Депарафинизация нефтяного сырья

 

 

 

 

Депарафинируемое сырье I и растворитель II (рис.) в смесителе 1 смешивают в определенном соотношении  и подвергают термообработке в паровом  подогревателе 2. Если температура сырья, подаваемого на установку, выше 60 °С, то термообработку не проводят. Далее раствор сырья III охлаждается сначала в водяном холодильнике 3, потом в регенеративных кристаллизаторах 4, где хладоагентом служит раствор депарафинированного масла (фильтрат) V, и, наконец, в аммиачных кристаллизаторах 5, в которых хладоагентом является аммиак. Если температура конечного охлаждения раствора сырья ниже - 30 °С, то в качестве хладоагента на последней стадии охлаждения используют этан. Холодная суспензия твердых углеводородов в растворе масла IV поступает через приемник (на схеме не показан) в фильтры 6 (на некоторых установках — в центрифуги) для отделения твердой фазы от жидкой. Осадок твердых углеводородов на фильтре промывается холодным растворителем II и поступает в шнековое устройство, куда также добавляют некоторое количество растворителя II, обеспечивающее возможность перемещения осадка. В результате фильтрования получают раствор депарафинированного масла V, содержащий 75-80% растворителя, и раствор твердых углеводородов (гача или петролатума) VI с относительно небольшим содержанием масла. Оба раствора направляют в секции регенерации растворителя 7 и 8.

  Полученное после регенерации растворителя депарафинированное масло VII поступает на доочистку, а твердые углеводороды VIII (гач в случае переработки дистиллятного и петролатум - остаточного сырья) - на дальнейшую переработку для производства парафина и церезина. Регенерированный растворитель возвращается на смешение с сырьем, промывку осадка и в небольшом количестве - в шнековое устройство. В зависимости от фракционного и углеводородного состава сырья растворитель можно подавать на смешение с сырьем как единовременно, так и порциями в определенные точки по ходу охлаждения сырья.

 

 

 Принципиальные схемы  холодильного отделения

 

 

 

На большинстве установок  депарафинизации и обезмасливания в качестве хладоагента применяют  аммиак, а в последнее время  — пропан, циркулирующий по замкнутой  системе холодильной установки. Принципиальная схема холодильного отделения с использованием аммиака приведена на рис. Пары аммиака I, выходящего из кристаллизатора 1 (испарительная система), через аккумулятор 2 поступают в отделитель жидкости 3 (попадание жидкости в цилиндры компрессора может вывести его из строя), а затем - на I ступень сжатия двухступенчатого компрессора 8 и под давлением 0,25—0,3 МПа нагнетаются в промежуточный сосуд 6, в котором они доохлаждаются за счет испарения жидкого аммиака II, подаваемого из рабочего ресивера 5. Из промежуточного сосуда 6 пары аммиака поступают в цилиндр высокого давления соответствующего компрессора, где сжимаются до давления конденсации (1—1,2 МПа). После этого через маслоотделитель 7 пары вводятся в вертикальные кожухотрубчатые водяные конденсаторы-холодильники 4. Сконденсировавшийся аммиак II стекает в рабочий ресивер 5, откуда поступает в змеевик промежуточного сосуда 6, где переохлаждается от 34—36 °С (температура конденсации) до 0—5°С за счет испарения аммиака, содержащегося в сосуде. Переохлажденный аммиак поступает в аккумулятор 2, а затем в кристаллизатор 1, где за счет его испарения происходит охлаждение суспензии твердых углеводородов в растворе масла. Жидкий аммиак подается из промежуточного сосуда 6 в аккумулятор 2 через клапан, связанный с регулятором уровня. Температура охлаждаемой смеси на выходе из кристаллизатора регулируется при помощи клапана на линии отсоса паров аммиака из аккумулятора.

 

 

 

 

 

Если необходимо увеличить  производительность и снизить температуру  на линии паров, направляемых на компрессию, то устанавливают дополнительный компрессор. При давлении на приеме 30 кПа и  на выходе 90 кПа можно снизить температуру паров аммиака до -57°С. Для обеспечения нормальной работы любой аммиачной холодильной установки необходимо герметизировать сальники компрессора и всасывающих магистралей, чтобы воздух не попадал в систему. Все холодные части холодильной установки покрывают пробковой изоляцией.

