BG63400B1

BG63400B1 - Инсталация за непрекъснато дестилационно разделяне на суров петрол

Info

Publication number: BG63400B1
Application number: BG102642A
Authority: BG
Inventors: Georg Sipos
Original assignee: Omv Aktiengesellschaft
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-07-20
Publication date: 2001-12-29
Also published as: DE59805483D1; AT406165B; SK97398A3; ES2181156T3; BG102642A; EP0892030A3; EP0892030B1; EP0892030A2; HRP980400B1; PT892030E; HRP980400A2; SK283465B6; ATA122997A; SI0892030T1

Abstract

Инсталацията намира приложение за непрекъснато дестилационно разделяне на суров петрол с една дестилационна колона. С нея се постига непрекъснато равномерно нагряване на суровия петрол и оползотворяване на отделяната топлина. Суровият петрол се подава през тръбопровод за загрят петрол (10) поне къмедна, по-специално с газово нагряване, пещ (12), съответно допълнителна пещ (13), която през изходящ тръбопровод (11) индиректно, съответно директно,е свързана с изпарителната зона на дестилационна кула (22). Последната е с приемни тарелки, по-специално тарелки с похлупак, и със стрипинг-колони задестилация на леките фракции (25, 26, 27), които са свързани с най-малко две различни приемни тарелки. Инсталацията включва и поне един воден нагревател и/или воден парогенератор, и/или паропрегревател (8) и изходящ охладител (34). Предвидена е газова турбина (1), която е свързана с електрически генератор (2) и с топлообменник за отработени газове от турбината (5) за суровия петрол, през който директно и/или индиректно може да се нагрява суровиятпетрол.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до инсталация за непрекъснато дестилационно разделяне на суров петрол с дестилационна колона.

Предшестващо състояние на техниката

При дестилационното разделяне на суров петрол от особено важно значение е равномерното му загряване. От една страна, стремежът трябва да бъде петролът да бъде загрят равномерно, като при това времетраенето за престой на петрола в инсталация за загряване, например от 20°С на 360° до 20 400°С, трябва да се запази малко, за да се предотврати разлагането на суровия петрол. За целта се предвиждат тръбни пещи, например с огнище с механична верижна скара, ако се използват въглища, или дюзи за масло или газ. Една тръбна серпентинна система, през която се изпомпва суровият петрол, се нагрява от нагретите газове на пещта.

За да се осъществи качествено нагряване на суровия петрол, се използват и така наречените лъчисти пещи, при които тръбната система за суровия петрол е разпределена в отделени от горелките камери. Така суровият петрол може например да се загрява бавно в долната температурна зона и бързо в горната температурна зона, за да се намали коксуването.

Наред с тръбните пещи са известни също и вертикални цилиндрични пещи, при които е предвидена вертикална горивна цилиндрична камера, обградена от кръгообразно разположени вертикални тръби. На дъното на цилиндричната пещ са монтирани горивни дюзи за газово загряване, докато в горния участък е предвидено конусно облъч- ₄₅ване, предназначено за равномерно топлопренасяне от газовете върху тръбния сноп.

Освен възможно най-равномерното предаване на топлината от особено значение е преди всичко ефикасното й оползотворяване. В цикъла на преработка се съставя енергиен баланс, така че енергийният раз ход да се установи на около 5% от използваната топлинна енергия за преработвания суров петрол. Поради това се обръща голямо внимание на рекуперацията и оползотворяването на отделената топлина. Така отделената топлина от отделните фракции се оползотворява за предварително затопляне на въздух, например за горивните пещи, или за предварително загряване на други фракции. Също така отделената топлина се влага за паропроизводство за собствени нужди в рафинерията, както и за централно топлоснабдяване.

За да се намали използването на суров петрол или неговите продукти за подаване на топлина, са предложени различни топлоизточници (XIII Световен конгрес по петрол, Буенос Айрес, 1991, Бюлетин V3, 297301). Там се предлага да се използва топлината на охлаждан с газ високотемпературен ядрен реактор, което не е осъществено, използване на слънчева енергия, което води до високи инвестиционни разходи, а също използване на отделяната топлина от газови турбини, които трябва да се изключват на кратки интервали за сервизно обслужване.

