Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих технологий стабилизации и вторичной перегонки широкой бензиновой фракции 7
1.1. Современные требования к получению экологически чистых автомобильных топлив 7
1.1.1 Общие требования к получению экологически чистых бензинов 7
1.1.2 Основные требования к качеству бензиновых фракций, являющихся сырьём установок риформинга 11
1.2. Анализ существующих промышленных технологических схем и режимов стабилизации и разделения широких бензиновых фракций 15
1.2.1 Существующие технологические схемы и режимы разделения широкой бензиновой фракции 15
1.2.2 Анализ технологических режимов стабилизации прямогонпых бензинов... 23
1.3. Технологические особенности процессов стабилизации бензина и конструктивное оформление стабилизационных колонн 28
1.3.1 Технологические особенности процессов стабилизации прячогонных бензинов и бензинов каталитического риформинга, влияющие на выбор направления их совершенствования 29
1.3.2 Анализ работы современных конструкций массообменных контактных устройств в условиях процесса стабилизации бензина 32
1.4. Перспективы разработки энергосберегающих технологий стабилизации и вторичной перегонки широких бензиновых фракций 39
1.5. Задачи исследования 40
2. Варианты интенсификации работы установок вторичной перегонки широких бензиновых фракций 42
2.1. Анализ технологических возможностей установок вторичной перегонки бензинов 42
2.2. Разработка технологии вторичной перегонки бензинов в системе колонн с частично-связанными потоками 54
2.3. Исследование и разработка энергосберегающей технологии разделения бензинов в перекрестноточных насадочных колоннах 60
2.4. Расширение технологических возможностей установок вторичной перегонки бензинов за счет выработки дополнительных высокооктановых компонентов 68
3. Разработка и промышленная реализация насадочного стабилизатора прямогонного бензина . 76
3.1. Промышленное обследование действующего стабилизатора прямогонного бензина и постановка задачи интенсификации его работы 77
3.2. Разработка технологии стабилизации на базе оптимизации конструктивного оформления процесса 81
3.3. Промышленная реализация и обследование энергосберегающей технологии стабилизации прямогонного бензина на установке 22-4 оао «орскнефтеоргсинтез» 92
3.4. Оценка эффективности перекрестноточных и противоточно-перекрестноточных насадочных модулей колонны стабилизации к-5 94
3.5. Основные результаты реконструкции стабилизатора бензина в противоточно-перекрестноточный насадочный аппарат 99
4. Исследование и разработка технологии стабилизации гидроочищенных бензинов с применением регулярных насадок 104
4.1. Анализ разделительной способности колонн стабилизации гидроочищенных бензинов 105
4.1.1 Характерные особенности, определяющие границу деления на дистиллят и остаток для колонн стабилизации гидроочищенных бензинов 105
4.1.2 Оценка эффективности работы S-образных тарелок в колонне стабилизации гидроочищенного бензина 107
4.2. Разработка технологии стабилизации в перекрестноточной насадочной колонне 117
4.2.1 Оптимизация уровня ввода сырья в колонну стабилизации К-1 119
4.2.2 Анализ энергозатрат на процесс разделения гидрогенизата 121
4.2.3 Оценка влияния повышения фракционирующей способности насадочной колонны К-1 на материальный баланс 123
4.2.4 Разработка конструкции перекрестноточной насадочной колонны в соответствии с конструктивно-технологическим подходом 125
4.3. Рекомендуемая технология стабилизации гидрогенизата в насадочной колонне К-1 129
5. Результаты модернизации колонн для физической стабилизации гидроочищенных бензинов на установках каталитического риформинга 134
5.1. Основные результаты промышленной реализации насадочной технологии стабилизации гидроочищенного бензина на установке каталитического риформинга 134
5.2. Основные результаты промышленного обследования стабилизатора гидроочищенного бензина после его реконструкции на клапанные тарелки фирмы «Глитч» 139
5.3. Сравнительный анализ технико-экономических показателей работы насадочных и тарельчатых колонн для физической стабилизации гидроочищенных бензинов 142
5.4. Экономическая эффективность внедрения перекрёстноточных насадочных колонн для физической стабилизации бензинов 147
5.4.1 Расчет экономического эффекта от реконструкции стабичизатора бензина на установке 22-4 147
5.4.2 Расчет экономического эффекта от реконструкции стабичизатора гидроочищенного бензина на установке ЛГ-35-11/300-95 148
