содержание .. 23 24 25 26 ..
2.16 Установки фракционирования газов на
нефтеперерабатывающих заводах
Разделение газов. Для разделения смесей газов на индивидуальные
компоненты или пригодные для дальнейшей переработки технические фракции
применяют следующие физические, сепарационные процессы: конденсацию,
компрессию, адсорбцию, абсорбцию и ректификацию. На газофракционирующих
установках (ГФУ) эти процессы комбинируют в различных сочетаниях.
Конденсация - первая стадия разделения газов, с помощью которой газ
превращают в двухфазную систему жидкость-газ, а затем механически
разделяют на газ и жидкость. В качестве хладагента при конденсации,
прежде всего, используют воду или воздух (снижение температуры до
35-40°С), для создания более низких температур используют в качестве
хладагентов испаряющийся аммиак, фреон, пропан и этан. Используя пропан
и аммиак, можно снизить температуру конденсации до минус 40°С, а
используя этан - до минус 80°С.
Компрессия - сжатие газа, при этом конденсируют наиболее тяжелые
компоненты газа.
Абсорбция - обратимый (десорбция) процесс разделения углеводородных
газов, основанный на избирательном поглощении отдельных компонентов
(жирного газа) абсорбентом (бензиновая или керосиновая фракция).
Адсорбция мало распространена в процессах разделения газов. Она основана
на способности некоторых твердых веществ с развитой поверхностью
(активированного угля, силикагеля и др.) избирательно поглощать
различные компоненты газа. Адсорбцию, как правило, применяют для
извлечения компонентов из смесей, в которых содержание извлекаемых
углеводородов не превышает 50 мг/м3.
Ректификация является заключительным этапом
разделения газовых смесей. Разделение смеси газов на компоненты проводят
ректификацией сжиженных газов.
Ректификация газов по сравнению с ректификацией нефтяных фракций
проходит при повышенном давлении. Сочетание и последовательность
вышеуказанных методов фракционирования технологических углеводородных
газов зависит от состава последних и от требуемого ассортимента
продукции.
Газофракционирующие установки разделяются по типу сырья - на ГФУ
предельных и ГФУ непредельных газов. Материальные балансы установок
газофракционирования приведены в таблице 2.48. Надо отметить, что по
количественному составу газовое сырье на установке ГФУ нестабильно,
поэтому материальный баланс, представленный ниже, показан для
конкретного состава сырья.
Таблица 2.48 - Материальный баланс установок газофракционирования при
переработке предельных (I) и непредельных (II) газов, % маc.
На рисунке 2.67 приведена технологическая схема ГФУ
предельных газов, на которой применяют процессы конденсации, компрессии
и ректификации. Сырьем служат газ с установок первичной перегонки,
головки стабилизации с установок риформинга и гидропроцессов.
Газ с установок первичной переработки нефти через сепаратор 1 подают на
сжатие компрессором 5. При сжатии газ нагревают до 120°С. Сжатый газ
затем конденсируют в водяном конденсаторе-холодильнике 34 и в
конденсаторе-холодильнике 35, охлаждаемом испаряющимся аммиаком. В
аппарате 34 охлаждение и конденсация заканчиваютя при 40°С, а в аппарате
35 - при 4°С. После каждой ступени конденсации газожидкостную смесь
разделяют на газ и жидкость в сепараторах 2 и 3. Газовые конденсаты из
сепараторов 2, 3 совместно с головками стабилизации установок первичной
перегонки риформинга и гидропроцессов подают на блок ректификации
(колонна 15).
