έργο Μονάδας Απόσταξης Αργού Πετρελαίου Υπό Ατμοσφαιρική και Κενή Πίεση 100 TPD Nigeria 2023

Μονάδα Ατμοσφαιρικής και Υπό Κενό Απόσταξης Αργού Πετρελαίου: Τεχνικά Χαρακτηριστικά και Ανταγωνιστικά Πλεονεκτήματα

Η Μονάδα Ατμοσφαιρικής και Υπό Κενό Απόσταξης (AVDU) αποτελεί το βασικό πρώτο στάδιο στη διαδικασία επεξεργασίας του αργού πετρελαίου. Συχνά αποκαλείται ως «η καρδιά της μονάδας επεξεργασίας», καθώς η βασική της λειτουργία είναι η διαχωριστική διαδικασία του πολύπλοκου μίγματος υδρογονανθράκων του αργού πετρελαίου σε ξεχωριστά κλάσματα ή «κομμάτια», με βάση τα σημεία βρασμού τους. Η αρχική αυτή διαχωριστική διαδικασία παρέχει τα βασικά δομικά στοιχεία για όλες τις επόμενες μονάδες επεξεργασίας.

Το άρθρο αυτό εξερευνά τις τεχνικές λεπτομέρειες και τα σημαντικά πλεονεκτήματα αυτής της κρίσιμης υποδομής της μονάδας επεξεργασίας.

Μέρος 1: Τεχνικά Χαρακτηριστικά

Η διαδικασία χωρίζεται λογικά σε δύο στάδια: ατμοσφαιρική απόσταξη και απόσταξη υπό κενό.

1.1 Προ-επεξεργασία: Αφαλάτωση

Πριν μπει το αργό πετρέλαιο στις στήλες απόσταξης, πρέπει να υποστεί αφαλάτωση. Το αργό πετρέλαιο περιέχει συνήθως νερό, ανόργανα άλατα (κυρίως χλωρίδια όπως νάτριο, ασβέστιο και μαγνήσιο) και ιλύς.

Διαδικασία: Το αργό πετρέλαιο θερμαίνεται και αναμιγνύεται με φρέσκο νερό για να διαλυθούν τα άλατα. Το μείγμα στη συνέχεια οδηγείται σε δοχείο αποαλατωτή, όπου εφαρμόζεται ηλεκτροστατικό πεδίο υψηλής τάσης. Το πεδίο αυτό προάγει τη συμπήξη των μικρών σταγόνων νερού σε μεγαλύτερες, οι οποίες συλλέγονται στον πυθμένα και αποστραγγίζονται.

Σκοπός: Η απομάκρυνση των αλάτων είναι απαραίτητη για να αποφευχθεί η ρύπανση, η διάβρωση και η δηλητηρίαση των καταλυτών στις μονάδες που βρίσκονται πιο κάτω στη διαδικασία. Τα άλατα μπορούν να σχηματίσουν υδροχλωρικό οξύ (HCl) κατά τη θέρμανση, με αποτέλεσμα σοβαρή διάβρωση στα συστήματα κορυφής των αποστακτικών στηλών.

1.2 Μονάδα Ατμοσφαιρικής Απόσταξης (ADU)

Το αποαλατωμένο αργό πετρέλαιο θερμαίνεται περαιτέρω στους 350°C - 380°C σε μια σειρά εναλλακτήρων θερμότητας (προθερμαντική διάταξη) και σε θερμαντήρα με άμεση φωτιά (ο οποίος ονομάζεται επίσης θερμαντήρας σωλήνων ή κλίβανος).

Το ζεστό, μερικώς εξατμισμένο αργό πετρέλαιο οδηγείται στη συνέχεια στην Αποστακτική Στήλη Ατμοσφαιρικής Πίεσης. Πρόκειται για ένα μεγάλο κυλινδρικό δοχείο που λειτουργεί σε πίεση ελαφρώς υψηλότερη από την ατμοσφαιρική, προκειμένου να αποφευχθεί η εισροή αέρα.

Εσωτερική διάταξη: Η στήλη είναι εφοδιασμένη με πολλές οριζόντιες κοίλες πλάκες ή υλικό πλήρωσης για να διευκολύνεται η μεταφορά μάζας και θερμότητας μεταξύ των ανερχόμενων ατμών και της κατερχόμενης υγρής φάσης.

Διαχωρισμός: Καθώς ο ατμός ανέρχεται, ψύχεται. Τα συστατικά με υψηλότερο σημείο βρασμού υγροποιούνται στις κάτω πλάκες, ενώ τα ελαφρύτερα συνεχίζουν προς τα πάνω. Πλευρικές ροές λαμβάνονται σε διάφορα ύψη για να συλλεχθούν συγκεκριμένα κλάσματα:

Ελαφριά κλάσματα: Αέρια (C1-C4) και ελαφρύ νάφθα εγκαταλείπουν την κορυφή της στήλης.