 Принципиальная схема  холодильного отделения с использованием  жидкого пропана дана на рис, 8. Пары пропана II из аккумулятора 4 через отделитель жидкости 2 поступают на прием I ступени четырехступенчатого турбокомпрессора 3, с выхода которого направляются в конденсатор-холодильник 6, где конденсируются, после чего жидкий пропан стекает в приемник 7. Оттуда жидкий пропан поступает в трубное пространство промежуточного сосуда 8, где охлаждается за счет испарения пропана, подаваемого в межтрубное пространство и отсасываемого II (приемной ступенью турбокомпрессора. Часть жидкого пропана, минуя промежуточный сосуд, подается в змеевик отделителя жидкости 2, где охлаждается и далее смешивается с потоком жидкого пропана I, охлажденного в промежуточном сосуде и направляемого в кристаллизатор 5. Из нижней части отделителя жидкости 2 пропан стекает в дренажную емкость 1, откуда периодически выдавливается в приемник 7 и возвращается в систему.

 При замене аммиачного  охлаждения на пропановое к установке предъявляются более высокие требования по соблюдению правил техники безопасности, которые обусловлены низкими пределами взрываемости пропана, отсутствием характерного запаха и возможностью скопления его в низких местах территории установки. Даже незначительное нарушение герметичности системы может вызывать сильное переохлаждение участка трубопровода (до - 40°С) и, как следствие, его разрушение.

 На установках глубокой (низкотемпературной) депарафинизации,  чтобы охладить растворы до  минус 60 - минус 62 °С, температура хладоагента в кристаллизаторах должна быть минус 62 - минус 65 °С. Для этого при использовании аммиака требуется значительный вакуум (температура кипения аммиака при атмосферном давлении равна -33,4 °С, при 17,3 кПа около - 70 °С, а при -77,3°С аммиак кристаллизуется). Поэтому при глубокой депарафинизации конечное охлаждение проводят в этановых кристаллизаторах, выполненных из легированной стали.

 

4. Принципиальная  технологическая схема установки  депарафинизации в растворе пропана

 При депарафинизации  в растворе сжиженного пропана  существуют два варианта охлаждения  раствора сырья: с хладоагентом, обычно используемым в последней  стадии охлаждения аммиаком и  за счет испарения из раствора  самого пропана, которое осуществляется  в вертикальных или горизонтальных аппаратах, действующих попеременно. Скорость охлаждения растворов в них регулируется скоростью снижения давления. Следовательно, в данных аппаратах испарение пропана зависит от отсоса его паров, для чего на установках этого типа предусмотрены компрессоры. Необходимую кратность пропана к сырью поддерживают, непрерывно добавляя пропан по мере его испарения или добавляя охлажденный пропан в конечной стадии охлаждения.

 

 

 

Рис. Принципиальная технологическая схема установки  депарафинизации в растворе пропана:

 

1-сборник жидкого  пропана; 2- смеситель; 3- паровой подогреватель; 4, 8- холодильники; 5-7 - теплообменники; 9- промежуточная емкость для раствора сырья; 10, 11 - пропановые кристаллизаторы самоохлаждення периодического действия, работающие попеременно; 12-каплеотоойникн; 13 - приемник суспензии петролатума; 14-барабанный фильтр, работающий под давлением; 15-ёмкость для охлажденного пропана; 16- приемник суспензии петролатума; 17-приемник пропана от промывки осадка на фильтрах; 15-приемник раствора депарафинированного масла; 19-компрессор; 20-22- насосы.

 

Линии: I -сырье; II -пропан; III-раствор сырья; IV-охлажденный раствор  сырья; V-суспензия петролатума; VI-раствор депарафинированного масла на регенерацию растворителя; VII — раствор от промывки осадка на фильтрах; VIII- охлажденный пропан на разбавление лепешки петролатума и на промывку лепешки на фильтрах, на разбавление охлажденного раствора, на добавку к сырьевому раствору для компенсации убыли его при самоохлаждении; IX -суспензия петролатума после фильтра; X- раствор петролатума на регенерацию растворителя; XI- пары пропана на компрессию; XII- вода; XIII-водяной пар.

