследования базировалось на основе накопленного опыта, теории и экспериментального материала. Выводы обосновывались по средствам анализа литературы, научных статей, интернет ресурсов, патентов.

Задачи исследования. Провести мониторинг литературных источников (книг, журналов, научных публикаций, и интернет статей), определить основные направления развития данного вопроса. Провести патентный поиск с целью изучения новых схем АТ отбензинивающих колонн. Разработать мероприятия по модернизации колонны для улучшения качества светлых нефтепродуктов.

1. Литературный обзор современного состояния вопроса

1.1 Литобзор по технической литературе

В учебной литературе существую различные интерпретации технологических схем установки ЭЛОУ-АВТ. Глагольева О.Ф в своей книге «Технология переработки нефти» предлагает множество технических решений. В частности, основные технологические узлы колонн. К таким узлам относятся – узел ввода сырья в колонну, каплеуловители, узлы ввода и распределения орошения, узлы вывода жидких боковых потоков из колонны и низ колонны.

Узел ввода сырья предусмотрен для безударного ввода парожидкостного потока в колонну, отделения паровой фазы от жидкой и направления их в укрепляющую и отгонную секцию колонны. На рисунке-1 изображены самые распространенные варианты ввода сырья [1].

Рисунок — 1. Различные устройства узлов ввода сырья в колонну

1. корпус колонны; 2- тарелки; 3- патрубки ввода сырья; 4- направляющие улиты; 5- перфорированные сепарирующие пластины; 6- каплеуловители; 7- сепарирующий конус; 8- разделительный патрубок; 9- отражатель; 10-козырек

Такой ввод сырья применяется в отбензинивающих и атмосферных колонных установок АВТ.

Не мало важным фактором для качественного сырья, является температурный режим отбензинивающей колонны. Для определения температурного режима колонны требуются лабораторные сведения по фракционному составу всех потоков, входящих в колонну и выходящих из нее. На основании этих данных строятся кривые истинных температур кипения (ИТК), полученные методом постепенного испарения. По кривым однакратного испарения (ОИ) определяют температурный режим обензинивающей колонны. В учебнике рекомендуется нагревать сырьё, перед входом в колонну, 330° - 370° С в зависимости от качества нефти. Верхний погон выходит из колонны полностью в паровой фазе. Температура выхода фракции должна совпадать 100% отгона по кривой ОИ, построенной для данной фракции [1].

Боковой и нижний потоки выходят из колонны в жидкой фазе, эти температуры определяются t ° начала однократного испарения при нулевой доле отгона выводимой фракции.

Температура вывода всех продуктов на 10°- 20°С ниже, чем температуры, найденные по кривой ОИ, так как это приводит к снижению парциального давления углеводородов.

Определение температурного режима графическим методам носит приближенный характер [1].

С. А. Ахметов в своей книге « Технология глубокой переработки нефти и газа» предложил способы регулирования температурного режима ректификационных колонн. Как ранее говорилось, что температурный режим влияет на качество выпускаемого продукта. В промышленных процессах перегонки нефти применяют следующие способы регулирования температурного режима по высоте колонн [2].

Отвод тепла в концентрационной части путем:

А) использования парциального конденсатора;

Б) организации испаряющегося (холодного) орошения;

В) организации неиспаряющегося (циркуляционного) орошения.

Подвод тепла в отгонной секции путем:

А) нагрева остатка ректификации в кипятильнике с паровым пространством;

Б) циркуляции части остатка, нагретого в трубчатой печи.

Рудин М. Г. « Карманный справочник нефтепереработчика» предоставляет следующие данные о технологическом режиме в ректификационных колоннах. На установке ЭЛОУ-АВТ для отбензинивающей колонны [3]:

1. давление, МПа (0,4-0,5)

2. оптимальное флегмовое число (2-4)

3 число тарелок (20-30)

Тимонин А. С. в справочнике «Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования» говорится о температурном режиме при избыточном давлении. Температурный интервал (не ниже -40° и не выше +200°). Так же для определенного значения избыточного давления предлагает различные конструкции отбензинивающих колонн [4]:

До 1 МПа – для колонн с регулярной насадкой;

До 1,6 МПа – для колонн с насыпной насадкой;

До 2,5 МПа – для колонн с тарелками.

