Дооборудования печей П-1 и П-2 установки АВТ-1

Во ВНИИнефтемаше, ВНИПИэнергопроме, ИГАН Украины и других организациях разрабатываются конструкции трубчатых печей и воздухоподогревателей, работающих по принципу термосифонов (тепловых труб). Они обладают рядом преимуществ. Передача тепла осуществляется в результате кипения теплоносителя (например, воды) в секциях, контактирующих с дымовыми газами, и его конденсации в секциях, омываемых воздухом.

При этом сопротивление газового и воздушного трактов возрастает незначительно и нет необходимости в применении мощных вентиляторов и дымососов. Важным достоинством такого воздухоподогревателя является то, что температура стенки тепловой трубы (при квалифицированном выборе конструктивных характеристик и заполнении тепловой трубки теплоносителем) во время работы поддерживается значительно выше точки росы, что создает условия для надежной эксплуатации аппарата в коррозионной среде. В отличие от воздухоподогревателей обычных конструкций, где сквозная коррозия труб приводит к перетоку части воздуха в дымовые газы, разрушение стенки тепловой трубы мало отражается на работоспособности аппарата. При этом незначительно уменьшается поверхность теплопередачи.

Во вторичном контуре, кроме подогрева воздуха, подаваемого в технологические печи, можно подогревать воду для горячего водоснабжения, а при необходимости - генерировать пар. Один из первых воздухоподогревателей на тепловых трубах смонтирован на установке Л-35.-11/600 Новополоцкого НПЗ.

В экономическом отношении все рассмотренные воздухоподогреватели почти равноценны. В настоящее время для печей большой единичной мощности, по-видимому, наиболее рационально применять воздухоподогреватели регенеративного вращающегося типа с предварительным подогревом воздуха. На основе проведенного обследования печи, оснащенной таким агрегатом, сделан вывод, что годовой эффект от его использования в 1,5 раза выше по сравнению с трубчатыми рекуператорами.

Оптимизация систем утилизации тепла дымовых газов и определение области применения теплоиспользующей аппаратуры различных типов требует дальнейшей проработки, так как стоимость ее составляет от 15 до 30% от стоимости сооружения печи [7].

 

 

1.5. Принцип работы  тепловой трубы

Тепловая труба  – это замкнутое испарительно–конденсационное устройство, предназначенное для охлаждения, нагрева или терморегулирования объектов.

Перенос тепла в тепловой трубе осуществляется путем переноса массы теплоносителя, сопровождающегося изменением его фазового состояния. Простейшая тепловая труба – это герметически закрытая с обоих концов металлическая труба, в которой находится небольшое количество воды и из которой откачен воздух. Такая тепловая труба называется термосифоном, идеально работает при вертикальном положении в пространстве в условиях гравитационного поля.

Простейший термосифон (рис.1.1) работает следующим образом. Нижний конец трубы, где находится вода (зона испарения) подвергается нагреву. Вода превращается в пар, поглощая при этом тепло равное скрытой теплоте парообразования. Водяной пар поднимается вверх по трубе (через зону теплопередачи), затем на другом конце трубы (зона конденсации) происходит обратный переход из пара в жидкое состояние с выделением в процессе конденсации скрытой теплоты парообразования. Так как скрытая теплота фазового перехода у многих веществ достаточно высока, то при реализации этого процесса обеспечивается высокая плотность теплового потока. Возврат жидкости из зоны конденсации в зону испарения происходит за счет сил гравитации, т.е. сконденсировавшееся вода стекает вниз по стенкам трубы.

Термосифоны сохраняют работоспособность при условии расположения зоны испарения ниже зоны конденсации, поэтому область их применения ограничена.

6 июля 1944г в США был  зарегистрирован патент №2350348. Автором  изобретения был Гоглер, сотрудник  американской фирмы General Motors Corporation (GMC). Как указывал автор, целью  изобретения было «….обеспечение поглощения теплоты, или, другими словами, испарение жидкости в точке, лежащей выше области конденсации или зоны отвода теплоты, без дополнительных затрат на подъем жидкости от уровня конденсатора.» В качестве возврата жидкости из зоны конденсации в зону испарения была предложена капиллярная структура. То есть Гоглер придумал тепловую трубу, которая могла работать *вверх ногами*.

Значение этого изобретения для развития техники трудно переоценить.

Рис.1.1. Принцип работы термосифона

В октябре 1973г в Штутгарте была проведена первая международная конференция по тепловым трубам, после которой можно считать, что тепловые трубы получили общее признание.

В настоящее время нет альтернативы тепловой трубе. Более эффективного устройства для передачи тепловой энергии не существует. Цилиндрическая тепловая труба, рабочей жидкостью которой является вода, при t =150°С будет иметь теплопроводность в сотни раз больше чем у меди.