Βαριά νάφθα: Λαμβάνεται κοντά στην κορυφή, πρόδρομη ουσία για βενζίνη.

Κηροζίνη / Αεροπορικό καύσιμο: Λαμβάνεται χαμηλότερα, κλάσμα με μεσαίο σημείο βρασμού.

Ντίζελ / Πετρέλαιο θέρμανσης: Λαμβάνεται ακόμη πιο κάτω.

Αναρροή: Ένα μέρος του υγροποιημένου υλικού της κορυφής επανατροφοδοτείται στην κορυφή της στήλης ως αναρροή. Αυτό είναι κρίσιμο για τον έλεγχο της θερμοκρασίας της στήλης και για τη βελτίωση της απόδοσης διαχωρισμού των προϊόντων της κορυφής.

Κατώτερο Προϊόν: Το υπόλειμμα από τον πυθμένα της ατμοσφαιρικής στήλης, γνωστό ως Ατμοσφαιρικό Υπόλειμμα Πετρέλαιο ή «μακρύ υπόλειμμα», είναι πολύ βαρύ για να εξατμιστεί σε ατμοσφαιρική πίεση χωρίς κρακινγκ (θερμική διάσπαση). Το υπόλειμμα αυτό οδηγείται στη Μονάδα Υποπίεσης Απόσταξης.

1.3 Μονάδα Υποπίεσης Απόσταξης (VDU)

Για να εξατμιστούν βαρύτερα μόρια από το ατμοσφαιρικό υπόλειμμα χωρίς να διασπαστούν, η πίεση μειώνεται δραστικά.

Διαδικασία: Το ατμοσφαιρικό υπόλειμμα θερμαίνεται σε κεντρικό λέβητα υποπίεσης σε θερμοκρασία περίπου 380°C - 420°C και οδηγείται στη Στήλη Υποπίεσης Απόσταξης. Η στήλη αυτή λειτουργεί υπό υψηλή υποπίεση (απόλυτη πίεση 10 έως 40 mmHg), κάτι που μειώνει σημαντικά τα σημεία ζέσεως των υδρογονανθράκων.

Δημιουργία Κενού: Το κενό διατηρείται κυρίως από μια σειρά από απορροφητήρες ατμού (συχνά επόμενοι από αντλίες κενού με δακτύλιο υγρού). Οι απορροφητήρες ατμού χρησιμοποιούν το φαινόμενο Venturi για να τραβήξουν αέρια (αέρα και ελαφρούς υδρογονάνθρακες) από την κορυφή της στήλης.

Εσωτερική διάταξη: Για την ελαχιστοποίηση της πτώσης πίεσης στη στήλη, χρησιμοποιείται εντοπισμένη πλήρωση με χαμηλή πτώση πίεσης αντί των δισκίων. Η διάμετρος της στήλης είναι επίσης μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική στήλη.

Κλασμάτωση: Η στήλη διαχωρίζει το υπόλειμμα σε:

Βενζίνη Κενότητας (VGO): Εξάγεται ως πλευρικές ροές· αυτές αποτελούν βασικές πρώτες ύλες για τις μονάδες καταλυτικής πυρόλυσης (FCC) και υδρογονοεπεξεργασίας.

Κατάλοιπο Κενότητας / «Σύντομο Υπόλειμμα»: Το προϊόν πυθμένα, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή ασφαλτικών, την ανάμειξη καυσίμων πετρελαίου ή ως πρώτη ύλη για μονάδα κοκσοποίησης.

Μέρος 2: Τεχνικά Πλεονεκτήματα

Η σχεδίαση και λειτουργία ενός σύγχρονου AVDU παρέχει αρκετά κρίσιμα πλεονεκτήματα:

1. Υψηλή Ενεργειακή Ολοκλήρωση και Αποδοτικότητα

Οι σύγχρονες μονάδες απόσταξης αργού πετρελαίου (AVDU) είναι αριστουργήματα στην ολοκλήρωση της θερμότητας. Ένα εκτεταμένο δίκτυο εναλλακτών θερμότητας (η «προθέρμανση») χρησιμοποιεί τις θερμές ροές προϊόντων για να προθερμαίνει το εισερχόμενο κρύο αργό πετρέλαιο. Αυτό μειώνει σημαντικά την κατανάλωση καυσίμου των καμινάδων, μειώνοντας το κόστος λειτουργίας και το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της εγκατάστασης. Η χρήση εναλλακτών θερμότητας στη γραμμή μεταφοράς (TLEs) αμέσως μετά την καμινάδα απορροφά περαιτέρω θερμότητα υψηλού επιπέδου.

