Материал: Технология глубокой переработки нефти и газа.

0,3 % масс, по Конрадсону) и содержанием металлов (V+10Ni + Na) менее 2,5 ppm;

-пониженная (на 10-15 °С) температу­ ра нагрева мазута после печи;

-более чем в 2 раза снижение потери давления в колонне;

-существенное снижение расхода водя­ ного пара на отпарку.

На Шведском НХК (ФРГ) эксплуати­ руются две установки этой фирмы произ­ водительностью по 2 млн т/г по мазуту. Ва­ куумная колонна оборудована регулярной насадкой типа «Перформ-Грид». Давление

вверху и зоне питания колонны поддержи­ вается соответственно 7 и 36 гПа (5,2 и 27 мм рт. ст.).

На ряде НПЗ развитых капиталистичес­ ких стран эксплуатируются аналогичные вы­ сокопроизводительные установки вакуумной (глубоковакуумной) перегонки мазута, обо­ рудованные колоннами с регулярными насад­ ками типа «Глитч-Грид».

На некоторых отечественных НПЗ вне­ дрена и успешно функционирует принци­ пиально новая высокоэффективная техно­ логия вакуумной перегонки мазута в пере­ крестноточных насадочных колоннах*.

Гидродинамические условия контакта паровой и жидкой фаз в перекрестноточных насадочных колоннах (ПНК) существенно отличаются от таковых при противотоке. В

противоточных насадочных колоннах насадка занимает все попереч­ ное сечение колонны, а пар и жидкость движутся навстречу друг другу. В ПНК насадка занимает только часть поперечного сечения колонны (в виде различных геометрических фигур: кольцо, треуголь­ ник, четырехугольник, многоугольник и т.д.). Перекрестноточная

•Р азр аб о тч и ки - проф ессор У ф им ского государственного неф тяного технического университета К.Ф .Богатых с сотрудниками.

232

регулярная насадка изготавливается из традиционных для противоточных насадок материалов: плетеной или вязаной металлической сетки (так называемые рукавные насадки), просечно-вытяжных ли­ стов, пластин и т.д. Она проницаема для пара в горизонтальном на­ правлении и для жидкости в вертикальном направлении. По высоте ПНК разделена распределительной плитой на несколько секций (мо­ дулей), представляющих собой единую совокупность элемента ре­ гулярной насадки с распределителем жидкостного орошения. В пре­ делах каждого модуля организуется перекрестноточное (поперечное) контактирование фаз, то есть движение жидкости по насадке сверху вниз, а пара - в горизонтальном направлении. Следова­ тельно, в ПНК жидкость и пары проходят различные независи­ мые сечения, площади которых можно регулировать (что дает про­ ектировщику дополнительную степень свободы), а при противо­ токе - одно и то же сечение. Поэтому перекрестноточный контакт ф аз позволяет регулировать в оптимальных пределах плотность жидкого и парового орошений изменением толщины и площади поперечного сечения насадочного слоя и тем самым обеспечить почти на порядок превышающую при противотоке скорость па­ ров (в расчете на горизонтальное сечение) без повышения гидрав­ лического сопротивления и значительно широкий диапазон устой­ чивой работы колонны при сохранении в целом по аппарату прин­ ципа и достоинств противотока фаз, а также устранить такие де­ фекты, как захлебывание, образование байпасных потоков, брызгоунос и другие, характерные для противоточных насадочных или тарельчатых колонн.

Экспериментально установлено, что перекрестноточный наса­ дочный блок конструкции Уфимского государственного нефтяного университета (УГНТУ), выполненный из металлического сетчато­ вязаного рукава, высотой 0,5 м, эквивалентен одной теоретической тарелке и имеет гидравлическое сопротивление в пределах всего 1 мм рт.ст. (133,3 Па), то есть в 3-5 раз ниже по сравнению с кла­ панными тарелками. Это достоинство особенно важно тем, что по­ зволяет обеспечить в зоне питания вакуумной ПНК при ее обору­ довании насадочным слоем, эквивалентным 10-15 тарелкам, оста­ точное давление менее 20-30 мм рт.ст. (27-40 ГПа) и, как след­ ствие, значительно углубить отбор вакуумного газойля и тем са­

2 3 3

мым существенно расширить ресурсы сырья для каталитического крекинга или гидрокрекинга. Так, расчеты показывают, что при глубоковакуумной перегонке нефтей типа западно-сибирских вы­ ход утяжеленного вакуумного газойля 350-690°С составит 34,1 % (на нефть), что в 1,5 раза больше по сравнению с отбором традици­ онного вакуумного газойля 350-500°С (выход которого составляет 24,2 %). С другой стороны, процесс в насадочных колоннах можно осуществить в режиме обычной вакуумной перегонки, но с высо­ кой четкостью погоноразделения, например, масляных дистилля­ тов. Низкое гидравлическое сопротивление регулярных насадок позволяет «вместить» в вакуумную колонну стандартных типораз­ меров в 3-5 раза большее число теоретических тарелок. Возможен и такой вариант эксплуатации глубоковакуумной насадочной ко­ лонны, когда перегонка мазута осуществляется с пониженной тем­ пературой нагрева или без подачи водяного пара.

Отмеченное выше другое преимущество П Н К - возможность организации высокоплотного жидкостного орошения—исключитель­ но важно для эксплуатации высокопроизводительных установок ва­ куумной или глубоковакуумной перегонки мазута, оборудованных колонной большого диаметра. Для сравнения сопоставим потребное количество жидкостного орошения применительно к вакуумным колоннам противоточного и перекрестноточного типов диаметром 8 м (площадью сечения =50 м2). При противотоке для обеспечения даже пониженной плотности орошения =20 м3/м2ч требуется на оро­ шение колонны 50x20=1000 м3/ч жидкости, что технически не просто осуществить. При этом весьма сложной проблемой становится орга­ низация равномерного распределения такого количества орошения по сечению колонны.

В ПНК, в отличие от противоточных колонн, насадочный слой занимает только часть ее горизонтального сечения площадью на порядок и более меньшую. В этом случае для организации жид­ костного орошения в вакуумной ПНК аналогичного сечения по­ требуется 250 м3/ч жидкости, даже при плотности орошения 50 м3/м2ч , что энергетически выгоднее и технически проще. Ниже, на рис. 5.19 представлена принципиальная конструкция вакуумной перекрестноточной насадочной колонны, внедренной на АВТ-4 ПО «Салаватнефтеоргсинтез». Она предназначена для

2 3 4

против засорения сетчатых блоков механическими примесями, против вибрации сетки и проскока брызгоуноса в вакуумный га­ зойль.

235

Давление в зоне питания колонны составило 20-30 мм рт.ст. (2740 ГПа), а температура верха - 50-70 °С; конденсация вакуумного га­ зойля была почти полной: суточное количество конденсата легкой фракции (180-290 °С) в емкости - отделителе воды - составило менее 1 т. В зависимости от требуемой глубины переработки мазута ПНК может работать как с нагревом его в вакуумной печи, так и без нагре­ ва за счет самоиспарения сырья в глубоком вакууме, а также в режи­ ме сухой перегонки. Отбор вакуумного газойля ограничивался из-за высокой вязкости арланского гудрона и составлял 10-18 % на нефть.

5.3.7. П ерекрест нот очны е насадочные колонны для четко­ го фракционирования мазут а с получением масляны х дист ил­ лят ов

236

Второй вариант особенно эффективен Для фракционирования мазута с получением масляных дистиллятов с более узким темпера­ турным интервалом выкипания за счет снижения налегания темпе­ ратур кипения смежных фракций.

На одном из НПЗ России («Орскнефтеоргсинтез») проведена реконструкция вакуумного блока установки АВТМ, где ранее отбор масляных дистиллятов осуществлялся по типовой двухколонной схе­ ме с двухкратным испарением по дистилляту (см. рис. 5.17,6) с пере­ водом ее на одноколонный вариант четкого фракционирования ма­ зута в ПНК. Принципиальная конструкция этой колонны представ­ лена на рис. 5.20.

При реконструкции вакуумной колонны было смонтировано 20 перекрестноточных насадочных блоков (из просечно-вытяжного листа конструкции УГНТУ с малым гидравлическим сопротивлени­ ем), в т.ч. 17 из которых - в укрепляющей части, что эквивалентно 10,8 теоретическим тарелкам (вместо 5,6 до реконструкции).

При эксплуатации реконструированной установки АВТМ были получены следующие результаты по работе ПНК и качеству про­ дуктов разделения:

237

Как видно из приведенных выше данных, применением ПНК достигается значительная интенсификация процесса вакуумной пе­ регонки на установках АВТМ. По сравнению с типовым двухколон­ ным энергоемким вариантом вакуумной перегонки энергосберегаю­ щая технология четкого фракционирования мазута в одной перекре­ стноточной насадочной колонне имеет следующие достоинства:

-исключается из схемы вакуумной перегонки вторая трубчатая печь и вторая вакуумная колонна со всем сопутствующим оборудо­ ванием и вакуумсоздающей системой;

-температура нагрева мазута на входе в ПНК ниже на 10-15°С;

-расход водяного пара меньше в 2 раза;

-масляные дистилляты имеют более узкий фракционный состав: 100-110 вместо 130-140 °С;

-отбор масляных дистиллятов увеличивается с 18,5до 25 % на нефть; -производительность вакуумного блока увеличивается пример­

но на 10 %.

5.3.8. Конденсационно-вакуумсоздающие системы вакуумных колонн

Заданная глубина вакуума в вакуумных колоннах создается с помощью конденсационно-вакуумсоздающих систем (КВС) устано­ вок АВТ путем конденсации паров, уходящих с верха колонн, и эжектирования неконденсирующихся газов и паров (водяной пар, H2S,

238