УСТАНОВКА ЛЕГКОГО ТЕРМОКРЕКИНГА НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ-Дипломная работа-Машины и аппараты нефтехимических производств

УСТАНОВКА ЛЕГКОГО ТЕРМОКРЕКИНГА НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
Дипломный проект на 117 страниц, 27 таблиц, 12 рисунков, 17 источ-ников.

 Термический крекинг, висбрекинг, гудрон, крекинг-остаток, газ висбрекинга, бензин, газойль, нестабильный бензин, моноэтаноламин, аб-сорбция, вязкость условная.

 Объектом исследований является установка висбрекинга нефтяных остатков. Сырьем является гудрон товарной Западно-Сибирской нефти. На установке при высоких температурах получают базовый компонент котель-ного топлива марки 100, а также компонент бензиновой фракции. Побочный продуктом процесса является газ висбрекинга, который после моноэтанола-миновой очистки используется в качестве топлива для печей.
Степень внедрения находится на стадии рекомендации режима работы печей висбрекинга обоснованный в проекте технологическими расчетами.

2.1 Выбор и обоснование технологической схемы

По заданию на дипломное проектирование необходимо спроектиро-вать установку низкотемпературного висбрекинга гудрона. Производитель-ность установки 1,9 млн. тонн в год по сырью. Установка работает 339 дней в году.
За основу принимается технологическая схема установки висбрекинга. Сырье установки – гудрон Западно-Сибирской нефти. Установка висбрекин-га гудрона предназначена для получения остатка висбрекинга – компонента котельного топлива.
Для получения стандартного по вязкости котельного топлива без при-менения процесса висбрекинга в гудрон прямой гонки вовлекается значи-тельное количество ценных дистиллятов. Процесс висбрекинга – умеренный термический крекинг тяжелых нефтяных остатков предназначен для сниже-ния их вязкости. Условная вязкость гудрона при 80 0С составляет около 80 0Е, вязкость остатка висбрекинга при 80 0С около 16 0Е. Целевым продуктом является остаток висбрекинга с вязкостью не более 16 0Е при 80 0С, при по-лучении топлива марки м-100.
Кроме целевого продукта с установки выводится бензиновая фракция КК-200 0С. Предусматривается возможность получения и вывода легкого га-зойля (фракция 200-350 0С) и очищенного от сероводорода углеводородного газа висбрекинга.
Преимущества данной схемы:
- высокоразвитая система теплообмена, поступающее на установку сы-рье нагревается до 330-350 0С в теплообменниках, что делает процесс энергетически выгодным;
- получение остатка висбрекинга, соответствующего требованиям к стан-дартному котельному топливу марки 100, при переработке сырья близкого по составу и основным показателям к проектному.
На рисунке 2.1 представлена схема висбрекинга для получения котель-ного топлива.

