Linas Technology - Distillation of 21 century
Технология ЛИНАС - ректификация ХХI века

English
version

Качество работы ректификационных колонн Линас

     Установки Линас позволяют работать в различных технологических режимах. Даже в стандартном варианте установки Линас отличаются очень высоким качеством получаемых продуктов. Однако установка дополнительных секций дает ректификационной колонне Линас ряд коммерческих преимуществ, недоступных для традиционной ректификации:

1. Повышенный выход дизельного топлива на колонне высокой четкости деления.
2. Увеличение глубины отбора светлых фракций из нефтяного сырья на колонне с секцией депарафинизации.

1. Повышенный выход дизельного топлива.

     При перегонке нефтяного сырья на колонне с повышенной четкостью деления фракций становится возможным увеличить выход дизельного топлива на 5...20% от общей производительности установки в зависимости от состава сырья.

     Качество продуктов, получаемых на ректификационной колонне, определяется четкостью деления между фракциями исходного сырья. Чем выше и эффективнее колонна, тем большую четкость деления она имеет.

     Нефть является многокомпонентной смесью, которая состоит из большого количества веществ с различными температурами кипения. В процессе разделения в ректификационной колонне они группируются по целевым фракциям. При этом вещества с близкими температурами кипения попадают в зону перекрытия между соседними фракциями. Чем выше четкость деления в ректификационной колонне, тем меньше близкокипящих веществ оказываются в зоне перекрытия соседних фракций. То есть граничные фракции содержат меньше близкокипящих веществ из соседних фракций, а температурная зона перекрытия фракций при этом сужается.

     Одним из методов оценки четкости деления фракций является определение разности между температурами кипения 95% нижекипящей фракции и 5% вышекипящей фракции. Разность между этими значениями составляет зону перекрытия между фракциями:

dT = 95% н.ф. – 5% в.ф.

     При атмосферной перегонке нефти на традиционных колоннах, применяемых в промышленности, перекрытие между фракциями может доходить до +30…40^оС (см. рис.1).

     В приведенном примере конец кипения бензина составляет 203^оС, а начало кипения дизельного топлива – 143^оС. Первые 5% фракции дизельного топлива выкипают при температуре 155^оС, а 95% фракции бензина выкипает при температуре 192^оС. Граница перекрытия между фракциями составляет 192^о – 155^о = +37^оС.
     Формально фракции соответствуют предъявляемым требованиям качества. Но фракция бензина содержит в себе много легких компонентов дизельной фракции, а дизельная фракция, в свою очередь, содержит много тяжелых компонентов бензина. Попытка увеличить выход дизельного топлива за счет смещения границы деления вниз по температурной шкале приводит к насыщению дизельной фракции легкими компонентами бензина. А это, в свою очередь, приводит к провалу температуры вспышки дизельной фракции.

     Применение колонны Линас с повышенной четкостью деления фракций позволяет значительно уменьшить зону перекрытия между фракциями и довести ее вплоть до отрицательных значений. При этом резко сжимается диапазон между концом кипения бензина и началом кипения дизельного топлива. Это дает возможность перевода части тяжелых фракций прямогонного бензина в дизельное топливо без ухудшения качества последнего. То есть происходит смешение границы деления фракций вниз по температурной шкале, что увеличивает выход дизельного топлива.

     В качестве примера на рисунке 2 показана реальная схема четкости деления фракций на колонне установки НПУ-50 при перегонке трубной Западно-сибирской нефти с содержанием светлых фракций около 55%.

     Как видно из примера, перекрытие между фракциями бензина и дизельного топлива полностью отсутствует. Конец кипения бензина составляет 150^оС, а начало кипения дизельного топлива – 151^оС. Первые 5% фракции дизельного топлива выкипают при температуре 155^оС, а 95% фракции бензина выкипает при температуре 142^оС. Граница перекрытия между фракциями составляет 142^о – 155^о = –13^оС.
     Перевод в дизельное топливо всех компонентов с температурой кипения выше 150^оС позволил увеличить выход фракции дизельного топлива почти на 5-6%.

     Повышение четкости деления фракций привело к ранее практически неизвестному феномену в промышленной атмосферной ректификации нефти: температура конца кипения бензина ниже температуры начала кипения дизельного топлива. При этом высота колонны Линас составляет всего 8 метров, аналогичный результат может дать только традиционная колонна высотой более 50 метров.

     На рисунке 3 показана схема четкости деления фракций на колонне установки НПУ-150 при перегонке легкой Верх-Тарской нефти с содержанием светлых фракций около 80%.

     С увеличением количества светлых фракций растет нагрузка на колонну, соответственно растет и зона перекрытия между фракциями. Тем не менее, даже в этом случае граница перекрытия крайне мала и имеет отрицательное значение. В приведенном примере конец кипения бензина составляет 166^оС, а начало кипения дизельного топлива – 155^оС. Первые 5% фракции дизельного топлива выкипают при температуре 164^оС, а 95% фракции бензина выкипает при температуре 159^оС. Граница перекрытия между фракциями составляет 159^о – 164^о = –5^оС.
     Перевод в дизельное топливо всех компонентов бензина с температурой кипения выше 166^оС и сокращение в бензине всех компонентов дизельного топлива с температурой кипения ниже 155^оС позволил увеличить выход фракции дизельного топлива более, чем на 10-12%.

