Описание технологических схем

   Назначение процесса. Улучшение качества неочищенных парафиновых или нафтеновых масляных дистиллятов путем чрезвычайно высокоизбирательной экстракции низкокачественных  компонентов с  применением   N-метилпирролидона (N-МП) в качестве экстрагента. Улучшение качества включает повышение индекса вязкости, приемистости к присадкам и стойкости к окислению, улучшение цвета, снижение коксуемости и содержания серы.
  Продукты. Высококачественные рафинаты, пригодные (после депарафинизации в случае парафинистого сырья) для компаундирования наиболее высококачественных моторных и индустриальных масел, а также дистиллятные масла и брайтстоки.
    Описание процесса. На рисунке 1 представлен один из возможных вариантов аппаратурного оформления процесса. Установка состоит из секций экстракции или очистки, регенерации N-МП из рафинатного и экстрактного растворов, водной промывки и обезвоживания, промежуточных резервуаров, теплообменников, печей, нагревателей и насосного оборудования.
    N-МП является весьма высокоизбирательным экстрагентом, что позволяет уменьшить отношение экстрагент : сырье; требуемые выход и качество продукта при этом не снижаются. В случае необходимости на том или ином нефтеперерабатывающем заводе установку селективной очистки можно реконструировать для перевода ее на работу с использованием N-МП. Целью такого перевода может явиться увеличение производительности установки или уменьшение удельного расхода топлива. На вновь строящихся установках очистка с применением N-МП дает значительную экономию на капиталовложениях и эксплуатационных затратах по сравнению с установками, работающими на других экстрагентах.

Рисунок 1 – Установка селективной очистки смазочных масел N-метилпирролидоном:

1 — азотный скруббер; 2 — колонна противопоточной экстракции; 3 — вакуумная колонна перегонки очищенного масла; 4 — колонна отпарки очищенного масла с азотом под вакуумом; 5, 6, 7 — соответственно колонны низкого, среднего и высокого давления для отпарки растворителя от экстракта; 8 — колонна для отпарки растворителя от экстракта под вакуумом; 9 — колонна отпарки экстракта с азотом под вакуумом; 10 —сборник растворителя. Линии: I — сырье; II — орошение; III — подача свежего N-метилпирролидона из резервуара; IV — экстракт; V — очищенный N-метилпирролидоном продукт; VI — азотный контур.

Рисунок 2 – Схема очистки масляного сырья N-метилпирролидоном, разработанная фирмой “Texaco”

1 – деаэратор, 2 – экстрактор, 3-5, 7, 16 – теплообменники, 6 – холодильник, 8-10 – трехступенчатый сепаратор для отделения МП от экстракта повышенного давления, 11, 17 – печи, 12, 14 – вакуумные испарительные колонны, 13, 15 – вакуумные отпарные колонны, 18, 19, 21 – емкости, 20 – колонна осушки водного МП;I – сырье, II – водяной пар, III – сброс водяных паров, IV – растворитель, V – экстракт, VI – рафинат, VII – вода.

Рисунок 3 – Принципиальная схема установки селективной очистки масляного сырья N-метилпирролидоном

I – сырье; II – рафинатный раствор; III – экстрактный раствор; IV – растворитель; V – орошение; 1 – абсорбер; 2 – экстракционная колонна; 3, 4 – отпарная и вакуумная колонны для рафинатного раствора;  5, 6, 7 – испарительные колонны низкого, среднего и высокого давления для экстрактного раствора; 8, 9 – отпарная и вакуумная колонны для экстрактного раствора; 10 – осушительная колонна растворителя; 11 – печь; 12 – емкость; 13 – теплообменник; 14 – холодильник

      Сырье. Неочищенные масляные дистилляты, деасфальтизаты или их смеси.
    Продукты. Широкий ассортимент базовых компонентов узко- или всесезонных масел при любых требуемых соотношениях выхода и вязкости наряду с ценными побочными продуктами — бензином, широкой фракцией, керосином, печным топливом и твердыми парафинами; масла специального назначения.
    Описание процесса. Масляное сырье вместе с добавочным и циркулирующим водородом подается в реактор, в котором протекают реакции, повышающие индекс вязкости, удаляющие серу и азот, снижающие коксуемость и содержание металлов. После выделения в газо-жидкостном сепараторе высокого давления циркулирующего газа с большим содержанием водорода жидкий продукт реакции поступает в отпарную колонну для удаления легких компонентов. Остаток (суммарную масляную фракцию) направляют на депарафинизацию. Депарафинированное масло перегоняют под вакуумом для разделения на масляные дистилляты требуемой вязкости.
    По другому варианту остаток перегонки (суммарное масляное сырье) перед депарафинизацией разделяют на требуемые фракции в вакуумной колонне. Процесс отличается высокой гибкостью. Из большинства видов сырья можно получать базовые масла с индексом вязкости 100-125, а из отборного сырья — до 130-135. Получаемые масла с добавкой небольшого количества присадки, повышающей индекс вязкости, можно использовать для производства всесезонных базовых масел. Рассмотренный процесс даёт значительно более высокие выходы масляного сырья в сочетании с ценными побочными продуктами, чем обычные процессы очистки масел, например, селективная очистка, депарафинизация и контактная очистка.

Рисунок 1 – Установка гидроочистки смазочных масел

1 - печь; 2 -  реактор; 3, 5 - газо-жидкостные сепараторы высокого и низкого давления; 4 — абсорбер; 6 — отпарная колонна; 7 — секция депарафинизации; 8 — фракционирующая колонна. Линии: I — свежее сырьё; //— добавочный водород;   ///— циркулирующий, очищенный ДЭА, водород; IV — подача охлаждающего газа; V — регенерированный раствор ДЭА; VI —  насыщенный раствор ДЭА; VII — на газофракционирующую установку; VIII — печное топливо и более легкие продукты; IX — нейтральное масло, вязкость 7,4 мм²/с; X — легкий нейтральный дистиллят; XI — средний нейтральный дистиллят; XII — тяжелый нейтральный дистиллят; XIII — брайтсток; XIV — парафиновый гач.