2.8 Описание технологической схемы

Процесс висбрекинга нефтяного гудрона осуществляется непрерывно.
Сырье – гудрон Западно-Сибирской нефти с температурой не выше 150оС с установки АВТ-6 по трубопроводу поступает в остатковые теплооб-менники Т-19 параллельными потоками, при необходимости в сырье могут подкачиваться черный соляр и некондиционный продукт с битумной уста-новки.
В теплообменниках гудрон нагревается до температуры не выше 350 оС, объединяется в один поток и поступает в колонну К-10, используемую в качестве буферной емкости. Для дыхания в К-10 подается инертный газ из заводского трубопровода.
С низа К-10 гудрон забирается насосами Н-1/1, Н-1/2 и направляется в печь П-1/1, П-1/2. Предусмотрена схема работы установки на одной печи П-1/1 или П-1/2, схема освобождения от продукта, пропарки змеевиков нерабо-тающей печи.
В поток на выходе из змеевиков печей предусматривается подача охлажден-ного до температуры не выше 200 оС газойля висбрекинга для прекращения реакции. Затем потоки печей объединяются в общую трансферную линию. Имеется схема подачи каталитического газойля в линию подачи остатка на прекращение реакции.
Гудрон в каждую печь поступает двумя потоками. Предусмотрено ре-гулирование расхода гудрона каждого потока. Клапаны регуляторов уста-новлены на линиях подачи гудрона в печи. Расходы потоков к печам регу-лируются с коррекцией по уровню в К-10.
Гудрон проходит камеру конвекции, нагревается в камере радиации до температуры не выше 4900С и двумя потоками, продукты реакции выходят из печи.
Для предотвращения закоксовывания змеевиков предусматривается подача в них турбулизатора. В качестве турбулизатора подается фракция легкого газойля. Подача собственной фракции легкого газойля позволяет увеличить пробег установки. Это происходит за счет ароматики, имеющейся в легком газойле, т.к. она является разбавителем коксовых отложений в тру-бах печей.
Газойлевая фракция выводится с аккумулятора колонны К-1, исполь-зуя трубопровод вывода циркуляционного орошения в буферную емкость Е-33. Линия дыхания Е-33 связана с сепаратором Е-21.
Турбулизатор (газойлевая фракция) из емкости Е-33 забирается насо-сом Н-5 и подается на выкид насосов Н-1/1,2.
Общее количество турбулизатора составляет до 10 % в расчете под за-грузку змеевиков печей П-1/1,2.
Охлажденные до температуры не выше 420 оС продукты реакции по-ступают в ректификационную колонну К-1 под каскадные тарелки.
Продукты с верха колонны К-1 конденсируются и охлаждаются в ап-парате воздушного охлаждения ХВ-1 и поступают в емкость орошения Е-21.
Бензиновая фракция (КК-200 0С) из Е-21 насосом Н-6 подается на орошение верха К-1, балансовое количество нестабильного бензина направ-ляется в буферную емкость нестабильного бензина, а оттуда в сырье АВТ-2.
Количество орошения регулируется в зависимости от температуры верха колонны К-1. Для исключения завышения давления в К-1 выше рас-четного и создания аварийной ситуации предусмотрено отключение подачи топлива к печам.
Из аккумулятора колонны К-1 с температурой не выше 340 оС выво-дится циркуляционное орошение на прием насоса Н-4/1,2, прокачивается че-рез холодильник ХВ-2 и с температурой не выше 200оС возвращается в ко-лонну К-1.
Также из аккумулятора колонны К-1 выводится фракция легкого га-зойля (фракция 200-350 оС) в стриппинг К-8. Регулирование расхода выво-димого легкого газойля осуществляется по температуре и по уровню в акку-муляторе К-1. Температура в аккумуляторе колонны не должна превышать 340 оС.
Для отпарки легких углеводородов из фракции 200-350 оС в стриппинг К-8 подается перегретый водяной пар.
Отпаренный легкий газойль снизу К-8 забирается насосами Н-2/1,2 и закачивается в линию остатка висбрекинга перед ХВ-3. Предусмотрен вывод легкого газойля после охлаждения с установки.
Для отпарки легких углеводородов из остатка висбрекинга в куб ко-лонны К-1 подается водяной пар.
Остаток висбрекинга с температурой не выше 410 оС, выходящий с ни-за колонны К-1 поступает на прием Н-3/1,2, которые тремя потоками прока-чивают его через теплообменники Т-19, где отдает тепло сырью, поступаю-щему на установку.
Остаток висбрекинга после сырьевых теплообменников делится на два потока. Один поток направляется в низ колонны К-1, другой (балансовая часть остатка висбрекинга), после смешения с легким газойлем охлаждается в холодильнике ХВ-3 и выводится с установки в парк.
Балансовое количество бензина с Е-25 насосами Н-7/1,2 откачивается на установку АВТ-2, в резервуарный парк или на установку Г-43-107М/1.
Конденсат водяного пара из Е-21 по межфазовому уровню направляет-ся в систему канализации.
Газ висбрекинга из емкости Е-21 доохлаждается водой в холодильнике Х-25 и направляется в газосепаратор Е-22, где сконденсировавшаяся жид-кость отделяется от газа.
Конденсат из газосепаратора Е-22 насосом Н-8 направляется в Е-25.
Газ из Е-22 направляется в колонну абсорбции К-7 для моноэтанола-миновой очистки от сероводорода.
Поглощение сероводорода из газа висбрекинга происходит на кон-тактных тарелках в колонне К-7.
Регенерация раствора моноэтаноламина на установке не предусматри-вается. Подача регенерированного (15%-ного) раствора МЭА в колонну К-7 предусматривается из централизованного блока регенерации раствора МЭА на установке производства серы.
Очищенный газ висбрекинга с верха К-7 выводится с установки на при-ем компрессоров установки Г-43-107М/1 или поступает в емкость для ис-пользования в качестве топлива печей установки.
Насыщенный раствор МЭА из К-7 насосом Н-9 откачивается в блок ре-генерации раствора МЭА в составе комплекса Г-43-107М/1.