Основные выводы 152
Литература 154
Приложения 171
- Анализ существующих промышленных технологических схем и режимов стабилизации и разделения широких бензиновых фракций
- Исследование и разработка энергосберегающей технологии разделения бензинов в перекрестноточных насадочных колоннах
- Оценка эффективности перекрестноточных и противоточно-перекрестноточных насадочных модулей колонны стабилизации к-5
- Разработка технологии стабилизации в перекрестноточной насадочной колонне
Введение к работе
В условиях перехода к рыночной экономике для России особое значение имеет развитие нефтеперерабатывающей промышленности согласно федеральной целевой программе «Топливо и энергия», утвержденной российским правительством весной 1996г. Эта программа включает в себя подпрограмму «Реконструкция и модернизация предприятий нефтеперерабатывающей промышленности», одним из ключевых моментов которой является проблема модернизации существующего ректификационного оборудования с целью повышения производительности и качества продуктов разделения при снижении энергоёмкости существующих производств.
Стабилизация и вторичная перегонка широкой бензиновой фракции являются очень энергоемкими процессами. Расход тепла на осуществление этих процессов составляет около 30% от тепла, затрачиваемого на всю атмосферную перегонку нефти, на долю которой, в свою очередь, приходится до 62% от общего расхода топлива и 46% электроэнергии на НПЗ [59]. В связи с чем, разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий стабилизации и вторичной перегонки широких бензиновых фракций имеет большое значение для увеличения выработки сырья вторичных процессов и производства высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.
Высокая энергоемкость процессов стабилизации и вторичной перегонки широкой бензиновой фракции связана с тем, что эти процессы осуществляются в системе нескольких колонн в зависимости от качества сырья и узости получаемых фракций. Однако проектные схемы типовых установок не отличаются особым разнообразием. В 1950-60ег.г. в основном эти процессы осуществлялись на отдельно стоящих установках вторичной перегонки. К таким установкам четкой ректификации относятся установки типа 22-4. В более поздний период блоки стабилизации и четкой ректификации бензиновых фракций включались в состав типовых комбинированных установок первичной переработки нефти АТ-6, АВТ-6, а так же блоков АВТ (AT) высокопроизводительных комбинированных установок ГК-3 и Ж-бу [5-7]. Кроме того, следует отметить, что, технология производства бензинов на нефтеперерабатывающих предприятиях постоянно совершенствуется в связи с изменениями конъюнктуры топливного рынка, требующего повышения эксплуатационных и экологических свойств вырабатываемых бензинов [1,2,4,5,23,24,25,29-31,35-36,42,108,119-
121,150,161]. Казалось, что соответственно должны изменяться и первоначальные проекты установок и блоков вторичной перегонки широкой бензиновой фракции, подготавливающих сырьевую базу для процессов производства товарных бензинов. Совершенствование технологии стабилизации и разделения широких бензиновых фракций до настоящего времени осуществлялось, в основном, за счёт оптимизация схемных решений и режимных параметров процессов [26,30,32,44,46,47,56,58,61,
84-87,97,110,112,113,118,143-146]. В то время, как литературных данных по совершенствованию работы установок стабилизации и вторичной перегонки бензиновых фракций с учётом современных тенденций развития конструктивного оформления массообменных аппаратов достаточно мало [12,13,49,66,81]. На момент начала данных исследований в литературе практически отсутствовали данные по применению насадочных контактных устройств в процессах стабилизации и вторичной перегонки бензиновых фракций. В то время как, с 1990 до 2000г.г. опубликовано очень много положительных результатов интенсификации работы существующего ректификационного оборудования за счет применения насадочных контактных устройств, которые доказали высокую эффективность при работе под вакуумом и при повышенном давлении [10,11,15-18,45,98,99,106,107,130-
133,155]. Данный тип контактных устройств уже более 10 лет успешно применяется в процессах ректификации в целях повышения производительности и качества продуктов разделения, снижения энергозатрат на процесс ректификации, улучшения условий массообмена, увеличения диапазона устойчивой и эффективной работы.
