CC BY
300
УДК 665.63
В. В. Пилюгин (ген. дир.) И. Д. Нестеров (к.т.н., в.н.с.) 2, С. К. Чуракова (к.т.н., доц.) 2, К. Ф. Богатых (д.т.н., проф.) 2
Разработка и промышленная реализация энергосберегающей технологии частичного отбензинивания нефти в перекрестноточной насадочной колонне на установках ЭЛОУ-АВТ и ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Орскнефтеоргсинтез»
1 ОАО «Орскнефтеоргсинтез» 462467, г. Орск, Оренбургская обл., ул. Гончарова 1а; тел. (3537) 25-03-05, e-mail: [email protected] 2 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра нефтехимии и химической технологии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 243-11-75, е-mail: [email protected]
V. V. Pilyugin, I. D. Nesterov, S. K. Churakova, K. F. Bogatykh
Development an industrial implementation of the energy saving
technology of partial gasoline-conversion of petroleum in a cross-flow packing column ELOU-AVT and ELOU-AVT-3
at JSC «Orsknefteorgsintez»
JSC ««Orsknefteofgsintez»»
1a, Goncharova Str., Orsk, 462467, Orenburgskaya Obl., Russia; рИ. (3537)25-03-05, е-mail: [email protected]
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, Ufa, 450062, Russia; рИ. (347) 243-11-75, е-mail: [email protected]
Разработана энергосберегающая технология частичного отбензинивания нефти в перекрестно-точной насадочной колонне. Технология реализована в ОАО «Орскнефтеоргсинтез» на промышленных установках ЭЛОУ-АВТ и ЭЛОУ-АВТ-3. В результате оптимизации схемы теплообмена и использования перекрестноточной насадки увеличен отбор бензиновой фракции в колонне К-1 при сокращении энергозатрат на фракционирование нефти.
Ключевые слова: бензиновая фракция; модернизация; нефть; оптимизация теплообмена; пе-рекрестноточная насадка; ректификационная колонна; сокращение энергозатрат.
В ОАО «Орскнефтеоргсинтез» первичная переработка нефти осуществляется на двух установках: ЭЛОУ-АВТ и ЭЛОУ-АВТ-3, суммарная мощность которых по сырью составляет 5 млн т в год. На этих установках в результате поэтапной реализации ряда разработок сотрудников УГНТУ было достигнуто повышение эффективности стадии частичного отбензинивания нефти. В данной статье более подробно изложены результаты реализации энергосберегающей технологии частичного отбензинивания нефти на установке ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Орск-
Дата поступления 25.11.08
The energy saving technology of partial gasoline-conversion of petroleum in a cross flow packing column has been developed. The technology has been implemented at ELOU-AVT and ELOU-AVT-3 industrial facility. As a result of optimization of heat exchange scheme and utilization of cross flow packing the output of gasoline in column K-1 was increased while decreasing the energy costs of petroleum fractioning.
Key words: cross flow packing; energy cost; gasoline fraction; heat exchange optimization; modernization; petroleum rectification column.
нефтеоргсинтез», поскольку основные данные по работе реконструированной установки ЭЛОУ-АВТ были опубликованы ранее 1-3.
В 2006 г. руководство ОАО «Орскнефтеоргсинтез» поручило сотрудникам УГНТУ разработать технические решения по сокращению энергозатрат на установке ЭЛОУ-АВТ-3, мощность которой составляет 2 млн. т нефти в год. В соответствии с техническим заданием на установке ЭЛОУ-АВТ-3 было необходимо обеспечить достижение следующих целей:
• снижение удельного расхода топлива на перегонку нефти;
• увеличение отбора дистиллята в колонне К-1 при возможности регулирования фракционного состава бензиновой фракции;
• сокращение затрат на охлаждение продуктов в холодильниках.
На первом этапе работы было проведено комплексное обследование установки ЭЛОУ-АВТ-3 с целью получения базы данных по фактической работе основного оборудования. Сотрудники УГНТУ выполнили анализ данных, полученных в ходе обследования, и на основе проведенных технологических расчетов определили недостатки схемы теплообмена для подогрева потоков нефти:
• низкая температура нагрева потоков сырой нефти до блока ЭЛОУ;
• промывная вода на блок ЭЛОУ подается без подогрева;
• нерациональная схема рекуперации тепла потоков дизельного топлива и вязкого масляного дистиллята;
• неполная рекуперация тепла потока гудрона для подогрева потоков обессоленной нефти;
• неудачный выбор схемы теплообмена и поверхности аппаратов для охлаждения потока нижнего циркуляционного орошения колонны К-2;
Кроме того, для регулирования качества бензиновой фракции, отбор которой в колонне К-1 целесообразно увеличить, необходимо повысить четкость ректификации за счет замены в этой колонне малоэффективных и физически изношенных желобчатых тарелок (20 шт.) на модули перекрестноточной насадки. За счет организации двухуровневого ввода потоков обессоленной нефти удается интенсифицировать тепломассообмен в нижней секции колонну К-1. Эффективность этих технических решений, разработанных сотрудниками УГНТУ, подтверждена результатами модернизации установки ЭЛОУ-АВТ 3. Как показали выполненные нами расчеты, за счет оптимизации схемы теплообмена и осуществления частичного отбензинивания нефти в перекрестноточной насадочной колонне К-1 на установке ЭЛОУ-АВТ удалось на 2.8 кг/т сократить удельный расход топлива на блоке атмосферной перегонки нефти.
