3.4. Установки вакуумной перегонки мазута

Эффективность процесса вакуумной перегонки мазута, как и пере­гонки нефти, зависит как от параметров технологического режима, так и от конструктивных особенностей отдельных узлов блока: печи, трансферной линии, узла ввода сырья, конструкции тарелок, насадок и т. д.

Основное назначение вакуумной перегонки мазутов: получение ши­рокой фракции 350—550 °С (и выше) — сырья для каталитических про­цессов и дистиллятов для производства масел и парафинов. В отноше­нии требований к качеству сырья эти две задачи различаются по четко­сти ректификации, но общим условием является максимальный отбор дистиллятов при минимуме потерь их с остатком. Эти требования влия­ют на технологические и конструктивные решения, а также аппаратур­ное оформление вакуумной перегонки мазута. К настоящему времени мощности вакуумных колонн достигают 3 млн. т/год, а их диаметры увеличились до 8,6—9,0 м. В соответствии с повышением мощностей изменялись и конструкции вакуумных колонн. В отечественной и зару­бежной практике перегонка мазута осуществляется в основном по трем схемам, приведенным на рис. 3.7 ( а, б, в). Для масляно-парафинового варианта перегонки применяются все три схемы; для топливного (полу­чение сырья каталитических процессов) — только схема а. Появление схем б и в вызвано повышением требований к четкости ректификации масляных дистиллятов и необходимостью сужения пределов их выки­пания.

Состав мазута, поступающего на вакуумный блок из атмосферной колонны, регламентируется содержанием фракций, выкипающих до 350 °С. Традиционно считают, что содержание светлых должно составлять не более 5 % (мас.), так как их рост приводит к увеличению диа­метра вакуумной колонны, затрудняет полную конденсацию паров на верху колонны и увеличивает загрузку вакуумсоздающей системы. Не­обходимо отметить, что содержание светлых фракций в мазуте опреде­ляется фракционным составом (а именно температурой конца кипе­ния) получаемого в атмосферной колонне дизельного топлива.

Рис. 3.7. Варианты схем (а, б, в) вакуумной перегонки мазута:

1 — вакуумные колонны; 2— печи; 3 — эжекторы; 4—холодильники;

I—сырье; II—IV— масляные фракции; V—гудрон; VI— несконденсированные пары и газы; VII— водяной пар

Для регулирования (стабилизации) состава сырья вакуумной ко­лонны и одновременно с этим повышения отбора светлых (до 98 % от потенциала) между атмосферной и вакуумной колоннами в неко­торых патентах рекомендуют помещать буферную ступень испарения мазута.

Температура нагрева сырьевого потока (мазута) определяется темпе­ратурой его термического разложения, которое ведет к образованию не-конденсируемых газов разложения. На их откачку расходуется мощ­ность вакуумсоздающей системы. При нагреве малосернистых мазутов до 410—415 °С и сернистых до 400—410 °С выход этих газов составляет 0,05—0,15 % (маc.) на мазут при теплонапряженности поверхности на­грева труб печей 62,7—71 тыс. кДж/(м²-ч). Эти температуры нагрева близки к предельно допустимым. Минимальное давление на выходе из печи обеспечивается правильным подбором конструкции трансфернойлинии, связывающей печь с колонной, при этом минимизируется пере­пад давления между печью и вакуумной колонной. Рекомендуются сле­дующие оптимальные значения параметров: длина трансферной линии не более 30 м (без резких поворотов и вертикальных участков), удельная массовая скорость потока мазута — не более 150 кг/(с • м²).

Схемы орошения вакуумных колонн определяют как отбор и каче­ство продуктов, так и стабильность режима работы. Одной из суще­ственных особенностей вакуумных колонн является использование верхнего орошения, предназначенного для полной конденсации паров, поэтому верхняя секция часто называется конденсационной.

Для полной конденсации паров вверху вакуумной колонны (по сравнению с атмосферной) требуется значительно больше тарелок цир­куляционного орошения, чтобы обеспечить те же значения тепла кон­денсации.

Для создания максимального температурного напора и равномер­ной нагрузки на тарелки ВЦО рекомендуется схема порционной пода­чи охлажденной флегмы. Предполагается, что при такой схеме, кроме углубления конденсации и сокращения потерь сверху колонны, обес­печивается гибкость и стабильность режима верха колонны и вакуум-создающего устройства. При проектировании иногда не учитывают специфику работы конденсационной части вакуумной колонны. Это часто приводит к общему недостатку существующих высокопроизво­дительных вакуумных колонн — нехватке флегмы для полной конден­сации и поддержания нужной температуры вверху конденсационной секции.

Промежуточное циркуляционное орошение (ПЦО) почти во всех вакуумных колоннах создается за счет подачи части охлажденного вы­водимого бокового погона на несколько тарелок выше его вывода. В вакуумных колоннах вторичной перегонки широкой масляной фрак­ции ПЦО часто работает индивидуально, под тарелкой вывода боково­го погона.

Количество ПЦО должно определяться исходя из того, какое число боковых погонов и в каком количестве выводится их колонны (или ка­ково соотношение количеств этих погонов), а также исходя из требова­ния к их качеству. При этом количество ПЦО определяет и объем паров в максимально нагруженном сечении колонны.