Установка очистки нефтяных масляных фракций фурфуролом

Установка очистки нефтяных масляных фракций предназначена для удаления из нефтяного масляного сырья нежелательных компонентов с целью получе­ния рафината [б]. Сырьем могут быть масляные дистилляты или деасфальтизат. Кроме рафината на установке получают побочный продукт — экстракт. Выход рафината зависит от качества исходного сырья и требуемой глубины очистки и составляет 60—90 % (масс.), а при работе установки на высокоиндексный компонент выход рафината понижается. Этот про­цесс можно также использовать для очистки ди-стиллятных дизельных и печных топлив, сырья ката­литического крекинга, каталитических газойлей-рециркулятов, сырья для производства техниче­ского углерода [7].

Установка включает следующие секции: деаэра­ции сырья, экстракции, регенерации фурфурола из рафинатного раствора, регенерации фурфурола из экстрактного раствора, регенерации фурфурола из водных растворов.

В промышленности существуют как однопоточ­ные, так и укрупненные комбинированные (двух­поточные) установки, которые имеют по две секции деаэрации и экстракции, по две секции регенерации фурфурола из рафинатных растворов (что позволяет очищать сырье одного или одновременно двух видов) и одну секцию регенерации растворителя из экс-трактных растворов. На рис. VI 11-2 показаны техно­логическая линия очистки одного потока сырья (вторая линия тождественна первой) и общий блок регенерации фурфурола из смеси экстрактных рас­творов и водных растворов.

 

 

Сырье насосом 1 подается через теплообменник 2 в деаэратор 3. В теплообменнике оно нагревается жидким фурфуролом, отводимым из колонны 26. Деаэрация проводится водяным паром в вакууме {9,97 кПа). Воздух и пары воды отсасываются с по­мощью вакуум-создающей системы. Забираемое с низа деаэратора 3 насосом 6 сырье охлаждается в теплообменнике 8, воздушном и водяном холо­дильниках 5 и 10 и поступает в нижнюю часть роторно-дискового контактора 12. В верхнюю часть этого контактора насосом 27 подается сухой фурфурол из буферного сборника, расположенного ниже колонны 26. Предварительно сухой растворитель охлаждается в теплообменнике 2 и воздушном холо­дильнике 7.

Для создания необходимого температурного гра­диента в контакторе, а также для повышения четко­сти разделения и увеличения выхода рафината пред­усматривается циркуляция экстрактного раствора через холодильник 13 и возврат насосом 11 псевдо-рафината из отстойника 13' в нижнюю часть аппа­рата. Рафинатный раствор с верха контактора 12 отводится в приемник 4, а экстрактный раствор из правой части отстойника 13' насосом 14 напра­вляется в секцию регенерации растворителя.

Фурфурол регенерируется из раствора рафината в две ступени. Раствор рафината, отводимый из приемника 4, подается насосом 5 через теплообмен­ник 18 и змеевики трубчатой печи 20 в колонну 15. В этой колонне из рафинатного раствора под ваку­умом регенерируется основная часть фурфурола. Температура нагрева в печи 20 не должна превышать 215 °С, так как фурфурол обладает низкой термиче­ской стабильностью. Пары сухого фурфурола из колонны 15 поступают в аппарат воздушного охлаждения 33, а затем в холодильник 34; отсюда фурфу­рол стекает в вакуум-приемник 35. Из приемника 35 сухой фурфурол в качестве орошения подается насо­сом (на схеме не показан) в колонны 15, 24, 29 и 32. Избыток фурфурола направляется в секцию экс­тракции.

Раствор рафината с низа колонны 15 перетекает в отпарную колонну 16, где оставшийся фурфурол удаляется с помощью острого водяного пара, подава­емого в нижнюю часть колонны. В этой колонне также поддерживается вакуум. Пары фурфурола и воды с верха колонны 16 поступают в аппарат воздушного охлаждения 41; конденсат, пройдя хо­лодильник 40, собирается в вакуум-приемнике 39. Насос 38 служит для подачи влажного фурфурола в отстойник 45. Рафинат с низа колонны 16 насосом 17 через теплообменник 18 и аппарат воздушного охлаждения 19 выводится с установки в резер­вуар.

