Этот блок имеет ряд специфических особенностей. Как и для атмосферной части, расчет начинают с выбора типа и числа тарелок. Рекомендуются клапанные или ситчатые тарелки с отбойными элементами. В последние годы широко внедряются регулярные насадки (они обладают низким гидравлическим сопротивлением).
Общее число тарелок в укрепляющей секции – 16 (топливный вариант), или 20 (масляный вариант).
Давление вверху колонны принимают равным 5,33–6,66 кПа (40–50 мм рт. ст.) и, с учетом перепада давления на тарелках, находят давление в характерных сечениях.
Температуру нагрева мазута обычно задают в интервале 390–420 °С. Далее определяют долю отгона (аналитическим или графическим методом).
Особенностью работы вакуумной колонны является то, что сверху ее в паровой фазе не отбирается дистиллят, а весь поток паров конденсируется с помощью верхнего циркуляционного орошения. Сверху колонны уходит водяной пар, легкие газойлевые фракции, углеводородный газ, образовавшийся при крекинге мазута, инертный газ, СО2, Н2S.
Температуру верха вакуумной колонны обычно принимают равной
60–80 °С.
Важным элементом вакуумной колонны является ее конденсационно-вакуумсоздающая система (рис. 6.6).
Эта система состоит из четырех ступеней:
1 ступень – верхнее циркуляционное орошение, с помощью которого конденсируются пары легкого газойля, но не конденсируется водяной пар. Температура паров над тарелками верхнего циркуляционного орошения
60–70 °С.
 |
Рис. 6.6. Схема конденсационно-вакуумсоздающей системы АВТ:
1 – вакуумная колонна; 2, 3 – воздушный и водяной конденсаторы паров;
4 – водяной холодильник; 5 – паровой эжектор; 6 – абсорбер; 7 – сепаратор; 8 – насос.
I – парогазовая смесь; II – фракция легкого газойля; III – неконденсируемые газы;
IV – конденсат водяного пара; V – водяной пар; VI – абсорбент; VII – верхнее циркуляционное орошение.
2 ступень – выносные конденсаторы воздушного и водяного охлаждения, в которых вынесенные из колонны водяные и углеводородные пары должны быть сконденсированы с максимальной полнотой.
3 ступень – барометрический конденсатор смешения, в котором за счет прямого контакта с водой конденсируются наиболее легкие углеводороды (недостатком является загрязнение воды нефтепродуктами и необходимость ее очистки). Позднее барометрический конденсатор был заменен на закрытую абсорбционную систему. В этом случае углеводороды поглощаются абсорбентом (тяжелое дизельное топливо).
4 ступень – вакуумный насос (эжектор), обычно имеющий 2 или 3 ступени. В водяных конденсаторах этих ступеней (или абсорберах) также конденсируется часть углеводородов за счет повышения давления от рабочего (5–6 кПа) до атмосферного (100–105 кПа) (в случае абсорберов часть неконденсируемых углеводородных газов поглощается абсорбентом).
6.7. Перегонка нефти с ректификацией
Задачей прямой перегонки нефти является не только разделение ее на фракции, но и обеспечение заданных свойств этих фракций (по фракционному составу и физико-химическим свойствам). Для этого паровая и жидкая фаза, получаемые в ходе однократного испарения, должны быть подвергнуты концентрированию по низкокипящим и высококипящим углеводородам. Эта цель достигается ректификацией паровой и жидкой фаз. Сущность процесса ректификации состоит в многократном контактировании встречных потоков паров и жидкости, каждый акт такого контакта сопровождается парциальной конденсацией паров и парциальным испарением жидкости. При этом пары обогащаются низкокипящими компонентами, а жидкость – высококипящими. Схема ректификации нефти на две фракции показана на рис. 6.7.
 |
В случае необходимости перегонки нефти на n фракций, должно быть использовано n – 1 ректификационных колонн (рис. 6.8).
Рис. 6.7. Схема ректификации нефти на две фракции:
1 – нагреватель; 2 – испаритель; 3 – укрепляющая (верхняя) часть колонны; 4 – отгонная (нижняя) часть колонны; 5 – конденсатор; 6 – сепаратор.
I – сырье; II – парожидкостная смесь; III – остаток; IV – углеводородный газ;
V – дистиллят; VI – водяной пар; VII – орошение.
Рис. 6.8. Схема ректификации многокомпонентных смесей:
1, 2, 3 – ректификационные колонны 1-ой, 2-ой и 3-ей ступени; 4 – сложная колонна;
5 – печь; 6 – полный конденсатор; 7 – приемник конденсата; 8 – насос; 9 – теплообменник;
10 – парциальный конденсатор; 11 – отпарная колонна.
I – нефть; II – бензин; III – керосин; IV – дизельное топливо; V – мазут; VI – углеводородный газ; VII – водяной пар.
По варианту (а) колонны работают последовательно по остатку. Остаток дистилляции выводится в этом случае снизу последней колонны. Вариант (б) представляет развитие перегонки за счет многоступенчатой ректификации паровой фазы нефти. В этом случае наиболее тяжелый остаток выводится снизу первой колонны.
Вариант (в) – осуществление ректификации в одной сложной колонне с отпарными секциями. В этом случае укрепляющие (верхние) части колонн 2 и 3 как бы поставлены на колонну 1, а отгонные (нижние) части колонн 2 и 3 вынесены в виде отдельных отпарных колонн 11. Такое устройство позволяет упростить схему разделения и иметь одну сложную колонну вместо трех простых.
Для перегонки нефтяных фракций, выкипающих при температуре выше 350 °С, используют перегонку при низком остаточном давлении в вакуумной колонне (рис. 6.9).
 |
Рис. 6.9. Схема вакуумной колонны:
1 – атмосферная колонна; 2 – вакуумная колонна; 3 – печь; 4 – отпарная колонна;
5 – сепаратор; 6 – вакуумный приемник; 7 – вакуумсоздающая система; 8 – конденсатор;
9 – теплообменник.
I – мазут; II – легкая газойлевая фракция (до 360 °С); III, IV – 1 и 2 боковые дистилляты (350–420 и 420–500 °С); V – гудрон (свыше 500 °С); VI – углеводородные и др. газы;
VII – верхнее циркуляционое орошение; VIII – водяной пар; IX – конденсат водяного пара.