ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кондратьев А.А. Об оценке и использовании научного наследия Марушкина из "Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушинские чтения) 2001" В том же сообщении [2] Б.К.Марушип на примере разделения четырехкомпонентной смеси исследует проблему уменьшения числа секций в системе колонн с полностью связанными потоками. Наряду с исследованием по анализу работы ректификационных колонн при режиме предельно четкого разделения трехкомпонентных смесей [3] это сообщение представляет собой ценный вклад в теорию ректификации смесей в сложных колоннах. [c.6] При разделении многокомпонентных и сложных смесей наряду с ректификацией используются аналогичные противоточные процессы экстракции й адсорбции [4]. Поэтому итоги исследований Б.К.Марушкина можно использовать при разработке схем разделения и анализе рабочих режимов этих процессов [5-7], В этих исследованиях обсуждалась возможность работы экстракционных и адсорбционных колонн по схемам с полностью и частично связанными потоками. Как и в процессах ректификации, экономия энергозатрат от использования подобных схем разделения сырья на три или более компонентов или фракций может составить до 50 %, она зависит от состава сырья и свойств разделяемых веществ (в основном в экстракции - коэффициент избирательности, в адсорбции - коэффициент относительной сорбируемости и требуемой чистоты разделения компонентов или фракций). [c.6] Вторая часть данного сообщения касается изобретения, разработанного Б.К.Марушкиным совместно с Г К.Зиганшиным и работниками ОЛУНПЗ в 1979 г. [8]. Оно явилось первым из многих подобных изобретений, успешно внедренных в последующем под руководством Б.К.Марушкина на многих НПЗ. В этих изобретениях использован принцип перекрестного взаимодействия фаз в противоточных насадочных колоннах, в которых, например, в системе пар-жидкость, пар барботирует в перекрестном направлении через пленку жидкости, стекающей самотеком в виде сплошной фазы [8]. [c.6] На основе вышеизложенного и содержания изобретения, публикация которого в свое время была запрещена в открытой печати, видно, что Б.К.Марушкин был не только участником разработок новых технологий и контактных насадочных устройств ректификационных и абсорбционных колонн [I], а явился первым, кто разработал и внедрил на НПЗ нашей страны новый тип насадочного устройства для тепло- и массообменных процессов, успешно внедряемых ньше в различных модификациях на многих НПЗ. [c.7] Ректификационная колонна К-5 переменного сечения (диаметр укрепляющей части 1,8 м, отгонной - 2,0 м) по первоначальному проекту была оборудована 40 однопоточными клапанными-прямоточными ректификационными тарелками. Колонна К-5 была рассчитана на максимальную производительность 80-100 т/ч, в связи с чем даже при проектной производительности установки 22-4 по сырью - 125 т/ч стабилизационная колонна работала неудовлетворительно и обеспечивала частичную дегазацию и удаление сероводорода из широкой бензиновой фракции. [c.8] Интенсификация процессов первичной перегонки нефти на установках АТ и АВТ ОАО Орскнефтеоргсинтез , вовлечение в процесс перегонки газовых конденсатов, использование в качестве сырья лёгких оренбургских нефтей, а также специфика получения авиационного керосина привели к тому, что в отдельных случаях производительность установки 22-4 по сырью могла достигать 180 т/ч. При такой производительности наблюдалась неустойчивая работа колонны К-5, содержание углеводородов Сб+ в дистилляте достигало 50 % и более, а наличие углеводородов С4 и сероводорода в стабильном бензине приводило к тому, что дистиллят колонн К-5 и К-1 (Н.К.-62 °С), как правило, направлялся на установку ГФУ (45/1) для дегазации и очистки от сероводорода. Планируемое увеличение объёмов переработки газовых конденсатов и легких оренбургских нефтей вызвало необходимость увеличения производительности установки 22-4 по сырью до 2 млн тонн в год (250 т/ч). [c.9] На первом этапе исследований по интенсификации работы колонны К-5 было проведено обследование фактической работы установки 22-4 и выполнен расчетный анализ процесса разделения в ректификационной колонне К-5. В результате исследования разделительная способность ректификационных тарелок укрепляющей части колонш К-5 была оценена семью теоретическими тарелками (т.