 

Фурфурол из раствора экстракта регенерируется в четыре ступени. Раствор экстракта из отстойника 13 подается через теплообменники 8, 23 и 21 в змее­вики трубчатой печи 20, откуда он направляется в испарительную колонну 24 для отгонки влажного фурфурола, работающую при давлении 0,22 МПа. В этой колонне испаряются до 30 % (масс.) фурфу­рола и вся влага, содержащаяся в экстрактном рас­творе. Пары фурфурола и воды, выходящие из ко­лонны 24 сверху, конденсируются в теплообменнике 23, и образующийся конденсат поступает в сушиль­ную колонну 26 для обезвоживания фурфурола. Вверху этой колонны поддерживается температура кипения азеотропной смеси фурфурол — вода при рабочем давлении в колонне (при 0,15 МПа около 110 °С). В нижней части отгонной зоны колонны 26, под нижней тарелкой и в кубовой ее части поддер­живается температура конденсации паров фурфурола при рабочем давлении. При понижении температуры в нижней части колонны 26 растворитель обвод­няется, и качество рафината ухудшается.

Раствор экстракта с низа колонны 24 насосом 25 направляется через змеевики трубчатой печи 28 (нагрев не выше 230 °С) в эвапоратор высокого да­вления 29. Пары фурфурола из аппарата 29 конден­сируются в теплообменнике 21, и конденсат посту­пает в нижнюю часть сушильной колонны 26, слу­жащей сборником сухого фурфурола. Часть паров из эвапоратора 29, минуя теплообменник 21, на­правляется под нижнюю тарелку колонны для поддержания температурного режима низа ко­лонны.

Экстрактный раствор из эвапоратора высокого да­вления 29 насосом 30 подается в эвапоратор низкого давления 32, где фурфурол испаряется за счет пере­пада давления. Пары сухого фурфурола с верха эвапоратора 32 вместе с парами сухого фурфурола из испарительной колонны 15 конденсируются, охла­ждаются, и конденсат стекает в вакуум-приемник 35. Из эвапоратора 32 часть экстрактного раствора в качестве рециркулята насосом 37 после холодиль­ника 13 и отстойника 13' подается в низ контактора 12. Оставшийся экстрактный раствор перетекает в отпарную колонну 31, где под вакуумом и с по­мощью острого перегретого водяного пара проис­ходит окончательное отпаривание фурфурола. На верх колонны 31 насосом 48 подается как орошение «легкое масло» из отстойника 49.

Пары фурфурола и воды, выходящие с верха колонны 31, направляются в систему влажных па­ров, отводимых из колонны 16; смесь конденсируется, и охлажденный конденсат собирается в вакуум-приемнике 39.

Экстракт с низа колонны 81 насосом 36 через концевой аппарат воздушного охлаждения (на схеме не показан) направляется в резервуар.

Обводненный фурфурол из вакуум-приемника 39 направляется в отстойник 45, где он разделяется на два слоя: нижний — влажный фурфурол — служит орошением колонны 26; верхний — водный слой, содержащий 8—9 % (масс.) фурфурола, поступает в дополнительный отстойник 49, разделенный на три секции. Отстоявшийся фурфурол из первой сек­ции отстойника 49 вместе с влажным фурфуролом из отстойника 45 насосом 46 подается в колонну 26. Водный слой из второй секции отстойника 49 насо­сом 47 через теплообменник 44 направляется в ко­лонну 50 для отгонки фурфурола; в низ этой колонны для отпаривания азеотропной смеси подается острый перегретый водяной пар. Пары воды и фурфурола с верха колонны 50 поступают в конденсатор-холо­дильник 43, откуда конденсат вместе с потоком сконденсированных в холодильнике 42 паров азео­тропной смеси из колонны 26 поступает в отстойник 45. Вода из колонны 50 уходит в спецканализацию. При очистке дистиллятных фракций в третьей сек­ции отстойника 49 накапливается нефтепродукт (так называемое «легкое масло») вследствие уноса мас­ляных компонентов парами, уходящими из отпарных колонн. Это «легкое масло», содержащее растворен­ный в нем фурфурол, направляется насосом 48 в отпарную экстрактную колонну 31 для регенерации фурфурола.

Давление и температура в основных аппаратах:

 

Аппарат	Давление	Температура, °С
Деаэратор 3 Колонна 15 Колонна 16 Колонна 24 Колонна 29 Колонна 32 Колонна 31 Колонна 26	9,97 кПа 39,9 кПа 39,9 кПа 0,22 МПа 0,25 МПа 39,9 кПа 39,9 кПа 0,15 МПа	130-140 205-210 180-200 190-200 220-230 190-200 180-200 170-175 (низ)

 

Температура рафинатного раствора на выходе из змеевика печи 20 равна 200—215°С, а экстрактного раствора на выходе из змеевика печи 28 составляет 220—230 °С.

