Интенсификация процесса атмосферно-вакуумной перегонки кумкольской нефти с использованием адиабатического сепаратора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Интенсификация процесса атмосферно-вакуумной перегонки кумкольской нефти с использованием адиабатического сепаратора

Карабаев Ж.А.

Талипбай М.

Summary

Investigated the possibility intensifying the process atmospheric and vacuum distillation of Kumkol crude oil by controlling phase transitions of oil disperse systems through injection of activating additives into the crude oil is investigated. Adding the optimal amount of straight-run fraction oil fractions to provides an additional increase of light oil products through the redistribution of hydrocarbons between the liquid and vapor phases.

На современном этапе интенсификация технологических процессов переработки нефти и нефтяного сырья может быть решена на основе представления о нефти и нефтяных остатках как о дисперсных системах.

Экстремальные и антибатные изменения радиуса ядра и толщины сольватной оболочки и соответственно степени криволинейности поверхности ядра сложных структурных единиц (ССЕ) под воздействием внешних факторов позволяет оказывать существенное влияние на критическую температуру фазовых переходов (температура кипения, размягчения, застывания) и является основой технологии переработки нефтяных дисперсных систем (НДС), имеющих экстремальные характеристики (микро- и макрогетерогенные системы) [1-3].

Для интенсификации перегонки нефти в соответствии с принципами физико-химической технологии НДС представляет интерес изучение процесса на композиционных смесях сырья с добавлением к ним активирующих компонентов. композиционный антибатный топливный

Атмосферно-вакуумная перегонка нефти и нефтяных остатков(AT и АВТ) является процессом, эффективность которой во многом определяет экономические показатели НПЗ (нефтеперерабатывающий завод), а интенсификация этого процесса является актуальнейшей задачей современной нефтепереработки.

Одна из важнейших задач рационального использования нефти - увеличение выхода топливных дистиллятов при ее перегонке, осуществляемой в промышленных масштабах на установках атмосферно-вакуумной перегонки AT и АВТ.Разность между потенциалом светлых нефтяных фракций, выкипающих до 350 °С и отбором светлых нефтепродуктов на установках AT в зависимости от качества перерабатываемой нефти, ассортимента отбираемых продуктов и их отношения достигает 5-7 % (маc.) на нефть. [2].

В последнее время на Шымкентском НПЗ перерабатывается нефть совместно с газовым конденсатом. Последний оказывает определенное влияние на формирование дисперсий в сырьевой системе. В этой связи определенный интерес представляет изучение возможности активирования нефтегазоконденсатной смеси с целью увеличения отбора светлых нефтепродуктов.

С позиций прежнего подхода в качестве сырья использовалась газоконденсатная смесь типового состава, перерабатываемая на Шымкентском НПЗ, а в качестве добавок газовый конденсат, бензин-отгон блока гидроочистки и головные погоны колонны К-101 и К-102 ресурсами которых располагает завод.

С целью накопления дополнительных экспериментальных данных был разработан адиабатический сепаратор лабораторного типа, схема которого приведена на рисунке 1.

Рис. 1 - Схема установки для однократного испарения нефти

Перегонка на аппарате однократного испарения нефти ведется как при атмосферном давлении, так и под вакуумом. На этом аппарате, при атмосферном давлении проводилась разгонка нефти с активирующей добавкой.

Разделяющая способность аппарата и отсутствие механического уноса контролировались по чистоте отогнанного продукта.

Двукратное испарение нефтегазоконденсатной смеси в присутствии добавок осуществлялось по той же методике и при тех же температурах, что и ранее для нефти, не содержащей газовый конденсат.

В таблице 1 представлены результаты перегонки нефтегазоконденсатной смеси в присутствии добавки - газового конденсата и бензина отгона гидроочистки.

Таблица 1 - Двукратное испарение нефтегазоконденсатной смеси в присутствии активаторов (газового конденсата, бензина отгона).

Для набора сравнительных данных вначале было проведено двукратное испарение нефтегазоконденсатной смеси без добавки.

Как и предполагалось соответствие с данными таблицы, существуют оптимальные соотношения компонентов, позволяющие получать больший суммарный выход светлых нефтепродуктов. Из данных табл. 1 видно, что при перегонке нефти, содержащей газоконденсат, можно получить 1,5% мас. прироста выхода светлых нефтепродуктов по сравнению с расчетным его содержанием. Эти данные подтверждают ранее полученные результаты [1-5] о возможности увеличения отбора светлых, в том числе и при перегонке смеси нефти с газоконденсатом, путем активирования ее смешения с добавкой (в данном случае с газовым конденсатом и бензин отгоном гидроочистки) на стадии подогрева перед подачей к колонну К-101.

Результаты однократного испарения нефтегазоконденсатной смеси в две ступени приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние добавки головного погона колонны К-101 на результаты однократного испарения нефтегазоконденсатной смеси в две ступени.

Как видно, при этом выход суммы дистиллятных фракций, выкипающих до 360 0С, составил 53,60 % мас.

В таблице 2 представлены результаты атмосферой перегонки нефтегазоконденсатной смеси при разных количествах головного погона колонны предварительного испарения установки АТ.

Как видно из представленных данных (табл. 2), зависимость выхода отгона 1-ой ступени от концентрации добавки свидетельствует, что с увеличением концентрации добавки наблюдается тенденция к увеличению выхода отгона 1-ой ступени. На второй ступени разгонки эта зависимость носит экстремальный характер. Что касается суммарного выхода светлых дистиллятов (н.к.-3600С) в присутствии добавки головного погона колонны предварительного испарения нефти на установке АТ, то следует отметить, что во всем интервале исследуемых концентраций добавки получен прирост суммарного выхода светлых нефтепродуктов. Наиболее эффективна эта добавка при концентрации 2,5 % масс. на сырье, позволяющая получить прирост суммарного выхода дистиллятов на 4,34 % мас.

