Деасфальтизация - файл 1.1-1.4.doc

Деасфальтизация
скачать (324.9 kb.)
Доступные файлы (10):
1.1-1.4.doc271kb.17.12.2007 09:23скачать
2.1,2.2.doc322kb.17.12.2007 09:22скачать
2.3.doc119kb.17.12.2007 09:21скачать
2.4.doc165kb.17.12.2007 09:24скачать
Mat Bal.xls37kb.17.12.2007 09:19скачать
n6.docx19kb.17.12.2007 09:22скачать
n7.doc30kb.17.12.2007 09:21скачать
n8.doc32kb.17.12.2007 09:21скачать
n9.doc28kb.17.12.2007 09:23скачать
n10.doc27kb.17.12.2007 09:23скачать

1.1-1.4.doc

1. Теоретические основы процесса
1.1. Общая характеристика процесса

Эффективность очистки остатков нефти от смолистых веществ индивиду­альными избирательными растворителями невысока даже при их высокой крат­ности к сырью. Объясняется это тем, что не все компоненты АСВ хорошо растворяются в избирательных растворителях. Для удаления АСВ используют неполярные растворители типа сжиженного пропана или бутана.

В процессе деасфальтизации идут одновременно два процесса:

С ростом молекулярной массы растворителя увеличивается его растворяю­щая способность, и поэтому уменьшается селективность процесса. Исходя из этого, наибольшее применение получил пропан.

При температурах, далеких от критической, сжиженный пропан растворяет масляное сырье, т. к. растворимость последнего обусловлена только дисперси­онным взаимодействием. Однако свойства пропана существенно изменяются при приближении условий к критическим.

Критическая температура вещества - это максимальная температура, при которой жидкая и паровая фазы могут сосуществовать в равновесии.

При температурах, близких к критической температуре пропана (96,8°С), растворимость составных частей масляного сырья уменьшается. Происходит это потому, что с приближением температуры раствора к области критического со­стояния данного растворителя резко снижается его плотность и, следовательно, резко увеличивается мольный объем. Эти же показатели для высокомо­лекулярных углеводородов сырья изменяются относительно мало.

В результате уменьшаются силы притяжения между молекулами раствори­теля и углеводородов, что приводит к снижению растворимости. Зависимость выделения наиболее высокомолекулярных компонентов концентрата нефти из раствора в пропане от его плотности (рис. 1) прямолинейна при обычных температурных условиях процесса деасфальтизации.



Рис.1. Зависимость выхода асфальта из концентрата нефти от плотности пропана; кратность пропана 8:1 (об.).

Растворимость углеводородов масляного сырья в пропане в области повышенных температур (75 — 90°С) уменьшается с увеличением их плотности и молекулярной массы. Смолы и особенно асфальтены — наименее растворимые в жидком пропане компоненты сырья; на этом основано использование пропана как деасфальтирующего растворителя.

Вблизи критической температуры образуется два раствора: насыщенный раствор углеводородов в пропане и насыщенный раствор пропана в углеводородах. За счет разделения этих растворов и осуществляется очистка исходного сырья. В пропане, прежде всего, растворяются желательные компоненты, а в смеси нежелательных компонентов остается небольшое количество растворителя.

При смешении гудрона с пропаном первые порции его полностью растворяются в сырье. Количество растворителя, требуемое для насыщения разделяемого сырья, зависит от состава исходного продукта и температуры. Чем больше исходный продукт содержит АСВ и углеводородов высокого молекулярного веса и плотности, тем меньше растворителя требуется для насыщения. Чем ниже температура, тем больше растворителя расходуется на достижение насыщения [2, с. 80].
1.2. Характеристика сырья и продуктов

Эффективность деасфальтизации зависит от глубины отбора масляных фракций при вакуумной перегонке мазута — содержания в гудроне фракций до 500°С. Низкомолекулярные фракции деасфальтизата более растворимы в пропа­не в области температур, близких к критической, чем высокомолекулярные. Кроме того, вследствие влияния дисперсионных сил низкомолекулярные фрак­ции действуют как промежуточный растворитель, повышающий растворимость в пропане высококипящих фракций и смолистых веществ. Это затрудняет их отде­ление. Обычно сырье широкого фракционного состава деасфальтируется хуже, чем сырье, освобожденное от легких фракций. В частности, деасфальтизаты мас­ляных нефтей, полученные из более концентрированного сырья (без фракций до 500°С), имеют меньшую коксуемость и менее интенсивную окраску, чем деас­фальтизаты с нижекипящими фракциями.