В ходе обследования установки ЭЛОУ-АВТ-3, было установлено, что общий поток обессоленной нефти, который подогревается в теплообменниках и в трубчатых змеевиках камеры конвекции печи П-1, поступает в зону питания колонны К-1 с температурой 225 оС. В табл. приведены данные фактической работы колонны К-1, в которой осуществляется
процесс частичного отбензинивания нефти. В секции укрепления бензиновой фракции установлены 20 односливных желобчатых тарелок, а ниже ввода нагретого потока обессоленной нефти в колонну К-1 контактные устройства отсутствуют.
Вследствие низкой фракционирующей способности желобчатых тарелок фактический отбор в колонне К-1 утяжеленной бензиновой фракции (с концом кипения 210 оС) составляет 10.9% мас. на нефть при кратности острого орошения 0.43 кг/кг. Недостаточный тепло-подвод с сырьевыми потоками в колонну К-1 при сравнительно высоких удельных энергозатратах на выделение бензиновой фракции, обуславливает низкую температуру в низу колонны К-1, которая составляет 220 оС. Поэтому на нагрев потоков частично отбензиненной нефти в трубчатых змеевиках печей П-1 и П-2 затрачивается много топлива.
Для обеспечения требуемой температуры поступления потока сырой нефти на блок ЭЛОУ и достижения высокой температуры подогрева потоков обессоленной нефти специалисты УГНТУ синтезировали оптимальную схему теплообмена на установке ЭЛОУ-АВТ-3. Для нагрева промывной воды используется тепло потока керосиновой фракции, которое ранее не рекуперировалось. Для охлаждения гудрона общим потоком обессоленной нефти с блока ЭЛОУ, температура которого составляет 110 оС, используется дополнительный теплообменник, который был высвобожден из схемы охлаждения среднего циркуляционного орошения колонны К-2. При разработке схемы теплообмена старались достичь высокой степени рекуперации тепла горячих продуктов для подогрева потоков нефти при минимизации затрат на переобвязку теплообменников. По этой схеме был разработан проект, который реализован в 2006 г. 4.
В ходе ремонта установки ЭЛОУ-АВТ-3 была также изменена схема питания колонны К-1 потоками обессоленной нефти. Верхнее питание поступает в колонну К-1 с температурой 135 оС, а нижнее питание — три потока обессоленной нефти, которые после нагрева в теплообменниках и трубчатых змеевиках печи П-1 имеют высокую температуру (255 оС), вводится в низ колонны.
Для повышения фракционирующей способности колонны К-1 с целью выработки бензиновой фракции с концом кипения не выше 175 оС по разработкам сотрудников УГНТУ в 2008 г. была проведена реконструкция колонны К-1. Были демонтированы 20 желобча-
тых тарелок и смонтированы 27 модулей пере-крестноточной насадки, которые выполнены в форме параллелепипеда. Принципиальная схема блока частичного отбензинивания нефти на установке ЭЛОУ-АВТ-3 приведена на рис. В секции колонны К-1, которая расположена между двумя уровнями ввода сырьевых потоков, установлено 10 модулей перекрестноточ-ной насадки и 17 модулей имеются в секции укрепления бензиновой фракции. Данные работы модернизированной колонны К-1, которые получены в ходе обследования установки ЭЛОУ-АВТ-3 в 2008 г., приведены в табл.
Сопоставление показателей работы установки ЭЛОУ-АВТ-3 до и после модернизации показывает, что при получении в колонне К-1 утяжеленной бензиновой фракции с концом кипения 210 оС, увеличение отбора бензиновой фракции составляет 4.9% мас. на нефть при снижении кратности острого орошения до 0.23:1. Показано, что за счет применения в колонне К-1 высокоэффективной перекрестно-точной насадки можно также обеспечить выработку бензиновой фракции с концом кипения 175 оС при невысокой кратности острого орошения (0.30:1). На базе данных обследования нами выполнено математическое моделирование работы колонны К-1, которое показало, что фракционирующая способность перекрест-ноточной насадочной колонны составила 14 теоретических тарелок, что в 2.5 раза выше, чем было до реконструкции. Все дополнитель-
ное тепло, которое подведено с нагретыми потоками обессоленной нефти в колонну К-1, полезно использовано на увеличение отбора бензиновой фракции и повышение температуры в низу колонны на 25 оС. Соответственно, уменьшился расход потока частично отбензи-ненной нефти, что позволило сократить тепло-подвод при его нагреве в трубчатых змеевиках печей П-1 и П-2.