Без давления и под вакуумом (остаточным давлением не ниже 665 Па)

1.2 Литобзор научно-технической литературы

В статье «Результаты внедрения в промышленность разработок по регулярным перекрестноточным насадкам учеными уфимского государственного нефтяного технического университета» которую написали Маришова Л. А., Богатых К. Ф., Рольник Л. З., Ягофарова Г. Г. рассматривается проблема интенсификации работы ректификационных колонн. В последние годы при реконструкции тарельчатых ректификационных колонн чаще всего тарельчатые контактные устройства заменяются на насадочные контактные устройства. Насадочная колонна обеспечивает меньший перепад давления по высоте аппарата, более широкий диапазон устойчивой работы, более высокий КПД, и, соответственно более высокую разделительную способность.

Проблема интенсификации работы ректификационных колонн существовала всегда: меняется сырье, производительность установок и поставленные задачи. Колонны с такими характеристиками позволяют решать вопросы углубления переработки нефти и нефтепродуктов, энергосбережения и повышения гибкости как существующих, так и проектируемых технологий.

Реализация технологии отбензинивания нефти в перекрестноточной насадочной колонне с двойным питанием по сырью и подачей водяного пара в низ колонны показала перспективность такой технологии с точки зрения повышения производительности по нефти, увеличения отбора бензина и повышения его качества [5].

В статье «Увеличение энергоэффективности, а процессе атмосферной перегонки нефти» написанной: Бабкиным В. А., Бурюкиным Ф. А., и другими говориться о разработке комплекса технических мероприятий по увеличению энергоэффективности установки атмосферной перегонки нефти ОАО «АНПЗ ВНК», позволяющего увеличить температуру сырья колонны предварительного отбензинивания нефти при одновременном уменьшении расхода технологического топлива а печи и снижении расхода электроэнергии в аппаратах воздушного охлаждения.

Разработан вариант трехпоточной технологической схемы нагрева нефти с заменой кожухотрубного теплообменного оборудования на аппараты спирального типа для более полной рекуперации тепла горячих продуктовых потоков, выводимых с атмосферной колонны и отпарной колонны комбинированной установки нефти. На основании тепловых и технико-экономических расчетов доказано, что предлагаемая схема способствует сокращению потребления электроэнергии аппаратами воздушного охлаждения за счет снижения температур поступающих технологических потоков [6].

В статье «Повышение эффективности установки АВТ» Дмитрова Ф. В., Климентова Г. Ю. говориться о модернизации не только отбензинивающей колонне, а о улучшении установки в целом. В ней предлагается установить дополнительный блок улавливания низкокипящих компонентов бензина, при этом блок конденсации подключить к блоку улавливания, сборная емкость которого снабжена газовым и жидкостным отводами для вывода под давлением газовой и жидкой фаз в виде, соответственно, неконденсирующихся газов и жидких углеводородов. Технический результат- снижение энергозатрат на перегонку нефти, повышение отбора светлых нефтепродуктов и улучшение четкости их разделения. В ходе работы для улучшения эффективности установки были заменены внутренние устройства колонн на более эффективные, производителем которых является фирма Sulzer. Тарелки и насадки данной фирмы отличаются рядом улучшенных характеристик: увеличивается КПД, уменьшается перепад давлений по высоте колонны, увеличивается период межремонтного пробега [8].

1.3 Обзор по научным исследованиям

В диссертации на тему «Исследование технологии отбензинивания нефти на установке первичной переработки в перекрестноточных насадочных колоннах» автора Бокова А. Б. рассматривается существенный вопрос технологии отбензинивания нефти является обеспечение полного отбора газов и лёгких бензиновых фракций при минимальных энергозатратах, которые определяются суммой тепла вносимого с обессоленной нефтью и горячей струёй. Современная технология отбензинивания нефти предполагает температуру нагрева обессоленной нефти до 230-240 °С за счёт рекуперации тепла внутренних потоков. Такая температура обеспечивает достаточно полный отбор лёгких бензиновых фракций и минимальное содержание газов (Ci-C4) в отбензиненной нефти. Также, существенную роль играет эффективность работы контактных устройств. Применительно к данному процессу недостаточно полно изучен вопрос эффективности применения той или иной технологической схемы, режима отбензинивания нефти и эффективности контактных устройств [8].

В диссертации Чураковой С. К. «Разработка энергосберегающих технологий в нефтегазопереработке на основе перекресточных насадочных контактных устройств» целью работы является разработка и внедрение энергосберегающих технологий, базирующихся на использовании перекрёстных насадочных контактных устройств в процессах под различными давлениями.