Тепловые трубы на литии при t = 1500°С В осевом направлении может передать тепловой поток до 20 кВт/см2. Современные тепловые трубы работают в интервале температур от 4 до 2300 К, их длина может быть от нескольких сантиметров до десятков метров, диаметр от 2–3мм. до нескольких метров.

По виду теплоносителей различают металлические (калий, натрий, цезий и т.д.) и неметаллические теплоносители (вода, аммиак, ацетон, фреоны и т.д.) Для возврата конденсата в зону испарения могут быть использованы гравитационные, капиллярные, центробежные, электростатические, магнитные, осмотические силы.

Современные тепловые трубы могут работать при любой ориентации. Многочисленные фирмы, работающие в разных странах, создали сотни модификаций тепловых труб всевозможной конфигурации [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

2.1. Описание технологической  схемы производственного процесса

Процесс переработки нефти на установке атмосферно-вакуумной трубчатки состоит из следующих стадий:

• предварительный нагрев сырой нефти в теплообменниках за счет тепла отходящих продуктов;
• фракционирование нагретой в теплообменниках нефти в первой ректификационной колонне К-1 с целью ее отбензинивания;
• нагрев полуотбензиненной нефти в трубчатых печах П-1, П-2;
• фракционирование нагретой полуотбензиненной нефти во второй ректификационной колонне К-2 с получением верхнего продукта – бензина прямогонного, боковых погонов – фракции прямогонной для производства РТ, топлива дизельного прямогонного и мазута;
• фракционирование мазута в вакуумной колонне К-5 с получением вакуумных дистиллятов и гудрона;
• защелачивание бензинов первой и второй ректификационных колонн К-1 и   К-2.

Для защиты оборудования от коррозии предусмотрена подача аммиачной воды в шлем колонны К-2 и 1-2 % щелочного раствора в нефть. Щелочной раствор и аммиачная вода подаются в зависимости от водородного показателя рН в дренажных водах емкостей Е-1а, Е-2.

 

 

2.1.1. Блок теплообменников

Обессоленная и обезвоженная нефть с установок ЭЛОУ поступает на прием сырьевых насосов Н-1, Н-36 и прокачивается через теплообменники, где нагревается до температуры 180-220 °С за счет регенерации тепла получаемых нефтепродуктов.

I-й поток нефти проходит теплообменники: Т-6/1; Т-6/2; Т-6/3; Т-6/4;

Т-6/5; Т-6/6; Т-7/1, Т-7/2; Т-7/3,Т-7/4,  где теплоносителем является:

Т-6/1; Т-6/5 – 1 погон К-5

Т-6/2; Т-6/6 – II ц.о. К-2

Т-6/3; Т-7/3,4 – ц.о. К-5

Т-6/4; Т-7/1,2 – II погон К-5

II-й  поток  нефти  проходит  теплообменники: Т-1/1;  Т-2/1,2;  Т-2/3;    Т-3/1,2; Т-8/1; Т-8/2; Т-8/5; Т-8/6; Т-8/7,  где теплоносителем является:

Т-1/1; Т-2/3 – фракция прямогонная для производства РТ

Т-2/1,2; Т-8/2 – топливо дизельное прямогонное

Т-3/1,2; Т-8/1; Т-8/7 – гудрон из К-5

Т-8/5; Т-8/6 – затемненная фракция (слоп) К-5

III-й поток нефти проходит теплообменники: Т-6/0; Т-1; Т-4/3,4; Т-4/1,2; Т-5/1,2; Т-5/3,4; Т-8/3; Т-8/4; Т-8/7, где теплоносителем является:

Т-6/0 – топливо дизельное прямогонное

Т-8/3; Т-8/4; Т-8/7; Т-1 – гудрон из К-5

Т-4/1,2; Т-5/3,4 – III погон К-5

Т-4/3,4; Т-5/1,2 – I ц.о. К-2

Нефть, пройдя теплообменники, объединяется и поступает на 16 тарелку колонны К-1..

В нефтяной трубопровод перед сырьевыми насосами Н-1, 36 из емкости А-6 насосом Н-34а подается щелочной раствор.

 

2.1.2. Ректификационная колонна К-1

Температура верха, °С   - не выше 150

Температура низа, °С   - не выше 245

Давление, кгс/см2    - не более 3,0

 

Ректификационная колонна К-1 имеет 28 односливных тарелок желобчатого типа. В колонне К-1 происходит выделение из нефти бензиновой фракции НК-175°С и газа. Парогазовая смесь из К-1 по шлемовой трубе двумя параллельными потоками поступает в аппараты воздушного охлаждения 1ХВ-1,2; 1АВГ-1-8, где конденсируется, охлаждается и поступает в газоводоотделитель Е-1а.

