СПОСОБ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА НА УСТАНОВКЕ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ
METHOD FOR HEAT RECOVERY AT PRIMARY OIL REFINING UNIT

Изобретение относится к способам первичной перегонки нефти и может быть использовано для энергосберегающего фракционирования нефти в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен способ рекуперации тепла на установке атмосферно-вакуумной перегонки нефти [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под ред. Б.И. Бондаренко. М.: РГУ, 2003 г., с.26], который включает разделение исходной нефти на несколько потоков, их последовательно-параллельный нагрев до температуры электрообессоливания и обезвоживания выделенными фракциями за счет охлаждения последних, последующее электрообессоливание и обезвоживание нагретой нефти, а также последующий нагрев полученной подготовленной нефти до температуры первичной перегонки технологическими потоками циркуляционного орошения. Охлажденные выделенные фракции доохлаждают до температуры их транспортировки воздухом.
Недостатками известного способа являются: сложная схема рекуперации тепла, отсутствие рекуперации тепла бензиновой фракции (отсутствие нагрева сырой нефти бензиновой фракцией) и необходимость доохлаждения выделенных фракций воздухом, что приводит к значительным потерям тепла, а также требует использования большого количества аппаратов воздушного охлаждения.
Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа способ рекуперации тепла на атмосферной части комбинированной установки ГК-3 (блоке первичной перегонки нефти), позволяющий упростить схему рекуперации тепла и снизить количество используемого оборудования [Багиров И.Т. Современные установки первичной переработки нефти. М.: Химия, 1974, с.44], который предусматривает последовательный нагрев подготовленной нефти выделенными керосиновой, легкой дизельной и тяжелой дизельной фракциями (керосино-дизельными фракциями), а также мазутом (остаточной фракцией), за счет их охлаждения.
Недостатками известного способа являются: отсутствие рекуперации тепла бензиновой фракции и невозможность охлаждения остальных выделенных фракций до температуры транспортировки (которая должна быть ниже температуры вспышки и составлять, например, для легкой дизельной фракции не выше 40°C, для тяжелой дизельной фракции не выше 60°C, а для остаточной фракции не выше 110°С) из-за подачи на их охлаждение подготовленной нефти после электрообезвоживания и обессоливания, которое осуществляют при температуре 80-140°С, а также осуществления последовательного нагрева, при котором каждая последующая выделенная фракция охлаждается нефтью, уже нагретой предыдущей фракцией. Это приводит к необходимости охлаждения бензиновой фракции, а также доохлаждения дизельных и остаточной фракций с использованием внешних хладагентов (например, воды или воздуха), что имеет следствием значительные потери тепла, а также требует использования дополнительного оборудования.
Задачей изобретения является рекуперация тепла бензиновой фракции, снижение потерь тепла и охлаждение выделенных фракций до температуры их транспортировки.
При реализации изобретения в качестве технического результата достигается:
- рекуперация тепла бензиновой фракции за счет нагрева ей части сырой нефти при охлаждении бензиновой фракции до температуры транспортировки,
- снижение потерь тепла за счет рекуперации тепла бензиновой фракции, а также глубокого охлаждения нефтью выделенных фракций,
- охлаждение выделенных фракций до температуры их транспортировки за счет их охлаждения в две стадии.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе рекуперации тепла на установке первичной перегонки нефти с выделением одной или нескольких бензиновых, керосино-дизельных и остаточных фракций, включающем нагрев сырой нефти выделенными фракциями, особенность заключается в том, что сырую нефть разделяют на две части, первую часть сырой нефти разделяют на потоки по числу выделенных бензиновых фракций, которые охлаждают последними до температуры транспортировки, при этом каждый из потоков первой части сырой нефти нагревают до температуры, которая отличается от температуры электрообессоливания и обезвоживания не более чем на 10ºC, вторую часть сырой нефти разделяют на потоки по числу выделенных керосино-дизельных и остаточных фракций, в составе которых имеется фракция с регулируемой температурой и остальные фракции, потоки второй части сырой нефти нагревают и смешивают с нагретыми потоками первой части сырой нефти с получением нагретой сырой нефти, при этом один из потоков второй части сырой нефти нагревают до температуры, обеспечивающей равенство температуры нагретой сырой нефти температуре электрообессоливания и обезвоживания, а нагрев осуществляют предварительно охлажденной фракцией с регулируемой температурой, остальные потоки второй части сырой нефти нагревают до температуры, которая отличается от температуры электрообессоливания и обезвоживания не более чем на 10ºC, а нагрев осуществляют остальными предварительно охлажденными фракциями, затем осуществляют электрообессоливание и обезвоживание нагретой сырой нефти с получением подготовленной нефти, которую разделяют на потоки по числу выделенных керосино-дизельных и остаточных фракций, нагревают за счет охлаждения последних и направляют на первичную перегонку, при этом нагрев одного из потоков подготовленной нефти осуществляют по меньшей мере частью фракции с регулируемой температурой с получением предварительно охлажденной фракции с регулируемой температурой, а нагрев остальных потоков подготовленной нефти осуществляют остальными фракциями с получением предварительно охлажденных остальных фракций, кроме того, фракцию с регулируемой температурой после нагрева ей одного из потоков сырой нефти доохлаждают до температуры транспортировки внешним хладагентом.