т.), а отгонной части -четырьмя т.т. Вследствие невысокой паровой нагрузки зафиксирована низкая эффективность клапанных-прямоточных тарелок укрепляющей части (тепломассообменный КПД - 0,45). Обследование показало, что низкая четкость фракционирования в колонне К-5 и ограничение производительности аппарата по сырью были обусловлены также и перегрузкой ректификационных тарелок отгонной части по жидкости (тепломассообменный КПД тарелок отгонной части - 0,35). [c.10] В связи с этим нами было предложено упростить технологическую схему установки 22-4 при сохранении заданной производительности по сырью до 250 т/ч. Другими словами, в новой постановке задача значительно усложнилась, поскольку необходимо было увеличить в два раза против проектной производительность установки, сохранить на прежнем уровне качество продуктов разделения и одновременно сократить количество задействованного массообменного оборудования. [c.11] Таким образом, требовалось интенсифицировать процессы стабилизации и вторичной перегонки широкой бензиновой фракции на установке 22-4 с минимизацией эксплуатационных и капитальных затрат, без существенного изменения технологической схемы, главным образом за счет замены тарелок в ректификационных колоннах на перекрестноточные насадочные модули. [c.11] Параметры технологического режима колонны К-5, полученные при расчете по реальным ступеням контакта, приведены в таблице. Согласно предыдущим обследованиям, в основу расчета были заложены следующие тепломассообменные КПД для укрепляющей части колонны - 0,6 для отгонной части колонны - 0,5. [c.13] После решения основной задачи, лим итирующей увеличение производительности установки 22-4 - повышения пропускной способности колонны К-5 с обеспечением достаточно высокой эффектавности разделения, на втором этапе исследования, бьша проведена оптимизация дальнейшей схемы разделения широкой бензиновой фракции в колоннах К-1, К-2 и К-3 в направлении упрощения технологической схемы фракционирования с оценкой возможности снижения эксплуатационных и капитальных затрат за счет уменьшения количества задействованного колонного оборудования. Рассматривались два основных варианта работы установки -трехколонный (колонны К-5, К-2 и К-3) и двухколонный (колонны К-5 и К 2). [c.13] Трехколонный вариант работы установки 22-4 представлен на рис 4 Этот вариант бьш разработан на базе существующей взаимосвязи колонн К-5, К-2 и К-3 с исключением из действующей схемы работы установки колонны К-1. Фракция н.к.-62 С при этом получается только в качестве дистиллята колонны К-5, а фракция 62-85 °С - в качестве дистиллята колонны К-2. Работа колонны К-3 в данном случае осуществляется по фактической схеме. [c.14] Результатами расчетов обоснована возможность внедрения энергосберегающей технологии разделения на установке 22-4 2 млн. т в год широкой бензиновой фракции для получения 1,2 млн. т в год целевой фракции 85-180°С в двух насадочных перекрестноточных рекгафикационных колоннах К-5 и К-2. Однако к внедрению на ОАО Орскнефтеоргсинтез пока был принят трехколонный вариант работы установки 22-4 (колонны К-5, К-2, К-3). [c.16] В апреле 2000 г. был успешно завершен первый этап реконструкции установки 22-4 с заменой тарелок на перекрестноточные насадочные модули в стабилизационной колонне К-5. После пуска установки в работу была отмечена стабильная работа колонны К-5. Проведенное нами предварительное промышленное обследование показало, что при производительности по сырью - 185 т/ч содержание углеводородов Сб+ в дистилляте колонны К-5 составило 4% масс., а содержание сероводорода в стабильном бензине - ниже порога чувствительности при испытании на медную пластинку. Снижение содержания газообразных углеводородов в остатке колонны К-5 позволило стабилизировать работу колонн К-1, 2 и К-3 по регулированию давления. Снижение концентрации компонентов фракции н.к.-62°С в стабильном бензине позволило существенно сократить энергозатраты на разделение в колонне К-1. [c.16] Вернуться к основной статье