Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Таблица 1

Показатели работы отбензинивающей колонны с дистиллятом н.к.-120 °С

Таблица 2

Показатели работы отбензинивающей колонны с дистиллятом н.к.-140 °С

Таблица 3

Показатели работы отбензинивающей колонны с дистиллятом н.к.-160 °С

Таблица 4

Показатели работы отбензинивающей колонны с дистиллятом н.к.-180 °С

Рис. 1. Влияние глубины отбензинивания и чёткости ректификации на минимальное число теоретических тарелок (Nmin) при отборе дистиллята: 1 – н.к.-120 °С, 2 – н.к.-140 °С, 3 – н.к.-160 °С, 4 – н.к.-180 °С

Рис. 2. Влияние глубины отбензинивания и чёткости ректификации на минимальное флегмовое число (Rmin) при отборе дистиллята: 1 – н.к.-120 °С, 2 – н.к.-140 °С, 3 – н.к.-160 °С, 4 – н.к.-180 °С

Рис. 3. Влияние глубины отбензинивания и чёткости ректификации на оптимальное флегмовое число (Rопт) при отборе дистиллята: 1 – н.к.-120 °С, 2 – н.к.-140 °С, 3 – н.к.-160 °С, 4 – н.к.-180 °С

Рис. 4. Влияние глубины отбензинивания на флегмовое число при чёткости ректификации φ = 0,8: 1 – минимальное флегмовое число (Rmin), 2 – оптимальное флегмовое число (Rопт)

Рис. 5. Влияние глубины отбензинивания на число тарелок при чёткости ректификации φ = 0,8: 1 – число тарелок в верхней части колонны (Nв), 2 – число тарелок в нижней части колонны (Nн), 3 – общее число тарелок (Nраб)

Результаты исследования показали, что увеличение температуры конца кипения дистиллята отбензинивающей колонны, то есть повышение глубины отбензинивания, влияет на все основные показатели работы ректификационной колонны.

Минимальное Rmin и оптимальное Rопт флегмовые числа в колонне с увеличением чёткости ректификации изменяются разнонаправленно. Например, при отборе дистиллята н.к.-140 °С Rmin увеличивается с 0,3 до 0,7, а Rопт снижается от 3,7 до 2,5 (табл. 2). Снижение оптимального флегмового числа связано с уменьшением количества отбираемого более чистого дистиллята. При этом также снижаются эксплуатационные затраты на создание необходимого количества флегмы на верху колонны. С повышением глубины отбензинивания нефти и неизменной чёткости ректификации наблюдается обратная картина. Так, при j = 0,9 Rmin уменьшается с 0,8 до 0,4, а Rопт повышается от 2,4 до 3,2 (рис. 2, 3). Рост величины оптимального флегмового числа в этом случае связан с увеличением температуры конца кипения дистиллята и, следовательно, массового расхода верхнего продукта.

Необходимое минимальное число теоретических тарелок Nmin в колонне с повышением чёткости ректификации с 0,7 до 0,95 увеличивается более чем в три раза, независимо от состава дистиллята. Так, при отборе дистиллята н.к.-120 °С Nmin увеличивается с 4 до 14 (табл. 1). Но при неизменной чёткости ректификации минимальное число тарелок остаётся практически на одном уровне независимо от состава дистиллята. Например, Nmin при чёткости ректификации j = 0,8 с увеличением глубины отбензинивания составляет соответственно 6,98; 7,05; 7,24 и 7,33 (рис. 1). Рабочее число тарелок в колонне, так же как и минимальное число тарелок, неизменно увеличивается с повышением чёткости ректификации. Это относится и к концентрационнной и к отгонной части колонны. Например, число тарелок в верхней части колонны увеличивается с 8 до 27 с повышеним чёткости ректификации от 0,7 до 0,95 и отборе дистиллята н.к.-180 °С (табл. 4).

Увеличение глубины отбензинивания при неизменной чёткости ректификации приводит с снижению необходимого числа тарелок в верхней части колонны и к повышению этого числа в нижней части. Так, при чёткости ректификации 0,95 число тарелок в верхней части колонны снижается с 31 до 27, а в нижней – увеличивается с 23 до 33. Из этого следует, что с утяжелением дистиллята место ввода сырья должно больше смещаться вверх по высоте колонны. Общее число тарелок в колонне Nраб при невысоких значениях чёткости ректификации (0,7…0,8) практически не зависит от глубины отбензинивания и составляет 18; 22; 28 соответственно для j = 0,7; 0,75; 0,8. Для высоких значений j общее число тарелок увеличивается с глубиной отбензинивания. Так, Nраб повышается в этом случае с 54 до 60 при чёткости ректификации 0,95. Необходимый диаметр колонны неизменно снижается с повышением чёткости ректификации. Например, с дистиллятом н.к.-160 °С диаметр уменьшается с 5,6 до 3,9 м, что связано с уменьшением объёмного расхода паровой фазы в колонне, который, в свою очередь, зависит от расхода дистиллята. С повышением глубины отбензинивания при постоянном значении j необходимый диаметр колонны увеличивается, так как повышается массовое количество отбираемого дистиллята и, следовательно, количество паров в верхнем сечении колонны. Так, с утяжелением дистиллята при j = 0,85 необходимый диаметр колонны увеличивается с 3 до 5 м.

Расход тепла на обогрев куба колонны Qв неизменно снижается с повышением чёткости ректификации (например, с 40,7 до 38,4 МВт при дистилляте н.к.-120 °С), что связано со снижением количества дистиллята и объёмного расхода паровой фазы в колонне. С увеличением глубины отбензинивания расход тепла повышается, так как повышается массовый расход отбираемого дистиллята и необходимо создать больший расход паров в колонне. Например, в этом случае Qв увеличивается с 39 до 68,1 МВт при чёткости ректификации j = 0,85. Увеличение Qв при утяжелении дистиллята приводит к росту энергозатрат на процесс перегонки. Необходимые температуры верха tв и низа tн колонны с повышением чёткости ректификации меняются разнонаправленно: tв неизменно снижается, а tн повышается. Так, при отборе дистиллята н.к.-160 °С температура верха снижается от 163 до 157 °С, а температура низа колонны повышается с 351 до 355 °С. Увеличение глубины отбензинивания при прочих равных условиях требует повышения и температуры верха и температуры низа колонны. При данных условиях и постоянной чёткости ректификации j = 0,85 необходимая температура верха повышается от 124 до 175 °С, а температура низа – с 315 до 374 °С.

Выводы

В работе установлено, что с увеличением глубины отбензинивания нефти изменяются следующие параметры работы ректификационной колонны: снижается минимальное флегмовое число и число рабочих тарелок в концентрационной части колонны. При этих же условиях, но в сторону увеличения изменяются следующие параметры: оптимальное флегмовое число, число рабочих тарелок в отгонной части колонны, необходимый диаметр обечайки, температуры верха и низа колонны, количество подводимого тепла в куб колонны. Установлено, что общее число тарелок в колонне остаётся на одном уровне при невысоких значениях чёткости ректификации независимо от глубины отбензинивания. При высокой чёткости ректификации суммарное количество тарелок увеличивается с утяжелением отбираемого дистиллята. В работе показано, что при неизменной чёткости ректификации с увеличением глубины отбензинивания точка ввода сырья в колонну должна смещаться вверх по высоте колонны.