Разработка ресурсо-энергосберегающих технологий фракционирования основывается на высокоэффективных контактных устройствах с низким гидравлическим сопротивлением. В этой связи представляет интерес детальный исторический анализ применения тарельчатых и насадочных контактных устройств с низким гидравлическим сопротивлением. Преимуществами тарельчатых контактных устройств до недавнего времени считалась высокая эффективность, возможность многоуровневого отбора в целях регулирования качества продуктов разделения, меньшая металлоемкость и стоимость контактных устройств. Преимуществами насадочных контактных устройств, как известно, является: высокая производительность, низкое гидравлическое сопротивление, большой диапазон устойчивой работы, большая гибкость конструкции, малая задержка жидкости, простота обслуживания [9].

Не только доктора технических наук и ученые рассуждают над проблемами и их решениями, но и обычные студенты. В курсовом проекте одного студента технического вуза рассмотрены важные проблемы и приведены мероприятия по их решению.

Важнейшими из всего многообразия проблем, стоящих перед современной нефтепереработкой нужно считать следующие:

- дальнейшее углубление переработки нефти;

- повышение октановых чисел автобензинов;

- снижение энергоемкости производств за счет внедрения новейших достижений в области тепло- и массообмена, разработки более совершенных и интенсивных технологий глубокой безотходной и экологически безвредной переработки нефти и др.

Решение этих проблем предусматривает:

1. Совершенствование основных аппаратов установок АВТ:

- контактных устройств ректификационных колонн, от эффективности работы которых зависят материальные, энергетические и трудовые затраты, качество нефтепродуктов и глубина переработки нефти и т.д.;

- конденсационно-вакуумсоздающих систем (КВС) промышленных вакуумных колонн;

- трубчатых печей и теплообменно-холодильного оборудования.

2. Совершенствование технологических схем. При выборе технологической схемы и режима установки необходимо руководствоваться потенциальным содержанием фракций.

1.4 Выводы по литобзору

На основе анализа всех литературных данных, которые рассмотрены в главе 1, можно сделать выводы о задачах отбензинивающих колоннах, методах повышения качества, уменьшении энергозатрат,

Для этого необходимо подобрать правильный и наиболее эффективный технологический режим. Для этого нужно руководствуются главным образом ее фракционным составом и, прежде всего, содержанием в ней газов и бензиновых фракций.

Температурный режим колонны:

Т_верха = 118,42^ОС;

Т_низа = 253,20^ОС;

= 220^ОС

Давление в колонне:

Р_верха – давление вверху колонны, примем равным 4 ат.

Р_низа – давление внизу колонны, примем равным 5 ат.

Количество тарелок в колонне принимаем 33

Это самый оптимальный технологический режим исходя из данных проведенного литературного обзора. При таком режиме повышается качество нефтепродуктов, снижаются затраты на энергию [1].

2 Патентный поиск

ФОРМА ЗАДАНИЯ НА ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МАХП Сарилов М. Ю.

« »____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ №__6__

на проведение патентных исследований

Наименование работы (темы) ЗАДАЧИ ОТБЕНЗИНИВАЮЩИХ КОЛОНН ПРИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ____

шифр работы (темы)_____________________КНИРС3МАб-1________________________________

Этап работы _Курсовое проектирование_, сроки его выполнения_____1.09.2016-28.12.2016_____

Задачи патентных исследований: _поиск патентов-аналогов, для проверки уникальности своего изобретения___________________________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Виды патентных исследований	Подразделения-исполнители (соисполнители)	Ответственные исполнители (Ф.И.О.)	Сроки выполнения патентных исследований. Начало. Окончание	Отчётные документы
Патентный поиск на тему: «Способы очистки резервуаров от нефтепродуктов»	www.fips.ru	Е. С. Саяпина	1.09.2016-28.12.2016	Заполнение таблицы 3.1. Патентная документация
			28.10.2016-4.11.2016	Заполнение таблицы 3.2 Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государ-ственной регистрации
			6.11.2016-12.11.2016	Заполнение таблицы.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Руководитель ___________ ______________ _______________

патентного подразделения ^{личная подписьрасшифровкадата}

Руководитель подразделения ___________ _______________ _______________

исполнителя работы ^{личная подписьрасшифровкадата}

РЕГЛАМЕНТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА

К заданию №_6_ от _2016_ г.

Студенту Е. С. Саяпиной__________

Группы _3МАб-1_ по теме _____ ЗАДАЧИ ОТБЕНЗИНИВАЮЩИХ КОЛОНН ПРИ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ__

Стадия __Курсовое проектирование______________________________________________

(курсовое или дипломное проектирование)

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как дипломные работы представляют собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики определены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Руководитель подразделения исполнителя М.Ю. Сарилов

Подпись ____________

Руководитель патентного подразделения Т.И. Башкова

Подпись ___________

ФОРМА ОТЧЕТА О ПОИСКЕ

1. Поиск проведен в соответствии с заданием _зав. Кафедра МАХПСарилова М.Ю.