От патент US 3 968 030 е известна инсталация за подобряване на енергийния баланс за петролни рафинерии. В това решение се поставя въпросът за преодоляване на недостатъците, произтичащи от ниската ефективност на нагревателните пещи, разположени над дестилационната колона за суров петрол и използвани за загряване на суровия петрол. С оглед подобряване на енергийния баланс в това изобретение се избягва използването на нагревателни пещи, като преобладаващата част от общо консумираната енергия се използва за произвеждане на пара при достатъчно високо налягане, така че да може да се оползотворява в турбоалтернатор. Инсталацията включва поне една дестилационна колона и множество топлообменници за прогресивно нагряване на суров петрол чрез топлообмен при последователно нарастващи температури преди подаване на нагретия суров петрол в дестилационната колона. Инсталацията включва парен котел за произвеждане на пара при налягане от поне 120 bar и турбоалтернатор, който е с множество турбинни стъпала, зад2 вижвани от парата при множество от последователно спадащи налягания. Предвидени са и средства за подаване на парата от парния котел към най-високото стъпало по налягане на турбината, като налягането и температурата на парата, придвижваща се от стъпало на стъпало, прогресивно намаляват. Инсталацията включва и средства за отвеждане на парата от всяко от стъпалата на турбината. По този начин се създават множество потоци пара при различни температура и налягане. Освен това инсталацията включва средства за отделно подаване на потоците съответно към топлообменниците, в такъв ред, че суровият петрол, предвижващ се към дестилационната колона, се нагрява в топлообменниците чрез индиректен топлообмен с потоците в прогресивно възходящ ред по температура и налягане на потоците.

Известната инсталация не осигурява достатъчна гъвкавост в режимите на загряване на суровия петрол.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде инсталация за непрекъснато дестилационно обработване на суров петрол, в която той да може да се нагрява особено предпазливо, непрекъснато и равномерно, а също при различен разход на топлина до температури между 350 и 400°С, при което да може да се добива електрическа енергия и пълноценно да се оползотворява отделяната топлина.

Използването на газови турбини при дестилационно разделяне на суров петрол се основава на това, че газовите турбини изискват краткосрочно сервизно обслужване на многомесечни интервали, докато устройствата за непрекъснато дестилационно разделяне на суров петрол трябва да бъдат непрекъснато в експлоатация в продължение на повече от година, за да осигурят необходимата рентабилност. Дори незначителни изменения обуславят скъп процес на настройка, за да се запази желаният състав на продукта. Освен това при използването на нов суров петрол в една дестилационна кула е необходимо процесът на дестилация в кулата да се настройва отново, при което температурата на постъпващия суров петрол, количеството на обратния поток в дестилационната кула и други подобни се подават точно и се регулират. В процеса на регулиране, 5 който продължава над четири до шест часа, се добиват продукти, които трябва да се подават за ново разделяне, за да се осигури изискваният качествен стандарт. Ако обаче в експлоатация се включи нова дестила10 ционна кула, съществува още един скъп процес, който например при високи пещи се избягва, колкото е възможно по-дълго.

Задачата се решава чрез инсталация за непрекъснато дестилационно разделяне на 15 суров петрол, който е подвеждан през тръбопровод през поне една, по-специално нагрявана с газ пещ. През тръбопровод пещта е свързана индиректно, съответно директно със зоната за изпаряване на дестилационна кула 20 с приемни перфорирани дискове, по-специално тарелки с похлупак, и със стрипинг колони (колони за дестилиране на леки фракции). Стрипинг колоните са свързани наймалко с два различни приемани перфорира25 ни диска и с водоподгревател и/или парогенератор, и/или прегревател и един изходящ охладител. Съгласно изобретението към инсталацията е предвидена допълнително газова турбина, свързана с електрически гене30 ратор и с топлообменник за отработените газове от турбината, през който суровият петрол се нагрява директно и/или индиректно.

В един вариант на изпълнение допълнително към газовата турбина е предвидена 35 една пещ, като при обслужването на газовата турбина може освен това да се осъществи дестилационно разделяне на суровия петрол. Така чрез управление на мощността за нагряване на пещта се осигурява различно ко40 личество топлина и с това може да се осигури равномерна мощност на газовата турбина.

