Введение к работе
з
Актуальность работы. Процесс физической стабилизации нефтепродуктов получил широкое распространение на нефтеперерабатывающих заводах. Целью процесса является извлечение газов и легких углеводородов из товарных продуктов переработки нефти до требований стандартов. Основным способом стабилизации является процесс ректификации. В отдельных случаях может быть использован менее энергоемкий — десорбционный способ. Достаточно отметить, что стабилизации подвергается до 60% продукции нефтеперерабатывающего завода.
Рассматривая установки стабилизации, в контексте общих проблем ректификации в нефтепереработке, следует отметить, что основные российские НПЗ проектировались и строились в 60-х годах и принципиальной реконструкции не подвергались. С тех пор теория и практика ректификации достигли значительного прогресса. Современные конструкции колонной аппаратуры в сочетании с новыми автоматизированными методами расчета процессов разделения позволяют существенно улучшить качество товарных продуктов и снизить производственные затраты.
Опыт работы с ведущими фирмами зарубежных стран показал, что технические предложения этих фирм по реконструкции установок ректификации часто уступают лушпим отечественным разработкам, к числу которых относятся аппараты с вертикальными контактными решетками (АВР). Однако, эти фирмы гарантируют быструю реализацию проекта и достижения контрактных показателей. Повышение конкурентоспособности отечсствешіьк разработок требуег более тесной их привязки к конкретным технологическим объектам (процессам) с решением вытекающих отсюда научных, инженерных и экономических задач. Это направление становится еще более актуальным в условиях резкого удорожания импортных поставок, приобретающего в последнее время характер долговременной тенденции. Этому направлению и следует представленная работа.
4 Цель работы.
обобщение уравнений для расчета гидродинамических параметров АВР в широком диапазоне нагрузок, характерных для процессов физической стабилизации нефтепродуктов;
на основе анализа фазовых сопротивлений компонентов, технологического моделирования схем разделения на ЭВМ и экспериментальных исследований пилотных и промышленных колонн получение достоверных данных по эффективности АВР в процессах стабилизации нефти, бензина, дизельного топлива и газового конденсата в производственных условиях;
оценка эффективности инвестиций в проекты реконструкции стабилизационных установок с использованием АВР.
Научная новизна. На основе анализа работы промышленных колонн стабилизации нефтепродуктов установлены общие и отличительные признаки условий эксплуатации, влияющие на выбор типа массообменных устройств. Предложены универсальные параметры гидродинамической структуры потоков АВР, на основании которых получены уравнения для расчета задержки жидкости, поверхности межфазного контакта скорости подвисания и захлебывания в широком диапазоне нагрузок, обобщающие весь массив известных экспериментальных данных.
Покомпонентный анализ фазовых сопротивлений, характерных для процессов стабилизации, позволил выявить зоны ректификации, в которых использование представления о коэффициенте полезного действия тарелки неприемлемо, а расчеты должны выполняться по кинетическим коэффициентам отдельных компонентов.
Впервые изучена эффективность АВР в условиях динамически изменяющегося расхода сырья. Предложены параметры и методика их определения, характеризующие динамическую устойчивость контактного устройства. Показано, что АВР отличаются высокой динамической устойчивостью.
В диапазоне регламентных режимов промышленных колонн стабили-' зации нефти, конденсата, бензина и дизельного топлива получены достовср-
5 ные сведения по эффективности аппарата АВР, которые могут быть использованы в технико-экономических обоснованиях проектов реконструкции действующих и создания новых установок стабилизации углеводородных жидкостей.
Практическая ценность. Оснащение колонн стабилизации нефтепродуктов массообменной насадкой АВР позволяет повысить в 2 раза производительность аппарата и в 1,5 раза его разделительную способность по сравнению с ранее эксплуатируемыми тарельчатыми контактными устройствами. При этом, увеличивается отбор от потенциала целевого продукта и снижается концентрация сероводорода.
Оригинальная методика технико-экономического анализа, представленная в работе, позволяет проводить исследования эффективности инвестиций в реконструкцию отдельных установок стабилизации нефтепродуктов в рамках НПЗ.
Реализация работы в промышленности. Результаты работы легли в основу разработки проекта и внедрения: колонны стабилизации газового конденсата Покровской компрессорной станции АО «Грифон» (1995г.), колонны стабилизации дизельного топлива К-3, установки Л-24/6/2 ОАО «НкНПЗ» (1997г.), колонны стабилизации газового конденсата Бобровской компрессорной станции АО «Грифон» (1997г.); колонны стабилизации нефти К-1 установки АВТ-9 (эксплуатируется с 1998г.); колонны стабилизации дизельного топлива К-За, установки Л-24/бв ОАО «НкНПЗ» (1998г.); колонны стабилизации бензина риформинга, установки 35-6 ОАО «НкНПЗ» (1998г.); атмосферной колонны К-301 Бобровской малогабаритной нефтеперерабатывающей установки АО «Грифон» (1998г.);.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены на Первом международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем», 10. 1997г., г. Москва; на второй конференции Всемирной ассоциации нефтепереработчиков, 11. 1998г. Вена (Австрия); на V-ой
б международной научной конференции «Методы кибернетики химико-технологических процессов» 1999г. г. Казань .
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в шести печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы включает 149 стр., в том числе рис. 34 и 14 таблиц. Список литературы включает 81 наименований.