^{должность и фамилия ответственного руководителя работы}

№ __6__ от ____________ и Регламентом поиска № ___________ от _______________

2. Этап работы ______Курсовое проектирование_________________________________

^{при необходимости}

3. Начало поиска __ 1.09.2016_____ Окончание поиска ________28.12.2016________

4. Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений)

5. Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных исследований

6. Материалы, отобранные для последующего анализа:

Таблица 3.1. Патентная документация

Предмет поиска (объект исследования, его составные части)	Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификационный индекс*	Заявитель (патентообладатель), страна. Номер заявки, дата приоритета, конвенционный приоритет, дата публикации*	Название изобретения (полной модели, образца)	Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)
1	2	3	4	5
Схемы блока АТ и отбензинивающих колонн Схемы блока АТ и отбензинива-ющих колонн	Патент РФ 2 140 957 C10G 7/00	Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" (RU) 98101517/04, 27.01.1998	Способ первичной перегонки нефти	Действует
	Патент РФ 2 401 296 C10G 7/00	ООО "ИКТ СЕРВИС" (RU) 2009111355/04, 30.03.2009	Установка первичной переработке нефти и способ первичной перегонки нефти	Действует
	Патент РФ 2 281 968 C10G 7/00	Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU) 2005110725/04, 12.04.2005	Способ переработки нефти	Действует
	Патент РФ 95 105 658 C10G 7/00 B01D 3/16	Темнов Г.Н. (RU), Салихов Р.М. (RU), Скубыш А.Н. (RU), Кузнецов Б.А. (RU), Хайрудинов И.Р. (RU) 95105658/04, 13.04.1995	Способ ректификации нефти	Не действует
	Патент РФ 2 205 055 C10G7 B01D3/14	Бакиев Т. А(RU). Сельский Б. Е. (RU) Евтюхин Н. А. (RU) Бакиев А. В. (RU) 93167658/04, 14.05.1997	Установка атмосферной перегонки нефти	Действует

Таблица 3.2. Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации (отчёты о научно-исследовательских работах)

Предмет поиска	Наименование источника информации с указанием страницы источника	Автор, фирма (держатель) технической документации	Год, место и орган издания (утверждения, депонирования источника)
1	2	3	4
Схемы блока АТ и отбензинива-ющих колонн	www.fips.ru, стр. 20	Морозов В.А. (RU), Хвостенко Н.Н. (RU), Блохинов В.Ф. (RU), Борисанов Д.В. (RU), Чмыхов С.Д. (RU), Овчинникова Т.Ф. (RU), Старов Д.С. (RU), Каменда В.Г. (RU)	27.01.1998
	www.fips.ru, стр. 19	Морозов Владимир Александрович (RU), Луговской Александр Иванович (RU), Степанников Сергей Васильевич (RU), Киевский Вячеслав Яковлевич (RU), Ямпольская Майя Хаймовна (RU)	30.03.2009
	www.fips.ru, стр. 4	Хайрудинов Ильдар Рашидович (RU), Загидуллин Рифкат Мансурович (RU), Гаскаров Навиль Салимгареевич (RU), Теляшев Эльшад Гумерович (RU), Загидуллин Рафаил Рифхатович (RU), Султанов Фаиз Минигалеевич (RU)	12.04.2005
	www.fips.ru, стр. 12	Темнов Г.Н. (RU), Салихов Р.М. (RU), Скубыш А.Н. (RU), Кузнецов Б.А. (RU), Хайрудинов И.Р. (RU)	13.04.1995
	www.findpatent.ru	Евтюхин Н.А. (RU) Бакиев Т.А. (RU) Бакиев А.В. (RU) Сельский Б.Е. (RU) Бурдыгина Е.В. (RU)	15.09.2015

Таблица В.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования	Источники информации	Технические решения, реализующие тенденции
		в объектах организаций (фирм)	в исследуемом объекте
1	2	3	4
1. Способ первичной перегонки нефти двукратным испарением в двух атмосферных колоннах с получением нестабильного ректификата и бокового погона в первой колонне, с выводом из второй колонны фракций бензина, керосина, дизельных топлив, мазута и вводом в нее бокового погона первой колонны, отличающийся тем, что боковой погон первой колонны вводят во вторую колонну в зону между выводами ректификата и первого (или второго) бокового погона. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что боковой погон первой колонны выводят с уровня, в котором температура конца кипения флегмы соответствует температуре конца кипения первого (или второго) бокового погона второй колонны. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что боковой погон первой колонны отбирают с полуглухой тарелки.	Патент РФ 2 140 957	НПЗ	Изобретение относится к переработке нефти на установках АТ, АВТ с двухколонной схемой перегонки нефти при атмосферном давлении. Первичную перегонку нефти проводят в двух атмосферных колоннах с получением нестабильного ректификата и отбором с полуглухой тарелки в укрепляющей секции первой колонны бокового погона, который подают во вторую колонну в зону между выводами ректификата и первого (или второго) бокового погона. Предпочтительно боковой погон выводят с уровня первой колонны, в котором температура конца кипения флегмы соответствует температуре конца кипения бокового погона второй колонны, выше вывода которого поступает боковой погон первой колонны. В результате снижаются энергозатраты на перегонку нефти, повышается отбор суммы светлых нефтепродуктов с увеличением четкости их разделения.
1.Снижение энергозатрат на перегонку нефти, повышение отбора светлых нефтепродуктов и улучшение четкости их разделения.	Патент РФ 94 045 283	НПЗ	Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, конкретно к переработке нефти на установках AT, ABT с двухколонной схемой при атмосферном давлении и стабилизацией бензина. Изобрететние касается становки первичной перегонки нефти, содержащая отбензинивающую, основную и стабилизационную ректификационные.
1. Снижение удельных энергозатрат на ведение процесса с одновременным сохранением необходимости глубины отпарки легких фракций нефти	Патент РФ 2 281 968	НПЗ	Изобретение относится к способам разделения нефти путем фракционирования и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Способ включает предварительный нагрев исходного сырья за счет тепла получаемых продуктов с последующей его сепарацией в гидроциклонах с разделением на жидкую и парогазовую фазы. Парогазовую фазу после первой ступени сепарации используют в качестве отпаривающего агента в отбензинивающей колонне, а парогазовую фазу после второй ступени сепарации - в качестве отпаривающего агента в основной ректификационной колонне.
1.Увеличение производительности и отбора целевых продуктов.	Патент РФ 2 548 077	НПЗ	Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности, конкретно к способам переработки нефти. Известен способ ректификации нефти, включающий ввод нагретой нефти в колонну частичного отбензинивания с выделением с верха колонны легкой бензиновой фракции, нагрев остатка колонны в печи и ввод в сложную атмосферную колонну с выделением в ней тяжелой бензиновой, керосиновой и дизельных фракций и с низа колонны мазута
1. Повышение эффективности 2. Экологическая безопасность 3. Энергосбережение	Патент РФ 2 205 055	НПЗ	Изобретение относится к нефтепереработке, в частности, к установкам первичной перегонки нефти для получения дистиллятных фракций, таких как бензин, керсин, 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.

2.2 Анализ достоинств и недостатков найденных патентов

В патенте РФ 2 140 957 предлагается способ первичной перегонки нефти двукратным испарением. Таким образом в двух атмосферных ко-лоннах, с получением нестабильного ректификата и бокового погона в пер-вой колонне, с выводом из второй колонны фракций бензина, керосина, дизельных топлив, мазута и вводом в нее бокового погона первой колонны, отличающийся тем, что боковой погон первой колонны вводят во вторую колонну в зону между выводами ректификата и первого (или второго) бокового погона. Достоинством этого метода является, снижаются энергозатраты на перегонку нефти, повышается отбор суммы светлых нефтепро-дуктов с увеличением четкости их разделения. Недостатком является сложность конструкции, дороговизна эксплуатации [10].

В патенте РФ 94 045 283 предлагается схема на установке АТ, АВТ, с двухколонной схемой при атмосферном давлении и стабилизацией бен-зина, содержащая отбензинивающую, основную и стабилизационную рек-тификационные. Достоинством этой схемы является снижение энергозатрат на перегонку нефти, повышение отбора светлых нефтепродуктов и улуч-шение четкости их разделения, повышение качества продукта. Недостатком является сложность в эксплуатации [11].

В патенте РФ 2 281 968 способ разделения нефти путем фракциони-рования. Способ включает предварительный нагрев исходного сырья за счет тепла получаемых продуктов с последующей его сепарацией в гидро-циклонах с разделением на жидкую и парогазовую фазы. Плюсами данного способа можно назвать снижение удельных энергозатрат на ведение процесса с одновременным сохранением необходимости глубины отпарки легких фракций нефти. Минусом большие затраты тепла на подогрев сырья во входе в колонну [13].