Целесообразно вторую часть сырой нефти перед нагревом смешать с дренажной водой 1-й ступени электрообессоливания и обезвоживания, а затем, после нагрева до температуры электрообессоливания и обезвоживания, сепарировать соленую воду с получением предварительно обессоленной нефти, направляемой далее на электрообессоливание и обезвоживание.
Разделение на две части сырой нефти, имеющей, как правило, температуру не выше 25ºC, позволяет охладить потоками первой части сырой нефти бензиновые фракции до температуры их транспортировки без использования аппаратов воздушного охлаждения, за счет чего снизить потери тепла.
Нагрев одного из потоков второй части сырой нефти до температуры, обеспечивающей равенство температуры нагретой сырой нефти температуре электрообессоливания и обезвоживания, позволяет нагревать сырую нефть до требуемой температуры, за счет чего обеспечить стабильность технологического режима электрообессоливания и обезвоживания.
Нагрев остальных потоков второй части сырой нефти до температуры, которая отличается от температуры электрообессоливания и обезвоживания не более чем на 10ºC, остальными предварительно охлажденными фракциями позволяет рекуперировать низкопотенциальную часть тепла этих фракций, которая в известных способах сбрасывается в атмосферу.
Нагрев одного из потоков подготовленной нефти по меньшей мере частью фракции с регулируемой температурой позволяет регулировать температуру этой фракции и обеспечить нагрев сырой нефти до температуры электрообессоливания и обезвоживания.
Смешение второй части сырой нефти перед ее нагревом с дренажной водой 1-й ступени электрообессоливания и обезвоживания и последующая сепарация соленой воды из нагретой сырой нефти с получением предварительно обессоленной нефти позволяет увеличить глубину обессоливания за счет дополнительной промывки нефти водой и использования существующих теплообменников и технологических трубопроводов в качестве смесительных и промывных устройств.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (описана рекуперация тепла на установке первичной перегонки нефти с выделением бензиновой, дизельной фракции и мазута).
Сырую нефть (I) разделяют на две части, первую часть (II) нагревают в теплообменнике 1 до температуры, которая отличается от температуры электрообессоливания и обезвоживания не более чем на 10ºC, за счет охлаждения бензиновой фракции (III), поступающей, например, из колонны стабилизации. При этом получают бензиновую фракцию, охлажденную до температуры транспортировки (IV).
Вторую часть сырой нефти (V) разделяют на два потока (VI) и (VII), которые после нагрева в теплообменниках 2 и 3, соответственно, смешивают с нагретой первой частью нефти (II) с получением нагретой сырой нефти (X) с температурой, равной температуре электрообессоливания и обезвоживания.
