авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Энергосберегающая технология сольвентной деасфальтизации нефтяных остатков

-- [ Страница 5 ] --

В ходе опытного пробега были наработаны опытно-промышленные партии масел для прокатных станов ПС-28 и П-40, имеющие вязкость 100=27 сСт и 100=34 сСт и удовлетворяющие требованиям ГОСТ 12672–77 и ТУ 38.101312 - 78, соответственно.

Выход деасфальтизата на установке 36/1-2 составил 56-58%, выход рафината на установке 37/1 достигал 40-42%, а выход депарафинированного высоковязкого масла на установке 39/2 – 82-83%.

В ходе опытно-промышленных экспериментов нами была проверена возможность применения пропан-бутанового деасфальтизата в качестве компонента сырья установки пропановой деасфальтизации 36/1-1 без изменения режима ее работы. Пропановый деасфальтизат, выводимый с установки, практически не отличался по качеству от обычно получаемого из гудрона. Получаемый асфальт имел более низкие значения температуры размягчения (20 - 25°С) и коксуемости (10,4 - 10,5 %), чем обычный пропановый асфальт (tразм. = 36 - 43°С, коксуемость = 17,5 - 22,7 %). Выход деасфальтизата с установки 36/1-1 повысился на 27 - 32 % от обычно достигаемого для гудрона.

Асфальт пропан-бутановой деасфальтизации, получаемый на установке 36/1-2, полностью направляли на битумную установку 19/3 для приготовления неокисленных дорожных битумов марок БН 50/80 и БН 80/120.

По результатам исследований были разработаны рекомендации для перепрофилирования существующих, но в настоящее время незагруженных установок пропановой деасфальтизации гудрона на режим пропан-бутановой деасфальтизации. В настоящее время три установки деасфальтизации гудрона ОАО «Уфанефтехим» и две установки деасфальтизации на ОАО «Новойл» по нашим рекомендациям переведены на топливный вариант работы с применением в качестве растворителя пропан – бутановых смесей.

5 Технология процесса

Оформление процесса деасфальтизации нефтяного остатка со сверхкритическим узлом регенерации растворителя

В работе рассмотрены различные варианты технологического оформления процесса деасфальтизации нефтяного остатка со сверхкритическим узлом регенерации растворителя. Показано, что применение системы регенерации растворителя в сверхкритических условиях совместно с двухступенчатой инжекторной системой компремирования газов низкого давления снижает энергозатраты и количество металлоемкого оборудования для проведения процесса и повышает гибкость технологического процесса. Двухступенчатая инжекторная система компремирования потока газообразного растворителя низкого давления позволяет организовать абсорбционную очистку растворителя от сероводорода, который образуется при регенерации растворителя из асфальтового раствора за счет высокотемпературного нагрева потока в печи и концентрируется в регенерированных растворителях низкого и среднего давления.

Принципиальная технологическая схема установки деасфальтизации со сверхкритическим узлом регенерации растворителя с использованием двухступенчатой инжекторной системы очистки и компремирования газообразного растворителя представлена на рис.7.

Гудрон в смесителе С-1 разбавляется небольшой частью циркулирующего растворителя и подается в экстракционную колонну К-1. Выводимый с верха К-1 деасфальтизатный раствор бустерным насосом Н-1 через теплообменники Т-1, Т-3 подается в сепаратор Р-1, работающий в сверхкритическом режиме. В сепараторе происходит разделение смеси на две фазы: верхнюю - пропан-бутановую и нижнюю - деасфальтизатную. Верхняя фаза, состоящая практически из чистого растворителя, проходит через теплообменники Т-1 и Т-6, нагревая потоки деасфальтизатного и асфальтного растворов из экстракционной колонны, и далее подается в струйный компрессор второй ступени сжатия СК-2, где используется ее повышенное давление для компремирования газообразного растворителя из системы регенерации низкого и среднего давления. Нижняя фаза, содержащая 90-95% деасфальтизата и 5-10% растворителя, направляется в испаритель Э-1б для отделения паров растворителя, после чего в отпарную колонну К-2, для отпарки остатков растворителя из деасфальтизата водяным паром.

