УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

Заявляемое техническое решение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано как при первичной переработке нефти (газового конденсата) так и для очистки нефтепродуктов от загрязнений и воды.
Первичная переработка включает в себя разделение нефти (газового конденсата) на отдельные фракции, выкипающие в различных определенных температурных интервалах без изменения структур углеводородов и гетероатомных соединений переходящих из нефти (газового конденсата) в соответствующие фракции. В первичной установке для переработки нефтяного сырья традиционно применяются одно- и двухступенчатые трубчатые установки однократного испарения нефти и ректификационные колоны различных типов среди которых наибольшее распространение получили тарельчатые колпачковые колонны (см. книгу Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. - Москва, АОЗТ "Паритет", 1999 г с.11-15).
Наиболее близкой к заявляемой является установка для переработки нефтяного сырья (см. патент РФ №2098452, опубл. 10.12.97.) Она содержит ректификационную колонну с магистралями подвода нагретого нефтяного сырья, отвода жидкой фракции и остатка, теплообменники с магистралью отвода конденсата, конденсатор-дефлегматор, сепаратор с магистралью отвода конденсата, отстойник, сборник бензина и основание. Она снабжена горизонтальным четырехрядным теплообменником, с которым связан трубопроводом отстойник-кубовая емкость выполненный со встроенным теплообменником. Ректификационная колонна установлена на кубовой емкости и выполнена с тарелками колпачкового типа, в верхней части которой встроен конденсатор-дефлегматор, соединенный трубопроводом с сепараторомцентробежным отделителем, который паропроводом соединен с последовательно расположенными малым и большим холодильниками, установленными вертикально на сборнике бензина.
Недостатками такой установки являются:
- большие габариты и металлоемкость, т.к. для разделения нефтепродуктов (нефти и газового конденсата) на фракции применяется ректификационная колонна;
- необходимость использования больших площадей, которые требуются как для самой установки так и для трубопроводов, т.к. согласно правил пожарной безопасности расстояние между печью и установкой и между расходной емкостью и печью не должно быть менее 15 метров;
- пожаровзрывоопасность, т.к. для нагрева нефти в трубчатой печи используется открытое пламя форсунок на жидком или газообразном топливе;
- загрязнение окружающей среды, т.к. при работе печи продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу;
- низкое качество получаемых фракций, т.к. в трубчатой печи нефть непосредственно соприкасается с раскаленными открытым пламенем трубчатыми поверхностями, что приводит к ее перегреву, а, следовательно, и окислению и способствует созданию нестабильной (недолговечной) фракции.
Технической задачей заявляемого решения является создание малогабаритной и менее металлоемкой, экологически чистой и пожаровзрывобезопасной установки первичной переработки нефтепродуктов (нефти и газового конденсата), позволяющей получать продукты переработки высокого качества.
Для решения поставленной задачи предлагается установка для переработки нефтяного сырья, состоящая из предварительного нагревателя и разделителя по фракциям, соединенного с конденсатором, связанных между собой системой трубопроводов с запорной арматурой, в которой разделитель по фракциям состоит из трех последовательно соединенных испарителей, в которых соответственно осуществляется три стадии разделения нефтяного сырья с выделением трех фракций - бензиновой, керосиново-лигроиновой и соляровой, и трех конденсаторов, образующих три блока (ступени). Испарители и конденсаторы выполнены в виде одноходовых трубчатых теплообменников и при этом верхняя часть межтрубного пространства каждого из испарителей соединена с верхней частью межтрубного пространства одного из конденсаторов коробами с наклоном в сторону конденсатора для слива соответствующей фракции. Эти короба имеют прямоугольные сечения. Кроме того, в качестве нагревателей в предварительном нагревателе и в испарителях используют теплоэлектронагреватели. Для исключения возникновения давления в трубной части испарителей, верхняя часть каждого испарителя соединена с межтрубным пространством перепускной трубой.
В предлагаемом техническом решении осуществление процесса однократного испарения и разделения по фракциям по высоте ректификационной колонны заменено на процесс однократного испарения и дистилляции выкипающих фракций при определенных температурных режимах в трех последовательно соединенных блоках (ступенях) установки.
Ввиду замены трубчатой печи на предварительный подогреватель нефти с электронагревателями и ректификационной колонны на испарители с электронагреватеями для теплоносителя, а не нефти (газового конденсата), решены вопросы снижения габаритов и металлоемкости установки и уменьшения занимаемой ею площади и протяженности трубопроводов, пожаровзрывобезопасности, снижения загрязнения окружающей среды, а также качества конечных продуктов переработки т.к. отсутствует открытое пламя печи нагрева нефтепродуктов, нет выбросов продуктов сгорания топлива в атмосферу и нет соприкосновения нефтепродуктов с раскаленными открытым пламенем трубными поверхностями.
На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для переработки нефтяного сырья. На фиг 2 один из трех однотипных блоков (ступеней) разделителя по фракциям - первый.
Установка для переработки нефтяного сырья (фиг.1), включает три последовательно соединенных однотипных испарителя первой - 1, второй - 2 и третьей - 3 ступеней, представляющих собой трубчатые одноходовые и по сырью и по теплоносителю теплообменники вертикального исполнения, соединенные между собой посредством запорной арматуры, и трех однотипных конденсаторов 4, 5, 6 также представляющих собой трубчатые одноходовые и по дистилляту фракций и по охлаждающей среде теплообменники вертикального исполнения, соединенные попарно своими верхними частями межтрубного пространства с верхними частями межтрубного пространства испарителей. Так испаритель первой ступени 1 соединен с конденсатором дистиллята бензиновой фракции 4, испаритель второй ступени 2 - с конденсатором дистиллята лигроиново-керосиновой фракции 5, испаритель третьей ступени 3 - с конденсатором дистиллята соляровой фракции 6. Испаритель 1 соединен также с расходной емкостью нефтепродуктов 7, через теплообменник их предварительного нагрева 8, а испаритель 3 - с охладителем мазута 9. Конденсаторы 4, 5, 6 снабжены устройствами для визуального контроля чистоты получаемого продукта 10, 11, 12 (соответственно по каждому блоку) выполненными, например, в виде смотровых окон. И каждый из испарителей 1, 2, 3 соединен с соответствующими конденсаторами 4, 5, 6 стальными коробами, соответственно 13, 14, 15, с наклонами коробов в сторону конденсаторов.
В каждом испарителе (Фиг.2) установлены: уровнемер межтрубного пространства 16, уровнемер теплоносителя 17, а также перепускная труба 18. А в нагревательной части каждого испарителя 19, электронагреватели 20,
Установка работает следующим образом. Расходный резервуар нефти 7 устанавливают, как правило, выше всей установки для обеспечения возможности подачи нефтепродуктов самотеком. Нефть (газовый конденсат) из расходной емкости 7 подается в нагреватель 8, где нагревается до 70-75°С, затем подается в межтрубное пространство испарителя 1, теплоноситель которого предварительно нагрет до 135-140°С. Уровень нефти, который контролируется уровнемерами 16, доводится в межтрубном пространстве испарителя до положения, при котором начинается интенсивное выделение бензиновой фракции из конденсатора 4, визуально контролируемое через смотровое окно 10 с прозрачным стеклом. Температура теплоносителя поддерживается в заданном интервале включением-отключенением теплоэлектронагревателей.
При дальнейшем повышении уровня сырья в межтрубном пространстве испарителя 1 плавно открывается запорный орган между испарителями 1 и 2 и сырье подается в межтрубное пространство испарителя 2, теплоноситель которого предварительно нагрет до 220-230°С с помощью теплоэлектронагревателей испарителя 2. Уровень сырья в испарителе 2 также доводится до уровня, при котором из конденсатора 5 начинается интенсивное выделение лигроиново-керосиновой фракции. Температура в заданном режиме поддерживается включением-отключением теплоэлектронагревателей испарителя 2.
При дальнейшем повышении уровня сырья в межтрубном пространстве испарителя 2, открывается запорный орган между испарителями 2 и 3, и сырье подается в межтрубное пространство испарителя 3, теплоноситель которого нагрет до температуры 320-330°С, и доводится до уровня, при котором начинается интенсивное выделение соляровой фракции из конденсатора 6. Температура в заданном режиме поддерживается включением-отключением теплоэлектронагревателей испарителя 3. При дальнейшем повышении уровня сырья в межтрубном пространстве испарителя 3, открывается запорный орган на выходе из межтрубного пространства и остающийся после выкипания соляровой фракции мазут через охладитель мазута 9 (любого типа и требуемой производительности) сбрасывается в накопительную емкость мазута.
Уровень сырья в межтрубном пространстве каждого испарителя контролируется по уровнемерам, а контроль за температурой сырья, теплоносителя и охлаждающей среды осуществляется с помощью электронных цифровых приборов, датчики которых устанавливаются в нагревательных камерах испарителей и в межтрубном пространстве
испарителей в непосредственной близости от нагревательных камер. Слив-залив теплоносителя производится через нижние запорные органы. В качестве теплоносителя может быть использован мазут марки М-100 с температурой коксования не ниже 400°С. Во избежание работы установки под давлением, каждая камера испарителей 1-3 соединена перепускной трубой с межтрубным пространством того же испарителя. Обслуживание такой установки осуществляется одним человеком.
Таким образом, предложенная установка проста в эксплуатации, пожаровзрывобезопасна и экологически чиста, не слишком металлоемка и занимает не много места, легко монтируется и демонтируется, что дает возможность использовать ее в качестве мобильной, и позволяет получать продукты переработки нефтяного сырья высокого качества. Она универсальна, т.к. в ней возможна не только переработка нефтяного сырья, но и очистка нефтепродуктов от загрязнений и воды.