С этой целью первый поток сырой нефти (VI) в теплообменнике 2 нагревают предварительно охлажденной дизельной фракцией с регулируемой температурой (XI), что позволяет получить нагретую сырую нефть (X) с требуемой температурой. При этом поток сырой нефти (VII) нагревают в теплообменнике 3 предварительно охлажденным мазутом (XII) до температуры, которая отличается от температуры электрообессоливания и обезвоживания не более чем на 10ºC, и получают мазут, охлажденный до температуры его транспортировки (XIII).
Нагретую сырую нефть (X) подвергают электрообессоливанию и обезвоживанию на блоке 4 с получением подготовленной нефти (XIV) и дренажной воды первой ступени (XV), которую выводят с установки.
Подготовленную нефть (XIV) разделяют на два потока (XVI) и (XVII), которые нагревают в теплообменниках 5 и 6, соответственно, и раздельно направляют на первичную перегонку. При этом поток подготовленной нефти (XVI) нагревают по меньшей мере частью дизельной фракции (VIII), поступающей, например, из отпарной колонны, с получением предварительно охлажденной дизельной фракции (XI), а поток подготовленной нефти (XVII) нагревают мазутом (IX), поступающим, например, из атмосферной колонны, с получением предварительно охлажденного мазута (XII).
Поскольку температура широкой дизельной фракции (XVIII) после теплообменника 3 не регулируется, то осуществляют ее дополнительное охлаждение в теплообменнике 7 внешним хладагентом (например, водой или воздухом) до температуры транспортировки.
Пунктиром показано целесообразное смешение дренажной воды первой ступени (XV) со второй частью сырой нефти (V) и последующая сепарация соленой воды из нагретой сырой нефти (X) на блоке сепарации 8 с получением соленой воды (XIX) и предварительно обессоленной нефти (XX), которую направляют на блок 4.
Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером.
3
120 т/ч сырой нефти с плотностью 826 кг/м и температурой 20ºC разделяют на две части. Первую часть сырой нефти в количестве 38 т/ч нагревают до 139,2ºC за счет охлаждения со 145ºC до 30ºC (температура транспортировки) 36 т/ч стабильной нафты, выводимой далее с установки. Вторую часть сырой нефти в количестве 82 т/ч разделяют на два потока, первый поток в количестве 30 т/ч нагревают до 139,3°C за счет охлаждения до 100°C (температура транспортировки) 42 т/ч предварительно охлажденного до 180°C мазута, выводимого далее с установки. Второй поток в количестве 52 т/ч нагревают до 141,0°C за счет охлаждения до 61,2°C 42 т/ч дизельной фракции, предварительно охлажденной до 201,4°C, направляемой далее на доохлаждение до 60°C (температура транспортировки) в воздушный холодильник и выводимой затем с установки.
Нагретые первую часть сырой нефти, первый и второй потоки второй части сырой нефти смешивают с получением 120 т/ч сырой нефти, нагретой до 140°C, которую подвергают электрообессоливанию и обезвоживанию, а полученную подготовленную нефть разделяют на два потока.
Первый поток подготовленной нефти в количестве 88,6 т/ч нагревают до 170,3°C и направляют на первичную перегонку. Нагрев осуществляют за счет охлаждения с 270°C до 150°C части дизельной фракции, которую смешивают с неохлажденной частью дизельной фракции и получают 42 т/ч предварительно охлажденной дизельной фракции с температурой 201,4°C.
Второй поток подготовленной нефти в количестве 31,4 т/ч нагревают до 340°C и направляют на первичную перегонку. Нагрев осуществляют за счет охлаждения с 360°C до 180°C 42 т/ч мазута, направляемого далее на доохлаждение первым потоком второй части сырой нефти.
Потери тепла при доохлаждении дизельной фракции воздухом составили 22 Мкал/ч, а количество рекуперированного тепла - 13080 Мкал/ч. Степень рекуперации тепла составила 99,8%.
Согласно прототипу в аналогичных условиях потери тепла при доохлаждении выделенных фракций составили 2536 Мкал/ч, количество рекуперированного тепла - 10566 Мкал/ч. Степень рекуперации тепла составила 80,6%.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет рекуперировать тепло бензиновой фракции, снизить потери тепла и охладить выделенные фракции до температуры транспортировки. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.