Рис. 7 Принципиальная схема установки деасфальтизации гудрона со сверхкритическим узлом регенерации растворителя

К-1 экстракционная колонна; Р-1 сверхкритический сепаратор; П-1 печь; Э-1б, Э-2а испарители; Э-1в, Э-2 каплеотбойники; Е-1 емкость сжиженного растворителя; Е-4 – сырьевая емкость; К-2, К-3 отпарные колонны; Т-1, Т-2, Т-3, Т-4, Т-6 теплообменники; Т-5 – конденсатор смешения; ВХ-1, ВХ-2 – воздушные холодильники; СК-1, СК-2 струйные компрессоры; С-1 – смеситель, Н-1, Н-2, Н-3, Н-4, Н-5, Н-6 – насосы.

Регенерация растворителя из асфальтового раствора, выводимого с низа экстракционной колонны, производится путем нагрева в теплообменнике Т-6 и технологической печи П-1, однократного испарения в испарителе Э-2а и отпаривания в отпарной колонне К-3. Потоки газообразного растворителя из отпарных колонн К-2, К-3 соединяются и направляются через конденсатор смешения Т-5, где поддерживается давление 0,015-0,02 МПа и температура 20-40 °С, в камеру всасывания струйного компрессора первой ступени сжатия СК-1. В качестве рабочего тела в струйном компрессоре используют потоки паров растворителя среднего давления 1,6-2,0 МПа, отделенных от деасфальтизатного и асфальтового растворов в испарителях Э-1б и Э-2а. После струйного компрессора СК-1 пары растворителя при давлении 0,55 – 0,60 МПа охлаждаются в воздушном холодильнике ВХ-2 и направляются в абсорбционную колонну К-4 на аминную очистку. С верха К-4 очищенный газ подается в приемную камеру струйного компрессора второй ступени сжатия СК-2, где в качестве рабочего тела используется поток растворителя высокого давления из сепаратора Р-1 (4,3 – 5,1 МПа).

После СК-2 суммарный поток очищенного растворителя, выходящий под давлением 1,5 – 2,0 МПа, охлаждается, конденсируется в конденсаторах холодильниках воздушного ВХ-1 и водяного Т-4 охлаждения и через емкость сжиженного растворителя Е-1 насосом Н-3 направляется на стадию экстракции для повторного использования. Содержание сероводорода в потоке растворителя после СК-2 не превышает допустимого уровня 0,01%.

В результате реализации данной технологии из состава обычной установки деасфальтизации исключаются два испарителя, поршневой двухступенчатый компрессор и ряд других связанных с ним аппаратов.

Предложенная схема может быть реализована на установках деасфальтизации, работающих как по масляному варианту с использованием пропанового растворителя, так и по топливному варианту с использованием в качестве растворителя пропан - бутановых смесей. Технологическая схема установки пропан–бутановой деасфальтизации с узлом сверхкритической регенерации растворителя отличается от известной схемы установки пропановой деасфальтизации гудрона наличием дополнительной системы нагрева и циркуляции органического теплоносителя АМТ–300, который используется вместо водяного пара. Это связано с необходимостью нагрева деасфальтизатного раствора до довольно высокой температуры (около 1600С) в Т-3.

В 2006 – 2007 гг. по исходным данным, разработанным ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ», была спроектирована и осуществлена реконструкция установки деасфальтизации гудрона 36/2 ОАО «Уфанефтехим». После проведения пуско-наладочных мероприятий в сентябре 2007г. установка 36/2 ОАО «Уфанефтехим» была принята в эксплуатацию. В настоящее время установка работает на повышенной производительности 41 м3/ч (проектная – 38 м3/ч).

При реконструкции установки были разработаны и реализованы следующие мероприятия (рис. 7):

- увеличение производительности установки по гудрону до 38 м3/ч (исходная производительность 28 м3/ч);

- использование в качестве растворителя пропан-бутановой смеси;

- осуществление регенерации растворителя из деасфальтизатного раствора при сверхкритических условиях;

- замена поршневых компрессоров на струйные аппараты для сжижения растворителя системы низкого давления;

-применение в экстракционной колонне регулярных насадок, разработанных ООО «ИМПА Инжиниринг»;

- включение в схему установки дополнительных узлов нагрева и циркуляции органического теплоносителя АМТ-300, используемого взамен водяного пара, и аминной очистки растворителя от сероводорода.

Опытно – промышленный пробег данной установки после ее реконструкции показал работоспособность и высокую эффективность технологии сверхкритической регенерации растворителя и правильность выводов научно-технических разработок, использованных при проектировании реконструкции.

В результате реконструкции установки потребление водяного пара сократилось в 5,7 раза, оборотной воды – в 14 раз, а расход электроэнергии увеличился в 1,9 раза, расход топлива в 3,2 раза, содержание сероводорода в циркулирующем растворителе снизилось с 2% до 0,01%. Экономия энергоресурсов в результате реконструкции установки составила 39,4%, в стоимостном выражении 28,7 млн. руб. в год.

Поиск новых направлений применения процесса деасфальтизации нефтяных остатков

Проблема рациональной переработки тяжелых нефтей является одной из важных задач нефтепереработки России и многих стран мира. Нами в качестве наиболее рациональной и перспективной схемы переработки таких нефтей предлагается сочетание процессов прямой перегонки нефти и деасфальтизации мазута с получением в качестве товарной продукции деметаллизированной нефти (смесь легких дистиллятов и деасфальтизата) и неокисленного дорожного битума (смесь мазута и асфальта). Были выполнены исследования и подготовлены технико-экономические расчеты (ТЭР) применительно к сырьевой базе России и Казахстана. Из тяжелых нефтей плотностью 930 - 970 кг/м3 возможно получение 49 - 72% деметаллизированной нефти и 28 - 51% дорожных битумов. Деметаллизированную нефть, полученную по такой технологии, предлагается отдельно транспортировать на отечественные НПЗ, она содержит 15 – 20 ppm тяжелых металлов, 40 – 60% легких углеводородов при полном отсутствии асфальтенов, поэтому является более ценным углеводородным сырьем, чем обычная нефть.

Свойства образца тяжелой нефти, отобранной в Башкортостане, мазута, полученного из тяжелой нефти, и продуктов деасфальтизации мазута представлены в табл.7.

Деасфальтизаты, отобранные из мазута с выходами 72-80% на мазут отличаются отсутствием асфальтенов, низкой коксуемостью (4,9 - 6,4%) и имеют вязкость при 100°С в пределах 42 - 77 сСт. Асфальты имеют высокую плотность, их высокая температура размягчения (104-120°С) и высокая коксуемость (29-31%) связаны со значительным содержанием асфальто-смолистых соединений (72-74%), что дает возможность производить дорожные битумы простым компаундированием асфальта с исходным мазутом.

Дорожные битумы, полученные смешением асфальта с мазутом, соответствуют требованиям ГОСТ 22245-90 на дорожные битумы марок БНД 60/90, БНД 90/120.

Таблица 7 - Характеристики тяжелой нефти и продуктов ее переработки

Показатели Исходная нефть Мазут Деасфальтизат Асфальт
Плотность при 20°С, кг/м3 916,7 970,1 956,2 1058,4
Содержание серы, % 3,28 4,0 3,2 5,1
Коксуемость, % 5,74 12,6 4,9 30,9
Вязкость при 50°С, сСт 57,7 - - -
Вязкость при 100°С, сСт - 115 41,8 -
Вязкость при 80°С, ВУ - 40,1 - -
Групповой химический состав, %:
- парафино-нафтены - 19,5 28,5 2,9
- легкая ароматика - 13,2 17,5 2,0
- средняя ароматика - 8,5 6,2 2,5
- тяжелая ароматика - 31,2 35,4 20,2
- смолы - 23,6 12,4 30,6
- асфальтены - 4,0 0,0 41,8
Температура размягчения, °С - - - 104
Температура вспышки, °С - 261 - -

Основные выводы

1. Разработаны научно-методические основы для проектирования усовершенствованного процесса солвентной деасфальтизации нефтяных остатков. Созданы лабораторная и пилотная установки для проведения экспериментов и обоснована методология исследования процессов, получены расчетные зависимости для математического моделирования процессов и проведения технологических расчетов.

2. Результаты проведенных исследований процесса разделения фаз деасфальтизатного раствора показали, что в сверхкритических условиях достигается достаточно четкое разделение компонентов. При этом фаза растворителя с содержанием масла, не превышающим 0,5 %, может быть возвращена в экстракционную колонну без дополнительной очистки. Нижняя деасфальтизатная фаза с содержанием растворителя до 10-12% требует дополнительной стадии удаления остатков растворителя от деасфальтизата. Выявлено, что от состава растворителя сильно зависит режим проведения сверхкритического разделения деасфальтизатного раствора. Если для пропанового растворителя оптимальный режим сверхкритической регенерации находится в области 120оС и 5,0 МПа, то для пропан-бутанового растворителя качественное разделение может происходить при температуре 145-160°С и давлении 4,0-4,6 МПа.

3. Разработана пилотная модель аппарата сверхкритического разделения фаз и осуществлено его включение в состав действующей промышленной установки пропановой деасфальтизации гудрона 36/5 ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания». В промышленных условиях проведена отработка режимов регенерации растворителя.

Выявлено влияние температурного градиента по высоте сверхкритического разделителя на эффективность разделения. При градиенте температур 20-25°С достигается снижение остаточного содержания растворителя в деасфальтизате в 2 раза.

Показано, что для эффективного отделения пропана необходимо, чтобы время пребывания деасфальтизатного раствора в разделителе, снабженном внутренними коагулирующими устройствами, было не меньше 2 мин.

4. На основе термодинамических и гидродинамических расчетов получены уравнения для расчетов состава фаз в зависимости от режима проведения процесса разделения деасфальтизатного раствора. Показано, что дисперсный состав частиц фазы деасфальтизата формируется в подводящем (трансферном) трубопроводе в разделитель и определяется гидродинамической неустойчивостью релей-тейлоровского типа поверхности раздела фаз. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что функция распределения частиц по размерам подчиняется закону Розина–Раммлера. Получены формулы для расчета среднего размера частиц, поступающих в сверхкритический разделитель.

5. Разработана пилотная установка и проведены исследования по подбору условий компремирования пропана в струйном инжекторе. На основе результатов исследований и проведенных расчетов разработана инжекторная система компремирования низконапорного потока газообразного растворителя, выводимого из отпарных колонн установки деасфальтизации. Создана унифицированная конструкция газо-газовых и газо-жидкостных инжекторов, предназначенных для работы на первой и второй ступенях блока струйных компрессоров установок деасфальтизации гудрона.

6. На основе проведенных исследований на пилотной установке установлены закономерности, определяющие влияния параметров режима процесса пропан-бутановой деасфальтизации, физико-химических характеристик сырья и растворителя на качество и выход продуктов. Установлены зависимости для расчета оптимального состава растворителя и потенциального выхода деасфальтизата для получения продуктов с заданными характеристиками.

7. Проведены опытно-промышленные пробеги по отработке режима процесса пропан-бутановой деасфальтизации на типовых установках 36/1 ОАО"Уфанефтехим" и ОАО"Новойл".

В ходе пробегов осуществлена селективная очистка опытной партии (650т) пропан-бутанового деасфальтизата на установке 37/1 и ее депарафинизация на установке 39/2 с получением опытно – промышленных партий высоковязких базовых масел ПС-28 и П-40.

Промышленными экспериментами доказана возможность получения из пропан – бутанового асфальта высококачественных неокисленных дорожных битумов. Пятнадцать лет наблюдений за качеством опытного дорожного полотна (10км), построенного с использованием неокисленного дорожного битума, показали его долговечность и повышенную износостойкость.

8. Проведены исследования с целью поиска эффективных способов утилизации продуктов и новых направлений использования процесса пропан – бутановой деасфальтизации нефтяных остатков.

Разработаны рекомендации по переводу установок пропановой деасфальтизации нефтяных остатков на топливный вариант работы.

Показана технологическая возможность переработки тяжелых нефтей плотностью 930-970кг/м3 сочетанием процессов атмосферной перегонки нефти и деасфальтизации мазута. При этом получаются два товарных продукта:–деметаллизированная нефть плотностью 880 кг /м3, содержащая 40-60 % светлых фракций и не содержащая асфальтены, и дорожные битумы марок БНД 60/90 и БНД 90/130, полностью соответствующие ГОСТ 22245-90.

Подобраны рецептуры и выполнены испытания трансмиссионных масел типа ТАД-17, редукторные для троллейбусов, высоковязких масел для промышленного оборудования типа цилиндровые 38, ПС-28, П-32, полученных на базе пропан-бутанового деасфальтизата.

Экспериментально проверена эффективность использования пропан-бутанового деасфальтизата в смеси с вакуумным газойлем в качестве сырья каталитического крекинга.

9. На основе проведенных исследований на базе типовой установки 36/1 реализован новый процесс пропан-бутановой деасфальтизации нефтяных остатков

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.