Целевым продуктом одноступенчатой установки деасфальтизации гудронов жидким пропаном является деасфальтизат, в котором концентрация парафино-нафтеновых углеводородов значительно выше, чем в сырье. Пропан растворяет предпочтительно парафиновые, парафино-нафтеновые и легкие ароматические углеводороды, присутствующие в гудроне или концентрате. Асфальтены, смолы и полициклические ароматические углеводороды концентрируются в побочном продукте — битуме деасфальтизации, который отводится в смеси с пропаном (30—35 % асе. на смесь) с низа деасфальтизационной колонны. Показатели качества деасфальтизатов:
Средняя молекулярная масса Плотность при 20°С, кг/м3 Вязкость при 100°С, мм2/с Коксуемость по Конрадсону, % (масс.) при производстве масляного сырья при производстве сырья для крекинга |
500 — 650 895 — 930 18 — 26 0,8 — 1,3 реже (до 1,6) 2 — 3 (и более) |
Содержание металлов (никеля и ванадия) в деасфальтизате значительно меньше, чем в сырье; глубокого же обессеривания не наблюдается.
Установка включает следующие основные секции: деасфальтизации, регенерации пропана при высоком давлении (от 2,5 до 1,8 МПа), регенерации пропана при низком давлении (несколько превышающем атмосферное). Технологическая схема установки представлена на рис. 1.
Остаточное сырье (гудрон или концентрат) насосом / подается через паровой подогреватель 3 в среднюю часть деасфальтизационной колонны 4. На некоторых установках в сырье перед входом его в подогреватель 3 вводят пропан (умеренное количество), причем во избежание гидравлического удара используют смеситель.
Сжиженный пропан, забираемый из приемника 11 насосом 10, направляется через паровой подогреватель 2 в нижнюю зону колонны 4. В средней части колонны пропан в восходящем потоке контактирует с опускающимися более нагретым сырьем и внутренним рециркулятом. В зоне контактирования расположены тарелки жалюзийного или насадочного типа. Для равномерного распределения по поперечному сечению колонны сырье и пропан вводятся в нее через распределители трубчатой конструкции с большим числом отверстий, обращенных вниз — для сырья и вверх — для пропана.
Раствор деасфальтизата до выхода из колонны 4 нагревается в верхнем встроенном подогревателе 5 и далее отстаивается в самой верхней зоне колонны 4 от выделившихся при нагреве тяжелых фракций, так называемых «смол».
Пройдя регулятор давления 6, раствор деасфальтизата поступает в испаритель 14, обогреваемый водяным паром низкого давления, а затем в испаритель 16, обогреваемый паром повышенного давления.
Водяной пар вводится в трубные пучки испарителей 14 и 16. Температура кипящего раствора в первом из них менее высокая, чем во втором. По пути из колонны 4 в испаритель 14 часть пропана переходит в парообразное состояние вследствие вскипания при снижении давления примерно с 4,0 до 2,4 МПа.
Выходящий из испарителя 16 раствор деасфаль-тизата, содержащий относительно небольшое количество пропана (обычно не более 6 % масс.), обрабатывается в отпарной колонне 23 открытым водяным паром. С верха этой колонны уходит смесь пропано-вых и водяных паров, а с низа — готовый деасфальтизат, направляемый насосом 21 через холодильник 22 в резервуар. Полноту удаления пропана контролируют по температуре вспышки деасфальтизата.
Битумный раствор, выходящий из деасфальтизационной колонны снизу, непрерывно поступает через регулятор расхода 9 в змеевик печи 19. На выходе из этого змеевика значительная часть пропана находится в парообразном состоянии. Пары отделяются от жидкости в горизонтальном сепараторе 20, работающем под тем же давлением, что и испаритель 16. Остатки пропана отпариваются открытым водяным паром в битумной отпарной колонне 25. Битум деасфальтизации откачивается с низа этой колонны поршневым насосом 26, за которым следует холодильник 27.
Пары пропана высокого давления по выходе из аппаратов 14, 16 и 20 поступают через каплеотбойник 15 в конденсаторы-холодильники 13 и 12. Сжиженный пропан собирается в приемнике 11. В конденсаторах-холодильниках 13 и 12 пары пропана конденсируются под давлением, близком, к рабочему давлению в аппаратах 16 и 20, т. е. при 1,7— 1,8 МПа. Этим достигается необходимый температурный перепад между теплоотдающей и охлаждающей средами без применения компрессора. На некоторых установках пары пропана, выходящие из сепаратора 20 и освобожденные от увлекаемых капель битума, являются теплоносителем для одного из испарителей.
Пары пропана низкого давления, выходящие в смеси с водяным паром из отпарных колонн 23 и 25, освобождаются от водяного пара в конденсаторе смешения 28 и затем, пройдя каплеуловитель 18, сжимаются компрессором 17 и направляются в конденсатор-холодильник 12а./ Потери пропана восполняются подачей его извне в приемник 11. Если пропан вводится в деасфальтизационную колонну через два внутренних распределителя, то пропан, направляемый в расположенный выше распределитель, предварительно нагревают до более высокой температуры (например, до 70 °С) по сравнению с пропаном, подаваемым через нижний распределитель (на схеме показан только один распределитель пропана).
На некоторых установках битумный раствор до входа в змеевик печи 19 подогревают в теплообменнике. Трубчатая печь ограждена противопожарной стеной. Во избежание прогара труб змеевиков печи очень важно обеспечить непрерывное поступление в них достаточного количества раствора или смеси его с экстрактом, добавленным для уменьшения вязкости битума деасфальтизации. Расход топлива зависит от его теплотворной способности, качества подаваемого сырья, глубины его деасфальтизации и других факторов и составляет в среднем 15—30 кг на 1 т гудрона.
Для уменьшения уноса парами мелких капель жидкости в верхних частях аппаратов 23, 25 и 28 расположены отбойные тарелки 24 насадочного типа (слой из колец Рашига).
На установках деасфальтизации довольно большой расход водяного пара, причем предусмотрена проверка чистоты его конденсата, поскольку при недостаточной плотности соединений в испарителях или подогревателях растворы, находясь под более высоким давлением, могут проникать в зоны конденсации водяного пара. На многих установках имеется колонна щелочной очистки от сероводорода паров технического пропана, выходящих из конденсатора смешения 28.