Температура низа колонны поддерживается подачей горячей струи отбензиненной нефти из П-2 или П-1, нагретой до температуры не выше 365 °С. Жирный газ из Е-1а выводится в каплеотбойник А-7, а затем выводится с установки. Конденсат из каплеотбойника А-7 насосом Н-34 откачивается в отстойники А-1,    А-4. При недостаточном количестве топливного газа жирный газ может быть направлен в сепаратор топливного газа К-4, откуда через теплообменник Т-19/1,2 поступает на форсунки печей П-1,2. Избыток бензина из Е-1а проходит блок защелачивания или выводится с установки. Отбензиненная нефть с низа колонны   К-1 насосами Н-2,3 прокачивается четырьмя потоками через печь П-1 и двумя потоками через печь П-2.

 

2.1.3. Печь П-1

Правая сторона.

I-й  поток проходит 32 трубы камеры  конвекции, 8 труб над камерой  конвекции и 11 труб вдоль перевальной  стены.

II-й поток проходит 23 трубы подового экрана, 27 труб потолочного экрана.

Левая сторона.

III-й поток проходит 33 трубы камеры конвекции, 8 труб над камерой конвекции и 13 труб вдоль перевальной стены.

IV-й  поток проходит 23 трубы подового  экрана и 27 труб потолочного экрана. Диаметр печных труб – 152х8 мм.

На выходе из П-1 потоки объединяются и по двум трансферным линиям подаются  на  6-ю  тарелку  ректификационной  колонны К-2. В конвекционной камере печи П-1 смонтирован пароперегреватель, состоящий из 4 труб Æ 159х10, в котором водяной пар нагревается до температуры не выше 420°С и подается в колонны К-1, К-2, К-3/1,2.

 

 

2.1.4. Ректификационная колонна К-2

Температура верха, °С   - не выше 150

Температура низа, °С   - не выше 350

Давление, кгс/см2    - не более 1,4

 

В атмосферной колонне К-2 смонтировано 11 желобчатых тарелок и 23 клапанных тарелки фирмы «Sulzer»:

• 19 однопоточных типа BDH (тарелки с 14 по 22, с 25 по 34);
• 4 двухпоточных типа MVG (тарелки 12, 13, 23, 24).

Пары бензина по шлемовой трубе из К-2 поступают в аппараты воздушного охлаждения 2ХВ-1,2; 2АВГ-1-4; АВЗ-2; АВЗ-2а, где конденсируются, охлаждаются и поступают в водоотделитель Е-2. В шлемовую линию подается аммиачная вода.

 Бензин из Е-2 насосами  Н-6,7,8 подается на орошение в  К-2, а избыток откачивается на  защелачивание в А-1, 4 или выводится  с установки.

Схемой предусмотрен раздельный вывод I и II бензина с установки. клапан установлен на линии откачки бензина. В целях наиболее полного извлечения светлых нефтепродуктов в низ колонны под первую тарелку подается перегретый водяной пар из пароперегревателя П-1.

Избыточное тепло колонны К-2 снимается двумя циркуляционными орошениями:

I-е циркуляционное орошение выводится с 23-й тарелки проходит тепло-обменники Т-19/1,2, поступает на прием насосов Н-18,18а; охлаждается в теплообменниках Т-5/1,2; Т-4/3,4; аппаратах воздушного охлаждения ХВ-3  
(3 секции) и возвращается в К-2 на 24-ю тарелку.

II-е циркуляционное орошение выводится с 12 тарелки насосами Н-12,13, охлаждается в теплообменниках Т-6/6; Т-6/2, в аппарате воздушного охлаждения ХВ-4/1,2 (3 секции) и возвращается в К-2 на 13-ю тарелку.

Фракция прямогонная для производства РТ и топливо дизельное прямогонное выводятся из колонны К-2 в виде боковых погонов в отпарную колонну К-3 с 25 и 14 тарелки соответственно. Колонна К-3 разделена 2-мя глухими перегородками на 2 секции. В каждой секции по 6 желобчатых тарелок. С низа К-3/1 фракция прямогонная для производства РТ поступает на прием насосов Н-14,15 и после охлаждения в теплообменниках Т-2/3; Т-1/1, холодильнике ХВ-3 (3 секции) выводится с установки.

Фракция дизельного топлива с низа К-3/2 поступает на прием насосов Н-16,17 и после охлаждения в теплообменниках Т-8/2; Т-2/1,2; Т-6/0, в холодильнике ХВ-4/1,2 (3 секции) выводится с установки

Для отпарки легких фракций в К-3/1 и К-3/2 подается водяной пар, пары возвращаются в К-2.

 

2.1.5. Печь П-2

С низа колонны К-2 мазут с температурой не выше 350 °С насосами Н-4,5 прокачивается через печь П-2. Вакуумная печь П-2 предназначена для подогрева мазута до температуры не выше 420 °С.

Мазут проходит печь двумя потоками: