Атмосферная перегонка нефти это

ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Общие положения

Атмосферная перегонка

Атмосферно-вакуумная перегонка

Вторичная перегонка бензинового дистиллята

АВТ+вторичная перегонка

Двухступенчатая вакуумная перегонка

Вакуумная установка вторичной перегонки

Назначение, сырье и продукты

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.

Технологическая схема

Установка атмосферной перегонки, 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.

Из колонны 2 снизу частично отбензиненная нефть забирается насосом 1 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.

Технологический режим

Температура, °С:
подогрева нефти в теплообменниках	200 — 230
подогрева отбензиненной нефти в змеевиках трубчатой печи	330 — 360
паров, уходящих из отбензинивающей колонны	120 — 140
внизу отбензинивающей колонны	240 — 260
паров, уходящих из основной колонны	120 — 130
внизу основной колонны	340 — 355
Давление, МПа:
в отбензинивающей колонне	0,4 — 0,5
в основной колонне	0,15 — 0,2

Материальный баланс

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

Ромашкинская нефть	Самотлорская нефть	Ромашкинская нефть	Самотлорская нефть
Поступило	Получено
Нестабильная нефть	100,0	100,0	Углеводородный газ	1,0	1,1
Вода эмульсионная	0,1	0,1	Бензиновая фракция НК-140°С	12,2	18,5
Керосиновая фракция 140-240°С	16,3	17,9
Дизельная фракция 240-350°С	17,0	20,3
Мазут >350°С	52,7	41,4
Потери	0,9	0,9
Итого	100,1	100,1	Итого	100,1	100,1

Схемы подачи орошения

Обычно на верх атмосферной колонны в качестве острого орошения подается верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны — несколько промежуточных циркуляционных орошений. Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона), в выносную отпарную колонну (11). Другой вариант: в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в нее паров из отпарной выносной колонны (9) и (12).

Использование для теплообмена только острого орошения неэкономично, так как верхний продукт имеет сравнительно умеренную температуру. Применяя промежуточное циркуляционное орошение, рационально используют избыточное тепло колонны для подогрева нефти, при этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, и это обеспечивает оптимальные условия ее работы. Выбирая схему орошения для работы колонны, следует учитывать степень регенерации тепла, влияние промежуточного орошения на четкость ректификации и размеры аппарата.

Анализ работы атмосферных колонн показал, что оптимальной будет схема, при которой острым (верхним) орошением колонны снимается около 40% тепла и двумя промежуточными — около 30% каждым.

РАЗДЕЛ IV. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

К первичным методам переработки относят процессы разделения нефти на фракции, используя ее потенциальные возможности по ассор­тименту, количеству и качеству получаемых нефтепродуктов. Основным первичным процессом является атмосферная перегонка, в основе кото­рой лежат физические процессы: нагрев и испарение нефти в нагрева­тельных трубчатых печах с последующим фракционированием в ректи­фикационных колоннах на бензиновые, керосиновые, дизельные фрак­ции и остаток — мазут.

Эволюция первичной переработки нефти от периодически дей­ствующих кубов до современных установок была обусловлена рядом факторов: увеличением производительности по сырью, сокращением расхода металла, непроизводственных потерь тепла, площадей, необ­ходимых для размещения аппаратуры, повышением качества получа­емых продуктов за счет четкого погоноразделения и устранением воз­можного разложения их в процессе нагрева, снижением пожароопас­ное™, повышением надежности технологической аппаратуры и обо­рудования и др.

Современные установки AT и АВТ обычно комбинируют с процес­сом обезвоживания и обессоливания.

Перегонку нефти на атмосферных установках AT или в атмосферных секциях комбинированных установок АВТ можно осуществлять несколь­кими способами:

1. Однократным испарением в трубчатой печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне.

2. Двухкратным испарением и разделением в двух ректификацион­ных колоннах — в колонне предварительного испарения с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне.

В этом случае используют схему перегонки с двухкратным испарени­ем нефти и двумя ректификационными колоннами. В первой колонне отбирают легкий бензин и газ. При этом понижается общее давление в системе и давление в основной ректификационной колонне, в результате чего происходит более полное отделение светлых нефтепродуктов из не­фти и более четкое разделение их в колонне. Схема с двухкратным испа­рением представлена на рис. 4.2

.

Сырая нефть забирается насосом I и через теплообменники 2 пода­ется на обезвоживание и обессоливание в электродегидраторы 3. Обезво­женная и обессоленная нефть проходит вторую группу теплообменников 4, нагревается до температуры 210-220°С и поступает в первую ректифи­кационную колонну К-1, где отбирается легкая фракция бензина и газ. Остаток из колонны К-1 забирается горячим насосом 5, нагревается в трубчатой печи до 340-360°С и поступает во вторую ректификационную колонну К-2, где отбираются все остальные требуемые фракции. В случае недостаточного нагрева нефти перед входом в колонну К-1 имеется воз­можность подать в низ колонны К-1 часть отбензиненной нефти, нагре­той в печи 6, в виде горячей струи. При работе по этой схеме требуется более высокая температура нагрева в печи по сравнению со схемой одно­кратного испарения вследствие раздельного испарения легкокипящих и более тяжелых фракций. Все современные установки AT в основном ра­ботают по схеме двухкратного испарения.