В патенте РФ 2 548 077 предложен способ ректификации нефти, включающий ввод нагретой нефти в колонну частичного отбензинивания с выделением с верха колонны легкой бензиновой фракции, нагрев остатка колонны в печи и ввод в сложную атмосферную колонну с выделением в ней тяжелой бензиновой, керосиновой и дизельных фракций и с низа колонны мазута. Достоинством этого метода можно считать. Увеличение производительности и отбора целевых продуктов. Недостатком – ухудшение качества продукта [12].

В патенте РФ 2 205 055 схема установки атмосферной перегонки нефти, включающая последовательно соединенные первый и второй теп-лообменникинагреватели, первую ректификационную колонну с внешними отпарными колоннами, третий, четвертый, пятый теплообменники, первый, второй, третий блоки охлаждения. Достоинством этой схемы является по-вышение эффективности, экологическая безопасность, энергосбережение. Недостатками является сложность в эксплуатации [14].

3 Основные процессы перегонки нефти3.1 Сущность нефтеперерабатывающего производства

Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:

1. Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения (первичная переработка);

2. Переработка полученных фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная переработка);

3. Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества (товарное производство).

Продукцией НПЗ являются моторные и котельные топлива, сжиженные газы, различные виды сырья для нефтехимических производств, а также, в зависимости от технологической схемы предприятия - смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из набора технологических процессов, на НПЗ может быть получено от 5 до более, чем 40 позиций товарных нефтепродуктов.

Нефтепереработка - непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая установка - производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса.

В данном материале кратко описаны основные технологические процессы топливного производства - получения моторных и котельных топлив, а также кокса [15].

Поставка и приём нефти

Товарно-сырьевая база В России основные объёмы сырой нефти, поставляемой на переработку, поступают на НПЗ от добывающих объединений по магистральным нефтепроводам. Небольшие количества нефти, а также газовый конденсат, поставляются по железной дороге. В государствах-импортёрах нефти, имеющих выход к морю, поставка на припортовые НПЗ осуществляется водным транспортом.

Принятое на завод сырьё поступает в соответствующие емкости товарно-сырьевой базы, связанной трубопроводами со всеми технологическими установками НПЗ. Количество поступившей нефти определяется по данным приборного учёта, или путём замеров в сырьевых емкостях.

Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание)

Электрообессоливающая установка фирмы Aker Kvaerner Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ - электрообессоливащую установку. Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества - деэмульгаторы. Температура процесса - 100-120°С.

Первичная переработка нефти

Обессоленная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферно-вакуумной перегонки нефти, которая на российских НПЗ обозначается аббревиатурой АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловлено тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках трубчатых печей (рис.6) за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.

АВТ разделена на два блока - атмосферной и вакуумной перегонки.

1. Атмосферная перегонка

Атмосферная перегонка (рис. 3,4) предназначена для отбора светлых нефтяных фракций - бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки - мазут.

Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне - цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость - вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.

2. Вакуумная перегонка

Вакуумная перегонка предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон.

Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля - 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.

Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы [15].

3.2 Отбензинивающая колонна

Отбензинивающая колонна в большинстве случаев простая, хотя и в ней фракционируются наиболее сложные по числу компонентов смеси. Имеются схемы, в которых легкий бензин выводится в виде паров через верх колонны, а тяжелый бензин - в виде бокового погона. Особенности работы предварительной колонны таковы:

- невысокий выход ректификата- бензина (5-15% от загрузки колонны), в результате четкое выделение бензиновых фракций из нефти затруднительно;

- чрезвычайно высокая нагрузка по жидкости в отгонной части колонны предварительного испарения из-за низкой паровой нагрузки и как результат- ухудшение условий отпаривания легких фракций от остатка под действием горячей струи;

- относительно небольшая энтальпия сырья (нефть в теплообменниках нагревается до 200-220 С), поэтому в колонне не создается достаточного для ректификации теплового потока и для ввода дополнительного тепла и создания парового орошения в низ отгонной части подается горячая струя; жидкостное орошение-холодное;

- отбензинивание в присутствии газов, поступающих с нефтью, и водяных паров;

- поддержание в колонне повышенного давления, чтобы обеспечить конденсацию водой легких бензиновых фракций в конденсаторах- холодильниках [16].

Назначение этой колонны – извлечь из нефти остатки растворенного в ней газа (если нефть не прошла стабилизацию) и легкую бензиновую фракцию с температурой конца кипения 85С [17].