2.8.1 Описание процесса очистки газа раствором моноэтаноламина

Среди множества различных процессов, предназначенных для очистки технологических газов от сероводорода, наибольшее распространение полу-чили абсорбционные процессы, которые обладают высокой поглотительной способностью сероводорода. Среди них особое место занимают хемосорб-ционные процессы, где в качестве поглотительного раствора применяется раствор моноэтаноламина (МЭА). Процесс моноэтаноламиновой очистки га-зов от сероводорода отличается высокой поглотительной способностью, возможностью достижения глубокой очистки при сравнительно невысоких расходах реагента, минимальными энергетическими затратами. Моноэтано-ламин обладает высокой стабильностью, легкостью регенерации насыщен-ных растворов, наличием сырьевой базы и хорошо освоенной технологией его производства.
Химизм процесса:
1. Стадия абсорбции сероводорода из углеводородных газов раство-ром моноэтаноламина:
2RNH2 + H2S (RNH3)2S+Q1
(RNH2)2S+H2S 2RNH3HS+Q2
2R2NH+H2S (R2NH2)2S+Q1
(R2NH2)2S+H2S 2R2NH2HS+Q2
Реакция обратимая, экзотермическая. Равновесное распределение H2S между газовой фазой и находящимся с ней в контакте раствором МЭА опре-деляется температурой, давлением и концентрацией реагентов. Оптимальная концентрация раствора МЭА- 15% масс.(2,5 моля/л). Средняя температура абсорбции 45-48 оС. Теплота реакции для H2S и МЭА - 2319,9 кДж/кг (555ккал/кг). Содержание H2S в насыщенном растворе МЭА не должно пре-вышать 0,35-0,4 моля H2S/моль МЭА с целью предотвращения коррозии оборудования. Степень насыщения раствора МЭА на проектируемой уста-новке 0,3моля H2S/моль МЭА из условия наименьшей коррозии.
Побочные реакции на стадии абсорбции:
- наличие в газе О2
2RNH2+2Н2S+O2 R(NH2)2H2S2O3+H2O
Присутствие солей этих соединений в значительных количествах приводит к образованию комплексных соединений с железом и коррозии оборудования;
-наличие в газе сероокиси углерода (СОS)
СOS+HOCH2CH2NH2 CH2-CH2+H2O
      
       О N
       \ /
       С
       II
       О
Образуется N - оксиэтилтиокарбаминовая кислота, переходящая в результа-те гидролиза, в оксизолидон-2, которые при взаимодействии с МЭА образу-ют труднорегенерируемые в условиях обычной регенерации соединения.
- наличие в газе сероуглерода (CS2)
CS2 +2HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2NCH2NCH2OH
II
S
Образуется N-этилолдитиокарбаминовая кислота, в условиях обычной реге-нерации разлагается на 5%.
-наличие в газе меркаптанов (RSH).
Меркаптаны поглощаются раствором МЭА и выделяются при регенерации раствора.
Степень очистки газа (остаточное содержание сероводорода 0,09%масс.), режим абсорбера, количество абсорбента при проектировании приняты и рассчитаны в соответствии с рекомендациями ВНИИУСа.