Выполненные нами расчеты показали, что в результате модернизации установки ЭЛОУ-АВТ-3 за счет оптимизации схемы теплообмена и осуществления частичного отбензинивания нефти в перекрестноточной насадочной колонне К-1 удельный расход топлива при атмосферной перегонке нефти сокращается на 2.5 кг/т. Таким образом, по разработкам сотрудников УГНТУ осуществлена модернизация стадии теплообмена и частичного отбензинива-ния нефти на двух установках: ЭЛОУ-АВТ и ЭЛОУ-АВТ-3, что позволило достичь существенного сокращения расхода топлива в ОАО «Орскнефтеоргсинтез». Высокая технико-экономическая эффективность комплекса технических решений, разработанного сотрудниками УГНТУ и реализованного на этих установках, свидетельствует о целесообразности внедрения энергосберегающей технологии частичного отбензинивания нефти в перекрестноточной насадочной колонне при модернизации установок первичной перегонки нефти НПЗ России.
Таблица
Фактические показатели работы колонны К-1 установки ЭЛОУ-АВТ-3 до и после модернизации
До модерни- После модернизации
Наименование показателей зации (тяже- тяжелый легкий
лый бензин) бензин бензин
Расход сырья в колонну К-1, т/ч, в т.ч.: 230 230 230
1 потока обессоленной нефти, т/ч 90 90 85
2 потока обессоленной нефти, т/ч 75 70 65
3 потока обессоленной нефти, т/ч 65 52 50
4 потока обессоленной нефти, т/ч — 18 30
Температура ввода в колонну К-1, °С
1 потока обессоленной нефти 225 265 260
2 потока обессоленной нефти 230 265 265
3 потока обессоленной нефти*' 218 245 245
4 потока обессоленной нефти — 135 140
Избыточное давление на верху колонны К-1, МПа 0.27 0.27 0.27
Температура, °С
на верху колонны К-1 170 170 145
в емкости орошения Е-1 38 44 42
в низу колонны К-1 220 247 245
Кратность острого орошения, кг/кг 0.43 0.23 0.30
Отбор, % мас. на нефть
бензиновой фракции 10.9 15.8 12.4
отбензиненной нефти 89.1 84.2 87.6
Примечание *■* — на выходе из змеевика нагрева обессоленной нефти в печи П-1.
Рис. Принципиальная схема блока частичного отбензинивания нефти на установке ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Орскнефтеоргсинтез»: 1 — колонна К-1; 2 — емкость Е-1; 3 — печь П-1; 4 — теплообменники; 5 — конденсаторы-холодильники; I — первый поток нефти; II — второй поток нефти; III — третий поток нефти; IV — четвертый поток нефти; V — нефть после ЭЛОУ; VI — частично отбензиненная нефть в печь; VII — нестабильный бензин; VIII — острое орошение; IX — вода; X — газ в сепаратор С-7
Литература
Пилюгин В. В., Нестеров И. Д., Богатых К. Ф., Чуракова С. К. Совершенствование схемы теплообмена на установке ЭЛОУ-АВТ ОАО «Орскнефтеоргсинтез» // Теория и практика массо-обменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения): Тезисы докладов III Всероссийской научной конференции.— Издательство УГНТУ, 2006.- С. 57. Пилюгин В. В., Нестеров И. Д., Богатых К. Ф., Чуракова С. К. Реализация энергосберегающей технологии частичного отбензинивания нефти на установках ОАО «Орскнефтеоргсинтез» // Теория и практика массообменных процессов хими-
ческой технологии (Марушкинские чтения): Тезисы докладов III Всероссийской научной конференции.- Изд-во УГНТУ, 2006.- С. 61. Пилюгин В. В., Нестеров И. Д., Чуракова С. К., Богатых К. Ф. // Башкирский химический журнал.- 2007.- Т. 14, № 5.- С. 61. Пилюгин В. В., Нестеров И. Д., Богатых К. Ф., Чуракова С. К. Совершенствование схемы теплообмена на установке ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Орскнефтеоргсинтез» // Теория и практика мас-сообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения): Тезисы докладов III Всероссийской научной конференции.- Издательство УГНТУ, 2006.- С. 59.
1
3
4
2
