Вакуумсоздающие системы на НПЗ

Заданная глубина вакуума в вакуумных колоннах создаётся и поддерживается с помощью вакуумсоздающих систем (ВСС), в состав которых входят следующие блоки:

  1. конденсации дистиллятных паров
  2. собственно вакуумные насосы
  3. барометрические трубы
  4. газосепараторы
  5. сборник конденсата

ВСС предназначены как для создания начального разряжения в технологической системе, необходимого для запуска процесса, так и для поддержания заданного вакуума в течение технологического процесса [67].

Нагрузка на ВСС вакуумных колонн (ВК) установок АВТ формируется за счет [68]:

  • газов натекания (атмосферный воздух), поступающих в ВК через неизбежные неплотности в колонне (сварные швы, фланцевые разъёмы, уплотнения насосов, …), а также в растворенном виде с питанием колонны;
  • легких газов разложения, образующихся в системе за счёт термодеструкции тяжелых углеводородов и сернистых соединений, содержащихся в сырье (представлены в основном сероводородом);
  • несконденсированных водяных паров, вводимых в ректификационную систему из технологических соображений.

На сегодняшний день можно считать доказанным [12], что понижение давления в ВК дает ощутимые технологические преимущества, связанные в первую очередь со снижением интенсивности процессов разложения тяжелых углеводородов. Поэтому в промышленности наметилась устойчивая тенденция перевода режимов работы колонн разделения мазута на более глубокий вакуум. Решение проблемы ищется при этом в двух направлениях:

  • разрабатываются контактные устройства (в основном насадочного типа), обладающие малым гидравлическим сопротивлением, высокой массообменной и теплообменной эффективностью;
  • разрабатываются новые ВСС, обладающие в сравнении с традиционными более высокими технико-экономическими показателями.
Кстати, прочтите эту статью тоже:  Вакуумсоздающая система на базе ПЭН

В традиционных схемах вакуумной ректификации мазута между ВК и ВСС размещается парциальный конденсатор, а для отвода несконденсированной парогазовой смеси (ПГС) после конденсатора используются пароэжекторные насосы (ПЭНы).

В настоящее время подобные схемы устойчиво работают при давлениях 50 мм Hg и выше [12], однако для перехода на более глубокий вакуум требуются новые технические решения.

Расчеты показывают, что при понижении давления до 30 мм Hg и ниже конденсация парогазовой смеси (ПГС), отводимой с верха вакуумной колонны, при использовании в качестве хладоагента воды из системы оборотного водоснабжения, становится малоэффективной. Это объясняется тем, что в ПГС присутствует значительное количество (до 85%) водяных паров. Даже переход на технологию «сухого вакуума» (ВК работает без подачи водяного пара в кубовую секцию) не позволяет кардинально снизить концентрацию водяных паров в ПГС, поскольку определенное количество водяных паров все равно должно вводиться в технологические печи для снижения процессов коксоотложения в змеевиках печей.

При давлении верха колонны 25 мм Hg и температуре конденсации 30 оС и выше (водяное охлаждение) достигаемая степень конденсации ПГС не превышает 15%, причем конденсируются только тяжелые соляровые фракции (температура кипения 350 оС и выше). Водяные пары, вводимые в систему из технологических соображений, при этом практически не конденсируются и полностью остаются в газовой фазе.

Поэтому при переходе на глубокий вакуум (25 мм Hg и ниже) использование узла промежуточной конденсации между верхом ВК и ВСС на  существующих режимах становится нецелесообразным, и всю ПГС из ВК приходится направлять на ВСС.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Низконапорные гидроциркуляционные ВСС

Альтернативой этому решению может выступать технология использования в конденсационных узлах захоложенной воды, полученной, например, с помощью бромистолитиевых холодильных машин [69]. И тот, и другой подход связан с ростом и капитальных, и эксплуатационных затрат: в первом случае – на усложнение ВСС, во втором – на подготовку охлаждающей воды.

До настоящего времени в отечественной промышленности в качестве ВСС наиболее ПЭНы, причем вне зависимости от величины принятого технологического вакуума.

Основными недостатками ПЭНов являются: во-первых, их высокая энергоемкость и, во-вторых, чувствительность как к качеству охлаждающей воды, так и к параметрам (давление, температура) рабочего пара. Повышение температуры охлаждающей воды (летний период) и снижение параметров рабочего пара (зимний период) сопровождается «просадкой» вакуума, что приводит к снижению технико-экономических показателей совокупной системы. Кроме того, эксплуатация пароэжекторных насосов связана с выбросами вредных веществ в атмосферу.

В этой связи становится актуальной задача замены ПЭНов на энергосберегающие и экологически чистые ВСС, которые позволили бы снизить эксплуатационные затраты на процесс создания и поддержания вакуума, а также уменьшить образование химзагрязнённых стоков.

На сегодняшний день разработаны и внедрены в промышленности гидроциркуляционные ВСС [68], в которых используются или одноступенчатые жидкостные эжекторы (ЖЭ), или жидкостнокольцевые вакуумные насосы (ЖКВН), причем в качестве рабочих жидкостей в обоих случаях используются дистилляты ВК (вакуумный дистиллят) или продукты, близкие к ним по своим термодинамическим свойствам (дизельное топливо).

Кстати, прочтите эту статью тоже:  ВСС на базе жидкостного эжектора

Эта технология позволяет уменьшить количество химзагрязнённых стоков, что повышает экологические характеристики ВСС. Проведенный анализ [68] показывает, что в области создаваемого вакуума 50 мм Hg и выше ВСС на базе ЖКВН однозначно выигрывают как у ПЭНов, так и у ВСС на базе ЖЭ в плане эксплуатационных затрат.

Аналогичный вывод можно сделать и относительно капитальных затрат, что достаточно важно, поскольку из-за особенностей технологии разделения мазута под вакуумом необходимо предусматривать резервирование ВСС для обеспечения безопасности эксплуатации данных установок.

Классификация вакуумных насосов

В таблице приведена классификация вакуумных насосов различных типов (нажмите на рисунок для увеличения).

Диапазоны рабочих давлений в миллиметрах рт. ст. вакуумных насосов различных типов

Добавить комментарий