Установка первичной переработки нефти Игровской нефти верейского горизонта

Расход водяного пара на атмосферных трубчатых установках обычно составляет 1,2-1,5 вес. %; на вакуумных 5-8 вес. % от перегоняемого сырья.

1.3 Основные аппараты и оборудование АВТ установок

1.3.1 Основные типы ректификационных колонн

Массообменные, или диффузионные, процессы наиболее распространены на газоперерабатывающих заводах. Технологическое  назначение их весьма разнообразно, однако сущность всех процессов массообмена  заключается главным образом  в разделении смесей посредством  переноса вещества из одной фазы в другую путем диффузии. Диффузионные процессы обратимы, их направление определяется законами фазового равновесия, фактическими концентрациями в массообменивающихся фазах, а также температурой и давлением, при которых осуществляется процесс.

На технологических  установках АГПЗ (на установках абсорбционной (гликолевой) осушки газа, установках абсорбционной  очистки газа от кислых компонентов, установках стабилизации конденсата) осуществляется сепарация газа от кислых компонентов (Н₂S, СO₂), кислой воды, и переработка газового конденсата (из него выделяют целевые продукты - бензин, дизельное топливо, мазут, сжиженные газы и т.д.).

Аппараты колонного  типа представляют собой цилиндрические сосуды вертикального типа, сделанные  из материалов, устойчивых к действию обрабатываемых веществ, и рассчитанные на соответствующее давление. Они оборудуются штуцерами, люками-лазами, патрубками и другими приспособлениями, необходимыми для эксплуатации колонны при заданном режиме и проведении ремонтно-монтажных работ. Основные размеры колонны (высота и диаметр, число тарелок, размеры штуцеров, патрубков, число предохранительных клапанов и др.) определяются технологическими, термодинамическими, гидравлическими и механическими расчетами. Размеры колонн зависят от состава обрабатываемых продуктов, давления, температуры, системы орошения и других факторов.

Каждый массообменный  аппарат носит наименование конкретного, целенаправленного массообменного процесса. Так, например:  
- ректификационная колонна - это аппарат, в котором происходит процесс ректификации, т.е. массообмен между жидкой и паровой фазами для четкого разделения компонентов на практически чистые фракции, различающиеся температурой кипения. Диффузионный процесс разделения жидкостей ректификацией возможен при условии, что температуры кипения жидкостей различны. Для осуществления диффузии пары и жидкости должны как можно лучше контактировать между собой, двигаясь в ректификационной колонне навстречу друг другу: жидкость под собственным весом сверху вниз, пары — снизу вверх. Из свойств равновесной системы известно, что при контактировании неравновесных паровой и жидкой фаз система стремиться к состоянию равновесия в результате массообмена и теплообмена между этими фазами. Следовательно, для протекания ректификации необходимо, чтобы контактируемые жидкость и пары при одном и том же давлении не были равновесными. Иными словами, нужно, чтобы температура жидкости была ниже температуры паров.

Тарельчатые колонны. Классическими типами колонных аппаратов, получивших наиболее широкое распространение, являются тарельчатые и насадочные колонны. Конструкции тарельчатых колонн весьма разнообразны. Это объясняется большим ассортиментом перерабатываемого сырья, широким диапазоном производительности и различным гидравлическим режимом колонн. Они представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат, разделенный по высоте на несколько отсеков, оборудованных тарелками различной конструкции. Тарелки монтируют горизонтально внутри колонны. В качестве конструкционного материала для изготовления колонных аппаратов наиболее широко применяют углеродистую и кислотостойкую сталь, реже цветные металлы и чугун. В настоящее время осваиваются тарельчатые колонны из неметаллических материалов — керамики, графита и фторопласта.

В газоперерабатывающей промышленности применяют тарельчатые колонны различных размеров: от небольших диаметром 300—400мм до крупнотоннажных высокопроизводительных установок с колоннами диаметром 5—12 м. Высота колонны зависит от числа тарелок и расстояния между ними. Чем меньше расстояние, тем ниже колонна. Обычно расстояние между тарелками 250—300 мм. По соображениям конструктивного порядка и возможности ремонта и очистки тарелок в колоннах большого диаметра расстояния между ними увеличивают до 500—600 мм. Кипятильники в ректификационных установках малой производительности делают в виде змеевиков, установленных непосредственно в кубе, но более часто кипятильник монтируют в виде выносного теплообменника. В колоннах непрерывного действия не нужен большой объем кубовой жидкости и кубом в них является нижняя часть колонны высотой 1—2,5 м.  К тарелкам предъявляют следующие требования: Они должны иметь высокий КПД, т.е. обеспечивать хороший контакт между жидкостью и паром; обладать малым гидравлическим сопротивлением; устойчиво работать при значительном колебании расходов жидкости и пара; тарелки должны быть просты по конструкции, удобны в эксплуатации; нечувствительны к различным осадкам и отложениям; иметь малый вес. Наибольшее применение находят колпачковые, клапанные тарелки, тарелки из S - образных элементов. Они имеют специальные переливы для поступающей и уходящей жидкости и направляющие элементы для прохода газа.