Эффективность процесса деасфальтизации оценивают по такому показате­лю как коксуемость. По коксуемости можно приблизительно оценить выход по­лучаемого деасфальтизата. Для этой цели Б. И. Бондаренко предложил следую­щее эмпирическое уравнение [2, с. 83]:

Y=94-4X + 0,1(X-10)2,

где Y- выход деасфальтизата с коксуемостью 1,1 — 1,2% (мае.) на сырье;

X - коксуемость исходного сырья (концентрата, гудрона), составляющая от 4 до 18% (маcc).

Сырьем проектируемой установки является гудрон Шараплийской нефти.

Месторождение расположено в юго-восточной части Амударьинской нефтегазоносной области Мургабской впадины (нефти Средней Азии) [3, с. 94].

Характеристика гудрона Шараплийской нефти приведена в табл. 1.1

Таблица 1.1. Характеристика гудрона Шараплийской нефти

Фракция



ВУ100

Мr

Тзаст

Твспышки

Коксуемость, %

Содержание S, %

>470

0,9394

11,7

530

45

300

9,9

0,63


В процессе деасфальтизации получают деасфальтизат и асфальт.

Определим выход получаемого деасфальтизата по формуле Б. И. Бондаренко:

Y= 94 – 4∙9,9 + 0,1∙ (9,9 - 10)2 = 54,4% (масс.)

Молекулярную массу деасфальтизата определим, используя график [4, с. 109, рис. 3.3.]: Мдеасф. = 500.

Характеристика деасфальтизата приведена в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Характеристика деасфальтизата

Выход на реакцию, %



?100, сСт


Mr

Коксуемость, %


54,4

0,926

63,8

500

1,1-1,2


Относительную плотность битума найдем по соотношению:



где X — процент деасфальтизата в сырье;  — относительные плотности соот­ветственно сырья, битума и деасфальтизата.


Тогда для битума: = 0,956.

Молекулярную массу битума найдем по соотношению:


где X — процент деасфальтизата в сырье; М — молекулярные массы соответст­венно сырья, битума и деасфальтизата.


Тогда для битума: Мбитум = 570.

Характеристика битума приведена в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Характеристика битума

Выход на фракцию, %



Mr

45,6

0,956

570

В качестве растворителя в процессе деасфальтизации используется сжиженный пропан.

На большинстве промышленных установок деафальтизации применяют пропан 95 - 96% чистоты.

Характеристика растворителя приведена в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Характеристика пропанового растворителя

Компонент

Мr

Ткип, С

Масс. Доля, Хi

Мол. Доля, X’i

С2Н6

30

-88.5

0.030

0.044

С3Н8

44

-42.1

0.956

0.948

С4Н10

58

-0.5

0.014

0.008

Сумма:







1.000

1.000

1.3. Влияние параметров на процесс

Необходимая кратность пропана к сырью при осаждении смолисто-асфальтеновых веществ зависит от концентрации желательных углеводородов в сырье. Для малосмолистого сырья с высоким содержанием парафино-масляных компонентов требуется более высокая кратность пропана, чем для сырья, богато­го смолисто-асфальтеновыми веществами.

Обычно при использовании малосмолистого сырья соотношение пропан : сырье поддерживается на уровне 8:1 (по объему), а при использовании смоли­стой нефти это соотношение составляет 4:1 (по объему).

Процесс деасфальтизации проводится в интервале температур 50—85°С, так как до 40—50°С нейтральные смолы, хотя и плохо, но растворяются в про­пане, а при температуре 90°С, близкой к критической температуре пропана (96,8°С), многие ценные углеводороды не растворяются в нем и выпадают вме­сте со смолами.

Для более полного извлечения углеводородов из сырья внизу колонны под­держивают температуру в пределах 50—65°С. Чтобы более полно удалить из раствора деасфальтизата (легкой фазы) смолистые вещества, температуру его вверху колонны доводят до 75—88°С. Перепад температуры в колонне (темпера­турный градиент деасфальтизации) создается не только нагревом до определен­ных температур пропана и сырья, вводимых в колонну, но и сообщением тепла раствору деасфальтизата в верхнем подогревателе—внешнем или внутреннем.

Температура вверху колонны определяет качество получаемого деасфаль­тизата, температура внизу — его выход. С повышением или понижением темпе­ратуры раствора вверху колонны даже на 2°С качество деасфальтизата (коксуе­мость, показатель преломления и т. д.) и его выход заметно изменяются. Если повысить температуру вверху колонны для получения деасфальтизата лучшего качества и одновременно сверх допустимого понизить температуру внизу для увеличения его отбора, то колонна может "захлебнуться" из-за избытка внутрен­него орошения, циркуляции чрезмерно большого количества раствора между ни­зом и верхом колонны. Неудачно подобранный режим приводит к неустойчивой работе колонны, что недопустимо.

Нежелательные компоненты, выделяющиеся при повышении температуры из верхнего раствора, опускаются вниз колонны и обрабатываются встречным потоком пропана. Снизу колонны уходит битумный раствор, содержащий около 35% (мае.) пропана, а сверху—раствор деасфальтизата, содержащий примерно 85% (мае.) пропана. Уровень раздела фаз находится ниже места ввода пропана в колонну.

Деасфальтизация осуществляется под давлением в деасфальтизационной колонне в пределах 3,5 - 4,5 МПа в зависимости от температуры процесса.

Главными факторами процесса деасфальтизации являются не только темпе­ратура, давление и кратность пропана к сырью, но и тип растворителя, а также чистота растворителя.

Содержание в пропане более 2-3% метана и этана ведет к снижению отбо­ра деасфальтизата, повышению давления в экстракционной колонне и в системе регенерации, способствуют снижению коэффициента теплопередачи.

Присутствие бутана и более тяжелых углеводородов ведет к увелечению выхода деасфальтизата, но одновременно ухудшается его качество (возрастает коксуемость, ухудшается цвет, повышается вязкость).

Присутствие пропилена и бутиленов также нежелательно, так как они по­вышают растворимость смол и полициклических ароматических углеводородов. В техническом пропане не должно быть серосодержащих соединений, так как они вызывают коррозию аппаратов и трубопроводов.

Однако в последнее время проводятся исследования по применению парно­го растворителя пропан - бутан, ввиду того, что наличие двух компонентов по­зволяет варьировать растворяющую способность растворителя при изменении свойств и состава используемого сырья.

Эффективность деасфальтизации зависит также, как уже отмечалось выше, от качества сырья.


1.4. Описание технологической схемы установки

Остаточное сырье (полугудрон или гудрон ) насосом 1 прокачива­ется через паровой подогреватель 2, в котором оно нагревается до необ­ходимой температуры (100-150 °С) и поступает в деасфальтизационную колонну выше её середины (Р = 3,7-4,0 МПа) (рис. 2).

Сжиженный пропан из ёмкости 8 забирается насосом 9, прокачи­вается через паровой подогреватель 10 и подается в нижнюю часть ко­лонны деасфальтизации 3. Пропан, поднимаясь вверх, контактирует в противотоке с опускающимся тяжелым маслом. Раствор деасфальтируе-мого масла, содержащий основное количество пропана (около 85 % маc. пропана и 15% маc. деасфальтизата) выводится сверху колонны 3. Далее он проходит через горизонтальные испарители 4, обогреваемые паром низкого давления, в которых при температуре 50-100 °С и давлении 2,2-2,3 МПа, отделяется около половины всего пропана.

Затем деасфальтизат поступает в испарители 5, обогреваемые па­ром высокого давления. В этих испарителях выделение пропана осуще­ствляется при температуре 150-170 °С под давлением 1,5-2,0 МПа. Да­лее раствор деасфальтизата направляется в колонну 13, в которой про­пан отгоняется от масла открытым водяным паром под давлением 0,15 МПа. Готовое деасфальтированное масло V откачивается снизу отпарной колонны 13. Асфальтовый раствор снизу колонны 3, содержащий до 35% мае. пропана) поступает в однопоточную печь 11 и после нагрева в ней до 220-250 °С через испарительную емкость 12, где под давлением испаряется основная часть пропана, в отпарную колонну 16. Остатки пропана отпариваются открытым паром III в атмосферной отпарной ко­лонне 16. Асфальт откачивается снизу колонны 16 насосом 17 и через холодильник 18 направляется в товарный парк. Пары пропана из испа­рителей 4,5 и емкости 12 направляются в воздушный конденсатор - хо­лодильник 6. Затем пропан через водяной холодильник 7 поступает в емкость 8 для сбора сжиженного пропана II. Пары пропана низкого дав­ления из отпарных колон 13 и 16 освобождаются от водяных паров в конденсаторе смешения 19 и через дренажную емкость 20, в которой па­ры пропана отделяются от жидкого пропана, поступают в линию ком­прессора 21, а затем через холодильники 22 и 7 - в емкость 8.

РР







Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации