Теория процесса ректификация, материальный баланс, характеристика сырья и продуктов

 

2.2 Физико-химическая  характеристика исходных, вспомогательных  материалов и веществ

 

 Непредельная "головка" стабилизации - это сжиженный газ, получаемый при стабилизации бензинов на установках завода, и является сырьем для газофракционирующей установки.  В своем составе содержит пропан-пропиленовую, этан-этиленовую, бутан-бутиленовую и пентан-амиленовую фракции.   Непредельная "головка"  стабилизации представляет  собой взрывопожароопасную жидкость.                              

Щелочь (NаОН) разбавленная - бесцветная жидкость,  получаемая путем разбавления натра едкого технической водой. Щелочь используется для очистки светлых нефтепродуктов и газов от  сероводорода.

Моноэтаноламин (МЭА) - это продукт взаимодействия  аммиака с оксидом этилена. МЭА - горючая жидкость с резким аммиачным запахом, с водой и спиртом смешивается во всех отношениях.  Температура кипения 172,2 ⁰С. Температура самовоспламенения 410 ⁰С, температура вспышки 93 ⁰С.  При температуре до 50 ⁰С поглощает сероводород из газов. При температуре выше 50 ⁰С выделяет сероводород.  На этом свойстве МЭА  и  построен  процесс очистки газов от сероводорода.

                           

Масла индустриальные представляют собой высококипящие, вязкие фракции нефтей, очищенные от нежелательных примесей.  Они предназначены для уменьшения трения между двумя соприкасающимися поверхностями деталей работающего механизма. Индустриальные масла применяются для смазки машин и механизмов на  фабриках,  заводах, транспорте и в сельском хозяйстве.

 Воздух сжатый используется для обеспечения работоспособности приборов КИП.  Содержание влаги не должно  превышать 50 мг/м³ - зимой и 300 мг/м³ - летом.  Масла и механические  примеси отсутствуют.

 Азот  -  инертный  газ,  нетоксичен,   невзрывоопасен. Используется для продувки трубопроводов, аппаратов при подготовке в ремонт, а также для продавливания емкостей парка 11 и установки 75.

 Паровой конденсат  - это химически очищенная вода, получаемая в результате конденсации водяного пара.

 Отдувочный газ (богатый газ), получаемый  в результате сброса избыточного давления пропановых колонн К-1 ГФУ и емкостей Е-1-7 парка 11.

 Газ топливный, получаемый в результате  испарения пропан-бутановой фракции на испарительной станции ГФУ. Газ топливный взрыво-, пожароопасен, токсичен.

 Сжиженные  углеводородные газы - это продукты ректификации "головок" стабилизации бензинов.  При ректификации предельных "головок" стабилизации образуются пропановая, бутановая и пентановая фракции, а при ректификации непредельных "головок" стабилизации пропан-пропиленовую, бутан-бутиленовую и пентан-амиленовую фракции. По своему строению углеводороды С₄ и С₅ могут быть  как нормального, так и изо-строения.  Процесс ректификации  протекает при избыточном давлении равным 7-17 кгс/см². При резком понижении давления, вследствие  разгерметизации оборудования,  происходит понижение температуры, что может привести к обморожению открытых частей тел.  Сжиженные углеводородные  газы  взрыво - и пожароопасны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание технологической схемы II секции ГФУ

3.1 Обоснование  реконструкции

         ГФУ состоит из трех самостоятельных  секций, предназначенных для переработки  предельной и непредельной «головок»  стабилизации бензинов.

1 секция – фракционирование  предельной «головки» стабилизации;

2 секция - фракционирования  непредельной «головки» стабилизации;

3 секция – работает  по схеме ГФУ-1 или ГФУ-2 во время  их ремонта, а в случае поставок  большого количества предельной  или непредельной «головок» стабилизации  может работать совместно с  ГФУ-1 или ГФУ-2.

         При ректификации предельной  «головки» стабилизации бензинов  получают фракции сжиженных углеводородов:  пропановую, бутановую, пентановую.

В соответствии с ДК 05-21303-30-99 содержание углеводородов С3 в пропановой фракции должно быть не менее 93%, масс, примесями являются углеводороды С2 и С4, при этом отбор целевой фракции невысокий.

Деэтанизация пропановой фракции проводится путем сдувки легких компонентов с верха емкости Е-2 в виде углеводородного газа. Пропановая фракция используется в процессе деасфальтизации гудрона на установке 36-2М.

В бутановой фракции, которая  отбирается с верха колонны К-2, по ДК 05-21303-29-99 содержание углеводородов  С3 нормируется до 5%, масс, углеводородов  С5 – до 10%, масс. Используется бутановая  фракция как компонент:

    - сжиженных бытовых  газов в объекте 193 Х 3;

    - сырья, поступающего  на расщепление в объект 72 Х  3;

    - отопительного  газа после испарителей объектов 72а, 179 Х 3.

Пентановая фракция вырабатывается по ДК 05-21303-61-99, в которой углеводородный состав не нормируется, направляется в качестве сырья пиролиза на ЭП-300.

При существующей схеме разделения дистиллят колонны К-1 – пропановая фракция – фактически не соответствует требованиям ДК,  по основному компоненту – углеводородов С3 – при норме не менее 93%,масс., в среднем получают 91,93%,масс. Бутановую и пентановую фракции получают без нарушений по качеству.

Для того чтобы пропановая фракция соответствовала стандартам необходимо удалять этан из разделяемых углеводородных газов. До настоящего времени удаление этана проводилось путем сдувки легких компонентов с верха емкости. На данное время назрела острая необходимость получения пропановой фракции более высокого качества.

В предлагаемой модели для  деэтанизации предельной «головки» стабилизации бензинов, поступающей на фракционирование, используется новая дополнительная колонна – деэтанизатор, в которой установлены 16 колпачковых тарелок. Расчет новой модели показал удовлетворительные результаты: содержание углеводородов С3 в пропановой фракции увеличилось до 94,1%. При этом увеличился отбор пропановой фракции с 1 м3/ч до 1,44 м3/ч.

Таким образом, для улучшения  разделения предельной «головки» стабилизации бензинов и достижения нормативов для  получаемых фракций (в частности, пропановой фракции), необходимо установить колонну-деэтанизатор, которая будет служить для отделения легких углеводородов – этана. 

 

 

1. Блок – схема ГФУ

Сырье - непредельная «головка»  стабилизации поступает на осушку в  контактор, где отделяется подтоварная  вода. Далее осушенная «головка»  стабилизации подается в колонну  – деэтанизатор К-1А, здесь отделяется верхом этан-этилен. Кубом колонны К - 1А отводится кубовый остаток, содержащий газы С3 и выше.

Кубовый остаток поступает  в ряд ректификационных колонн на газоразделение, где получают пропан-пропиленовую, бутан-бутиленовую и пентан-амиленовую фракции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осушка

Непредельная «головка» стабилизации

Вода

Выделение

этана

Этан-этилен на факел

Газоразделение

Пропан-пропиленовая фракция

Пентан-амиленовая фракция

Сухая непредельная «головка» стаилизации

Бутан-бутиленовая фракция

 

 

2. Технологическая схема

 

Разделение непредельной головки стабилизации бензинов на пропан-пропиленовую (ППФ), бутан-бутиленовую (ББФ) и пентан-амиленовую фракции (ПАФ) происходит путем ректификации. Температура кипения ППФ -  минус 42,3-47,7оС,  ББФ -  минус 0,5-6,2оС, ПАФ - 30,0 - 36,0оС.

          Оптимальными параметрами пропановой колонны К-1 являются:

          давление - 15-16 кгс/см2

          температура верха 40-45оС

          температура низа 100-110оС

          Оптимальными параметрами бутановой  колонны К-2 являются:

          давление - 5-6 кгс/см2

          температура верха 45-50оС

          температура низа 100-110оС

Сырье - непредельная головка  стабилизации бензинов  из емкостей парка 11, под давлением системы  парка поступает на прием  к  сырьевым насосам Н-1, Н-2. Сырьевыми  насосами головка стабилизации подается в контактор К-4 через диафрагмовый смеситель, где за счет разности плотностей происходит отделение подтоварной  воды, щелочи. Количество подаваемого  сырья в контактор К-4 регулируется клапаном регулятором поз.FRCA -15 и измеряется расходомером поз.FRCA -15. С верха К-4 обезвоженная головка стабилизации поступает в трубное пространство теплообменника Т-1, где за счет тепла пентан-амиленовой фракции нагревается до температуры 60-90оС и далее тремя вводами поступает на 21,25,31 тарелки пропановой  колонны К-1.

За счет процессов массо-, теплообмена пары пропан-пропиленовой фракции поднимаются вверх по колонне и пройдя через конденсаторы холодильники Т-4, Т-4/1поступают в рефлюксную  емкость Е-2.

 Часть пропан-пропиленовой  фракции насосами Н-3(Н-3а) подается  на орошение пропановой колонны, количество измеряется расходомером    поз.FR-48 и регулируется клапаном регулятором поз.TRC-18 в зависимости от температуры верха К-1.

Избыточное давление из емкости  Е-2 через клапан регулятор  поз.PRCA -20 сбрасывается в линию 130 или в линию "газ на факел".

Избыток пропан-пропиленовой фракции из Е-2 насосами Н-3(Н-3а) откачивается через инжектор И-1 в емкость-отстойник  Е-4. Уровень в рефлюксной емкости Е-2 замеряется уровнемером поз.LRCAS -21, количество откачиваемой пропан-пропиленовой фракции регулируется клапаном регулятором        поз.LRCAS -21, в зависимости от уровня в Е-2, количество измеряется расходомером поз.FR-49.

В емкости Е-4 происходит очистка пропан-пропиленовой фракции  от сероорганических соединений циркулирующим раствором щелочи. Уровень щелочи в Е-4 измеряется уровнемером поз.LIA -32. С верхней части Е-4 очищенная пропан-пропиленовая фракция по трубопроводу поступает на узел готовой продукции. Контроль качества пропан-пропиленовой фракции осуществляется при помощи поточного хроматографа поз.QR-155, установленного на шлемовом трубопроводе К-1 (фракционный состав), а так же посредством лабораторного контроля.

Смесь бутан-бутиленовой  и пентан-амиленовой фракций, перетекая по тарелкам, поступает в кубовую часть пропановой колонны К-1 и далее по переливной линии в межтрубное пространство  рибойлера Т-2.

В трубное пространство рибойлера Т-2 подается теплоноситель (водяной пар). Количество подаваемого теплоносителя регулируется клапаном регулятором поз.TRC-19  и зависит от  температуры продукта в кубовой части К-1.

Пары из рибойлера Т-2 возвращаются в пропановую колонну К-1, а смесь бутан-бутиленовой и пентан-амиленовой фракций из-за переливной перегородки поступает тремя вводами в бутановую колонну К-2 на 21,25,31 тарелки, ее количество измеряется расходомером поз.FR-50. Уровень продукта в Т-2 измеряется уровнемером поз.LRCA -23, регулируется клапаном-регулятором поз. LRCA -23.

Пары бутан-бутиленовой  фракции поднимаются вверх по колонне и, пройдя через конденсаторы-холодильники Т-5,Т-5/1,Т-5/2 поступают в рефлюксную емкость Е-3.

Часть бутан-бутиленовой  фракции из емкости Е-3 насосами Н-4(Н-5) подается на орошение бутановой колонны  К-2, количество измеряется расходомером поз.FR-52 и регулируется клапаном  регулятором поз.TRC-24 в зависимости  от температуры верха К-2.

Избыток бутан-бутиленовой  фракции из емкости Е-3 насосами Н-4(Н-5) откачивается через инжектор И-2 в  емкость-отстойник Е-5. С верхней  части емкости Е-5 через инжектор  И-3 в емкость Е-6. Уровень в рефлюксной емкости Е-3 измеряется уровнемером поз. LRCAS -27, количество откачиваемой бутан-бутиленовой фракции регулируется клапаном регулятором поз. LRCAS -27, в зависимости от уровня в Е-3, количество измеряется расходомером поз.FR-53.

В емкостях Е-5,Е-6 происходит очистка бутан-бутиленовой фракции  от сероорганических соединений циркулирующим раствором щелочи. Уровень щелочи в емкости Е-5 измеряется уровнемером поз.LIA -32а, в емкости Е-6 уровнемером поз.LIA -32б. С верхней части емкости Е-6 очищенная бутан-бутиленовая фракция поступает на дополнительный отстой в емкость Е-5 первой секции ГФУ. Контроль качества бутан-бутиленовой фракции осуществляется при помощи поточного хроматографа поз.QR-156, установленного на шлемовом трубопроводе К-2 (фракционный состав), а так же посредством лабораторного контроля.

 Пентан-амиленовая фракция, перетекая по тарелкам, поступает в кубовую часть бутановой колонны К-2 и далее по переливной линии в межтрубное пространство рибойлера Т-3.

В трубное пространство рибойлера Т-3 подается теплоноситель (водяной пар). Количество подаваемого теплоносителя регулируется клапаном регулятором поз.TRC-25 и зависит от температуры пентана в кубовой части К-2.

Пары из рибойлера Т-3 возвращаются в бутановую колонну К-2, а пентан-амиленовая фракция из-за переливной перегородки поступает в межтрубное пространство теплообменника Т-1, отдает свое тепло сырью и, пройдя холодильники Т-6 через инжектор И-4, поступает в емкость-отстойник Е-7. Уровень в рибойлере Т-3 регулируется клапаном регулятором поз.LRCA -29 и измеряется уровнемером поз.LRCA -29. Количество выдаваемой пентан-амиленовой фракции измеряется расходомером поз.FR-67.