    Процесс непрерывной адсорбционной очистки масел по схеме, предложенной МИНХиГП, предназначен для получения высококачественных масел из дистиллятного и остаточного сырья. Выход очищенных продуктов составляет 85-88% масс.
    Особенности схемы, предложенной МИНХиГП:

• очистка производится без разбавления сырья растворителем и при температуре, обеспечивающей вязкость очищаемого сырья не более 5 сСт,
• транспорт влажного адсорбента из перколятора (адсорбера) в промывную колонну и из промывной колонны в сушильный аппарат осуществляется ковшевыми элеваторами,
• десорбированные в промывной колонне продукты добавляются к сырью как рисайкл.

    Подогретая смесь свежего сырья с рисайклом очищается в опускающемся слое адсорбента в перколяторе К-1. Рафинат отводится из отстойной зоны перколятора. Температура перколяции регулируется путем изменения температуры адсорбента и загрузки.
Отработанный адсорбент поступает в бункер ковшевого элеватора ЭК-1 и переносится им в промывную колонку К-2, где, опускаясь, адсорбент контактирует с нагретым в пароподогревателе Т-6 растворителем (вводится вниз аппарата). Отмытый от захваченного сырья адсорбент вторым ковшевым элеватором ЭК-2 подается в сушильный аппарат С-1, расположенный над регенератором Р-1. Сушка адсорбента производится за счет тепла дымовых газов, проходящих змеевики сушилки С-1, и водяного пара, подаваемого в слой адсорбента. Промывной раствор из колонны К-2 после подогрева в пароподогревателе Т-3 и растворитель вместе с частью десорбированного продукта из сушильного аппарата С-1 поступают на регенерацию растворителя в двухсекционные колонны К-3 и К-4. Растворитель после охлаждения и конденсации в холодильниках Т-4, Т-5, Т-7, Т-8 собирается в приемнике Е-2 и затем возвращается на промывку. Отмытый продукт с низа колонны К-3 добавляется к сырью, а десорбированные смолы с низа колонны К-4 уводятся с установки.
    Адсорбент из сушильного аппарата С-1 поступает в регенератор Р-1, где выжигаются оставшиеся на адсорбенте адсорбированные продукты. В регенератор Р-1 подается горячий воздух из воздухоподогревателя П-1. Регенерированный адсорбент охлаждается в холодильнике Т-1 водой и подается (пневмотранспорт) через сепаратор Г-1 в бункер адсорбента Е-1.
    Температурный режим основных аппаратов (°С):
перколятор    К-1     65—170 (в зависимости от вязкости сырья)
промывная колонна    К-2   70—80
сушилка     С-1    120-150
регенератор Р-1        600

Рисунок 1 – Адсорбционная установка для непрерывной очистки масел:

К-1 — перколятор;   К-2 — промывная   колонна; К-3, К-4 —  колонны   отгона  растворителя; С-1 —  сушильный аппарат; Р-1 —  регенератор; Т-1 —  холодильник адсорбента; Е-1 —  бункер адсорбента; Е-2 — приемник растворителя; Т-2, Т-3, Т-6 —  пароподогреватели; Т-4, Т-5, Т-7, Т-8 —  холодильники-конденсаторы; В-7 —  воздуходувка; Н-1—Н-4 — насосы, ЭК-1—ЭК-2 — ковшевые элеваторы; Г-1, Г-2 — сепараторы; П-1 — воздухоподогреватель.

    Процесс физической стабилизации нефтей предна­значен для удаления газовых компонентов. Вслед­ствие высокого давления насыщенных паров газы выделяются из нефти при температуре окружающей среды, унося с собой ценные легкие компоненты бензиновых фракций. 
    Такое испарение наблюдается в резервуарах, при сливе и наливе нефтей и нефтепродуктов. При этом потери могут достигать 5 % (масс.). Присутствие в нефтях газов, кроме этого, способствует образова­нию в трубопроводах паровых пробок, которые за­трудняют перекачивание.
    Установки стабилизации нефтей строятся и эксплуатируются на промыслах. Для стабилизации только нефтей применяют одноколонные установки, а двухколонные установки используют для стабили­зации нефти — в одной колонне и стабилизации газового бензина — в другой. Последние используют для нефтей с высоким содержанием растворенных газов — более 1,5 % (масс.).
    Технологическая схема двухколонной установки стабилизации нефти приведена на рис. 1. Сырая нефть из резервуаров промысловых ЭЛОУ забира­ется сырьевым насосом 5, прокачивается через тепло­обменник 6, паровой подогреватель 7 и при темпера­туре около 60°С подается под верхнюю тарелку первой стабилизационной колонны 2. Эта колонна оборудована тарелками желобчатого типа (число тарелок может быть от 16 до 26), верхняя из которых является отбойной, три нижних — смесительными. Избыточное давление в колонне от 0,2 до 0,4 МПа, что создает лучшие условия для конденсации паров бензина водой в водяном холодильнике-конденсаторе 8. Нефть, переливаясь с тарелки на тарелку, встре­чает более нагретые поднимающиеся пары и освобож­дается от легких фракций. Температура низа ко­лонны поддерживается в пределах 130—150 °С за счет тепла стабильной нефти, циркулирующей через змеевики трубчатой печи 1 с помощью насоса 3. Стабильная нефть, уходящая с низа колонны, насо­сом 4 прокачивается через теплообменники 6, где отдает свое тепло сырой нефти. Далее нефть проходит аппарат воздушного охлаждения 19 и поступает в резервуары стабильной нефти, откуда она и транс­портируется на нефтеперерабатывающие заводы.
    Смесь газов и паров, выходящая с верха колонны 2, охлаждается в холодильнике-конденсаторе 8. Газы вместе с образовавшимся конденсатом посту­пают в газоводоотделитель 9. Несконденсированные газы — сухой газ (в основном метан и этан) с верха газоводоотделителя выводятся с установки. На газо­отводном трубопроводе ставится редукционный кла­пан 10, поддерживающий стабильное давление в аппа­рате 9 и колонне 2.
Газоводоотделитель разделен вертикальной пере­городкой. Из одной половины аппарата снизу с по­мощью регулятора уровня, который соединен с кла­паном на дренажной линии, выводится вода. Из другой половины конденсат—смесь углеводородов забирается насосом 11 и прокачивается через тепло­обменник 17 стабильного бензина.

