Назначение установки и сведения о технологическом процессе

 

Полное наименование производственного объекта - абсорбционно-газофракционирующая установка (АГФУ-1) - предназначена для сбора, компремирования жирных газов, стабилизации рефлюксов и бензинов термических крекингов, бензинов с установок 21-10, ЛЧ-24-7, факельных конденсатов, конденсата прямогонного газа.

Производительность АГФУ-1 составляет 350 тыс.т/год по газу.

Номинальная производительность блока ректификации по сырью составляет 690 тыс.т/год

В состав установки входят следующие блоки:

‒ блок сбора и компремирования жирных газов;

‒ блок ректификации бензинов термических крекингов, бензинов с установок 21-10, ЛЧ-24-7, рефлюксов с установок ТК-2,3, 22-4, Л-35-11/1000, «Жекса», ОАО «УНПЗ», факельных конденсатов, конденсата прямогонного газа;

‒ блок теплоносителя – дизельное топливо;

‒ блок сбора и компремирования прямогонного и углеводородных газов;

‒ блок фракционирования фракции нк-80°с (ДИП);

‒ блок деизогексанизации (ДИГ);

‒ блок теплоносителя АМТ-300.

Продуктами установки являются [1]:

– рефлюкс стабилизации;

– пропан–пропиленовая фракция;

– фракция широкая легких углеводородов (при простое ГФУ);

– бутан–бутиленовая фракция;

– газовый бензин;

– сухой газ.

Рефлюкс стабилизации используется в качестве сырья на ГФУ для дальнейшего фракционирования. Пропан–пропиленовая фракция используется в качестве сырья объекта 1/1.

При остановке на ремонт ГФУ на блоке №1 вырабатывается широкая фракция легких углеводородов, которая направляется в качестве сырья на другие нефтеперерабатывающие предприятия.

Газовый бензин, вырабатываемый на блоках №1 и №2 используется в качестве компонентов автомобильного бензина, либо в качестве сырья производства ароматических углеводородов. Сухой газ после очистки от сероводорода на установке замедленного коксования используется на заводе в качестве топливного газа, ББФ используется в качестве сырья установки 29/3.

На рисунке 1.1 приведена принципиальная схема АГФУ для фракционирования жирного газа и стабилизации бензина каталитического крекинга (на схеме не показаны блоки сероочистки, осушки, компрессии и конденсации) [1].

Для деэтанизации газов каталитического крекинга на установках АГФУ используется фракционирующий абсорбер 1. Он представляет собой комбинирован-ную колонну абсорбер–десорбер. В верхней части фракционирующего абсорбера происходит абсорбция, т. е. поглощение из газов целевых компонентов (С_з и выше), а в нижней – частичная регенерация абсорбен­та за счет подводимого тепла. В качестве основного абсорбента на АГФУ используется нестабильный бензин каталитического крекинга. Для доабсорбции унесенных сухим газом бензиновых фракций в верхнюю часть фракционирующего абсорбера подают стабилизирован-ный (в колонне 4) бензин. Абсорбер оборудован системой циркуляционных орошений для съема тепла абсорбции (на рисунке 1 не показана). Тепло в низ абсорбера подают с помощью "горячей струи". С верха фракционирующего абсорбера 1 выводят сухой газ (C₁–С₂), а с низа вместе с тощим абсорбентом выводят углеводороды С_зи выше.

 

1 – фракционирующий абсорбер; 2 – стабилизационная колонна; 3 –пропановая колонна; 4 – бутановая колонна; I – очищенный жирный газ; II – нестабильный бензин; III – сухой газ; IV– пропан–пропиленовая фракция; V– бутан – бутиленовая фракция; VI– стабильный бензин

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема абсорбционно–газофракционирующей установки (АГФУ)

Деэтанизированный бензин, насыщенный углеводородами С_з и выше, после подогрева в теплообменнике направляют в стабилиза­ционную колонну 2, нижним продуктом которой является стабиль­ный бензин, а верхним – головка стабилизации. Из нее (иногда после сероочистки) в пропановой колонне 3 выделяют пропан–пропиленовую фракцию. Кубовый продукт пропановой колонны разделяют в бутановой колонне 4 на бутан–бутиленовую фракцию и остаток (С_з и выше), который объединяют со стабильным бензином. Газофракционирование – процесс разделения смеси углеводородных газов на составляющие компоненты путем ректификации [1,2]. Сырье, перерабатываемое на газофракционирующих установ-ках, различается по химическому составу и агрегатному состоянию [1.2]. Углеводородный состав сырья и содержание в нем примесей зависят от его происхождения и способа получения [2].