 

Сырье I подается насосом 20 в диафрагмовый смеситель 2, где смешивается со сжиженным пропаном II, поступающим из сборника 1 (рис. 62). Смесь подвергается термической обработке в паровом нагревателе 3 до 50—70 °C, а затем раствор III охлаждается водой в холодильнике 4 до 35-40 °С. Дополнительно раствор охлаждается холодным фильтратом VI в теплообменнике 5. Охлажденный раствор IV поступает в промежуточную емкость 9, откуда насосом 21 подается в один из попеременно действующих кристаллизаторов 10 и II, где за счет снижения давления происходит испарение пропана VIII, подаваемого в кристаллизатор из сборника 15 через теплообменник (на схеме не показаны) непосредственно в раствор, охлажденный до минус 30 - минус 45 °С.

 

В сборнике 15 пропан охлаждается  в результате испарения части его. Суспензия V собирается в приемнике 13 и далее насосом 22 подается в барабанные фильтры 14, работающие под избыточным давлением-25—50 кПа (0,25—0,50 кгс/см2). Раствор депарафинированного масла VI поступает в приемник 18, откуда, пройдя теплообменники 7 и 5, направляется в секцию регенерации растворителя. Раствор от промывки осадка VII собирается в приемник 17 и затем добавляется к охлаждаемому раствору сырья IV перед кристаллизаторами 10 и 11. Осадок на фильтре промывается Охлажденным пропаном VIII, поступающим из сборника 15. Кроме того, пропан добавляется к петролатуму для разжижения осадка, облегчения транспортирования его шнеком и подачи в приемник 16, откуда через теплообменник 6 раствор петролатума X поступает в регенерационную часть установки. Осадок с барабана фильтра отдувается циркулирующим газообразным пропаном, подаваемым газодувкой. Пары пропана XI, пройдя брызгоотделитель 12, отсасываются компрессором 19, охлаждаются в холодильнике 8 и. поступают в сборник жидкого пропана 1.

 

Основная масса пропана как из раствора депарафннированного масла VI, так и из раствора петролатума X, отгоняется под давлением 1,5—1,7 МПа в паровых испарителях, аналогичных используемым на установках деасфальтизации масел. Остатки пропана удаляют в отпарных колоннах, работающих под давлением, близким к атмосферному. Из отпарных колонн смесь паров пропана и воды поступает в конденсатор смешения, затем в брызгоотделитель и на компрессор. Примерный материальный баланс депарафинизации остаточного рафината пропаном приведен ниже:

 

 

 

5. Преимущество  и недостаток метода

 

 Основным достоинством  этого процесса являются его  простота и экономичность, так  как пропан одновременно является  и растворителем, и хладоагентом. Кроме того, пары пропана используют  и для отдувки осадка на фильтре. Это позволяет исключить из схемы линию инертного газа. При депарафинизации пропаном вследствие малой вязкости раствора при низких температурах скорость охлаждения значительно выше, чем при использовании кетонов. В процессе охлаждения, особенно остаточного сырья, совместная кристаллизация Твердых углеводородов и смолистых веществ приводит к образованию крупных дендритных кристаллов, что обеспечивает высокую скорость фильтрования - до 600 - 1000 кг/(м2-ч) по сырью из расчета на полную поверхность фильтра.

  При депарафинизации дистиллятного сырья скорость фильтрования снижается в 10-15 раз из-за образования мелкокристаллической структуры твердых углеводородов. Повысить эффективность процесса в этом случае можно_ добавлением некоторых присадок, приводящих к образованию более крупных кристаллов. Вследствие высокой растворяющей способности пропана кратность его к сырью небольшая от 0,8:1 до 2:1 (об.). В то же время высокая растворимость твердых углеводородов в пропане требует при депарафинизации низких температур охлаждения для достаточно полного выделения Кристаллизующихся компонентов, т. е. процесс проходит с высоким ТЭД (15-20°С), что является его недостатком.

 

 

 

 

 

Список использованных источников:

 

 Богданов Н. Ф., Переверзев  А. Н. Депарафинизация нефтяных продуктов. М., Гостоптехиздат, 1961. 248 с.

 

 Технология переработки нефти  и газа. Ч. 3-я Черножуков Н. И.  Очистка и разделение нефтяного  сырья, производство товарных  нефтепродуктов. Под ред. А. А.  Гуреева и Б. И. Бондаренко. — 6-е изд., пер. и доп. — М.: Химия, 1978 г. —424 с.