    Здесь смесь нагре­вается примерно до 70°С и с такой температурой поступает в испарительную часть стабилизационной колонны 13. Колонна имеет 30—32 желобчатые тарелки; давление в колонне поддерживается в пре­делах 1,3—1,5 МПа.
    С верха колонны 13 уходит газ; тяжелая часть газа (пропан, бутаны) конденсируется в водяном холодильнике-конденсаторе 14 и отделяется в газо­сепараторе 15 от несконденсировавшейся части. Этот несконденсировавшийся газ выходит из газосепара­тора сверху, проходит редукционный клапан 16 и объединяется с газом, выходящим из газоводоотде­лителя 9. С помощью клапана 16 давление в колонне 13 поддерживается в пределах 1,2—1,5 МПа. Сжи­женный газ, отводимый с низа газосепаратора 15, направляется насосом 20 в приемник (на схеме не показан). Часть газа возвращается на верхнюю тарелку колонны 13 в виде холодного орошения, с помощью которого температура верха колонны поддерживается в пределах 40—50 °С. Для доста­точно полного выделения растворенных газов темпе­ратура низа колонны должна быть выше: 120— 130 °С. Такая температура обеспечивается рецирку­ляцией стабильного бензина через кипятильник 12 с паровым пространством. В кипятильнике бензин нагревается до 160—180 °С водяным паром (давле­нием 0,3—0,5 МПа). Пары, образующиеся в кипя­тильнике, поступают в колонну 13, а жидкость — стабильный бензин — перетекает через перегородку внутри аппарата 12 и под давлением системы про­ходит теплообменник 17, холодильник 18 и далее направляется в резервуар стабильного бензина (на схеме не показан).
    В результате стабилизации легкой нефти из нее полностью удаляются метан, этан и на 95 % пропан, при этом давление насыщенных^паров нефти при 40 °С снижается с 0,85 до 0,03 МПа, что гарантирует постоянство фракционного состава нефти при ее транспортировании и хранении.

    Содержание солей в нефтях, поступающих на нефтеперерабатывающие заводы, обычно составляет 500 мг/л, а воды — в пределах 1 % (масс.). На переработку же допускаются нефти, в которых со­держание солей не превышает 20 мг/л и воды 0,1 % (масс.). Требования к ограничению содержания солей и воды в нефтях постоянно возрастают, так как только снижение содержания солей с 20 до 5 мг/л дает значительную экономию: примерно вдвое увели­чивается межремонтный пробег атмосферно-вакуумных установок, сокращается расход топлива, умень­шается коррозия аппаратуры, снижаются расходы катализаторов, улучшается качество газотурбинных и котельных топлив, коксов и битумов.
    Большая часть воды в поступающих на НПЗ нефтях находится в виде эмульсии, образованной капельками воды с преобладающим диаметром 2— 5 мкм. На поверхности капелек из нефтяной среды адсорбируются смолистые вещества, асфальтены, органические кислоты и их соли, растворимые в нефти, а также высокодисперсные частицы туго­плавких парафинов, ила и глины, хорошо смачивае­мых нефтью. С течением времени толщина адсорб­ционной пленки увеличивается, возрастает ее меха­ническая прочность, происходит старение эмульсии. Для предотвращения этого явления на многих про­мыслах в нефть вводят деэмульгаторы. Деэмульгаторы используют и при термохимическом, и приэлектрохимическом обезвоживании нефтей. Расход деэмульгаторов для каждой нефти определяется экспериментально — колеблется от 0,002 до 0,005 % (масс.) на 1 т нефти.
    Разрушая поверхностную адсорбционную пленку, деэмульгаторы способствуют слиянию (коалесценции) капелек воды в более крупные капли, которые при отстое эмульсии отделяются быстрее. Этот процесс ускоряется при повышенных температурах (обычно 80—120 °С), так как при этом размягчается адсорб­ционная пленка и повышается ее растворимость в нефти, увеличивается скорость движения капелек и снижается вязкость нефти, т. е. улучшаются условия для слияния и оседания капель. Следует отметить, что при температурах более 120°С вязкость нефти меняется мало, поэтому эффект действия деэмульга­торов увеличивается незначительно.
    Наиболее стойкие мелкодисперсные нефтяные эмульсии разрушаются с помощью электрического тока. При воздействии электрического поля ка­пельки воды, находящиеся в неполярной жидкости, поляризуются, вытягиваются в эллипсы с противо­положно заряженными концами и притягиваются друг к другу. При сближении капелек силы притя­жения возрастают до величины, позволяющей сдавить и разорвать разделяющую их пленку. На практике используют переменный электрический ток частотой 50 Гц и напряжением 25—35 кВ. Процессу электро­обезвоживания способствуют деэмульгаторы и повы­шенная температура. Во избежание испарения воды, а также в целях снижения газообразования электро-дегидраторы — аппараты, в которых проводится электрическое обезвоживание и обессоливание неф­тей —работают при повышенном давлении. На НПЗ эксплуатируются электродегидраторы трех типов:
цилиндрические вертикальные с круглыми гори­зонтальными электродами и подачей нефти в меж­электродное пространство; такие аппараты установ­лены   на   электрообессоливающих   установках ЭЛОУ 10/2;
шаровые с кольцевыми электродами и подачей нефти между ними; они нашли применение на уста­новках ЭЛОУ 10/6 (производительностью 2 млн. т нефти в год);
горизонтальные с прямоугольными электродами и подачей нефти в низ аппарата под слой отстояв­шейся воды.
    Электрообессоливающие установки проектируют двухступенчатыми: в электродегидраторах I ступени удаляется 75—80 % (масс.) соленой воды и 95— 98 % (масс.) солей, а в электродегидраторах II ступени —60—65 % (масс.) оставшейся эмульсион­ной воды и примерно 92 % (масс.) оставшихся солей. Число устанавливаемых электродегидраторов при двухступенчатом обессоливании зависит от объема и качества (т. е. содержания воды, солей и стойкости эмульсий) обрабатываемой нефти, от типа и произво­дительности аппарата. Для современных электро­обессоливающих установок проектируют только го­ризонтальные электродегидраторы, которые входят в состав комбинированных установок ЭЛОУ—AT и ЭЛОУ—АВТ.   Преимуществами  горизонтальных аппаратов являются: большая площадь электродов, следовательно, и большая удельная производитель­ность (объем нефти на единицу сечения аппарата); меньшая вертикальная скорость движения нефти, а значит, и лучший отстой воды; возможность прове­дения процесса при более высоких температурах и давлениях. Подача сырой нефти в низ аппарата обеспечивает ее дополнительную промывку и про­хождение через два электрических поля: слабое — между зеркалом воды и нижним электродом и силь­ное — между электродами. Повышение напряжения между электродами сверх допустимого (22—44 кВт) нежелательно, так как это вызывает обратный эф­фект — диспергирование капелек воды и увеличение стойкости эмульсии.
    Аппараты и технологические потоки на двух­ступенчатой обессоливающей установке с' горизон­тальными электродегидраторами показаны на схеме 1. Сырая нефть насосом 1 прокачивается через теплообменники 2, паровые подогреватели 3 (на комбинированной установке ЭЛОУ—AT через тепло­обменники боковых погонов) и с температурой 110—120 °С поступает в электродегидратор I ступени 4. Перед насосом / в нефть вводится деэмульгатор, а после подогревателей 3 — раствор щелочи, кото­рый подается насосом 7. Кроме того, в нефть добавля­ется отстоявшаяся вода, которая отводится из элек-тродегидратора П ступени и закачивается в инжек-торный смеситель 5 насосом 13. С помощью насоса 8 предусмотрена также подача свежей воды. В инжек-торном смесителе 5 нефть равномерно перемешивается со щелочью и водой. Раствор щелочи вводится для подавления сероводородной коррозии для нейтрали­зации кислот, попадающих в нефть при кислотной обработке скважин, а вода — для вымывания кри­сталлов солей.
    Нефть поступает в низ электродегидратора 4 через трубчатый распределитель 21 с перфорирован­ными горизонтальными отводами. Обессоленная нефть выводится из электродегидратора сверху через коллектор 19, конструкция которого аналогична конструкции распределителя. Благодаря такому рас­положению устройств ввода и вывода нефти обеспе­чивается равномерность потока по всему сечению аппарата. Отстоявшаяся вода отводится через дре­нажные коллекторы 22 в канализацию или в допол­нительный отстойник 12 (в случае нарушения в элек-тродегидраторе процесса отстоя). Из отстойника насосом 14 жидкая смесь возвращается в процесс. Из электродегидратора I ступени сверху не пол­ностью обезвоженная нефть поступает под давлением в электродегидратор II ступени. В диафрагмовом смесителе 10 поток нефти промывается свежей хими­чески очищенной водой, подаваемой насосом 8. Вода для промывки предварительно нагревается в паровом подогревателе 9 до 80—90 °С; расход воды составляет 5—10 % (масс.) на нефть. Обессоленная и обезвоженная нефть с верха электродегидратора II ступени отводится с установки в резервуары обессо­ленной нефти, а на комбинированных установках она нагревается и подается в ректификационную колонну атмосферной установки.
    Уровень воды в электродегидраторах поддержи­вается автоматически. Часть воды, поступающей в канализацию из электродегидраторов I и II ступе­ней, проходит смотровые фонари 15 для контроля качества отстоя.

