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 дизельной фракции на колонне высокой четкости деления.
2. Увеличение глубины отбора светлых фракций из нефтяного сырья на колонне с дополнительной ректификационной секцией (промежуточной).

1. Повышенный выход дизельной фракции.

     При перегонке нефтяного сырья на колонне с повышенной четкостью деления фракций становится возможным увеличить выход дизельной фракции на 5...10% 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 дизельной фракции – 143^оС. Первые 5% дизельной фракции 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 дизельной фракции 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 бензиновой фракции и началом кипения дизельной фракции. Это дает возможность перевода части тяжелых бензиновых фракций в дизельную фракцию без ухудшения качества последней. То есть происходит смешение границы деления фракций вниз по температурной шкале, что увеличивает выход дизельной фракции.

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

     Как видно из примера, перекрытие между фракциями бензина и дизельной фракции полностью отсутствует. Конец кипения бензиновой фракции составляет 150^оС, а начало кипения дизельной фракции – 151^оС. Первые 5% дизельной фракции 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 дизельную фракцию всех компонентов с температурой кипения выше 150^оС позволил увеличить выход дизельной фракции почти на 5-6%.

     Повышение четкости деления фракций привело к ранее практически неизвестному феномену в промышленной атмосферной ректификации нефти: температура конца кипения бензиновой фракции может быть ниже температуры начала кипения дизельной фракции. При этом высота колонны Линас составляет всего 11-12 метров, аналогичный результат может дать только традиционная колонна высотой более 50 метров.

     На рисунке 3 показана схема четкости деления фракций на колонне Линас 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 бензиновой фракции составляет 166^оС, а начало кипения дизельной фракции – 155^оС. Первые 5% дизельной фракции 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 дизельную фракцию тяжелых компонентов бензиновой фракции с температурой кипения выше 166^оС и сокращение в бензиновой фракции всех компонентов дизельной фракции с температурой кипения ниже 155^оС позволил увеличить выход дизельной фракции более, чем на 10-12%.

     В таблице 1 в качестве примера приводятся данные о составе и количестве получаемых продуктов по одному из вариантов работы на 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 (один из вариантов работы установки)

     При переработке данной нефти использование режима повышенной четкости деления приводит к увеличению выхода дизельной фракции на 5,78% от общей производительности установки при одновременном уменьшении выхода бензиновой фракции. Одновременно снижается температура конца кипения бензиновой фракции. Это позволяет использовать данную фракцию 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 дополнительную ректификационную секцию, встраиваемую в колонну 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 дизельной фракции без ухудшения параметра «предельная температура фильтруемости».

    Данная секция позволяет более эффективно отсекать высококипящие парафиновые соединения от потока паров светлых фракций, возвращая парафины и тяжелые масла в мазутную фракцию. При этом более тяжелые дизельные фракции беспрепятственно проходят в верхнюю часть колонны. Это позволяет увеличить глубину отбора светлых фракций из мазутного остатка без ухудшения температур помутнения и фильтруемости дизельной фракции. Очень важно отметить, что высокая эффективность работы дополнительной ректификационной секции 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 летней дизельной фракции по одному из вариантов работы промышленной установки.

Таблица 2
Сравнительные данные по работе колонны Линас в различной комплектации при переработке трубной Западно-Сибирской нефти с плотностью 839,1 кг/м³ (один из вариантов работы установки)

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

*    *    *

    В июле-декабре 2010 года были проведены полномасштабные промышленные испытания модернизированных ректификационных колонн установок НПУ-50 с повышенным выходом дизельной фракции и с увеличенной глубиной отбора. 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 дизельной фракции до и после установки в ректификационную колонну новой секции депарафинизации на одном из рабочих режимов.

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

    Из приведенных данных видно, что дополнительная секция колонны позволила увеличить отбор светлых фракций из Верх-Тарской нефти в режиме получения зимней дизельной фракции на 7%. При работе на трубной нефти в режиме получения летней дизельной фракции дополнительная секция позволила увеличить выход светлых фракций на 5%.
    В декабре 2010 на завершающей стадии испытаний была проведена оптимизация работы модернизированной ректификационной колонны. До оптимизации на установке перерабатывалась легкая Верх-Тарская нефть в режиме получения зимней дизельной фракции с концом кипения 320^оС . Выход светлых фракций при этом составлял 67% масс. После оптимизации режима работы колонны общий выход светлых фракций увеличился до 72% масс. при сохранении конца кипения дизельной фракции 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, получение узких бензиновых фракций для вторичной переработки, получение узких дизельных фракций с заданными технологическими свойствами и т.п.
4. Получение двух боковых отборов с колонны - керосиновой и дизельной фракции.
5. Одностадийное получение качественного сырья для вторичных процессов, например, для получения высокооктановых бензинов.
6. Сокращение расходов на вторичные процессы за счет получения высококачественных первичных продуктов.

вверх^