3.3 Предлагаемый метод повышения эффективности работы отбензинивающей колонны

Энергосбережение является одной из главных задач действенного становления промышленности. Так как массообменные процессы считаются очень энергозатратными и от производительности процесса зачастую определяется вся экономика производства в целом.

Процессы фракционирования считается одним из ведущих процессов в нефтеперерабатывающей индустрии, потому что не редко как раз ими определяются качества конечных товаров изготовления. Особой чертой данных процессов является гигантские финансирования при их строительстве и важные затраты энергии при эксплуатации [1].

Нефть и нефтепродукты предполагают собой непрерывные консистенции и состоят буквально из безграничного количества компонент всевозможных гомологических рядов.

Разработка сохраняющих энергию технологий должна базироваться на применении контактных устройств с повышенной эффективностью, меньшим перепадом давления по длине аппарата, высоким КПД, и повышенной разделительной способностью. Для того что бы снизить энергоемкость сейчас проводят реконструкцию ректификационных колонн, меняя тарельчатые контактные устройства на насадочные. При этом улучшается качество выпускаемого продукта, и четкость ректификации [1].

Так же для модернизации технологии предлагается улучшить регенерацию тепла отходящих продуктов: керосин, дизельное топливо, гудроны, мазуты, при помощи циркуляционного орошения колонн К-1 и К-5.

Циркуляционное орошение является наиболее выгодным, так как, во- первых, разгружает верх колонны от паров, во-вторых, позволяет использовать значительное количества тепла флегмы для предварительного подогрева сырья.

Для подогрева низа колонны устанавливаются внутренние или выносные подогреватели. Теплоносителем является водяной пар или горячая жидкость.

Колонны тарельчатого типа по своему принципу работы считались достаточно эффективными. Для регулировки качества бензинов, производиться многоуровневый отбор сырья, в следствии чего улучшается разделительная способность [2].

Колонны тарельчатого типа по своему принципу работы считались достаточно эффективными. Для регулировки качества бензинов, производиться многоуровневый отбор сырья, в следствии чего улучшается разделительная способность [2].

Насадки представляют собой составляющие, заполняющие размер колонны на установленной высоте и имеющие развитую наружную плоскость в единице размера колонны.

В зависимости от расположения насадки в колонне, они бывают нерегулярные – насыпные насадки и регулярные (структурированные) насадки.

Насадки нерегулярного типа, размещаются в колонне беспорядочно. Существует довольно большое разнообразие геометрических форм элементов такой насадки, кое-какие показаны на рисунке 2. Более известные насадки кольцевого типа Для промышленных колонн их производят из фосфора, керамики, нержавеющей стали.

В целом же по сравнению с регулярными насадками насыпные насадки обладают более высоким гидравлическим сопротивлением. Они менее надежны при работе с загрязненными средами и неудобны в обслуживании.

Расположение регулярных насадок подчинено конкретному геометрическому порядку. Для них характерным является высокая эффективность. Но также они не обладают достаточной жесткостью, износостойкостью, прочностью, при работе в условиях высокозагрязненных высоковязких сред. Регулярные насадки предпочтительнее нерегулярным, поскольку они обладают более стабильным гидравлическим сопротивлением и массообменными характеристиками [3].

В колоннах насадочного типа пар контактирует с жидкостью на плоскости специальных насадочных тел, с меньшим гидравлическим сопротивлением. В связи с этим можно выделить явные преимущества это – повышенная производительность, меньшее гидравлическое сопротивление, большой диапазон устойчивости работы, большая гибкость конструкции, малая задержка жидкости, простота обслуживания.

Энергосберегающая технология, основанная на применении насадочных колонн обеспечит повышение качества продукта, уменьшение затрата энергии, повышение КПД завода в целом.

Заключение

В последние годы в России проводится широкомасштабная рекон- струкция практически всех крупных и средних нефтеперерабатывающих заводов с целью организации производства современных нефтепродуктов, и в первую очередь моторных топлив — автобензинов, дизельных топлив, реактивных топлив. Углубление переработки нефти, организация производства экологически чистых топлив требует многократного увеличения расхода различных видов энергии, в том числе электрической и тепловой.

При строительстве новых технологических установок как первичной переработки нефти, так и установок нефтехимических производств, целесообразно максимально заменять традиционное оборудование, обеспечивающее охлаждение готовой продукции, на комплекты оборудования, позволяющие производить электроэнергию из тепла. Необходимо также отметить, что предложенный способ утилизации тепла в значительной степени решает проблему образовавшегося в последние годы во многих регионах России дефицита электроэнергии. Генерация электроэнергии по предложенному способу отчасти решает и вопросы защиты воздушного бассейна от загрязнений, так как при производстве, например, 3 МВт электроэнергии удается избежать сжигания около 6,5 тыс. т углеводородного топлива в год, и, следовательно, уменьшить выплаты за загрязнение воздуха.