Рисунок 2.67 - Технологическая схема ГФУ
конденсационно-компрессорноректификационного типа 1,2,3- сепараторы; 4,
22, 23, 24, 25, 26, 27 - емкости; 5 - компрессор;
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,19-насосы; 15, 16, 17, 18, 20, 21 -
колонны;
28, 34, 35 - холодильники;
I - Газ установок первичной переработки нефти; II - Головка стабилизации
установок первичной переработки нефти и гидропроцессов; III - Головка
стабилизации каталитического риформинга; IV - Пропановая фракция,
V - Изобутановая фракция; VI - Бутановая фракция; VII - Изопентановая
фракция; VIII - Пентановая фракция; IX- Газовый бензин; X- Сухой газ; XI
- Аммиак
В блоке ректификации из углеводородного сырья сначала удаляют метан и
этан. Удаление происходит в ректификационной колонне 15, которая
называется деэтанизатором. Верхний продукт этой колонны - метан и этан,
нижний -деэтанизированная фракция. Верхний продукт деэтанизатора
охлаждают аммиаком. Деэтанизированная фракция из колонны 15 поступает в
депропанизатор 16, верхним продуктом которого является пропановая
фракция, а нижним - депропанизированная фракция. Верхний продукт после
конденсации в воздушном конденсаторе-холодильнике 29 и охлаждения в
концевом холодильнике выводят с установки, предварительно проведя его
щелочную очистку. Нижний продукт из депропанизатора 16 подают в
дебутанизатор 17. Ректификатом колонны 17 является смесь бутана и
изобутана, а остатком - дебутанизированный легкий бензин. Ректификат
конденсируют в конденсаторе-холодильнике 30, а затем подают на
разделение в деизобутанизатор 18. Остаток из колонны 17 переходит в
депентанизатор 20. Бутановая колонна служит для разделения смеси бутанов
на нормальный бутан и изобутан, а колонна 20 (депентанизатор) - для
отделения от газового бензина пентанов, которые подают на ректификацию в
деизопентанизатор 21. Нижний продукт депентанизатора - газовый бензин
(фракция Сб и выше) выводят с установки.
Последующее использование компонентов газа требует достаточно четкого их
разделения и высокого отбора от потенциала, поэтому колонны ГФУ содержат
большое количество тарелок.
Газофракционирование непредельных газов.
Необходимо отметить, что при разделении непредельных газов на ГФУ в
сырье может содержаться большое количество сухого газа, который
целесообразно отделить методом абсорбции с дальнейшим разделением
остальной смеси ректификацией.
Применение одной только абсорбции для отделения сухого газа
малоэффективно. Это связано с тем, что 100% выделение из технологических
газов сухой части методом абсорбции приведет к уносу некоторого
количества более тяжелых компонентов (Сз+). Достижение же 100% чистоты
сухого газа (т.е. отсутствие фракции Сз+) неизбежно приведет к его
потере и попаданию во фракцию С3-С4. Решить эту проблему позволяет
использование фракционирующего абсорбера, сочетающего процессы абсорбции
фракции Сз+ и десорбции сухого газа (рисунок 2.68).
Фракционирующий абсорбер - это комбинированная колонна в верхнюю часть
которой подают холодный абсорбент, в нижнюю - теплоноситель (водяной пар
или горячая струя), а в среднюю - технологический углеводородный газ.
В верхней части (25-30 тарелок) происходит абсорбция фракций Сз+, а в
нижней (25-30 тарелок) - частичная регенерация абсорбента за счет
подводимой теплоты. Основной абсорбент - нестабильный бензин.
Дополнительную абсорбцию унесенных фракций Сз+ осуществляют стабильным
бензином. Кроме того, для снятия теплоты абсорбции аппарат оборудован
системой циркуляционных орошений.
Рисунок 2.68 - Фракционирующий абсорбер
(абсорбер - десорбер)
1 - колонна; 2,4 - холодильники абсорбента; 3 - насосы; 5 - кипятильник;
I - очищенный жирный газ; II - сухой газ; III - нестабильный бензин; IV
- стабильный бензин (тощий абсорбент); V - пар; VI - насыщенный
абсорбент (нестабильный бензин)
На рисунке 2.69 приведена технологическая схема АГФУ непредельных
углеводородных газов, где кроме конденсации, компрессии и ректификации,
применяют еще абсорбционный способ разделения газов, что добавляет к
названию установки букву «А» - АГФУ.
Жирный газ из газосепаратора через верх каплеотбойника 1 поступает на
блок очистки А этаноламином, затем компрессорами подается в
газофракционирующий абсорбер 3. Туда же в качестве орошения подается
насосом нестабильный бензин с низа емкости 2, а также (несколько выше
ввода газа) конденсат, образовавшийся в результате компрессии жирного
газа, и жидкость из каплеотбойника 1. С верха фракционирующего абсорбера
3 выводится сухой газ (С1-С2), а с низа вместе с насыщенным абсорбентом
выводятся углеводороды С3+. Деэтанизированный бензин, насыщенный
углеводородами С3+ , после подогрева в теплообменнике 7 подается в
стабилизационную колонну 8, нижним продуктом которой является стабильный
бензин, а верхним - головка стабилизации. В пропановой колонне 11
выделяется пропан-пропиленовая фракцию. Остаток пропановой колонны
направляется в бутановую колонну 14, где разделяется на
бутан-бутиленовую фракцию и остаток (С5+), который смешивается со
стабильным бензином.