     На атмосферных нефтеперегонных установках нефть или смесь нефтей обычно разделяется на четыре дистиллятные фракции и остаток — мазут. Побоч­ным продуктом является смесь углеводородных га­зов, часто содержащая сероводород, который обра­зуется из нестойких соединений серы при нагреве нефти.
    Установка, схема которой представлена на рис. 1, —двухколонная (по числу основных колонн: первая—простая, вторая—сложная, без учета внешних отпарных колонн) с двукратным испарением сырья. До поступления в первую ректификационную колонну, называемую также испарительной колон­ной, нефть нагревается только в теплообменниках, проходя в них одним, двумя или несколькими парал­лельными потоками. Верхним продуктом первой колонны являются легкая бензиновая фракция и небольшое количество газа. Остальные дистилляты, выводимые с установки, а также мазут получаются во второй колонне. Обе колонны обслуживаются общей трубчатой печью. Часть нижнего продукта испарительной колонны циркулирует между печью и первой колонной, этим достигается снабжение ее отгонной секции дополнительным количеством тепла. Ниже описана технологическая схема двухступенча­той установки атмосферной перегонки.
     Обессоленная нефть, нагнетаемая насосом 8, проходит двумя параллельными потоками группу теплообменников 10, 11, 23, 26, 29 и нагретая до температуры 200—220°С поступает в среднюю часть колонны 2. Ректификационная колонна 2 работает при избыточном давлении, достигающем на некото­рых установках 0,45 МПа.
     Пары легкого бензина (конец кипения этой фрак­ции в одних случаях равен 85 °С, а в других — 140 или 160 °С) по выходе из колонны 2 конденсируются в аппарате воздушного охлаждения 3. Далее конден­сат и сопутствующие газы, охлажденные в водяном холодильнике 4, разделяются в газосепараторе 5. Отсюда легкий бензин насосом 7 направляется в секцию (блок) стабилизации и вторичной пере­гонки. Часть легкого бензина возвращается как орошение в колонну 2.

Рис. 1 - Технологическая схема установки атмосферной перегонки нефти:
1, 7 - 9, 13, 20-22 - насосы; 2 ,4 - ректификационные колонны; 3, 15, 24,2 7, 30 - аппараты воздушного охлаждения; 4, 16, 25, 31 - холодильники; 10,11, 23, 26, 29 - теплообменники; 5,11 - газосепараторы - водоотделители; 6 - трубчатая печь; 18, 19 - отпарные колонны

     Из колонны 2 снизу частично отбензиненная нефть забирается насосом / и подается в змеевик трубчатой печи 6. Нагретая в змеевиках печи нефть поступает в парожидком состоянии в основную ректификационную колонну 14. Часть же нефти после печи возвращается как рециркулят,  или «горячая струя», на одну из нижних тарелок колон­ны 2.
     Верхним продуктом колонны 14 является бензи­новая фракция, более тяжелая по сравнению с отво­димой с верха испарительной колонны 2. По выходе из колонны 14 пары бензина, а также сопровождаю­щие их водяные пары конденсируются в аппарате воздушного охлаждения 15. Охлажденная в водяном холодильнике 16 смесь разделяется в газосепараторе 17 на газ, водный и бензиновый конденсаты. Жидкая бензиновая фракция из газосепаратора 17 (или до­полнительного водоотделителя, не показанного на схеме) забирается насосом 22 и подается в секцию вторичной перегонки. Часть бензина этим же насо­сом возвращается в колонну 14, на ее верхнюю тарелку, как орошение.
     Фракции 140—240 и 240—350 °С (или 140—220 и 220—350 °С) выводятся из отпарных колонн 18 и 19, прокачиваются с помощью насосов 20 и 21 и охлажда­ются в последовательно соединенных аппаратах. Первая — керосиновая фракция — в теплообмен­нике 23, аппарате воздушного охлаждения 24 и водяном кожухотрубном холодильнике 25; вто­рая — фракция дизельного топлива — в теплооб­меннике 26, холодильнике 27 и водяном холодиль­нике 28.
     Под нижние тарелки отпарных колонн вводится перегретый водяной пар.
    Тяжелый неиспаренный остаток нефти в смеси с жидкостью, стекающей с последней тарелки кон­центрационной секции колонны 14, проходя нижние шесть тарелок в колонне, продувается перегретым водяным паром. Мазут, освобожденный в значитель­ной мере от низкокипящих фракций, с низа колонны 14 направляется насосом 13 через теплообменник 29 и холодильники 30 и 31 в резервуар. В колонне 14 имеются два циркуляционных орошения, тепло кото­рых отдается нефти в теплообменниках 10 и 11.
     Последовательность прохождения. нефтью тепло­обменников может быть и иной, чем показано на схеме.

Температура и давление в основных аппаратах установки AT:

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

     Установка предназначена для получения из нефти дистиллятов бензина, керосина, дизельного топлива, трех масляных фракций разной вязкости и гудрона - [2]. Кроме этих продуктов на установке получаются сухой и жирный газы, сжиженный газ (рефлюкс), легкий вакуумный газойль. На перегонку обычно поступают нефти или смеси нефтей с содержанием светлых дистиллятов (выкипающих до 350 °С) от 42 до 50 % (масс.).
     Современные установки большой мощности со­стоят из следующих блоков:
предварительного нагрева нефти в теплообмен­никах;
электрообессоливания и обезвоживания нефти (блок ЭЛОУ);
последующего нагрева в теплообменниках;
отбензинивания нефти (колонна повышенного давления с нагревательной печью);
атмосферной колонны (с нагревательной печью и отпарными колоннами);
фракционирования мазута под вакуумом (с нагре­вательной печью, отпарными колоннами и системой создания вакуума);
стабилизации и вторичной перегонки бензина на узкие фракции.
     Технологическая схема установки представлена на рис. 1. Исходная нефть насосом 1 несколькими параллельными потоками (на схеме показаны четыре потока) проходит через группу теплообменников 7, 8, 9, 10, 11, 12 и. 13, где она нагревается до температуры 100—130 °С. Использование такой системы нагрева нефти позволяет создать более эффективный тепло­обмен. После теплообменников для усреднения тем­пературы потоки нефти смешиваются в общем кол­лекторе (на схеме не показан). Далее нефть снова четырьмя параллельными потоками направляется в две ступени электродегидраторов 14 (блок ЭЛОУ). По выходе из блока ЭЛОУ нефть нагревается вначале в параллельно включенных теплообменниках 15 и 16, а затем в теплообменнике 18.
     Нагретая до 200—250 °С нефть поступает в отбен-зинивающую колонну 19 по двум тангенциальным вводам. Из этой колонны сверху уходят газы, пары воды и легкой бензиновой фракции (с концом кипе­ния 120—160 °С). Для конденсации паров и охлажде­ния смеси служат аппарат воздушного охлаждения 20 и расположенный за ним водяной холодильник 21. В сепараторе 22 от сконденсированной легкой бензиновой фракции отделяются газ и вода. Газ, пройдя клапан, регулирующий давление в системе колонна 19 — сепаратор 22, направляется в секцию очистки от сероводорода, а вода с низа сепара­тора 22, который снабжен регулятором межфазового уровня (вода—бензин), поступает в систему очистки сточных вод.
     Циркулирующая часть бензина (орошение) воз­вращается в колонну с помощью насоса 25, а балансо­вое его количество отводится из этого блока и пере­дается в блок стабилизации бензина, в колонну-стабилизатор 59. Для поддержания температуры низа колонны 19 частично отбензиненная нефть забирается насосом 24, проходит змеевики печи 23 и, нагретая до 350—370 °С, возвращается в нижнюю часть колонны. Балансовое количество отбензиненной нефти с по­мощью насоса 26 проходит через змеевики печи 27 и с температурой 370—380 °С подается по двум тангенциальным вводам в атмосферную колон­ну 30.
     Из колонны 30 сверху отводятся пары тяжелого бензина и воды, а также газы разложения, образо­вавшиеся при нагреве нефти в печи 27; они проходят аппарат воздушного охлаждения 31 и водяной холо­дильник 32. Полученная газожидкостная смесь газ— бензин—вода разделяется в сепараторе 33, с верха которого уходит газ (в топливную систему), а с низа — водяной конденсат (отводится, дренируется, в си­стему очистки воды). Конденсат тяжелой бензиновой фракции отводится насосом 44 и вместе с фракцией легкого бензина передается на стабилизацию. В ка­честве орошения атмосферной колонны 30 исполь­зуется верхнее циркуляционное орошение. Цирку­лирующая жидкость (флегма) с третьей тарелки (сверху) колонны 30 поступает через аппарат воздуш­ного охлаждения 34 и водяной холодильник 37 на прием насоса 43 и этим насосом закачивается на верхнюю тарелку колонны.
     Керосиновая фракция выводится с низа отпарной колонны 35 насосом 42 через теплообменник 7 и аппарат воздушного охлаждения 6 отводится с уста­новки.
   Фракция дизельного топлива выводится из отпар­ной колонны 36 насосом 41. Тепло дизельного топ­лива используется в теплообменнике-подогревателе 78 колонны 68, затем — в теплообменнике 9. После охлаждения в аппарате воздушного охлаждения 4 фракция дизельного топлива отводится с установки. Для увеличения отбора дизельного топлива в низ колонны 30 подается перегретый (400 °С) водяной пар. Пар подается и в отпарные колонны 35 и 36 для удаления легких фракций.

Рис. 1 Технологическая схема высокопроизводительной установки первичной переработки нефти

     Атмосферная колонна 30 имеет еще два циркуля­ционных орошения. Среднее циркуляционное оро­шение — флегма забирается с ректификационной отборной тарелки насосом 38, прокачивается через теплообменник 10, аппарат воздушного охлаждения 28 и возвращается в колонну 30 на три тарелки выше отборной. Нижнее циркуляционное орошение — флегма забирается с отборной тарелки насосом 39, прокачивается через теплообменник 15, аппарат воздушного охлаждения 29 и возвращается в колонну на третью расположенную выше тарелку.
     С низа атмосферной колонны 30 насосом 40 откачивается мазут, который нагревается в змеевике вакуум-печи 56 и по двум тангенциальным вводам подается в вакуумную колонну 48. В сечении пита­ния этой колонны над вводом сырья установлены отбойные тарелки для предотвращения «заноса» капель жидкого остатка. Для орошения верха колонны 48 используется верхнее циркуляционное орошение: первая масляная фракция с третьей верх. ней тарелки вакуумной колонны забирается насосом 51, прокачивается через теплообменник 12, аппарат воздушного охлаждения 47 и после него циркулирую­щая часть возвращается на верхнюю тарелку ко­лонны 48. Балансовое количество первой масляной фракции отводится с установки.
     Неконденсирующиеся вверху вакуумной колонны компоненты, представляющие смесь легких фракций, газов разложения, паров воды и воздуха (засасывае­мый через неплотности), выводятся из колонны 48 и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 46 (его может и не быть), затем в водяной холодиль­ник поверхностного типа 45, после которого газо­жидкостная смесь поступает в систему создания вакуума.
     Вторая масляная фракция выводится с низа отпарной колонны 49 насосом 54 и после теплообмен­ника 11, аппарата воздушного охлаждения 3 откачи­вается с установки. Третья масляная фракция отво­дится с низа отпарной колонны 50 и направляется насосом 52 через теплообменник 13 и аппарат воздуш­ного охлаждения 2 в резервуар.
     Нижнее циркуляционное орошение вакуумной колонны 48 осуществляется с помощью насоса 55, которым флегма возвращается через теплообменники 16 и аппарат воздушного охлаждения 17 в колонну. Для увеличения отбора третьей масляной фракции в низ колонны 48 подают водяной пар. Гудрон с низа колонны 48 забирают насосом 53 и откачивают с уста­новки через теплообменники 18 и 8 и аппарат воздуш­ного охлаждения 5.
     Нестабильные бензины из сепараторов 22 и 33 насосами 25 и 44 двумя параллельными потоками вначале проходят теплообменники 60 и 61, затем поступают в колонну 59. Питание колонны двумя потоками бензинов (легкого и тяжелого) в различные секции позволяет уменьшить расход энергии на стабилизацию бензина. В колонне 59 из бензиновой фракции удаляются растворенные газы, которые выводятся сверху и направляются в аппарат воздуш­ного охлаждения 58, затем в водяной холодильник 57 и сепаратор 72. В сепараторе 72 жирный газ отделя­ется от сконденсированных легких углеводородов, сжиженного газа (рефлюкса). Циркулирующая часть сжиженного газа нагнетается насосом 73 на верх колонны 59 в качестве орошения, а балансовое коли­чество отводится на установку газофракционирова­ния, куда также направляют и жирный газ. Подвод тепла в низ стабилизационной колонны 59 осуществ­ляется циркуляцией стабильного бензина с помощью насоса 74 через змеевик печи 75.
     Стабильный бензин отбирается с низа колонны 59 и передается в блок вторичного фракционирования в колонны 62 и 68. С верха колонны 62 отводится фракция н. к. —85 °С, которая направляется в ко­лонну 68 в качестве парового питания. Циркулирую­щая часть фракции н. к. —85 °С поступает в аппарат воздушного охлаждения 65, далее в холодильник 66, сборник 67 и насосом 77 подается на орошение ко­лонны 62. С низа колонны 62 фракция 85—120 °С (или 85—180 °С) отводится с установки через тепло­обменник 61 и аппарат воздушного охлаждения 63. С верха колонны 68 отводится фракция н. к. —62 °С, которая поступает в аппарат воздушного охлаждения 69, водяной холодильник 70, сборник 71, откуда циркулирующая часть подается на орошение ко­лонны 68, а балансовое количество отводится с уста­новки. Тепло в низ колонны 68 подводится от тепло­обменника 78 за счет тепла дизельного топлива. Выводимая с низа колонны 68 фракция 62—85 °С насосом 79 отводится с установки через теплообмен­ник 60 и аппарат воздушного охлаждения 64.
     Давление и температура в основных колоннах:

     Вторичная перегонка бензинового дистиллята представляет собой либо самостоятельный процесс либо является частью комбинированной установки входящей в состав нефтеперерабатывающего завода На современных заводах установки вторичной пере гонки бензинового дистиллята предназначены для получения из него узких фракций. Эти фракции используют в дальнейшем как сырье каталитического риформинга — процесса, в результате которого по­лучают индивидуальные ароматические углеводо­роды — бензол, толуол, ксилолы, либо бензин с более высоким октановым числом. При производстве аро­матических углеводородов исходный бензиновый ди­стиллят разделяют на фракции с температурами вы­кипания: 62—85°С (бензольную), 85—115 (120) °С (толуольную) и 115 (120)—140 °С (ксилольную).