 

 

Патентная проработка

 

Cтабилизация бензина путем удаления из него газов путем фракционирования [7]. Изобретение касается способа переработки бензиновых фракций, включающего подачу нестабильных бензиновых фракций в колонну стабилизации бензина, разделение их на фракции -головку стабилизации и остаток стабилизации, подачу головки стабилизации на газофракционирующую установку с получением газовых компонентов.

Рисунок 1.3 – Схема абсорбционно-газофракционирующей установки

Насыщенный абсорбент из нижней части абсорбционной колонны подают в блок стабилизации бензина, куда также поступают бензиновые фракции, при этом углеводородные газы из блока стабилизации бензиновых фракций и насыщенного абсорбента отводят в абсорбционную колонну, перед подачей в колонну стабилизации бензина бензиновые фракции в смеси с насыщенным абсорбентом нагревают за счет передачи тепла от остатка стабилизации, отводимого с колонны стабилизации в качестве товарного бензина, часть остатка стабилизации направляют в абсорбционную колонну для поглощения пропан-бутановой фракции из углеводородных газов низкого давления с последующей подачей насыщенного абсорбента в колонну стабилизации бензина, а другую часть остатка стабилизации отводят в качестве товарного бензина. Технический результат - обеспечение требуемой степени стабилизации бензина, уменьшение энергопотребления, снижение потери бензиновых фракций и сжиженного газа.

По патенту РФ 2275223 [7] получение пропана за счет разделения нестабильного углеводородного конденсата, получаемого при переработке углеводородных газов, с выходом в качестве конечных продуктов широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) и пропановой фракции, и может быть использовано на предприятиях газовой и нефтяной промышленности.

Рисунок 1.4 – Схема разделения нестабильного углеводородного конденсата

Установка включает колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части. Средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана. Колонна получения пропана представляет собой стриппинг-колонну с подогревателем низа колонны, отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора. Установка позволяет снизить капитальные затраты за счет сокращения количества и размеров используемого оборудования и снизить энергозатраты [7].

Известно получение пропановой фракции с содержанием пропана не менее 96 мас. % на абсорбционно-газофракционирующей установке [31], на которой может перерабатываться жирный газ, поступающий с установок первичной переработки нефти AT и АВТ, гидрокрекинга, каталитического риформинга и некоторых других. Абсорбционно-газофракционирующая установка включает фракционирующий абсорбер, стабилизационную колонну с узлом орошения верха колонны и подводом тепла в низ колонны, верх которой подключен к колонне получения пропана с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны, с верха которой выводится пропан. Сырьем для колонны получения пропана является сжиженный газ (пропан, бутан, пентан), выводимый с верха стабилизационной колонны.

Общими признаками данного технического решения и предлагаемой установки являются наличие колонны с подогревателем низа и узлом орошения верха, служащей для получения сырья для колонны получения пропана, и наличие непосредственно колонны получения пропана с подогревателем низа и отводом пропана.

Однако рассматриваемая установка не обладает высокой эффективностью с точки зрения получения пропана, т.к. не позволяет получать пропан высокой чистоты. Концентрация пропана в готовом продукте зависит от степени деэтанизации насыщенного абсорбента во фракционирующем абсорбере. При высокой степени деэтанизации в абсорбере значительно снижается извлечение ШФЛУ из газа, поэтому степень деэтанизации насыщенного абсорбента ограничивается определенными пределами (требованиями ТУ на ШФЛУ). Кроме того, к недостаткам такой установки получения пропана можно отнести ее сложность, использование полной ректификационной колонны получения пропана с подогревом низа и орошением верха колонны и связанные с этим высокие энергозатраты.

Обычно получение пропана на газоперерабатывающих заводах производится в минимальном количестве, достаточном для восполнения потерь в пропановой системе охлаждения и других собственных нужд завода, на отдельных установках получения пропана из ШФЛУ, вырабатываемой на основном производстве (чаще всего, на установках НТК - низкотемпературной конденсации газа) после деэтанизации нестабильного конденсата, полученного при переработке газа. Такой традиционной установкой, наиболее близкой к заявляемому решению, является установка получения пропана высокой чистоты из ШФЛУ [32], которая включает насадочную колонну-деэтанизатор с подогревом низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводом газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, нижняя часть колонны-деэтанизатора подключена к ректификационной колонне получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана с верха колонны, а конденсата - с низа колонны для последующей подачи в поток ШФЛУ.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются наличие колонны-деэтанизатора с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части, а также колонны получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана.