При използване на високия от само себе си топлинен потенциал на газова турбина 45 трябва особено да се внимава съпротивлението за потока на отделяния газ в топлообменника да е незначително, за да не се понижи електрическата мощност на газовата турбина, в резултат на което при голяма нап50 речно сечение на потока се получават относително големи повърхности, чрез които се осъществява топлообменът. Наред с тези общи условия, които обуславят скъп топлообменник, се изисква още капацитетът на пещта да се запази толкова голям, че тя да може да нагрява до желаната температура суровия петрол без допълнително загряване чрез газовата турбина.

За да се постигне например подобрен коефициент на полезно действие при намалена мощност за загряване, в друг вариант на изпълнение може да са предвидени две или повече пещи. Те могат да имат общо загряване, например газово нагряване. Възможни са също и други горивни материали като течни или твърди горива, които могат да изгарят в пещ с кипящ слой.

В друг вариант на изпълнение е за предпочитане газовият топлообменник да е свързан през тръбопроводи за топлопренасящ флуид с допълнителен топлообменник за суровия петрол. По този начин се поддържа особено предпазливо нагряване на суровия петрол, температурните максимуми, каквито има в горивните газове, в никакъв случай не се предават по-нататък на суровия петрол. Отделяната топлина от газовата турбина може да се използва не само за нагряване на суровия петрол, но също и за други захранвания.

Възможно е топлообменникът за отработените газове от турбината и/или допълнителният топлообменник да е включен последователно с пещта/пещите. Така може да се осигури еднородна температура на постъпващия в дестилационната кула суров петрол без допълнителни устройства, като например смесители, в които се смесва суровият петрол от топлообменника, съответно пещта. С това се получава икономия на разходи за оборудване и едновременно се повишава сигурността на процеса.

В друг възможен вариант на изпълнение за отделяните газове от газовата турбина може да се предвиди една допълнителна горивна камера с подаване на горивно вещество в отделяните газове. Така може, от една страна, да се постигне допълнително нагряване на отделяните газове и, от друга страна, съществуващата още част от кислорода в отделяните газове да бъде изгорена, което води до по-висока сигурност при използването на отделяните газове, например при директното нагряване на суров петрол.

Ако спрямо посоката на потока на суровия петрол е монтиран топлообменникът за отработените газове от турбината и/или допълнителният топлообменник преди поне 5 една пещ, то може да се осъществи особено качествено нагряване на суровия петрол, тъй като може да се постигне усилване на желания висок температурен потенциал в пещта, което по отношение на скоростта на по10 тока на топлообменната среда не подлежи на ограниченията, както при топлообменника на газовата турбина. Освен това може да се възпрепятства коксуване на суровия петрол, съответно то да се запази особено 15 незначително.

В друг предпочитан вариант на изпълнение поне един водонагревател и/или парогенератор, и/или паропрегревател са свързани чрез тръбопроводи с входа и изхо20 да за флуидния топлоносител на топлообменника за отработените газове от турбината. При това отделяната топлина от газовата турбина може да се използва за производство на топла вода или водна пара, коя25 то например се изисква за стрипинг колоната за дестилиране на леки фракции.

Целесъобразно е да се предвиди датчик за измерване на температурата на суровия петрол преди пещта, например в га30 зовия топлообменник и/или в друг топлообменник, чрез който се управлява, съответно регулира горивното вещество, постъпващо към пещта и/или към допълнителната горивна камера. Така по особено прост начин 35 може да се поддържа мощността на газовата турбина на желаната стойност, тъй като при оразмеряването в топлообменника за отработените газове, съответно друг топлообменник на газовата турбина, не трябва да 40 се поддържат различен топлинен разход за различните видове суров петрол, различен вискозитет и с това различно съпротивление на потока и различно количество топлинен поток. Така това допълнително топ45 лоподаване в пещта, съответно допълнителното изгаряне в допълнителната горивна камера може да се управлява, съответно регулира по прост начин.

Ако е предвиден датчик за измерване 50 на температурата за напускащия пещта суров петрол, чрез който се управлява и/или регулира постъпването на горивно вещес4 тво към пещта и/или към допълнителната горивна камера, може да се осъществи регулиране, съответно управление на мощността за загряване на пещта и/или допълнителната горивна камера директно по изходящата температура на суровия петрол.