Таким образом, при современном уровне разработки энерго- и ресурсосберегающих технологий в процессах стабилизации и вторичной перегонки широкой бензиновой фракции необходим комплексный подход к интенсификации работы существующего оборудования на основе оптимизации технологических и конструктивных решений, позволяющий минимизировать энергозатраты на процесс разделения при заданной глубине отбора и качества получаемых узких фракции.
В данной работе решение этих проблем было рассмотрено на базе оборудования типовых установок вторичной перегонки широкой бензиновой фракции (22-4) и блоков стабилизации установок риформинга (Л-35-11/300). За счет использования перекрестноточных насадочных контактных устройств нами были разработаны энергосберегающие технологии физической стабилизации прямогонного и гидроочищенного бензинов и различные варианты технологии разделения широких бензиновых фракций.
Технологии физической стабилизации прямогонного и гидроочищенного бензинов реализованы в промышленности на установках 22-4 и ЛГ-35-11/300-95 ОАО «Орскнефтеоргсинтез» в 2000 и 2003г. Данные промышленно-экспериментальных исследований и моделирования процесса стабилизации бензинов показали, что технология, основанная на использовании перекрестноточных насадочных контактных устройств, позволяет[4,134,136-137]: увеличить разделительную способность стабилизаторов в 1,6 - 3 раза; увеличить выход стабильного бензина на 7-8%; снизить энергозатраты на 20-25%; обеспечить устойчивую и эффективную работу при изменении диапазона по производительности аппаратов от 0,7 до 1,8 от номинала.
Анализ существующих промышленных технологических схем и режимов стабилизации и разделения широких бензиновых фракций
Для вторичной перегонки широких бензиновых фракций на несколько узких фракций используют различные технологические схемы [32,113]: одно- двух-и трехколонные, с отбором в каждой колонне целевых фракций (рис. 1.2). Опыт промышленной эксплуатации установок по этим схемам показал, что одно- и двухколонные схемы не обеспечивают требуемой четкости ректификации и отбора от потенциала целевых фракций без решения вопроса по применению высокоэффективных контактных устройств в этих колоннах. В последующем работа установок вторичной перегонки бензинов была существенно улучшена за счет предварительной физической стабилизации бензинов, что облегчило условия конденсации дистиллятов при низком давлении. Так, в широкой бензиновой фракции, поступающей на перегонку, может содержаться до 3% легких углеводородов (С2-С4), которые при последующем выделении узких фракций концентрируются в головном погоне первой колонны, где содержание их может достигнуть 8— 10% (об.) и больше, в итоге затрудняются условия полного выделения легких фракций.
В связи с чем, в работе [56] отмечается, что удовлетворительная работа установок вторичной перегонки бензиновых фракций может быть достигнута только при полной стабилизации исходного сырья. Содержание бутановых фракций в стабильном бензине должно быть таким, чтобы после смешения фракции н. к. —62С с базовым компонентом товарного автобензина достигалась упругость паров, удовлетворяющая требованиям ГОСТ.
Данные по реализации технологии предусматривающей стабилизацию сырья и последующее выделение узких фракций в виде дистиллятных продуктов в трех последовательно работающих колоннах (рис. 1.3.) так же приведены в работе [56]. В ректификационных колоннах принято по 60 тарелок, в стабилизаторе — 80. В колонне 2 установлены тарелки из S- образных элементов, в стабилизаторе — колпачковые тарелки и в остальных колоннах — желобчатые.
