Газофракционирующая установка (ГФУ)

Назначение

Установка ГФУ предназначена для разделения широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) с установок АВТ, каталитического риформинга, изомеризации и др. установок на узкие фракции. Количество и состав фракций зависит от сырья и технологических задач конкретной установки.

Рассмотрим схему работы на примере установки ГФУ Рязанской нефтеперерабатывающей компании.

Сырье и продукты

Сырье: ШФЛУ с технологических установок.

Продукты: пропан-бутан, бензин газовый стабильный БГС, бутан, изобутан.

Технологическая схема

Сырье пропан-бутановой фракции с установки АВТ поступает в емкости прямого питания, где происходит отстой сырья от воды. Отстоявшаяся смесь сырьевыми насосами прокачивается через теплообменники и с температурой 65^○С поступает в колонну депропанизации  К1.

Колонна депропанизации К1

Колонна К1 предназначена для разделения ШФЛУ на пропан-бутановую фракцию, которая выводится с шлема колонны и бутан-пентановую фракцию, которая отбирается с куба колонны. Пропан-бутановая фракция захолаживается в аппаратах воздушного охлаждения, доохлаждается в холодильниках, после чего поступает в рефлюксную емкость для отстоя воды.

Основная часть пропан-бутановой фракции из емкости насосом подается обратно в колонну в качестве орошения, а избыток отправляется на блок моноэтаноламиновой очистки. В дальнейшем пропан-бутан используется в качестве автомобильного газового топлива, а также для хозяйственных и бытовых нужд.

Колонна дебутанизации К2

Бутан-пентановая фракция из куба колонны К1 перетекает в ребойлер, откуда пары возвращаются под нижнюю тарелку колонны, а жидкость поступает на прием насоса. Насос прокачивает фракцию через теплообменники, где она отдаёт тепло сырью, поступающему в колонну К1.

Далее бутан-пентановая фракция в качестве питания поступает в колонну К2. Назначение колонны − отделить бутановую фракцию от пентановой. Принцип действия колонны К2 аналогичен колонне К1.

Бензин газовый стабильный БГС по уровню в ребойлере под собственным давлением колонны К2 прокачивается через теплообменники и выводится с установки в товарно-сырьевой парк.

В дальнейшем БГС используется в качестве компонента для приготовления товарных бензинов. В основном, БГС является сырьем для установок пиролиза бензина и часто экспортируется в другие страны.

Колонны деизобутанизации К3/1,К3/2

Для разделения суммы бутанов на изобутан и нормальный бутан расчетное количество массообменных тарелок должно быть не менее 120. Высота колонны в таком случае составит не менее 80 метров. Монтаж и обслуживание такого аппарата экономически нецелесообразно, поэтому на производстве для подобных процессов колонну изготавливают из двух соединенных между собой трубопроводом корпусом. Такие колонны и принято называть разрезные. В нашем примере, такими колоннами являются К3/1, К3/2.

Бутановая фракция из колонны К2, которая содержит около 20 % изобутана и 80 % н- бутана подается для разделения в среднюю часть разрезной колонны К 3/1. Смесь стекает в ребойлер, где происходит отпарка изобутановой фракции.

Нормальный бутан выводится из колонны по уровню в ребойлере под давлением колонны К3/1, после чего захолаживается  оборотной водой в холодильнике. Содержание н-бутана в продукте составляет не ниже 99% мас. Сверху колонны К3/1 смесь с содержанием приблизительно 25% бутана и 75% изобутана поступает под нижнюю тарелку колонны К3/2.

В процессе массообмена на тарелках, бутан стекает в куб колонны откуда забирается насосами и в качестве холодного орошения подается в колонну К3/1 для стабилизации.

Пары изобутана по шлемовой трубе поступают в аппараты воздушного охлаждения для конденсации, затем пройдя теплообменник фракция поступает в рефлексную емкость. Основная часть фракции из емкости насосами подается обратно в колонну в качестве орошения, а избыток откачивается на установку сернокислотного алкилирования. Содержание изобутана в продукте не ниже 98% от массы.

Материальный баланс

Абсорбционно-газофракционирующие установки (АГФУ)

Существует разновидность установки ГФУ, предназначенная для разделения жирного газа каталитического крекинга – АГФУ. Основное отличие АГФУ состоит в том, что для разделения жирного газа крекинга используют процесс абсорбции, а не ректификации, как для установки ГФУ. В качестве абсорбентов используют жидкие продукты каталитического крекинга (бензин, керосин и другие промежуточные фракции).

Достоинства и недостатки

Недостатки

1. Устаревший фонд оборудования ГФУ на многих предприятиях
2. Высокие энергетические затраты ректификационного оборудования ввиду значительной кратности орошения и необходимой четкости разделения
3. Высокие капитальные затраты на контактные устройства колонн, ввиду их значительного количества. Необходимость исполнения оборудования из дорогостоящих легированных сталей для защиты от воздействия сернистых соединений.
4. Необходимость очистки получаемых продуктов от сернистых соединений.

Достоинства

1. Самая распространенная и отработанная на отечественных НПЗ технология разделения сжиженных газов
2. Простота технологического оформления
3. Высокий выход индивидуальных газов от потенциала в сырье

Существующие установки

Установка ГФУ является неотъемлемой частью крупнейших российских НПЗ. Она служит для получения товарных газов, а также подготовки сырья для установок изомеризации, сернокислотного алкилирования.