 Рисунок 1 Технологическая схема установки вторичной перегонки бензинового дистиллята

     Технологическая схема одной из существующих установок вторичной перегонки бензина приведена на рис. 1. Бензиновый дистиллят широкого фрак­ционного состава, например от температуры начала кипения и до 180 °С, насосом 37 прокачивается через теплообменники 22, 31 и 34 и подается в первый змеевик печи 4, а затем в ректификационную колонну З." Головной продукт этой колонны — фракция н. к*. — 85 °С, пройдя аппарат воздушного охлаждения 5 и холодильник 6, поступает в приемник 7. Часть конденсата насосом 8 подается как орошение на верх колонны 3, а остальное количество — в колонну 9. Снабжение теплом нижней части колонны 3 осуще­ствляется циркулирующей флегмой (фракция 85— 180 °С), прокачиваемой насосом 2 через второй змеевик печи 4 и подается в низ колонны 5, Остаток с низа колонны 3 направляется насосом 1в колонну 20.
     Уходящие с верха колонны 9 пары головной фракции (н. к. — 62 °С) конденсируются в аппарате воздушного охлаждения 10; конденсат, охлажденный в водяном холодильнике 11, собирается в приемнике 12. Отсюда конденсат насосом 13 направляется в ре­зервуар, а часть фракции служит орошением для колонны 9. Остаточный продукт — фракция 62— 85 °С — по выходе из колонны 9 снизу направляется насосом 16 через теплообменник 28 и холодильники 29 и 30 в резервуар. В качестве верхнего продукта колонны 20 получают фракцию 85—120 °С, которая, пройдя аппараты 21 и 22, поступает в приемник 23. Часть конденсата возвращается на верх колонны 20 в качестве орошения, а балансовое его количество отводится с установки насосом 24 в резервуар.
     Фракция 120—140 °С отбирается из внешней отпарной колонны 25 снизу насосом 27. Эта фракция после охлаждения в теплообменнике 31 и аппаратах 32 и 33 поступает в резервуар.
     Нижний продукт колонны 20 — фракция 140— 180 °С — также направляется в резервуар насосом 17 через теплообменник 34 и аппараты 35 и 36.
Тепло, необходимое для работы отгонных секций ректификационных колонн 9 и 20, сообщается соот­ветственно кипятильниками 14 и 19. Внешняя отпарная секция 25 обслуживается кипятильником 26. В кипятильники 14 и 19 соответствующие рециркуляты подаются насосами 15 и 18. Теплоносителем для кипятильников является водяной пар.
В каждой ректификационной колонне по 60 та­релок.

     На атмосферно-вакуумной установке с секцией вторичной перегонки бензина перегоняют нефть и мазут на фракции и получают узкие бензиновые фракции, используемые далее в качестве сырья для производства ароматических углеводородов. Сырьем установки служит обессоленная и обезвоженная нефть. Установки данного типа проектируются на разные мощности: 1, 2, 3 и 6 млн. т перерабатываемой нефти в год. Установка включает следующие секции: блок частичного отбензинивания нефти, так называе­мая предварительная эвапорация; блок атмосферной перегонки нефти; блок стабилизации бензина; блок вторичной перегонки бензина на узкие фракции; вакуумная перегонка мазута с целью получения широкой масляной фракции — вакуумного дистиллята. Технологическая схема установки представлена на рис, 1.

     Рисунок 1. Технологическая схема атмосферно-вакуумной установки с секцией вторичной бензинового дистиллята.

     Обессоленная и обезвоженная нефть насосом прокачивается через группу теплообменников 9, 11, 22, 23, 67, 69, 65, 74 и с температурой 210⁰С поступает в колонну предварительного испарения (эвапоратор) К (на схеме не показан ход нефти через теплообменные аппараты в связи, со сложностью обвязки-) Фракция н. к. — 100 °С уходит с верха колонны и, пройдя через аппарат воздушного охлаждения 7 и холодильник 6, поступает в сборник 5. Часть этой фракции насосом 4 подается в качестве орошения в колонну, а избыток — в сборник 18. В низ колонны 8 подводится тепло за счет циркуляции остатка насо­сом через секцию печи 2.
     Частично отбензиненная нефть с низа колонны 8 забирается насосом 3, прокачивается через второй змеевик печи 2 и подается в основную атмосферную колонну 20. Верхний продукт этой колонны (фракция 100—180 °С) после охлаждения и конденсации посту­пает в сборник 18, где смешивается с верхним про­дуктом колонны 8. Из сборника 18 фракция н. .к. —180 °С забирается насосом 19 и подается на стабили­зацию в колонну 29.
     В виде боковых погонов колонны 20 отбираются флегмы в отпарные колонны 21 и 22, в низ которых подается водяной пар. Фракция 180—240 °С с низа колонны 21 прокачивается насосом 26 через тепло­обменник 27 и аппарат воздушного охлаждения 28 и выводится с установки в резервуар. Верхнее и нижнее циркуляционные орошения осуществляются соответственно насосом 13 через теплообменник 9 и холодильник 10, насосом 14 через аппараты 11 и 12 и возвращаются на лежащие выше тарелки колонны 20. Остаток — фракция выше 350 °С (мазут) — заби­рается насосом 15 с низа колонны 20 и направляется в змеевики печи 61. В низ стабилизационной колонны 29 сообщается тепло за счет циркуляции остатка насосом 35 через змеевик печи 34. Верх колонны 29 покидают газы, конденсирующиеся и охлаждающиеся в аппаратах 30 и 31. Они поступают в сборник 32, откуда часть газов уходит в линию сухого газа.
     Сжиженный газ забирается из сборника 32 насосом 83 и подается на орошение колонны 29; избыток его выводится с установки в товарный сборник. Остаток колонны 29 — стабильный продукт — с низа ко­лонны подается на блок вторичной перегонки (ко­лонны 38, 43, 52 и 64). В колонне 38 бензин разделя­ется на верхний и нижний продукты — соответ­ственно фракции н. к. — 85 °С и 85—180 °С. Фрак­ция н. к. — 85 °С забирается из сборника 41 насосом 42 и возвращается как орошение в колонну 38, а избыток этой фракции подается в колонну 43, где она разделяется на фракции н. к. — 62 °С и 62— 85 °С.
     В низ колонны 38 тепло сообщается циркуляцией остатка насосом 36 через змеевик печи 34. Насосом 37 фракция 85—180 °С забирается с низа колонны 38 и подается в колонну 52, где разделяется на фракции 85—120 °С (верхний продукт), 120—140 °С (промежу­точная фракция) и 140—180 °С (нижний продукт). Боковой погон колонны 52 направляется в отпарную колонну 57, с низа которой фракция 120—140 °С забирается насосом 60, прокачивается через аппарат воздушного охлаждения 62 и выводится с установки в резервуар. Тепло в низ колонны 52 сообщается циркуляцией остатка (фракция 140—180 °С) насосом 44 через змеевик печи 34.
      Мазут, нагретый в змеевиках печи 61, подается в вакуумную колонну 64. Из вакуумной колонны насосом 72 отбирается широкая масляная фракция (350—460 °С), которая прокачивается через аппараты 69 и 70 и выводится с установки в резервуар. В низ колонны 64 подается водяной пар, а вакуум создается с помощью вакуум-создающего устройства 63. Оста­ток выше 460 °С (гудрон) забирается из вакуумной колонны 64 снизу насосом 73, прокачивается через аппараты 74 и 75 и выводится с установки.

