ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОГО СЫРЬЯ
Первичная перегонка нефтегазоконденсатного сырья является основой технологического цикла производства моторных топлив. Этот процесс считается одним из энергоемких и сложных процессов. При разделении этого углеводородного сырья ректификацией в качестве отпаривающего агента применяется водяной пар. Он применяется как в ректификационных, так и стриппинг-колоннах. Применение водяного пара в качестве отпаривающего агента при перегонке углеводородной смеси влечет такие негативные последствия, как обводнение дистиллятных фракций, разделение которых требует проведение технологических процессов и специальных аппаратов; снижение интенсивности тепло-массообменных процессов и эффективности оборудований присутствием в составе углеводородов водяного пара и его конденсата; усиление коррозии контактирующих поверхностей аппаратов, образуемым водяным конденсатом; дополнительные расходы, связанные с удалением и утилизацией остатков нефтепродуктов, сернистых и др. химических соединений, присутствующих в составе водяного конденсата. В свою очередь, эти остатки усугубляют экологические проблемы производства; значительные энергетические и технологические затраты производства перегретого водяного пара [1,2,5].
Эффективным методом пресечения вышеуказанных негативных явлений и интенсификацией процесса ректификации является применение метода сухой перегонки. Он основан на исключение водяного пара, применяемого в качестве отпаривающего агента. В свою очередь, использование углеводородных паров вместо традиционного отпаривающего агента проявляется как перспективный метод.
При обмене компонентами между контактирующими фазами образуется пограничный диффузионный слой. В пограничном слое происходит резкое изменение концентрации распределяемого компонента; поскольку в этой области потока скорость процесса определяется молекулярной диффузией, роль конвективной диффузии мала. Образование пограничного слоя вблизи поверхности раздела фаз ведет к возникновению в нем диффузионной пограничной пленки толщиной ё. В пограничном слое между контактирующими фазами сосредоточено основное сопротивление процессу переноса распределяемого компонента. Эффективной интенсификацией массообменного процесса является уменьшение пограничного слоя - пленки [3,4].
Альтернативными отпаривающими агентами водяному пару (традиционному), при исследовании метода сухой перегонки, нами приняты пары пропан-бутановой смеси из газофракционирующей установки (ГФУ), легкой нефти (ЛН) и тяжелого нафта (ТН). В качестве распределяемых веществ перегоняемой смеси были приняты три фракции нефтегазоконденсатной смеси с пределами выкипаемости: 60-80 оС (фр. 1), 120-130 оС (фр. 2) и 170-180 оС (фр. 3).
Расчетным путем определены толщины пленок, образуемые традиционным и альтернативными отпаривающими агентами. Результаты этих исследований приведены в табл.1. Определена также степень уменьшения пограничной пленки путем расчета толщины пленки, образуемой водяным паром (вп.) к толщине образуемого парами углеводородов (уп.) ISe.JSy.n.. Результаты этих расчетов обобщены и проиллюстрированы на рис. 1.
Значения коэффициента массоотдачи в водяном паре и в альтернативных отпаривающих агентах при ректификации вышеприведенных фракций, приведены в табл. 1.
Результаты расчета процесса ректификации нефтегазоконденсатных смесей с использованием альтернативных отпаривающих агентов показывают, что интенсивность коэффициента массоотдачи относительно водяного пара, в частности при использовании паров из ГФУ, увеличивается в 2,6 раза, паров ЛН - в 2,8 раза и паров ТН - в 3,5 раза.
Определены также значения к при отпаривании фр. 1, фр.2 и фр.3 с использованием водяного пара, а также паров из ГФУ, легкой нефти и тяжелого нафта в качестве альтернативных отпаривающих агентов (см. табл.1).
Отношение коэффициента массопередачи при применении углеводородных паров ky.„, к коэффициенту массопередачи при использовании водяного пара кв.п показывает степень интенсивности параметров массопередачи (Ik = k n jквп ).
Таким образом, результаты исследований показывают, что применение углеводородных паров в качестве отпаривающего агента при перегонке нефтегазоконденсатного сырья способствуют в среднем (в зависимости от вида углеводородного отпаривающего агента) уменьшению толщины пограничной пленки в 8,9 раза, интенсификации процесса массоотдачи в паровой фазе в 3,1 раза и увеличению коэффициента массопередачи в 1,9 раза. Полученные результаты исследований служат основой создания технологии сухой перегонки нефтегазоконденсатного сырья.