2. Επιχειρησιακή ευελιξία

Μια καλά σχεδιασμένη μονάδα AVDU μπορεί να επεξεργαστεί μια ευρεία ποικιλία ποιοτήτων αργού πετρελαίου (από ελαφρύ γλυκό μέχρι βαρύ πικρό αργό πετρέλαιο). Οι χειριστές μπορούν να ρυθμίζουν βασικές παραμέτρους – θερμοκρασίες εξόδου της καμινάδας, λόγους επαναρροής και ποσοστά εξαγωγής – για να βελτιστοποιήσουν την απόδοση των πιο αξιόλογων προϊόντων (π.χ. μεγιστοποίηση της απόδοσης ντίζελ σε σχέση με το καύσιμο πετρέλαιο) με βάση την αγοραία ζήτηση και το είδος του αργού πετρελαίου.

3. Βάση για την επεξεργασία στην κατερχόμενη ροή

Η AVDU παρέχει καθαρές και ξεχωριστές πρώτες ύλες για εξειδικευμένες μονάδες κατερχόμενης ροής:

Νάφθα σε καταλυτικούς εγκαταστάσεις αναμόρφωσης για παραγωγή βενζίνης υψηλής οκτανικής ισχύος.

Αέριο Πετρέλαιο προς Υδροεπεξεργαστές για απομάκρυνση θείου.

VGO προς FCC ή Υδρογονοεπεξεργαστές για τη διάσπαση βαρέων μορίων σε βενζίνη και ντίζελ.

Η αρχική αυτή καθαρή διαχωριστική διαδικασία είναι απαραίτητη για την αποτελεσματικότητα και τη διάρκεια ζωής αυτών των πολύπλοκων δευτερευόντων μονάδων.

4. Προηγμένος Έλεγχος Διαδικασιών (APC)

Οι σύγχρονες μονάδες είναι εξοπλισμένες με εξελιγμένα Κατανεμημένα Συστήματα Ελέγχου (DCS) και αλγορίθμους Προηγμένου Ελέγχου Διαδικασιών. Ο APC επιτρέπει τα εξής:

Αυστηρός Έλεγχος Ποιότητας: Διατήρηση των προδιαγραφών του προϊόντος (π.χ. σημείο ανάφλεξης, εύρος βρασμού) με συνέπεια.

Μεγιστοποίηση Παραγωγής: Ασφαλής ώθηση των ορίων υδραυλικής των στηλών για μεγιστοποίηση των ρυθμών επεξεργασίας αργού πετρελαίου.

Βέλτιστη Χρήση Ενέργειας: Δυναμική ρύθμιση των επιχειρήσεων για το χαμηλότερο ενεργειακό κόστος.

5. Βελτίωση της Απόδοσης και της Αξίας των Προϊόντων

Η μονάδα κενού, προπαντός, προσθέτει σημαντική αξία. Με τη χρήση απόσταξης σε κενό αντί για απλή ατμοσφαιρική απόσταξη, ένα εργοστάσιο διύλισης μπορεί να μετατρέψει καύσιμο πετρέλαιο χαμηλής αξίας σε VGO υψηλότερης αξίας, το οποίο στη συνέχεια επεξεργάζεται περαιτέρω ώστε να παραχθούν καύσιμα για μεταφορές (βενζίνη, ντίζελ, καύσιμο αεριωθούμενων). Αυτό αυξάνει δραστικά τη συνολική παραγωγή προϊόντων υψηλής αξίας ανά βαρέλι αργού πετρελαίου.

6. Αξιοπιστία και Μεγάλο Διάστημα Μεταξύ Συντηρήσεων

Παρότι υπόκειται σε διαβρώσεις και επικαθήσεις, το AVDU είναι μια ανθεκτική και αποδεδειγμένη τεχνολογία. Με κατάλληλη επιλογή υλικών (π.χ. επενδυμένα δίσκος για αντοχή στη διάβρωση), αποτελεσματική χημική προστασία (π.χ. αντιεπικαθητικά, αντιδιαβρωτικά) και προσεκτική συντήρηση, αυτές οι μονάδες μπορούν να λειτουργούν συνεχώς για 3 έως 5 χρόνια μεταξύ δύο σημαντικών στάσεων (συντηρήσεων), εξασφαλίζοντας υψηλή διαθεσιμότητα του εργοστασίου διύλισης.

Συμπέρασμα

Η μονάδα ατμοσφαιρικής και υποπίεσης απόσταξης είναι ένα αριστούργημα της χημικής μηχανικής που συνδυάζει βασικές φυσικές αρχές με εξαιρετικά προηγμένη τεχνολογία. Τα τεχνικά της πλεονεκτήματα — που κυμαίνονται από ανεπίσημη ενεργειακή απόδοση και λειτουργική ευελιξία μέχρι την παροχή της απαραίτητης βάσης για ολόκληρη τη σύγχρονη διυλιστική βιομηχανία — επισφραγίζουν τον αναντικατάστατο ρόλο της στη μετατροπή του αργού πετρελαίου σε ζωτικές προϊόντα που διατροφοδοτούν την παγκόσμια οικονομία. Η συνεχής βελτίωση στα υλικά, στον έλεγχο διεργασιών και στην ολοκλήρωση θερμότητας εξασφαλίζει πως παραμένει πρότυπο αναφοράς ως προς την απόδοση και την αξιοπιστία.