Результаты очистки фурфуролом сырья различ­ного происхождения и разного фракционного со­става иллюстрируются данными следующих таблиц [6, 8, 9].

Условия и результаты очистки фурфуролом ди­стиллятов из смеси сернистых нефтей:

 

Показатели	350-420°С*	420-500°С**
исходный дистиллят	рафинат	исходный дистиллят	рафинат
Плотность при 20°С, кг/м3 Вязкость при 50°С, мм2/с Индекс вязкости (после депарафинизации) Показатель преломления при 50°С КТР, °С Температура в контакторе, °С верх низ Кратность к сырью (по объему) фурфурола рециркулята Выход рафината, % (масс.) Отбор от потенциала, % (масс.)	890-900 16,4-24,6 - 1,4919-1,5011 115-124   104-108 83-87   (1,3-1,4): 1 0,2: 1 66,6 86,0	- 15,0-18,4 85-89 1,4652-1,4721 -   - -   - - - -	906-917 47,8-76,4 - 1,5010-1,5118 121-135   110-115 93-96   (1,6-1,7):1 (0,1-0,2):1 61,0 78,0	- 40,0-45,0 85-90 1,4681-1,4748 -   - -   - - - -
* 8-20% выкипает до 350°С и 98% - в интервале 412-458°С. ** 15-55% выкипает до 420°С и 98% - в интервале 477-517°С.

 

Технологический режим очистки деасфальтизата фурфуролом в роторно-дисковом контакторе и ка­чество рафината:

 

Показатели	Производительность установки, т/сут
Температура в контакторе, °С (низ/верх) Выход рафината, % (масс.) Плотность при 20°С, кг/м3 Вязкость при 50°С, мм2/с Коксуемость по Конрадсону, % (масс.)	98/ 132 32-35 0,80	104/ 135 32-35 0,82	105/ 135 32-35 0,84	105/ 138 34-38 0,88	106/ 138 34-38 0,90	105/ 140 34-38 0,92

 

Примечание. Исходная нефть - парафинистая месторождения Нефтяные Камни вязкостью 42-48 мм²/с, коксуемостью 1,6-1,8% (масс.); кратность фурфурола к деасфальтизату (по массе) 3,5:1; частота вращения ротора 26 об/мин.

Зависимость выхода масла и его индекса вязкости от кратности фурфурола к сырью (по массе):

 

Показатели	Сырье - веретенный дистиллят	Остаточное сырье (при получении брайтстока)
	0,69:1	1,1:1	1,97:1	2,5:1	5,0:1	7,6:1
Выход, % (масс.) рафината депарафинизированного рафината*: в пересчете на рафинат в пересчете на сырье Характеристика депарафинизированного масла плотность при 15°С, кг/м3 вязкость, при 99°С, мм2/с индекс вязкости температура застывания, °С	77,4   71,0 55,1   3,8 -18	67,8   67,7 45,1   3,7 -18	55,5   68,4 38,0   3,6 -18	82,5   54,6 45,0   41,7 -18	69,1   54,2 37,5   37,8 -18	69,1   47,8 33,0   36,1 -15
* Состав растворителя: метилэтилкетон + бензол + толуол.

 

Установка очистки нефтяных остатков парными растворителями без предварительной деасфальтизации сырья

Установка для очистки концентратов (или гудронов с невысокой коксуемостью) смесью пропана, фенола и крезола предназначена для получения остаточных масляных рафинатов высокой вязкости.

Основные секции установки следующие: экстрак­ции сырья растворителями, регенерации раствори­телей из рафинатного раствора, регенерации раство­рителей из экстрактного раствора и регенерации растворителей из водных растворов. Очистка пар­ными растворителями осуществляется в горизонталь­ных аппаратах — экстракторах. Экстракционное отделение состоит из семи секций, каждая из которых включает смеситель и отстойник. Технологическая схема установки представлена на рис. VI 11-3.

Сырье — концентрат или гудрон — подается насосом 34 через паровой подогреватель 33 в смеси­тель 32. Сюда же подается и рафинатная фаза, вы­ходящая из экстрактора 35, и экстрактная фаза, нагнетаемая насосом 22 из экстрактора 21. Из смеси­теля смесь после охлаждения в холодильнике 29 вводится в экстрактор 27. Степень предварительного нагрева сырья и последующего охлаждения смеси, выходящей из смесителя 32, зависит от вида очища­емого сырья. В смесителе необходимо обеспечить хорошее смешение и необходимую температуру смеси перед ее подачей в экстрактор 27. Температура экстракции должна быть ниже температуры взаим­ной растворимости компонентов, чтобы смесь пред­ставляла две фазы.