     В таблице 1 приводятся данные о составе и количестве получаемых продуктов при перегонке трубной Западно-Сибирской нефти. Данные приведены по результатам промышленных испытаний установки НПУ-50 на базовой производительности 6,25 т/час.

Таблица 1
Состав и количество получаемых продуктов при различных режимах работы установки НПУ-50 на трубной Западно-Сибирской нефти с плотностью 837,3 кг/м³

     При переработке данной нефти использование режима повышенной четкости деления приводит к увеличению выхода дизельного топлива на 5,78% от общей производительности установки при одновременном уменьшении выхода прямогонного бензина. Одновременно снижается температура конца кипения прямогонного бензина. Это позволяет использовать данный бензин для компаундирования с целью получения товарного бензина, или использовать его в качестве полноценного сырья для получения высокооктановых бензинов.
    Состав и свойства получаемых фракций можно плавно регулировать подбором режимов работы колонны высокой четкости деления.

2. Увеличение глубины отбора светлых фракций из нефтяного сырья.

    В 2009 году группа компаний Линас разработала и испытала секцию депарафинизации для нефтеперегонных колонн Линас. Работа дополнительной секции в составе колонны позволяет увеличить глубину отбора светлых продуктов из нефтяного сырья на 5-8% по сравнению с традиционной ректификацией и без применения острого пара. При этом соответственно увеличивается выход дизельного топлива без ухудшения параметра «предельная температура фильтруемости».

    Секция депарафинизации позволяет более эффективно отсекать высококипящие парафиновые соединения от потока паров светлых фракций, возвращая их в мазутную фракцию. Это позволяет увеличить глубину отбора светлых фракций из мазутного остатка без ухудшения температур помутнения и фильтруемости дизельного топлива. Очень важно отметить, что высокая эффективность работы секции депарафинизации обусловлена именно низким гидравлическим сопротивлением колонны Линас. В сочетании с традиционными видами колонн такого эффекта невозможно добиться даже при использовании острого водяного пара.

    Испытания проводились на различных видах Западно-Сибирской нефти с плотностью от 790 кг/м³ до 860 кг/м³. В качестве примера в таблице 2 представлены сравнительные результаты работы на Западно-Сибирской трубной нефти плотностью 839,1 кг/м³ в режиме получения летнего дизельного топлива.

Таблица 2
Сравнительные данные по работе колонны Линас в различной комплектации при переработке трубной Западно-Сибирской нефти с плотностью 839,1 кг/м³

    Из примера видно, что при работе стандартной колонны общий отбор светлых фракций составлял около 54%. Это без применения острого пара. Выход дизельного топлива составлял 36,4%, что само по себе является отличным результатом.
    Введение секции депарафинизации в состав стандартной колонны позволило увеличить глубину отбора светлых фракций до 61,2%. То есть глубина отбора светлых фракций выросла на 7,6%. При этом выход дизельного топлива увеличился до 42,8%. При совместной работе колонны высокой четкости деления с секцией депарафинизации глубина отбора светлых фракций составила 61,7%, а выход дизельного топлива составил 47%. Таким образом, увеличение выхода дизельного топлива по сравнению с исходным вариантом составило 10,6%.

*    *    *

    В июле-декабре 2010 года были проведены полномасштабные промышленные испытания новых секций депарафинизации. Ими были оснащены ректификационные колонны двух установок НПУ-50 с повышенным выходом дизельного топлива. Испытания подтвердили увеличение выхода светлых фракций при переработке различных видов сырья. Так, глубина переработки среднетрубной Западно-Сибирской нефти увеличилась с 55% до 60%.
В таблице 3 представлены результаты сравнительных промышленных испытаний установки НПУ-50 с повышенным выходом дизельного топлива до и после установки в ректификационную колонну новой секции депарафинизации.

Таблица 3
Результаты сравнительных промышленных испытаний секции депарафинизации в установке НПУ-50 с повышенным выходом дизельного топлива

    Из приведенных данных видно, что дополнительная секция позволила увеличить отбор светлых фракций из Верх-Тарской нефти в режиме получения зимнего дизельного топлива на 7%. При работе на трубной нефти в режиме получения летнего дизельного топлива дополнительная секция позволила увеличить выход светлых фракций на 5%.
    В декабре 2010 на завершающей стадии испытаний была проведена оптимизация работы ректификационной колонны с секцией депарафинизации. До оптимизации на установке перерабатывалась Верх-Тарская нефть в режиме получения зимнего дизельного топлива с концом кипения 320^оС . Выход светлых фракций при этом составлял 67% масс. После оптимизации режима работы колонны с секцией депарафинизации общий выход светлых фракций увеличился до 72% масс. при сохранении конца кипения дизельного топлива 320^оС.

    Такие уникальные свойства технологии Линас открывают новые возможности в нефтепереработке для малых НПЗ:

1. Увеличение глубины переработки нефтяного сырья уже на стадии первичной переработки без традиционного применения острого пара.
2. Увеличение степени отбора дизельной фракции на стадии первичной перегонки нефти в сравнении с традиционной технологией.
3. Получение узких фракций углеводородов, например, получение растворителей из прямогонного бензина.
4. Одностадийное получение качественного сырья для вторичных процессов, например, для получения высокооктановых бензинов.
5. Сокращение расходов на вторичные процессы за счет получения высококачественных первичных продуктов.

вверх^