   Назначение установки двухступенчатой вакуум­ной перегонки мазута — производство масляных ди­стиллятов менее широкого фракционного состава по сравнению с получаемыми на одноступенчатых установках. Согласно проекту, выполненному инсти­тутом Гипрогрознефть, из I ступени — из вакуумной фракционирующей  колонны — отводятся  соляр, гудрон и масляный дистиллят широкого фракцион­ного состава (350—575°С). Масляный дистиллят во II ступени разделяется на три целевых дистиллята: парафинистый (350—460°С), автоловый (в основном фракция 460—490 °С) и цилиндровый (начало кипе­ния около 490°С).
   Технологическая схема представлена на рис. 11-7. Мазут, нагнетаемый насосом 33, до поступления в змеевики печи 3 нагревается вначале дистиллятами (теплообменники 29, 28 и 22 — первый поток мазута; 25 и 24 — второй поток), а затем гудроном в тепло­обменниках 1 и 2.
   Вакуумная колонна 6 служит для разделения мазута на соляр, масляный дистиллят широкого фракционного состава, который собирается в вакуум­ном приемнике 7, и гудрон, выводимый из колонны насосом 5. Приемник 7 снабжен уравнительной ли­нией (<->). Соляр, отводимый с полуглухой тарелки насосом 4, проходит последовательно теплообменник 29 и холодильник 32. После охлаждения часть его возвращается в верхнюю эону колонны 6, а избыток направляется в резервуар (на схеме не показан).
   Масляный дистиллят забирается насосом 8 и как теплоноситель прокачивается через аппараты: теплообменник 28, паровой котел-утилизатор и подогре­ватель теплофикационной воды 21. По выходе из холодильника 20 этот рециркулят поступает в сред­нюю зону колонны 6. Балансовое количество масля­ного дистиллята широкого фракционного состава из приемника 7 насосом 9 направляется через змеевики печи 10 в вакуумную колонну 13.

 Рисунок 1. Технологическая схема двухступенчатой установки вакуумной перегонки мазута

   Продуктами этой колонны являются: парафи-нистый дистиллят, собирающийся на полуглухой тарелке, автоловый дистиллят, отводимый насосом 17 из отпарной выносной секции (колонны 14) и цилинд­ровый дистиллят, направляемый насосом 15 вначале в теплообменник 24, а затем в котел-утилизатор 26 и холодильник 27.
     Рециркулирующая часть автолового дистиллята, забираемая насосом 16, охлаждается в аппаратах 11 и 12 и подается тремя потоками в среднюю зону колонны 13. Балансовое количество автолового ди­стиллята насосом 17 направляется через тепло­обменник 22, котел-утилизатор 30 и холодильник 31 -в резервуар.
     Отводимый из колонны 13 насосом 18 парафинистый дистиллят, пройдя последовательно теплообмен­ник 25, водоподогреватель 34 и холодильник 35, частично возвращается как орошение в верхнюю часть этой же колонны, а избыток выводится с уста­новки в резервуар. Гудрон до вывода его с установки через холодильник погружного типа 19 отдает свое тепло мазуту в теплообменниках 1 и 2.
   В отпарные секции вводится водяной пар. Пре­дусмотрена его подача и в радиантные змеевики печей. Котлы-утилизаторы рассчитаны для производ­ства водяного пара давлением 0,6 МПа, который далее перегревается горячими газами.
     Максимальная температура нагрева сырья в печи 3 — 435°С и в печи 10 — 385 °С (без ввода в змеевики печи водяного пара). Выходы дистиллятов и гудрона зависят от качества сырья и четкости разделения.
     Ниже приведен режим работы колонн:

  В отдельных случаях для дистиллятов не исклю­чается применение аппаратов воздушного охлажде­ния. Встречаются и другие схемы двухступенчатой установки для разделения мазута под вакуумом. Так, ректификационные колонны могут быть связаны не по масляному дистилляту, как показано на схеме, а по полугудрону; или вакуумная установка может быть дополнена эвапоратором низкого давле­ния для извлечения из гудрона дополнительного количества дистиллята.