Тарелки в колонне  необходимо устанавливать строго горизонтально, так как при перекосе часть  колпачков оказываются не залитыми жидкостью, и через эти колпачки устремляется основной поток пара, что резко ухудшает работу колонны. Не допускаются коробление тарелок и прогиб их под действием собственного веса и веса жидкости. Максимальное отклонение отдельных точек тарелки от горизонтальной плоскости не должно превышать 6мм. Для обеспечения этого требования тарелки больших диаметров укрепляют снизу ребрами жесткости.

Насадочная  колонна. Насадочная колонна, наиболее простая по конструкции, представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат, заполненный по всей высоте или на отдельных участках так называемой насадкой — определенных размеров и конфигурации телами из инертных материалов. 
 Насадочные колонны широко применяют для процессов абсорбции, очистки, охлаждения и увлажнения газов, иногда ректификации. Они удовлетворительно работают только при обильном и равномерном орошении насадки жидкостью. Различаются два основных режима работы насадочных аппаратов: пленочный, при котором жидкость, омываемая газом, стекает по элементам насадки, и эмульгационный, когда весь аппарат заполнен жидкостью, а через слой ее между элементами насадки барботирует газ.

Основные элементы насадочных колонн — насадка, опорные колосники, устройства для орошения и распределения жидкости.  
Насадка предназначена для создания большой поверхности контакта между стекающей по ней жидкостью и поднимающимся потоком паров и интенсивного перемешивания их. Контакт и массообмен в насадочной колонне происходят непрерывно на всем участке аппарата, заполненном насадкой, и осуществляется в противотоке газа и плёнки жидкости на поверхности элементов насадки и в дисперсном слое жидкость - газ между отдельными элементами насадки. Этим и отличается работа насадочной колонны от тарельчатой.

Кольца Рашига диаметром 10 – 150 мм применяют наиболее часто. Они просты по конструкции, дешевы в изготовлении и обеспечивают удовлетворительный контакт между жидкостью и газом. Лучше по своим показателям кольца Палля. Они в отличие от колец Рашига имеют языки, изогнутые внутрь. Седловидная насадка предпочтительна при работе с продуктами, загрязняющими насадку. Элементы насадки изготавливают из керамики, фарфора или тонколистового металла. В промышленных колоннах в основном применяют насадочные кольца диаметром 25 и 50мм. Насадку укладывают беспорядочно на колосниковую решетку, представляющую собой тарелку, составленную из перфорированных (дырчатых), просечно-вытяжных металлических листов или пластинчатых решеток. Колосники должны быть прочными и долговечными. Их монтируют из отдельных секций на жестком металлическом каркасе. К насадкам предъявляют следующие требования: большая поверхность, нечувствительность к загрязнениям и осадкам, малое гидравлическое сопротивление, простота изготовления, низкая стоимость.

В насадочных колоннах практически невозможно добиться равномерного распределения стекающей сверху вниз жидкости по всем поперечным сечениям аппарата. Особенно неравномерно распределяется жидкость при больших диаметрах колонн. Именно поэтому контактирование фаз в них недостаточно, вследствие чего трудно достигнуть четкого разделения.  
 Различают насадки насыпные (из отдельных элементов) и хордовые (из полос, пластин, решеток). Плоскопараллельную насадку с успехом применяют в вакуумных колоннах, где особенно важно снизить гидравлическое сопротивление. Она представляет собой пакет пластин высотой 0,5—0,8м, стянутый болтами. Зазоры между пластинами фиксируются дистанционными втулками. Насадка устанавливается таким образом, чтобы листы каждого последующего пакета были повернуты на 45—90° по отношению к предыдущему.

Насадочные колонны  имеют люки для разгрузки и  загрузки насадки, которые устанавливают  в верхней и нижней точках каждого  слоя. Патрубки для входа газа снабжают козырьками или зонтами, препятствующими  затеканию в них жидкости.

1.3.2 Теплообменные аппараты

В химической промышленности широко распространены тепловые процессы — нагревание и охлаждение жидкостей  и газов и конденсация паров, которые проводятся в теплообменных  аппаратах (теплообменниках). Теплообменное  оборудование занимает значительный удельный вёс в химической технологии. Теплообменники работают с самыми различными средами, коррозионными, токсичными и высоковязкими продуктами. Их эксплуатируют при температурах до 1000°С и давлениях до 200МПа.   

Теплообменниками называют аппараты, предназначенные для передачи тепла от одних веществ к другим. Вещества, участвующие в процессе передачи тепла, называются теплоносителями. Теплообменные аппараты подразделяются в зависимости от формы поверхности, вида теплоносителей, способа передачи теплоты. В соответствии с последним показателем их можно классифицировать на поверхностные (рекуперативные), смесительные (контактные) и регенеративные. Поверхностные теплообменники представляют собой наиболее значительную и важную группу теплообменных аппаратов, используемых в химической технологии. В поверхностных теплообменниках теплоносители разделены стенкой, причем теплота передается через поверхность этой стенки. Если поверхность теплообмена в таких теплообменниках формируется из труб, то их называют трубчатыми. В другой группе поверхностных теплообменников поверхностью теплообмена являются стенка аппарата или металлические плоские листы.

В смесительных (или контактных) теплообменниках теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей. К смесительным теплообменникам относятся, например, градирни. В регенеративных теплообменниках процесс переноса теплоты от горячего теплоносителя к холодному разделяется во времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки. Теплообменники этого типа часто применяют для регенерации теплоты отходящих газов.

Необходимо учитывать  технологическое назначение теплообменников: различают аппараты для процесса теплообмена без изменения агрегатного  состояния продуктов, конденсаторы, испарители и реакционные аппараты, сопровождающиеся интенсивным теплообменом. Характер процессов, протекающих в теплообменнике, определяет в значительной степени его конструкцию.

Поверхностные теплообменники. Такие теплообменники широко распространены в промышленности, особенно теплообменники трубчатого типа. При выборе конструкции и решении вопроса, в какую полость направлять тот или иной теплоагент, руководствуются следующими общими соображениями:

-  при высоком давлении теплоносителей применяют трубчатые теплообменники и теплоноситель с более высоким давлением направляют по трубам, так как они имеют малый диаметр и могут выдержать большое давление;

-  корродирующий теплоноситель в трубчатых теплообменниках также целесообразно направлять по трубам;

- загрязненные или дающие отложения  теплоагенты необходимо направлять  с той стороны поверхности  теплообмена, где возможно производить  очистку (в кожухотрубчатых теплообменниках  более доступное для очистки,  трубное пространство, в змеевиковых теплообменниках — наружная сторона труб;

- для повышения эффективности  теплообменников стремятся по  возможности уменьшить сечение  каналов для движения теплоагентов, так как коэффициент теплоотдачи  возрастает с увеличением скорости.

Кожухотрубчатые теплообменники. Они достаточно просты в изготовлении, отличаются возможностью развивать большую поверхность теплообмена в одном аппарате, надежны в работе. К кожуху с помощью болтов и прокладок крепятся крышка и днище. Один из теплоносителей протекает по трубам, другой - по межтрубному пространству. Теплота от одного теплоносителя другому передается через поверхность стенок труб. Обычно нагреваемый теплоноситель подается снизу, а охлаждаемый теплоноситель - сверху вниз противотоком. Такое движение теплоносителей способствует более эффективному переносу теплоты, так как при этом происходит совпадение направления движения каждого теплоносителя с направлением, в котором стремится двигаться данный теплоноситель под влиянием изменения его плотности при нагревании или охлаждении.  Наиболее распространенный способ размещения труб в трубных решетках - по вершинам правильных шестиугольников. Применяются и другие способы размещения труб (по вершинам квадратов, по концентрическим окружностям).  
 В многоходовом по трубному пространству теплообменнике с помощью поперечных перегородок, установленных в крышках теплообменников, трубный пучок разделен на секции, или ходы, по которым последовательно движется теплоноситель. При этом число труб в каждой секции обычно примерно одинаковое. Очевидно, что в таких теплообменниках при одном и том же расходе теплоносителя скорость его движения по трубам увеличивается кратно числу ходов. Для увеличения скорости в межтрубном пространстве в нем устанавливают ряд сегментных перегородок. В горизонтальных теплообменниках эти перегородки являются одновременно промежуточными опорами для труб. Двухтрубные теплообменники применяют для процессов со сравнительно небольшими тепловыми нагрузками и соответственно малыми поверхностями теплообмена (не более десятков квадратных метров).