Рисунок 2.69 - Принципиальная схема
газофракционирующей установки абсорбционно-ректификационного типа (АГФУ)
1 - каплеотбойник; 2, 10 - емкости; 3 - фракционирующий абсорбер;
4 - холодильники циркуляционного орошения; 5 - газосепаратор; 6 -
трубчатая печь; 7 - теплообменники; 8 - стабилизатор;9 -
холодильники-кондесаторы;
11 - пропановая колонна; 12 - холодильники; 13 - рибойлеры; 14 -
бутановая колонна;
15 - насосы;
А - блок очистки газа этаноламином; Б - компрессорная; В - блок очистки
и осушки отгона стабилизации; Г - блок защелачивания стабильного
бензина;
I - жирный газ; II - нестабильный бензин; III - сухой газ; IV -
конденсат; V - пропан-пропиленовая фракция; VI - стабильный бензин; VII
- бутан-бутиленовая фракция
Стабильный бензин проходит через теплообменник 7 и отдает тепло
нестабильному бензину и сырью пропановой колонны.
Обычно на блоке ректификации непредельных газов практикуют выделение
фракций С3 и С4 без их последующего разделения на предельную и
непредельную часть. Если на НПЗ предусмотрены процессы полимеризации
полипропилена или использование его в качестве компонента сырья
алкилирования, то в них сопутствующий пропилену пропан не оказывает
вредного влияния на их проведение. Поскольку пропилен нацело вступает в
реакцию, пропан легко выделить затем из продуктов. То же можно сказать и
о н-бутане. Если на предприятии существует установка каталитического
крекинга, то ей обычно сопутствует установка алкилирования олефинов
изобутаном; балластной фракцией в этом процессе является н-бутан,
который выделяют затем из катализата.
В последнее время на установке полимеризации пропилена предусматривают наличие блока концентрирования пропилена.
Во всем мире возрастают требования государственных
органов и автомобилестроительной промышленности к нефтепереработчикам по
производству более чистых моторных топлив с пониженным содержанием
компонентов, которые традиционно использовались для повышения октанового
числа. В этом плане алкилат (апкилбензин) - продукт алкилирования
изобутана низшими олефинами - является наиболее ценным высокооктановым
компонентом, не содержащим олефиновых и ароматических углеводородов,
бензола и серы.
Реакция алкилирования изопарафиновых углеводородов олефинами в общем
виде описывается уравнением:
Основным разработчиком технологии сернокислотного
алкилирования в РФ является ЗАО Грозненский нефтяной
научно-исследовательский институт (ЗАО ГрозНИИ) и ИНХС РАН, проектная
организация - ОАО ВНИПИНефть. В России отсутствуют организации,
осуществляющие НИР в области фтористоводородного алкилирования. Следует,
однако, отметить, что в 2011-2016 г. на «Кстовском нефтеперерабатывающем
заводе ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеорг-синтез, НОРСИ», г. Кстово были введены в
эксплуатацию две установки фтористоводородного алкилирования по лицензии
UOP.
В настоящее время в России эксплуатируется 7 установок алкилирования
изобутана олефинами (таблица 2.51).
Суммарно проектная мощность установок по алкилату составляет 2110
тыс.т/год.
Серная кислота концентраций 96 или 98% является
прекрасным катализатором реакции алкилирования изопарафиновых
углеводородов олефинами СЗ-С4.
На рисунке 2.70 приведена схема взаимосвязи между отдельными стадиями
процесса сернокислотного алкилирования.
В таблице 2.52 дано описание технологического процесса алкилирования (с указанием подпроцессов).
Материальный баланс процесса алкилирования
представлен ниже [% маc.]:
Поступило
Бутан-бутиленовая фракция 67,0
Изобутановая фракция 33,0
Итого 100,00
Получено
Алкилат 96,7
Углеводородный газ (пропановая продувка) 1,5 н-Бутан 1,5
Полимер 0,3
Итого 100,00
Алкилат получают с высокой октановой характеристикой. Октановое число
соответствует 95 по исследовательскому методу и 92 - по моторному
методу.
2.18 Установки производства оксигенатов
В настоящее время в качестве высокооктановых кислородсодержащих добавок к автомобильным бензинам получили распространения следующие эфиры: метил-трет-бутиловый, этил-трет-бутиловый и трет-амил-метиловый эфиры. Эти эфиры в промышленности получают по реакции этерификации олефинов с соответствующими спиртами. Подробно технологии получения этих веществ описаны в ИТС 18-2016 «Производство основных органических химических веществ» (разделы 4.5 и 4.6).
содержание .. 23 24 25 26 ..