Однако следует отметить, что последовательное выделение фракций в качестве дистиллятов, принятое в первоначальных схемах, как правило, не являлось оптимальным для разделения прямогонных бензиновых фракций, содержащих немного легких углеводородов и примерно одинаковое количество всех остальных фракций в сырье. При такой схеме для четкого выделения головной фракции и последующих фракций требуются повышенные флегмовые и паровые числа, что обуславливает высокие паровые и жидкостные нагрузки в колоннах. Запроектированная аппаратура типовых установок также не обеспечивала достаточно четкого выделения узких бензиновых фракций. Легкие углеводороды, попадая в колонну 2, резко снижали четкость ректификации, в результате чего фракция 62—105С загрязнялась (до 8—10% масс) фракцией н.к.—62С.
Для максимального извлечения бензольной фракции 62—85С, в работах [46,56,57] была предложена последовательно-параллельная схема разделения широкой бензиновой фракции (рис. 1.4.а). Схемой предусматривался отбор во второй колонне фракции н. к.—85С, которая в паровой и в жидкой фазах поступала на разделение в третью колонну, где из неё выделялась фракция н.к. - 62С.При работе по такой схеме отбор во второй колонне составлял 24,6% (масс.) по сравнению с 10,6% (масс.) по схеме последовательного вьвделения фракций. Проверка новой схемы на одной из установок АВТ подтвердила ее высокую эффективность— при одинаковом оборудовании на установках по разным схемам концентрация целевых фракций во фракции 62—85 С возросла с 72 до 89%.
Схема последовательно-параллельного выделения фракций была принята для блоков стабилизации и вторичной перегонки бензинов укрупненных установок АТ-6 и АВТ-6 (рис. 1.4.6) [26,33,56]. В работе [57] выполнен синтез технологической схемы блока вторичной перегонки бензина установки АВТ-6. Состав широкой бензиновой фракции и проектные параметры технологического режима колонн установки АТ-6 приведены, соответственно, в табл. 1.1. и 1.2. [57]. В качестве критерия оптимальности рассматривалась суммарная тепловая нагрузка на дефлегматоры и кипятильники. В результате сравнения различных схем установлено, что оптимальной является схема последовательно-параллельного соединения ифракций по схемам последовательного и последовательно-параллельного выделения фракций приведены в работах [3,56-58], где показано, что последовательная схема обеспечивает невысокое качество и низкий отбор целевых фракций и уступает по основным параметрам последовательно-параллельной схеме.
В работе [26] сообщаются результаты обследования блока вторичной перегонки бензина установки АТ-6 по измененной схеме с получением фракций: Н.К.—62С; 62—105С; 105—120 С; и 120 С—к. к. "
На реконструированной установке перегонка стабильного бензина осуществляется в двух колоннах: в первой колонне отбираются с дистиллятом фракция н.к.—105С, боковым погоном — фракция 105—120 С и остатком фракция 120С—к. к. Во второй колонне фракция н. к.— 105 С делится на головную фракцию н. к.—62 С и на остаточную фракцию62—Ю5С. После реконструкции качество фракции 62—105С практически не изменилось, а качество фракции 120С—к.к. стало удовлетворять требованиям, предъявляемым к узким бензиновым фракциям, являющимся сырьём установки бензинового риформинга «жесткого» режима. Фракция 62—105 С содержала до 45% фракции 65—85 С и поэтому ее подвергали повторной переработке на установке с целью более полного отбора от потенциала бензольной фракции.
В работе [112] приводятся результаты обследования блоков вторичной перегонки бензина комбинированных установок АТ-6 и АВТ-6 по схемам, изображенным на рис. 1.4.