Пояснения на приложените фигури

По-нататък изобретението ще бъде изяснено подробно с помощта на чертежите, където:

фигура 1 представлява схема за загряване на суров петрол;

фигура 2 - схематично изображение на дестилационна кула с паралелни агрегати.

Примери за изпълнение на изобретението

Представената на фиг. 1 газова турбина 1 с честота на въртене 3000, респ. 3600 об./мин е свързана механично с електрическия генератор 2. Газовата турбина има консумация 7500 m³/h природен газ. Тя е аеродериативна турбина, например LM 2500+General Electric или DLE 2.500+General Electric, с ниска оксидна емисия на изпускане. Генераторът отдава 30 000 kW. Излизащият от газовата турбина газ с температура от 510°С се подава към допълнителна горивна камера 3, в която остатъчното кислородно съдържание се изгаря с допълнително подведен природен газ през тръбопровод за природен газ 4. Излизащият от допълнителната горивна камера 3 газ има температура 700°С. В топлообменника за отработени газове от турбината 5 отделяният газ отдава своята топлина на флуиден топлоносител, а именно Diphyl (докъм 350°С). Флуидният топлоносител в тръбопровод за топлоносител 6 свързва топлообменника за отработени газове от турбината 5 с допълнителен топлообменник за суров петрол 7. В допълнителния топлообменник за суров петрол 7 през тръбопровода за суров петрол 9 се подава суров петрол с температура 140°С. Чрез тръбопровода за загрят суров петрол 10 петролът с температура 250°С се подава в газовата пещ 12, съответно допълнителна газова пещ 13, в която той се нагрява допълнително до 370°С. Топлообменникът за суров петрол 7 и пещта 12, съответно 13 са включени последователно. Тръбопроводът за топлоно50 сителя 6 може да води също към парогенератор 8, в който се произвежда пара за процеса на дестилация на леките фракции. Парогенераторът 8 може също да служи като 5 водоподгревател, воден парогенератор или воден паропрегревател. За оползотворяване на отделената топлина отделяният газ от топлообменника за отработени газове от турбината 5 се отвежда в топлообменника за 10 отработени газове 14, в който се нагрява вода за централно топлоснабдяване. Отделяният газ от газовата пещ 12, съответно 13, се охлажда през топлообменник за отработени газове в пещта 15 и топлината стига 15 за технологична пара вътре в рафинерията в началния момент. Температурата на отделяния газ се поддържа над 100°С, така че не се получава кондензация в отвеждащата тръба. През изходящия тръбопровод 11 нагре20 тият до 370°С суров петрол се подава към дестилационната кула.

В тръбопровода за загрят петрол 10, който свързва топлообменника за сурова петрол 7 с пещта 12, съответно 13, е монтиран 25 датчик за измерване на температура 16, който регулира потока на вентил 17 за газа на пещта 12, съответно 13, а също горивото, подавано през тръбопровода за природен газ 4 към допълнителната горивна камера 3. В из30 ходящия тръбопровод 11 е монтиран датчик за измерване на температура на изхода 18, който, от своя страна, служи за регулиране и управляване на количеството преминаващ поток през допълнителния вентил 19, с кое35 то също така може да се регулира и управлява въвежданото в пещта 12, съответно 13, количество газ, а също и въвежданото гориво за допълнително изгаряне в горивната камера 3 и с това и нагревателната мощност.

Процесът на дестилация по-нататък се описва по-подробно с помощта на фиг. 2.

Суровият петрол достига от пещта 12 и допълнителната пещ 13 чрез изходящия тръбопровод 11 в стрипинг колоната за дес45 тилиране на леките фракции 20, в която парата се подава по посока на стрелка 24. В стрипинг колоната за дестилиране на леките фракции 20 освен това през тръбопровод за продукт на дъното 21 се подава от резервоара на дестилационната кула 22 част от продукта от тарелката. Суровият петрол, който се подава през изходящия тръбопровод