Недостатком такой установки является сложность технологической схемы, обусловленная использованием полной ректификационной колонны получения пропана, снабженной узлом орошения верха колонны и подогревателем низа. Кроме того, сырьем установки служит ШФЛУ, а при использовании на такой установки в качестве сырья колонны-деэтанизатора нестабильного конденсата увеличиваются энергетические затраты, поскольку в колонне-деэтанизаторе придется отпаривать больше легких углеводородов (метана и этана) из большего количества нестабильного конденсата, чем ШФЛУ. Увеличатся в этом случае и габариты колонны-деэтанизатора, узла орошения и подогревателя низа колонны-деэтанизатора, а следовательно, и капитальные затраты.

Техническая задача достигается тем, что в установке получения пропана из углеводородного конденсата, включающей колонну-деэтанизатор с подогревателем низа и узлом орошения верха колонны-деэтанизатора, отводами газа деэтанизации в верхней части и стабилизированного конденсата в нижней части и колонну получения пропана с подогревателем низа колонны и отводом пропана, средняя часть укрепляющей секции колонны-деэтанизатора снабжена отводом жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации пропановой фракции, который соединен с верхней частью колонны получения пропана, представляющей собой стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединен с верхней частью колонны-деэтанизатора.

Наличие в средней части укрепляющей секции колонны-деэтанизатора отвода жидкости с тарелки, соответствующей требуемой концентрации получаемой пропановой фракции, позволяет подать в колонну получения пропана этан-пропан-бутановую смесь требуемой концентрации, которую необходимо отпарить только от лишнего этана. В процессе деэтанизации конденсата в жидкости на тарелках укрепляющей секции колонны-деэтанизатора растет содержание этана и резко снижается содержание бутанов и более тяжелых углеводородов, вплоть до почти полного их отсутствия. При этом в этой жидкости всегда имеется пропан, содержание которого зависит от температуры орошения и давления в колонне. При выведении этой жидкости из колонны-деэтанизатора и отпарке в стриппинг-колонне от лишнего этана получают пропановую фракцию высокой концентрации. В зависимости от тарелки отбора жидкости из колонны-деэтанизатора можно регулировать в пропановой фракции содержание бутанов, т.е. получать пропановую фракцию различной концентрации.

Соединение отвода жидкости с тарелки колонны-деэтанизатора, соответствующей требуемой концентрации получаемой пропановой фракции, с верхней частью колонны получения пропана и соединение отвода паров углеводородов из колонны получения пропана с верхней частью колонны-деэтанизатора позволяет направить для получения пропана сырье с требуемым содержанием бутанов и избежать использования полной ректификационной колонны получения пропана, в результате чего сокращается набор используемого оборудования. Это позволяет использовать небольшую по размерам и простую по оснащенности стриппинг-колонну с отводом пропана в нижней части и отводом паров углеводородов с верха колонны, который соединяют с верхней частью колонны-деэтанизатора для получения заданного количества пропана с необходимой чистотой (до 99% массовых).

Таким образом, заявляемая конструкция установки получения пропана из углеводородного конденсата позволяет добиться получения заданного количества пропана требуемой чистоты при упрощении конструкции, сокращении количества оборудования и его габаритов. Кроме того, для получения пропана наряду с ШФЛУ может использоваться нестабильный углеводородный конденсат с большим содержанием легких углеводородов (метана, этана), чем в ШФЛУ.

Обоснование выбора темы

Объектом исследования выпускной квалификационной работы является абсорбционно-газофракционирующая установка выделения бутан–бутиленовой фракции блока ректификации низкокипящих углеводородов. Во введение и литературном обзоре показано, что схема ректификационной установки и последовательность выделения отдельных компонентов зависят от состава исходной смеси, требуемой чистоты продуктов и количества получаемых фракций.

Нефтехимическая промышленность большое значение предает получению таких многотоннажных промышленных продуктов как бензин, легкие и ароматические углеводороды, применяемые в качестве сырья на нефтеперерабатывающих предприятиях, топливный газ, ББФ и т.д. Процесс получения данных продуктов проходит при большом разнообразии рабочих условий, температур, давлений, сред. Сосуды и аппараты работают в тяжелых условиях (под избыточным давлением).

Производительность установки во многом зависит от правильно подобранного оборудования и его компановки. Грамотный расчет, точное проектирование оказывают большое влияние на экономическую эффективность процесса и стоимость и готовой продукции.

Основной целью выпускной квалификационной работы является проектирование колонного и теплообменного оборудования, на которое возлагается одна из основных ролей процесса.

В связи с этим была поставлена задача провести технологический анализ теплообменного оборудования и колонных аппаратов, выполнить необходимые прочностные расчеты, рассмотреть безопасность и экологичность проекта абсорбционно-газофракционирующей установки выделения бутан–бутиленовой фракции блока ректификации низкокипящих углеводородов.

 

Технологический раздел