Все колонны блока вторичной перегонки бензина по схеме рис. 1.4.а оборудованы решетчатыми провальными тарелками (в К-2, К-3 и К-4 по 60 и в К-5 - 14 тарелок), а по схеме 1.4.6—клапанными прямоточными (в К-2 30 тарелок и в остальных колоннах по 60). Обследование показало, что колонны с клапанными тарелками обеспечивают более высокие показатели: больший отбор и лучшую четкость фракционирования. В табл. 1.3. приведены некоторые показатели работы колонн блока вторичной перегонки широкой бензиновой фракции на установке АВТ-6,.
Исследование и разработка энергосберегающей технологии разделения бензинов в перекрестноточных насадочных колоннах
Не меняя поставленной задачи, нами на том же примере установки 22-4 были рассмотрены альтернативные варианты интенсификации процессов стабилизации и вторичной перегонки широкой бензиновой фракции, но с минимизацией эксплуатационных и капитальных затрат, без существенного изменения технологической схемы, главным образом, за счет замены тарелок в ректификационных колоннах на более совершенные контактные устройства.
Так была рассмотрена задача увеличения в два раза проектной производительности установки (до 250 т/ч), при сохранении на прежнем уровне качества продуктов разделения и сокращении количества задействованного массообменного оборудования.
Следует отметить, что столь сложная и многоплановая задача интенсификации процессов, является интересной как с теоретической, так и с практической точки зрения. Согласно литературным данным, аналогичнаязадача сокращения количества задействованного массообменногооборудования при сохранении того же качества продуктов разделения за счет применения перекрестноточных насадочных модулей решалась ранее [98] для комплекса КМ-2 АО "Ярославнефтеоргсинтез" при оценке возможности перевода двухколонного блока вакуумной перегонки на одноколонный вариант работы и сохранении качества продуктов разделения мазута. Но в отличие от данного случая, изменение производительности там не предусматривалось.
Соответственно, задача, поставленная в данном случае, оказалась значительно труднее из-за значительного повышения производительности, недостаточного диаметра отгонной части колонны К-5 и диспропорциональных нагрузок по пару и жидкости, являющихся особенностью процесса стабилизации [3,57,66,81,135]. Расчетные исследования показали, что в отгонной части ректификационной колонны К-5, имеющей диаметр 2,0 м, паровая нагрузка значительно меньше, чем в укрепляющей части (фактор Fs = 0,69 -1,11 Па0,5 ), в то же время, расход жидкости в отгонной части колонны К-5 при производительности 250 т/ч будет изменяться в пределах от 412 до 454 м /ч. Согласно данным по диапазону устойчивой и эффективной работы основных типов современных тарелок, приведенных в первой главе, практически никакие типы тарельчатых контактных устройств не обеспечат эффективной работы в таких условиях.
Поэтому нами были выполнены расчетно-конструкторские исследования по интенсификации процесса разделения в колонне К-5 широкой бензиновой фракции с учетом фактических размеров этой колонны за счет замены тарельчатых контактных устройств на перекрестноточные насадочные модули особой конструкции, позволяющие реализовать специальный технологический прием - секционирование по жидкости.
После соответствующей эскизной проработки был предложен вариант реконструкции колонны К-5 с установкой 11 перекрестноточных насадочныхблоков в укрепляющей секции колонны и 20 секционированных насадочных блоков в отгонной части колонны. При разработке конструкции внутренних устройств колонны К-5 для реализации принципа секционирования, а также для расширения диапазона устойчивой работы контактных устройств по жидкостному потоку был разработан принципиально новый низконапорный высокопроизводительный распределитель жидкости. Данный распределитель жидкости способен регулировать подачу жидкостного потока при секционировании. Схема работы колонны будет представлена в главе 3 (рис.3.4.).
Параметры технологического режима колонны К-5, полученные при расчете по реальным ступеням контакта приведены в таблице 2.9. Согласно предыдущих обследований, в основу расчета были заложены следующие тепломассообменные КПД: для укрепляющей части колонны - 0,6; для отгонной части колонны - 0,5.
