Проект установки депарафинизации рафината масляного дистиллята нефти месторождения русский хутор избирательными растворителями

     При первом  разбавлении рекомендуется подать  такое количество растворителя, чтобы он мог удержать в растворе низкоплавкие твердые углеводороды до подачи следующей порции. При дальнейшем охлаждении смеси до заданной температуры произойдет самостоятельная кристаллизация низкоплавких углеводородов. Температура начального разбавления должна быть как можно ниже.

     Скорость  охлаждения сырьевого раствора  до температуры начала кристаллизации  не оказывает никакого влияния  на показатели процесса, поэтому  она может поддерживаться на  любом, сколь угодно высоком,  уровне.

    Исходя из вышеизложенного, основными факторами процесса депарафинизации рафинатов являются:

1. Качество сырья: чем уже пределы выкипания сырья, тем однороднее образующиеся кристаллы, тем лучше твердая фаза отделяется от жидкой.
2. Природа растворителя: она влияет как на микрокристаллическую структуру образующегося осадка, так и на величину температурного эффекта депарафинизации.
3. Состав кетон-ароматического растворителя: чем выше содержание кетонов, тем лучше кристаллическая структура образующихся парафинов. Обычно содержание метилэтилкетона в смеси растворителей колеблется в пределах от 30 до 75 % масс. Чем тяжелее сырье, тем меньше кетонов должно быть в смеси.
4. Кратность разбавления сырья растворителем должна обеспечивать его прокачиваемость и поддерживаться на уровне от 1:3 до 1:5.
5. Температура фильтрации: эта температура определяет выход и качество масла, она зависит от ТЭД.
6. Скорость охлаждения: до температуры начала помутнения скорость охлаждения сырьевой суспензии может быть сколь угодно высокой. При дальнейшем понижении температуры скорость охлаждения не должна быть выше 100 ⁰ С/час.
7. Порционность подачи растворителя: порционное разбавление сырья растворителем позволяет поддерживать оптимальную вязкость раствора и обеспечить формирование благоприятной кристаллической структуры твердых парафинов. Оно применяется при депарафинизации дистиллятных рафинатов широкого фракционного состава.

 

1.2. Депарафинизация  в растворе кетонов

 

     Наиболее  распространенным является процесс  депарафинизации масляных рафинатов  в растворах кетонов. Преимущественное  использование кетонов  в качестве растворителей для процессов депарафинизации обусловлено следующими причинами:

Возможностью использования  смешанного растворителя, состоящего из кетона и ароматического углеводорода. Это позволяет регулировать растворяющую способность растворителя, применять его для депарафинизации различных видов сырья при различных температурных условиях.

     Температурный эффект депарафинизации в этих процессах низок и составляет от 0 до 10 ⁰ С.

Выход масла в этих процессах достаточно высок.

При охлаждении масляного  сырья в растворах кетонов  образуются кристаллы парафиновых  углеводородов, обладающие хорошей  кристаллической структурой даже при  высоких скоростях охлаждения (100 ⁰ С). при этом обеспечивается высокая скорость фильтрации суспензии (от 70 до 140 литров на 1 м³/час).

Температура кипения  кетонов невысока.

     В качестве растворителей в заводской практике используют смеси ацетона и толуола или метилэтилкетона и толуола. Содержание кетонов в смеси колеблется от 30 до 75 % масс. Соотношение между растворителем и маслом колеблется от 1:3 до 1:6 (в массовых соотношениях).

     Поскольку  в процессе депарафинизации очень  важно обеспечить условия для  формирования крупных однородных  кристаллов, то следует поддерживать достаточно низкие скорости его охлаждения. При использовании смесей ацетона с толуолом скорости охлаждения могут поддерживаться на уровне 40-60 ⁰ С/час. Использование в качестве растворителей метилэтилкетона или его смесей с толуолом позволяет увеличить скорость охлаждения до 100 ⁰ С в час.

          Чем выше содержание кетонов в растворителе, тем лучше структура образующихся кристаллов парафинов, тем легче происходит отделение твердой фазы от жидкой при фильтрации. Скорость фильтрации охлажденной смеси в процессе депарафинизации зависит не только от условий проведения кристаллизации, но и от вязкости растворителя. Более высокомолекулярные растворители обладают и более высокой вязкостью, потому с ростом молекулярной массы кетона снижается скорость фильтрации суспензии.

     В процессах  депарафинизации с применением  кетон-ароматических растворителей  серьезное внимание уделяется  обезвоживанию растворителя, так  как присутствие воды не только  снижает растворяющую способность  растворителя, но и вызывает обледенение трубопроводов, коллекторов при пониженных температурах, засорение фильтровальной ткани в процессе фильтрации.

1.3. Описание  технологической схемы установки

 

     Исходя  из свойств перерабатываемого  сырья, выбранного растворителя  и целевых продуктов выбираем двухступенчатую депарафинизацию в кетон-ароматическом растворителе. Охлаждение сырья и кристаллизация твердых углеводородов проводится в регенеративных кристаллизаторах, а затем в аммиачных.

     Установка  состоит из двух отделений:  кристаллизации и фильтрования; регенерации растворителей из растворов депарафинированного масла и гача.

 

Кристаллизационное  и фильтровальное отделение

     Сырье (I) насосом (Н1) подается в водяной холодильник (Х1), где охлаждается до температуры 35°С и направляется в регенеративные кристаллизаторы (КР-1 – КР-17), в которых охлаждение происходит за счет передачи тепла отходящему с установки депарафинированному маслу.

       На данной установке ведется переработка сырья узкого фракционного состава, поэтому весь растворитель вводится в рафинат сразу. Раствор охлаждается в первых по ходу регенеративных кристаллизаторах до температуры около 30 °С. Разбавление осуществляется для того, чтобы снизить вязкость сырьевой суспензии и обеспечить беспрепятственную транспортировку сырьевой смеси насосами. Смешение осуществляют при одинаковой температуре смешиваемых потоков, либо температура растворителя должна быть на 2-3 °С выше, чем температура сырьевой суспензии. Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы избежать образования новых центров кристаллизации. Перед аммиачным кристаллизатором (КА-18) путем смешения с фильтратом второй ступени из емкости (Е6) соотношение сырье: растворитель доводим до требуемого значения (1:3). Далее суспензию направляют в аммиачные кристаллизаторы (Е-18) для доохлаждения до температуры фильтрации. Охлажденная до температуры минус 24°С смесь направляется в питательную емкость (Е1) вакуум-фильтра первой ступени. Из емкости (Е1) суспензия поступает в корыто вакуум - фильтра (Ф1). Фильтрация происходит за счет вакуума, создаваемого вакуум-компрессором, который отсасывает инертный газ, поступающий из вакуум-приемников системы инертного газа. Раствор масла выводится через специальную распределительную головку. Для вывода фильтрата распределительное устройство имеет три отвода, которые называются нижней, средней и верхней вакуум-линиями. Раствор масла забирается насосом (Н2) и подается на охлаждение сырьевой смеси в регенеративные кристаллизаторы (КР-17 – КР-1) и в теплообменник (Т1) для охлаждения поступающего на установку из емкости (Е7) влажного растворителя (II). Доохлаждение сухого растворителя (III) до требуемой температуры осуществляется в аммиачном кристаллизаторе (КА-20). Твердый парафин, оседающий на поверхности барабанного фильтра, промывается растворителем, подаваемым насосом (Н5) из емкости «сухого» растворителя (Е8). Температура растворителя, подаваемого на промывку фильтров первой, второй и третьей ступеней, а также на разбавление сырья регулируется путем смешения потоков холодного и слабо охлажденного растворителя, подаваемого насосом (Н5) из емкости (Е8).

         Гачевая «лепешка» после промывки поступает в зону сушки и отдувки, после чего снимается с фильтровальной ткани ножом и шнеком выводится в емкость (Е2) сбора раствора гача первой ступени. В шнеке гач разбавляется «сухим» растворителем так, чтобы суспензия содержала 80-85 % масс, растворителя. Из емкости (Е2) суспензия забирается насосом (Н3) и подается в питательную емкость (Е3) второй ступени фильтрации, откуда самотеком перетекает в корыто фильтра второй ступени (Ф2). Температура второй ступени выше, чем первой (на 5-10°С), то есть равна минус 18 °С. Фильтраты всех вакуум-линий второй ступени фильтрации подаются в емкость (Е6). «Лепешка» второй ступени промывается растворителем с температурой равной температуры фильтрации и выводится в емкость (Е4). Отсюда суспензия забирается насосом (Н8) на блок регенерации растворителя.

         Регенерация растворителей осуществляется  на двух блоках: блоке регенерации  растворителей из раствора парафина и на блоке регенерации растворителей из раствора депарафинированного масла.

Регенерация растворителей  из раствора депарафннврованного масла.

         Регенерация растворителей из  раствора депарафинированного масла  осуществляется в четыре ступени. Раствор депарафинированного масла (IV) подается через пародистиллятные теплообменники (Т2) и (Т3) и паровой подогреватель (П1) в колонну (К1). Полуотпаренный фильтрат снизу колонны (К1) подается насосом (Н7) через трубное пространство пароподогревателя (П2) в колонну (К2) с температурой 130 - 150°С при давлении Р=0,3 мПа. Пары сверху колонны (К2) вводятся в пародистиллятный теплообменник (Т3), откуда растворитель поступает в конденсатор-холодильник (К-Х1). Остаток снизу колонны (К2) перетекает через пароподогреватель (П3) в колонну (К3) за счет перепада давления. Давление в колонне (К3) составляет 0,17 мПа. Пары растворителя сверху колонны (К3) вместе с парами из колонны (К1) поступают через теплообменник (Т2) и конденсатор-холодильник (К-Х2) в емкость сухого растворителя (Е8).

         Недоотпаренное депарафинированное масло снизу колонны (К3) через гидравлический затвор и паровой подогреватель (П4) перетекает в отпарную колонну (К4), в которой остаток растворителя отгоняется острым водяным паром. Пары растворителя и воды конденсируются в конденсаторе-холодильнике (К-Х3) и направляются в емкость обводненного растворителя (Е10). Депарафинированное масло снизу колонны (К4) после охлаждения откачивается в резервуарный парк.

Регенерация растворителя из раствора парафина.

         Раствор парафина поступает в  отделение регенерации растворителя  из парафина. Регенерация растворителя  осуществляется в три ступени,  так как в растворе парафина  содержится меньше растворителя, чем в растворе депарафинированного  масла.

         Раствор парафина подается через  паровые подогреватели (П5) и (П6) в колонну (К5). Пары растворителя сверху колонны (К5) конденсируются и стекают в ёмкость влажного растворителя (Е10). Остаток снизу колонны (К5) насосом (Н9) подается через паровой подогреватель (П7) в колонну (К6). Остаток снизу колонны (К6) через гидравлический затвор, на котором установлен пароподогреватель (П8), перетекает в колонну (К7), где остатки растворителя отпариваются водяным паром. Пары растворителя и воды сверху колонны (К7) конденсируются в конденсаторе-холодильнике (К-Х4) и стекают в емкость обводненного растворителя (Е10). Парафин VII снизу колонны (К7) откачивается в резервуарный парк.

         Обводненный растворитель в ёмкости (Е10) разделяется на два слоя. Верхний слой (вода в растворителе) перетекает в емкость влажного растворителя (Е11), где растворитель дополнительно отстаивается от воды. Растворитель внизу емкости (Е10) представляет собой водную фазу, которая содержит 15% масс, растворителя. Для его регенерации водная фаза снизу ёмкости забирается насосом (Н10) и направляется в верхнюю часть колонны (К8), в которой растворитель отгоняется из воды с водяным паром. Снизу колонны вода сбрасывайся в канализацию, а пары растворителя и воды после конденсатора-холодильника (К-Х5) собираются в ёмкости (Е10).

 

Принципиальная технологическая  схема отделений кристаллизации и фильтрования установки двухступенчатой  депарафинизации

Н1, Н2, Н3, Н4, Н5 , Н6 – насосы; Т1 – теплообменник; КР1- КР16 – регенеративные кристаллизаторы; КА17, КА18, КА19 – аммиачные кристаллизаторы; Е1, Е2, Е3, Е4, Е5, Е6, Е7, Е8, Е9 – ёмкости; Ф1, Ф2 – фильтры; потоки: I – сырьё; II – влажный растворитель; III – сухой растворитель; IV – раствор депарафинированного масла на регенерацию растворителя; V- раствор парафина на регенерацию растворителя.

 

Принципиальная технологическая  схема отделения регенерации  растворителя установки двухступенчатой  депарафинизации

Т2, Т3 – теплообменники; П1, П2, П3, П4, П5, П6, П7, П8 – паровые подогреватели; К1, К2, К3, К4 – колонны для регенерации растворителя из раствора депарафинированного масла; Н7, Н9, Н10 – насосы; К-Х1, К-Х2, К-Х3, К-Х4, К-Х5, К-Х6 – конденсаторы-холодильники; К5, К6, К7 – колонны для регенерации растворителя из раствора парафина; Е10, Е11 – ёмкости; К8 – кетоновая колонна; потоки: I – раствор депарафинированного масла; II – раствор гача; III – сухой растворитель; IV – влажный растворитель; V – депарафинированное масло; VI – парафин-сырец; VII – водяной пар; VIII – вода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчётная  часть