11, се загрява чрез отделената топлина от газовата турбина и пещите 12 и 13 до 370°С. В стрипинг колоната за дестилация на леките фракции 20 суровият петрол понижава налягането си от 5 на 3 bar и след това по 5 тръбопровода към дестилационната кула 23 се отвежда в зоната за изпаряване на дестилационната кула 22. В тази стъпка се получава по-нататъшно понижение на налягането на 1,5 bar. В дестилационната кула 22 са 10 монтирани 45 тарелки с похлупак. В стрипинг колоните за дестилация на леките фракции при висока 25, средна 26 и ниска 27 температура от една страна се подава изтегленият от дестилационната кула продукт, под- 15 вежда се под формата на пара през тръбопроводите за пара към стрипинг колоните за висока 28, средна 29 и ниска 30 температура и с това се отделят леките фракции. В резервоара на стрипинг колоната за дестила- 20 ция на леките фракции се изтегля полученият материал, докато главният продукт на колоната се подава обновен (възстановен). Парата, която съществува от използването на колоната за дестилация на леките фракции, 25 се получава с отделянето на топлина от газовете на газовата турбина 1 в парогенератора 8 (фиг. 1). Изтегленият краен продукт от колоната за дестилация на леките фракции се охлажда през топлообменниците за 30 висока 31, средна 32 и ниска 33 температура и така получената топлина отново се извлича. Дестилационната кула 24 освен това съдържа изходящ охладител 34.

Claims

1. Инсталация за непрекъснато дестилационно разделяне на суров петрол, подаван през тръбопровод за загрят петрол (10)

40 поне към една, по-специално загрявана с газ, пещ, съответно допълнителна пещ (12, 13), която през изходящ тръбопровод (11) индиректно, съответно директно е свързана с изпарителната зона на дестилационна кула (22)

45 с приемни тарелки, по-специално тарелки с ^ппохлупак, със стрипинг колони за дестилация на леките фракции (25, 26, 27), които са свързани поне с две различни приемни тарелки и с водонагревател и/или парогенератор, и/или паропрегревател (8) и изходящ охладител (34), характеризираща се с това, че допълнително е предвидена газова турбина (1), която е свързана с електрически генератор (2) и с топлообменник за отработените газове от турбината (5), директно и/или индиректно нагряващ суровия петрол.

2. Инсталация съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че топлообменникът за отработените газове от турбината (5) чрез тръбопроводи за топлоносител (6) (за топлопренасящ флуид) е свързан с допълнителен топлообменник за суров петрол (7).

3. Инсталация съгласно претенция 1 или 2, характеризираща се с това, че топлообменникът за отработените газове от турбината (5) и/или топлообменник за суровия петрол (7) са включени последователно с пещта (12) и/или допълнителната пещ (13).

4. Инсталация съгласно претенции 1, 2 или 3, характеризираща се с това, че за отделяните газове от газовата турбина (1) е предвидена допълнителна горивна камера (3) с входящ тръбопровод за гориво (4).

5. Инсталация съгласно една от претенциите от 1 до 4, характеризираща се с това, че спрямо посоката на потока суров петрол топлообменникът за отработените газове от турбината (5) и/или топлообменникът за суров петрол (7) са разположени преди пещта (12) и/или допълнителната пещ (13).

6. Инсталация съгласно една от претенциите от 1 до 5, характеризираща се с това, че поне един водонагревател и/или парогенератор, и/или паропрегревател (8), е свързан чрез тръбопроводи за топлоносител (6) с входа и изхода за флуиден топлоносител на топлообменника за отработените газове от турбината (5).

7. Инсталация съгласно една от претенциите от 1 до 6, характеризираща се с това, че е предвиден датчик за измерване на температура (16) за суровия петрол преди пещта (12) и/или допълнителната пещ (13) в топлообменника за отработените газове от турбината (5) и/или допълнителния топлообменник за суровия петрол (7), управляващ и/или регулиращ подаването на гориво към пещта (12) и/или допълнителната пещ (13) и/или към допълнителната горивна камера (3).

8. Инсталация съгласно една от претенциите от 1 до 7, характеризираща се с това, че е предвиден датчик за измерване на температура на изхода (18) за напускащия пещта (12) и/или допълнителната пещ (13) суров петрол, управляващ и/или регулиращ притока на гориво към пещта (12) и/ или допълнителната пещ (13), и/или към допълнителната горивна камера (3).

9. Инсталация съгласно една от претенциите от 1 до 8, характеризираща се с 5 това, че е предвидена поне една пещ (12) и поне една допълнителна пещ (13).