Наряду с интенсификацией работы стабилизационной колонны К-5, для достижения заданной производительности установки 22-4 по сырью, кроме замены тарелок на перекрестноточную насадку необходимо так же увеличить диаметр некоторых существующих трубопроводов, повысить поверхности теплообмена для нагрева сырья, и переобвязать существующие змеевики камеры конвекции печи, нагрева горячей струи ректификационной колонны К-1, и нагрева широкой бензиновой фракции после блока теплообменников.
На втором этапе данного исследования, была проведена оптимизация дальнейшей схемы разделения широкой бензиновой фракции в колоннах К-1, К-2 и К-3, в направлении упрощения технологической схемы фракционирования с оценкой возможности снижения эксплуатационных и капитальных затрат за счет уменьшения количества задействованного колонного оборудования. Рассматривались два основных варианта работы установки -трехколонный (колонны К-5, К-2 и К-3) и двухколонный (колонны К-5 и К-2).
Оценка эффективности перекрестноточных и противоточно-перекрестноточных насадочных модулей колонны стабилизации к-5
По фактическим показателям технологического режима работы насадочной колонны К-5, зафиксированным в период промышленного обследования установки 22-4 (15-16.01.01), и данным лабораторного исследования проб сырья и продуктов разделения, приведенным в табл. 3.4,3.5 нами было выполнено математическое моделирование разделения широкой бензиновой фракции с целью оценки эффективности работы насадочных модулей, установленных в колонне К-5.
Критерием математического моделирования являлось совпадение температурного режима процесса физической стабилизации широкой бензиновой фракции в колонне К-5, расходов сырья и получаемых продуктов, кратности орошения и расхода горячей струи. Показатели фактического режима работы колонны К-5 и варианта, наилучшим образом моделирующего работу колонны, по результатам обследования для сравнения приведены в табл. 3.6. Как видно из табл. 3.6 режим колонны К-5 смоделирован достаточно точно: расходные показатели внешних потоков совпадают в пределах 1-2% (0,3 т/ч), расчетный температурный режим колонны К-5 получен с точностью 0,3-0,7С.
Сопоставительный анализ расчетного и экспериментального углеводородного состава остатка, проводился в графической форме (рис.3.9.). Получено хорошее совпадение экспериментальных и расчетных кривых НТК остатка колонны К-5 для данного варианта моделирования.
В период обследования колонна К-5 имела производительность по сырью - 123 т/ч. Фактор паровой нагрузки для насадочных модулей изменяется по высоте колонны от 0,7 до 1,5 Па0,5. По проекту, выполненному из расчета производительности колонны К-5 по сырью - 250 т/ч значения F-фактора для насадочных модулей по высоте колонны изменялись от 2,2 до 3,3 Па0 5. На рис. 3.10 для всех перекрестноточных насадочных блоков приведены проектные значения F-фактора и соответствующие значения F-фактора, рассчитанные по результатам обследования.
Как видно из рис.3.10 паровые нагрузки, оцениваемые по F-фактору в период обследования были значительно ниже проектных значений: в укрепляющей части колонны величина F-фактора меньше проектных значений в 3 - 4 раза; в отгонной части колонны в 2-2,2 раза.
Жидкостные нагрузки, оцениваемые по плотностям орошения насадочных блоков, изменяются: в укрепляющей части колонны К-5 от 27 до 36 м3/(м2ч), в отгонной части -от 110 до 190 м3/(м2ч). Расход потоков жидкости отличается от проектных значений примерно в два раза (рисЗЛ 1).
Следует еще раз подчеркнуть, что в период обследования паровые и жидкостные нагрузки перекрестноточных насадочных блоков колонны К-5 значительно ниже проектных (в 2 - 4 раза). Однако для указанных пределов изменения паровых и жидкостных нагрузок получены достаточно высокие значения КПД [136]: в укрепляющей секции колонны К-5 при изменении F-фактора в пределах 0,6-0,7 Па0,5 и плотности орошения от 22 до 35 м /(м ч) тепломассообменный КПД перекрестноточных насадочных модулей составил 0,65-0,70; в отгонной секции колонны К-5 при изменении F-фактора в пределах 1,2-1,5 Па0,5 и плотности орошения от ПО до 190 м3/(м2ч) тепломассообменный КПД противоточно-перекрестноточных насадочных модулей колонны К-5 составил 0,45-0,50,
Таким образом, в широком диапазоне изменения паровых нагрузок (F-фактор от 0,6 до 1,5 Па0,5) и жидкостных нагрузок (плотность орошения от 28 до 190 м /(м ч)) для насадочных модулей колонны К-5 полученызначения эффективности (КПД) перекрестноточной насадки на уровне 0,5-0,7, что подтверждает широкий диапазон устойчивой и эффективной работы контактных устройств данного типа. В целом разделительная способность укрепляющей части колонны К-5 составила 7,7 теоретических тарелок, отгонной - 10 теоретических тарелок
Как отмечалось выше, проект реконструкции колонны К-5 в насадочный аппарат был выполнен исходя из производительности колонны по сырью-250 т/ч. Кроме того, из-за очень больших паровых и жидкостных нагрузок в отгонной части колонны К-5 стабилизация широкой бензиновой фракции осуществлялась в режиме депентанизации. Отбор дистиллята составлял около 18% масс, на сырье, что составляло 85% от суммы углеводородов С2-С5. В настоящее время руководством ОАО "Орскнефтеоргсинтез" определено, что последующие этапы реконструкции установки 22-4 предполагается осуществлять из расчета производительности по широкой бензиновой фракции 90-200 т/ч. Соответственно, колонну К-5 не планируется в ближайшее время эксплуатировать на максимальной проектной производительности 250 т/ч, и режим депентанизации в колонне К-5 с целью снижения нагрузки в отгонной части поддерживать не целесообразно. В связи с этими обстоятельствами обследование колонны К-5 проведено на условия классического варианта стабилизации широкой бензиновой фракции - в режиме дебутанизации.
Сравнение показателей работы колонны по проекту (режим депентанизации) с показателями, зафиксированными во время обследования (режим дебутанизации), с целью оценки возможности достижения проектных показателей не представляет практического интереса. Однако, результаты фактической работы насадочной колонны К-5 и
Разработка технологии стабилизации в перекрестноточной насадочной колонне
Исследовательская работа по совершенствованию технологиифизической стабилизации гидрогенизата базировалась на использовании вколонне К-1 современных эффективных контактных устройствперекрестноточных насадочных модулей, оптимизации схемы работыколонны, её основных технологических параметров, и оптимизацииконструкции насадочных модулей (с учетом складывающихсягидродинамических нагрузок по пару и жидкости). Целью данных исследований было увеличение фракционирующей способности ректификационной колонны К-1 в 3 раза и изменение материального баланса на этой основе с максимальным увеличением выхода стабильного гидрогенизата, что в конечном итоге позволило бы увеличить выход высокооктанового компонента на установке риформига. Разработка технологии физической стабилизации гидроочищенной бензиновой фракциипроводилась на примере установки ЛГ-35-11/300-95 ОАО «Орскнефтеоргсинтез»[ 137].
Расчетное исследование по совершенствованию технологии физической стабилизации жидкой фазы гидрогенизата в колонне К-1 установки риформинга ЛГ-35-И/300-95 выполнено на базе данных, полученных в ходе обследования и анализа её фактической работы. Выводы, полученные в итоге анализа фактической работы колонны К-1, позволили определить следующие направления совершенствования технологии физической стабилизации гидрогенизата: необходимость замены малоэффективных при сложившихся паровых и жидкостных нагрузках S-образных тарелок; исключение использования потока ВСГ в качестве дополнительного испаряющего агента; перераспределение числа контактных устройств между укрепляющей и отгонной частями колонны с учётом особенностей данного процесса; разработка нового типа конструкции контактных устройств более эффективных и дешевых в изготовлении.
В соответствии с классической методикой технологических исследований работы простых колонн (без отбора бокового погона), разработка технологии стабилизации гидрогенизата в перекрестноточной насадочной колонне К-1 предполагала три основных направления расчетного анализа: оптимизация уровня ввода сырьевого потока;
У исследование возможности повышения отбора стабильного гидрогенизата; анализ величины энергозатрат на процесс разделения.
Оптимизация уровня ввода сырья производилась с целью наиболее эффективного распределения разделительной способности колонны между укрепляющей и отгонной секциями. Анализ величины энергозатрат напроцесс разделения предусматривал выбор температуры сырья и количества необходимого теплоподвода для получения заданного качества стабильного гидрогенизата. На заключительном этапе разработки технологии стабилизации гидроочищенной бензиновой фракции в перекрестноточной насадочной колонне К-1 оценивалась возможность повышения отбора стабильного гидрогенизата за счет сокращения потерь целевых фракций с дистиллятом при увеличении разделительной способности.
Начальным этапом исследований по разработке технологии разделения многокомпонентной смеси в простой колонне при замене типа контактных устройств и соответствующем изменении фракционирующей способности колонны К-1, как отмечалось выше, является выбор уровня ввода сырья. Выбор оптимального уровня ввода сырья для конкретных контактных устройств, при получении продуктов разделения заданного качества, позволит снизить общие энергозатраты на осуществление процесса физической стабилизации за счет более эффективного распределения разделительной способности между укрепляющей и отгонной секциями колонны К-1.
Основная задача стабилизационной колонны К-1 блока гидроочистки бензиновой фракции установки каталитического риформинга ЛГ-35-11/300-95 ОАО "Орскнефтеоргсинтез" - физическая стабилизация жидкой фазы гидрогенизата после процесса гидроочистки бензиновой фракции. Следовательно, целевой продукт колонны К-1 - стабильный гидрогенизат является остатком колонны К-1. Соответственно, наиболее высокой разделительной способностью должна отличаться отгонная секция колонны, т.е. количество ступеней разделения в ней должно быть больше. Кроме того, по данным ряда работ [57,58,73,74] в отгонной секции стабилизационной колонны необходимо иметь не менее 5-10 т.т.
Однако, целесообразным является и увеличение содержания фракций, выкипающих до 68С в дистилляте, приводящее к повышению качества дистиллята, и позволяющее соответственно снизить потери целевых фракций сырья риформинга с дистиллятом. Кроме того, результаты многочисленных обследований контактных устройств показывают, что эффективность контактных ступеней, расположенных в укрепляющей части, выше, чем в отгонной. Таким образом, существует оптимальный уровень ввода сырья, при котором разделительная способность колонны наиболее целесообразно и эффективно распределяется между укрепляющей и отгонной секциями колонны, что и позволяет минимизировать общие энергозатраты на процесс разделения в колонне.
Зависимость качества дистиллята и остатка от числа контактных модулей в укрепляющей части колонны К-1 представлена на рис.4.3. Качество дистиллята и остатка колонны К-1, оценивалось по содержанию углеводородов, выкипающих по н-Се включительно. Из рис.4.3. видно, что с увеличением числа ступеней в укрепляющей секции колонны К-1 повышается качество остатка и дистиллята (содержание суммы углеводородов по Сб в остатке снижается, а в дистилляте повышается). Выполненное математическое моделирование разделения сырья в колонне К-1 показало, что имеется интервал значений отношения числа ступеней контакта в отгонной части к общему (от 0,6 до 07), при котором практически не происходит изменение содержания легкокипящих компонентов (углеводородов по Сб) в остатке колонны К-1. В тоже время качество дистиллята, оцениваемое по содержанию углеводородов, выкипающих до 68 С, продолжает улучшаться. Как видно из данных рис.4.3 оптимальным следует считать уровень ввода сырья на 11 контактную ступень, поскольку при дальнейшем увеличении количества ступеней разделения в укрепляющей секции значительного снижения содержания балластных фракций (сумма углеводородов по Сб) в стабильном гидрогенизате не происходит.