Растворители подаются в концевые экстракторы. До ввода в первый экстрактор 39 пропан, подаваемый насосом 43, проходит теплообменник 42 (этот аппа­рат может служить холодильником или подогрева­телем); на выходе из него температура пропана под­держивается между 37 и 47 °С.

Феноло-крезольная смесь, называемая условно «селекто», насосом 6 через подогреватель 5 при температуре 35—52 °С подается в экстрактор 10. До входа в каждый экстрактор верхний слой жидко­сти, поступающей из предыдущей ступени, смеши­вается с нижним слоем из последующей ступени. В экстракторе смесь разделяется на два новых слоя — рафинатный и экстрактный измененного состава.

Рафинатный раствор (верхний слой) движется от экстрактора 27 к последнему экстрактору 10. Экс­трактный раствор (нижний слой) подается насосами 12, 15, 17, 22, 28 и 38 в противоположном направле­нии. Таким образом в экстракторах соблюдается противоток. В экстракторах 35 и 39 жидким про­паном обрабатываются только экстрактные раст­воры.

Конечными продуктами экстракции являются: рафинатный раствор (верхний слой), выходящий из экстрактора 10, и экстрактный раствор (нижний слой), уходящий из экстрактора 39. Каждый раствор под давлением, поддерживаемым в экстракторах, направляется в свою систему регенерации раствори­теля. В рафинатном растворе содержится 14—25 % (масс.) рафината, 20—22 % (масс.) селекто, осталь­ное — пропан.

Рафинатный раствор по выходе из экстрактора 10 нагревается до 125 °С в теплообменнике 25 за счет тепла селекто, выходящего из колонны 23, и посту­пает в верхнюю часть пропановой рафинатной ко­лонны 14. Давление в колонне 14 поддерживается в пределах 1,5—1,9 МПа. На верхнюю тарелку этой колонны в качестве орошения подается пропан из приемника 46. С верха колонны 14 отводятся пары пропана, которые конденсируются в конденсаторе-холодильнике 45', жидкий пропан стекает в прием­ник 46, откуда вновь возвращается в экстракцион­ную систему.

Температура внизу колонны 14 поддерживается около 300 °С, для чего насосом 9 осуществляется рециркуляция части раствора через змеевики труб­чатой печи 8; рециркулят возвращается в колонну при температуре 330—340 °С.

Рафинатный раствор, содержащий 0,2—0,3 % (масс.) пропана, поступает за счет разности давлений с низа колонны 14 в селектовую рафинатную ко­лонну 2. Давление в этой колонне около 0,07 МПа. Уходящая с верха колонны 2 смесь паров селекто и пропана направляется в колонну 23. Холодным орошением колонны 2 является селекто. Тепло, необходимое для удаления растворителя, вносится рафинатом, циркулирующим по схеме: низ колонны 2 -> насос 7 -> печь 8 ->- колонна 2. В результате температура низа колонны 2 поддерживается на уровне 330—340 °С.

Балансовое количество рафината с низа ко­лонны 2 направляется в верхнюю часть колонны 1, под нижнюю тарелку которой подается перегретый водяной пар. Пары из колонны 1 вводятся в нижнюю часть колонны 2, а рафинат с низа колонны / напра­вляется насосом 3 в трубчатый парогенератор (на схеме не показан), служащий для производства во­дяного пара, затем в холодильник и в резервуар целевого продукта. Водяной пар, получаемый в паро­генераторе, подается в низ колонны 1 (при необхо­димости пар пропускается через пароперегреватели печи).

 

 

Экстрактный раствор, уходящий из экстрактора 39, проходит вначале теплообменник 26, где подогре­вается горячим селекто, уже отдавшим часть своего тепла в теплообменнике 25, затем теплообменник 30 (нагрев за счет тепла конденсации паров селекто, выделенных в колонне 40) и поступает в пропановую экстрактную колонну 31. Режим работы этой ко­лонны: давление 1,8—2,0 МПа, температура верха 60—80 °С, низа 270—305 °С, температура поступле­ния раствора - 150°С. На верхнюю тарелку ко­лонны 31 подается пропан. Температурный режим колонны 31 поддерживается за счет циркуляции части остатка при помощи насоса 36 через один из змеевиков трубчатой печи 37, где раствор нагре­вается до 310—320°С.

Балансовое количество экстрактного раствора с низа колонны 31 перемещается за счет разности давлений в верхнюю часть феноло-крезольной ко­лонны 40; здесь орошением является селекто. Режим работы колонны 40: давление 0,07 МПа, температура верха 190—205°С, низа —270—340 °С.

Смесь паров фенола, крезола, остатков пропана и воды, выходящая с верха колонны 40, поступает в теплообменник 30. Образующаяся в результате конденсации парожидкая смесь направляется в ко­лонну обезвоживания 23. Циркуляция остатка, со­бирающегося внизу в колонне 40, через второй змее­вик печи 37 и вывод балансового количества его в отпарную колонну 44 осуществляется насосом 41.

Перегретый водяной пар, используемый для отпари­вания растворителя в колонне 44, вырабатывается парогенератором (на схеме не показан), в котором используется тепло экстракта. Пары фенола, кре­зола и воды, выходящие из колонны 44, поступают под нижнюю тарелку колонны 40; экстракт после охлаждения направляется в резервуар. Давление в колонне 44 0,05—0,07 МПа.

Смесь (пары и жидкость) фенола и крезола, паров воды и пропана, выходящая из теплообменника 30, а также смесь паров, выходящих из колонны 2, по­ступают в колонну 23. Здесь за счет избыточного тепла паров фенола и крезола смесь разделяется на обезвоженную смесь фенола и крезола, выводимую с низа колонны, и на пары азеотропной смеси фенола и крезола с водой (92 °о масс, воды и 8 % масс, се­лекто), которые выходят с верха этой колонны вместе с газообразным пропаном.

В конденсаторе-холодильнике 19 полностью конденсируются фенол, крезол и водяной пар. Кон­денсат поступает в отстойник 18, с верха которого выводится газообразный пропан. Далее пропан через брызгоотделитель 47 направляется на прием ком­прессора 48 и после сжатия до давления 1,4 — 1,6 МПа и сжижения в конденсаторе 45 собирается в приемнике 46.

Образующиеся в отстойнике 18 две фазы пред­ставляют собой раствор воды в смеси фенола и кре­зола (нижний слой) и раствор последних в воде (верхний слой). Нижний слой насосом 20 подается на

 

верхнюю тарелку колонны 23в качестве ороше­ния. Верхний слой, содержащий 6—9 % (масс.) селекто и 94—91 % (масс.) воды, перетекает в спе­циальную емкость (на схеме этот узел не показан), где соединяется с пропаном, поступающим далее в приемник 46. Пропан улавливает селекто, а вода после дополнительного отстоя подается в парогене­ратор для выработки водяного пара.

Обезвоженная в колонне 23 феноло-крезольная смесь, содержащая не более 0,5 % (масс.) воды, подается насосом (на схеме не показан) через теплообменники 25 и 26 и холодильник 24 в приемник 4 растворителя, циркулирующего в crf-стеме.

Показатели очистки остатков различных нефтей парными растворителями [2]:

 

 

Показатели	Остатки нефтей
волгоградской	мангыш-лакской	ромаш-кинской	шкапов-ской	эмбен-ской	грознен-ской	туйма-зинской *
Характеристика сырья
Плотность при 20°С, кг/м3 Вязкость при 100°С, мм2/с Коксуемость по Конрадсону, % (масс.)	53,3   7,3	53,3   7,1	96,3   9,1	69,0   7,7	174,0   12,1	139,0   11,0	43,6   6,68	57,1   7,6	39,3   4,0
Параметры процесса
Расход растворителей, % (масс.) на сырье пропана селекто   Температура, °С	330*   55-58	51-53	400*   50-53	500*   56-58	300-400   46-50	310* 300-400   42-51	310* 300-400 42-51	45-50	- -   -
Характеристика рафината
Плотность при 20 °С, кг/м3 Вязкость при 100 °С, мм2/с Коксуемость по Конрадсону, % (масс.) Выход от гудрона, °о (масс.)	19,2 0,26   59,0	24,0 0,45   65,0	25,5 0,25   52,6	20,9 0,43   54,3	19,0 0,22   42,0	15,3 0,28   35,6	16,1 0,26   61,0	18,4 0,25   51,2	19,0 0,27   32,0
* С легкой предварительной деасфальтизацией сырья.

 

Глава IX