В дальнейшем в качестве активирующей добавки использовали головной погон основной ректификационной колонны установки АТ. Результаты атмосферой перегонки нефтегазоконденсатной смеси при разных количествах добавки головного погона основной ректификационной колонныК-102 приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Влияние добавки головного погона колонны К-102 на результаты перегонки нефтегазоконденсатной смеси.

Из представленных данных видно, что добавление в сырье головного погона основной ректификационной колонны установки AT приводит к значительному увеличению суммарного выхода светлых дистиллятов при концентрации добавки 1,0 - 1,5% мас. В этих условиях обеспечивается дополнительный прирост светлых дистиллятов на 3,42-4,20% мас. на сырье, это позволяет увеличить глубину отбора светлых дистиллятных фракций. Использование принципа возврата оптимального количества прямогонных фракций (головных погонов колонны предварительного испарения нефти и основной ректификационной колонны установки AT) на исходную нефть для регулирования коллоидно-дисперсных свойств данной системы обеспечивает дополнительный прирост светлых нефтепродуктов за счет перераспределения углеводородов между жидкой и паровой фазами.

Полученные данные согласуются с положениями теории регулируемых фазовых переходов.

Главное внимание в вопросах перегонки и ректификации нефтей традиционно уделялось изучению системы пар-жидкость, расчетам парциального давления летучих компонентов нефтяной системы в зависимости от ее состава и внешних условий, что является основополагающим для технологических расчетов. В этих случаях в расчетах всегда принимается давление паров над плоской поверхностью для случая, когда .

Однако показано [3], что в тех случаях, когда (), радиус пузырька изменяется в коллоидно-дисперсных пределах за счет внешних воздействий, следует использовать уравнение Томсона-Кельвина, устанавливающее соответствие между кривизной растущей поверхности и изменением давления внутри пузырька по сравнению с давлением над плоской поверхностью.

;

где: - давление паров над плоской поверхностью жидкости, соответственно,

;

R- газовая постоянная;

- радиус пузырька;

, , - масса 1 моля, поверхностное натяжение и плотность жидкости соответственно;

- давление внутри пузырька, которое выражается формулой:

;

где: - атмосферное давление.

Уравнение показывает, что давление насыщенного пара над пузырьком тем больше, чем больше и чем меньше . Таким образом, из теоретических соображений следует, что лучшие результаты при перегонке нефтяных систем можно ожидать при их нахождении в первом экстремальном состоянии, когда радиус ядра минимален. Практически достигнуть этого состояния можно следующими способом: компаундированием различных нефтей в определенном соотношении; введением в нефтяную систему добавок; изменением давления в системе (создание вакуума); воздействием различного типа полей (механического, электрического, ультразвукового и др.).

В результате воздействия модификатора на дисперсную фазу нефти происходит изменение распределения сложных структурных единиц (ССЕ) по размерам в оптимальной концентрации добавки (2,5% головного погона K-101 и 1,0-1,5% головного погона K-102) нефтяная дисперсная система переходит в активное состояние, при котором облегчается формирование критических зародышей газовой фазе и их последующее разрастание, что в конечном итоге способствует перераспределению углеводородов отгона и остатка.

Известно, что образование парового пузырька из любой системы, включая и нефтяные, связано с затратой определенного количества энергии из создания поверхностного раздела, в общем случае поверхность раздела характеризуется поверхностным натяжением площади.

Введение в нефть оптимального количества добавки способствует понижению поверхностного натяжения, что в свою очередь ведет к появлению избытка энергии, затрачиваемой на образование зародыша. Этот избыток реализуется появлением избыточного количества центров парообразования, что соответственно влечет за собой уменьшение размеров зародышей, следовательно, увеличение площади испарения. По мере увеличения концентрации вводимой в систему добавки ее поверхностное действие также увеличивается и при достижении некоторой парогазовой концентрации достигает своего максимального значения.

Следовательно, основываясь на теории регулирования фазовых переходов в нефтяных дисперсных системах, можно существенно интенсифицировать работу процесса атмосферной перегонки нефти на ТОО "ПетроКазахстанОйлПродактс"Шымкентском НПЗ и без значительных дополнительных капитальных затрат улучшить технико-экономические показатели блока AT установки ЛК-6У.

Список литературы

1. З.И. Сюняев. Прикладная физико-химическая механика нефтяных дисперсных систем.- М..МИНХ и ГП:,1982.99 с.

2. В. M. Капустин, А.А. Гуреев. Технология переработки нефти и газа.ч.II. Физико-химическая технология переработки углеводородного сырья. - М.: КолосС, 2006.- 480 с.

3. З.И. Сюняев. Физико-химическая механика нефти и основы интенсификации процессов их переработки. - М.: РГУ НиГ им. И.М. Губкина.1979. 95 С.

4. С.Т. Танашев, У.Умбетов, Ху Вен Цен., Югай Ман Бон. Моделирование процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти Кумкольского месторождения. Доклады Национальной АкадемииРеспублики Казахстан №1, cтр. 60-63, 2007г.

5. С.Т. Танашев, В.Ю. Рабинович и др. Изучение процесса однократного испарения нефти в присутствии активаторов //Межвузовская конференция "Интенсификация процессов химических производств". Алматы.: 1988. С.69-72.

Размещено на Allbest.ru