рис.4.3

Нефть, предварительно обезвоженная и обессоленная на блоке ЭЛОУ атмосферной трубчатой установки или атмосферно-вакуумной установ­ки, насосом 1 подается в теплообменники 2 для нагрева до 220-230°С и далее — в колонну К-1, в эвапорационном пространстве которой проис­ходит разделение ее на пары и неиспарившийся остаток, стекающий в нижнюю часть колонны по тарелкам.

Для поддержания необходимого теплового режима низа колонны К-1 в нижнюю ее часть поступает поток нагретой в печи 6 полуотбензи- ненной нефти («горячая струя»). Поток паров из эвапорационного про­странства колонны К-1, смешавшись с потоком паров, отпаренных из полуотбензиненной нефти, направляется в верхнюю часть колонны К-1, проходя ряд тарелок. На каждой тарелке за счет контакта стекающей с верха колонны флегмы, образованной за счет подачи холодного ороше­ния, с восходящим потоком паров происходит тепло- и массообмен, и пары, двигаясь вверх, все более облегчаются на каждой вышележащей тарелке и, пройдя все тарелки, достигают заданного качества. Как пра­вило, за счет этого удаляется примерно половина бензиновой фракции с концом кипения 130- 140°С, которая вместе с газом конденсируется и охлаждается до температуры 40-45°С в конденсаторе-холодильнике 3 и, после смешения с более тяжелым бензином из колонны К-2, направ­ляется на стабилизацию от растворенного в ней газа и далее на вторич­ную перегонку. На схеме колонны стабилизации и вторичной перегон­ки не показаны. Горячим насосом 4 полуотбензиненная нефть из ко­лонны К-1 подается в трубчатую печь 6, где нагревается до температуры 340-350°С и поступает в эвапорационное пространство основной рек­тификационной колонны К-2, где вновь происходит процесс разделе­ния на паровую ижидкую фазы, как и в колонне К-1.

Более тяжелая часть паров, конденсируясь на каждой тарелке, обога­щает флегму высококипящими компонентами. Пройдя все тарелки, рас­положенные в нижней части колонны, жидкий остаток достигает задан­ного качественного состава по содержанию легкокипящих фракций, ко­торое не должно превышать 4-6% на мазут. Обычно на практикепринято ориентироваться на содержание фракций, выкипающих до 360°С.

Вводимый вниз колонны перегретый водяной пар снижает парци­альное давление нефтяных паров и способствует более полной отпарке легкокипящих компонентов из мазута.

С верха из колонны К-2 уходят пары бензина (и воды) с температу­рой конца кипения не более 180-190°С. Регулирование качества по концу кипения осуществляют подачей бензинового орошения за счет возврата части охлажденного и сконденсированного в холодильнике-конденсато­ре 3 верхнего продукта колонны К-2. Этим достигается поддержание оп­ределенной температуры паров, уходящих с верхней тарелки, и соответ­ственно качества бензиновой фракции.

С нижележащих тарелок концентрационной части колонны отбира­ются боковые потоки других нефтепродуктов в виде жидкостей. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем фракцию лег­кую дизельную и еще ниже более тяжелую дизельную. Для осуществле­ния процесса ректификации в колонне требуется создание потока оро­шения или флегмы. Если создавать этот поток только за счет подачи орошения в верхней части колонны (так называемого острого орошения), потребуется большой его расход, что приведет к нерациональным тепло­вым потерям, а также к значительному перерасходу воды и энергии для конденсации и охлаждения орошения. В целях недопущения этого при­меняют, так называемое, циркуляционное орошение.

Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы заби­рается с тарелки, проходит через теплообменник 2, отдает свое гепло потоку нефти, как правило для нагрева перед колонной К-1, и охладив­шись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с кото­рой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается опре­деленный температурный режим на тарелке отбора флегмы и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележа­щих тарелках. Циркуляционных орошений может быть несколько, вплоть до трех.

Основная часть флегмы с тарелки отбора орошения идет в качестве целевого продукта в отпарную колонну (стриппинг). Дело в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно четкого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т.е. происходит наложение фракций. Это значит, например, что в отбираемой керосиновой фрак­ции может находиться некоторое количество тяжелой бензиновой фрак­ции. При этом, без дополнительной ректификации качество керосина не будет соответствовать заданному, например, по температуре вспыш­ки. Требуемая температура вспышки керосина по ГОСТу должна быть не ниже 28°С в закрытом тигле. Присутствие тяжелой части бензиновой фракции понизит ее на несколько градусов. С целью доведения целевых продуктов до нужной кондиции применяют отпарные колонны. Отби­раемая из колонны К-2 керосиновая фракция направляется в верхнюю часть отпарной колонны, например К-3/1, оборудованной 9-12 тарелка­ми. Поток керосина, стекая с тарелки на тарелку вниз стриппинга, встре­чается с потоком паров, движущихся вверх. Чтобы создать последний, в нижнюю часть стриппинга подают перегретый водяной пар с температу­рой перегрева выше конца кипения бензиновой фракции, присутствую­щей в керосине.

Из верхней части стриппинга в колонну К-2 отпаренные пары бензи­на вместе с водяным паром направляются в пространство между тарел­кой отбора и вышележащей тарелкой колонны К-2, а керосин приобре­тает необходимое качество. Для каждой боковой фракции, отбираемой из колонны К-2, имеется свой стриппинг. Их бывает, как правило, 2-3.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Атмосферная перегонка (дистилляция) — разделении нефти на фракции, путем многократного испарения и конденсации паров, проводящийся при нормальном (атмосферном) давлении.

Технологический процесс

Подготовленная в ходе специальной процедуры нефть (см. Подготовка нефти к переработке) нагревается в специальной печи до температуры около 380 °С. В результате получается смесь жидкости и пара, которая подается в нижнюю часть ректификационной колонны — основного блока атмосферной дистилляции нефти.

Ректификационная колонна представляет собой внушительных размеров (до 80 метров высотой и до 8 метров в диаметре) трубу, вертикально разграниченную внутри так называемыми тарелками со специальными отверстиями. Когда нагретая смесь подается в колонну, легкие пары устремляются вверх, а более тяжелая и плотная часть отделяется и опускается на дно.

Поднимающиеся вверх пары конденсируются, и образуют на каждой тарелке слой жидкости толщиной около 10 см. Отверстия в тарелках снабжены так называемыми барботажными колпачками, благодаря которым поднимающиеся пары барботируют сквозь эту жидкость. Пары при этом теряют тепло, передавая его жидкости, и часть углеводородов переходит в жидкое состояние. Данный процесс «пробулькивания»и есть суть ректификации. Далее пары поднимаются к следующей тарелке, где барботирование повторяется. Кроме этого, каждая тарелка оснащена так называемым сливным стаканом, который позволяет избытку жидкости переливаться на нижнюю тарелку.

Барботажные колпачки и сливные стаканы в ректификационной колонне (схематичное изображение)

Таким образом, посредством атмосферной перегонки нефть разделяется на фракции (или погоны). Однако, для более эффективного разделения используют следующие технологические приемы.

Орошение и повторное испарение

Для исключения попадания тяжелых продуктов в верхнюю часть колонны, пары периодически направляют в холодильник. Сконденсированные в холодильники вещества возвращают на одну из нижних тарелок. Такой процесс называется орошением ректификационной колонны.

С другой стороны, некоторое количество легких углеводородов может вместе с током жидкости оказаться в нижней части колонны. Эта проблема решается пропусканием отбором жидкости из определенного места колонны и повторным ее пропусканием через нагреватель. Таким образом легкие углеводороды снова поступают в колонну в виде пара. Описанный процесс называется повторным испарением.

Орошение и повторное испарение

Орошению и повторному испарению можно подвергать фракции, взятые из любой части колонны. В результате этих процессов некоторые молекулы несколько раз проходят весь путь по колонне, испаряюсь и снова конденсируясь. Такой подход обеспечивает наиболее эффективное разделение нефти, а ректификационная колонна по своей сути является комплексом перегонных аппаратов совмещенных воедино.

Границы кипения фракций

Принципиально важной и основной характеристикой фракций являются ее границы кипения – температуры, при которых продукты перегонки отделяются друг от друга.

Точка Начала Кипения (ТНК) – температура, при которой фракция начинает кипеть

Точка Выкипания (ТВ) – температура, при которой данная фракция полностью испарилась.

Номинально температура выкипания одной фракции должна являться температурой начала кипения соседней, более тяжелой фракции. Однако на практике процесс ректификации не идеален и в большинстве случаев (если не всегда) ТВ и ТНК соседних фракций не совпадает. Такое перекрытие принято называть «хвостами», а наиболее наглядно их можно видеть на кривых разгонки.

Для упрощение было введено понятие эффективных границ кипения, т.е. температур, при которых фракции условно считаются разделенными.

Перекрывающиеся кривые разгонки керосина и нафты

Отбор фракций на различных уровнях ректификационной колонны осуществляется через боковые отводы. Тяжелые фракции отбираются в нижней части колонны, более легкие (верхний погон) – в верхней. При этом границы кипения фракций можно устанавливать и регулировать, в зависимости от потребностей.

Схема разделения нефти на фракции в процессе атмосферной перегонки

Практически все легкие продукты атмосферной дистилляции сразу отправляются на вторичную переработку, а прямогонный остаток (мазут) — на вакуумную перегонку.