Список использованных источников

1. Глагольева, О. Ф. Технология переработки нефти / О. Ф. Глагольева. – М.: Химия, 2006. – 396 с.

2. Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа /

С. А. Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

3 Рудин, М. Г., Карманный справочник нефтепереработчика / М. Г. Рудин, В. Е. Сомов, А. С. Фомин. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. – 336 с.

1. Тимонин, А. С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования / А. С. Тимонин. –Калуга.: Н. Бочкаревой, 2002. – 1023 с.

2. Маришов, Л. А. Результаты внедрения в промышленность разработок по регулярным перекрестноточным насадкам учеными уфимского государственного нефтяного технического университета / Л. А. Маришов, К. Ф. Богатых, Л. З. Рольник, Г. Г. Ягофарова. – Уфа: Нефтегазовое дело. – 2007. – №1. – С.1 – 11.

3. Бабкин, В. А. Увеличение энергоэффективности, а процессе атмосферной перегонки нефти / В. А. Бабкин, Ф. А. Бурюкин. – Томск.: Химия и химические технологии. – 2014. – №3. – С. 56 – 63.

4. Дмитров, Ф. В. Повышение эффективности установки АВТ / Ф. В. Дмитров, Г. Ю. Климентов. – Томск.: Химия и химические технологии. – 2011. – №3. – С. 131– 135.

5. Боков, А. Б. Исследование технологии отбензинивания нефти на установке первичной переработки в перекрестноточных насадочных колоннах : дис. …канд. тех. наук : 12.01.07 / Боков Андрей Борисович. – М., 2008. – 123 с.

6. Чуракова С. К. Разработка энергосберегающих технологий в нефтегазопереработке на основе перекресточных насадочных контактных устройств : дис. …док. тех. наук : 05.17.07 / Чуракова Светлана Константиновна. – Уфа., 214. – 537 с.

7. Пат. 2 140 957 Российская Федерация, МПК⁷ G 10 G 7/00. Способ первичной перегонки нефти / Морозова В. А. ; заявитель и патентообладатель Ярославнефтегорсинтез. - № 981015117/04; заяв. 27.01.98; опуб 30.03.98, Бюл. №12. – 3 с.

8. Пат. 2 401 296 Российская Федерация, МПК⁷ G 10 G 7/00. Установка первичной переработке нефти и способ первичной перегонки нефти / Морозова В. А. ; заявитель и патентообладатель ИКТ СЕРВИС. - № 2009111355/04; заяв. 30.03.09; опуб 30.07.09, Бюл. №15. – 4 с.

9. Пат. 95 105 658 Российская Федерация, МПК⁷ G 10 G 7/00 В 01 D 3/16. Способ ректификации нефти / Султанов Ф. М. ; заявитель и патентообладатель Темнов. Г. Н.. - № 95105658/04; заяв. 13.04.95; опуб 30.08.95, Бюл. №14. – 6 с.

10. Пат. 2 281 968 Российская Федерация, МПК⁷ G 10 G 7/00. Способ перегонки нефти / Хайрудинов И. Р.; заявитель и патентообладатель Ярославнефтегорсинтез. - № 2005110725/04; заяв. 27.01.98; опуб 30.03.98, Бюл. №24. – 3 с.

11. Пат. 2 205 055 Российская Федерация, МПК⁷ G 10 G 7/00 B 01 D3/14. Установка атмосферной перегонки нефти /Евтюхин Н. А.; заявитель и патентообладатель Бикеев Т. А.. - № 93167658/04; заяв. 14.05.97; опуб 30.09.98, Бюл. №19. – 4 с.

12. Мановян, А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа / А. К. Мановян. – М.: Химия, 2001. – 562 с.

13. Синицын, С. А. Переработка жидких и газообразных природных энергоносителей / С. А. Синицын. – М.: Химия, 2001. – 435 с.

14. Левинтер М. Е. Глубокая переработка нефти / М. Е. Левинтер. – М.: Химия, 1992. – 224 с.

15. Скобло, А. И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / А. И. Скобло. – М.: Химия, 2009. – 278 с.

1. Александров, И. А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке / И. А. Александров. – М.: Химия, 2001. – 353 с.

2. Бондаренко, Б. И. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа / Б. И. Бондаренко. – М.: Химия, 2009. – 128 с.

Код для цитирования: Скопировать