جهت حصول اطمینان از عدم رسوب نمکهای همراه نفت خام در لوله های مسیر ، فشار سیال به اندازه کافی بالا نگهداشته می شود تا از تبخیر شدن سیال جلوگیری به عمل آمده و سیال در فاز مایع باقی بماند . برای این منظور دو سیستم افزایش فشار – چارج پمپها و بوستر پمپها – در دو نقطه از مسیر پیش گرمایش نفت خام در نظر گرفته شده است .
( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
نفت خام پیش گرم شده از کنترل کننده های دبی در ورودی هر پاس کوره گذشته و دبـی آن عـلاوه بـر سنجش ، نـمایش داده شـده و کنترل مـی گـردد . کـوره دارای ۸ پاس مختلـف مـی باشـد . تمـامـی کـنترل کنـنده هـای فـوق تـوسـط کـنترل کنـنده اصـلی (Master Flow Controller) فرماندهی می شوند.
نفت خام ابتدا از بخش همرفتی کوره ( Convection ) و سپس از بخش تشعشعی آن ( Radiation ) می گذرد . مخلوط مایع و بخار تشکیل شده در کوره با دمای بیش از ۳۵۰ °C از آن خارج شده ، وارد برج تقطیر اتمسفری می گردد . یک سیستم سنجش ، ثبت و کنترل دمای خروجی از کوره نصب شده است که وظیفه آن کنترل دمای خروجی از کوره می باشد . این سیستم با کم و زیاد کردن سوخت کوره این هدف را برآورده می نماید .
شکل ۴ – ۲ ) مسیر پیش گرمایش نفت خام
محصول ته برج ( Atmospheric Residuum ) در ۵ سینی زیر سینی خوراک توسط بخار آب عریان سازی ( Stripping ) می شود . این سینیها از نوعBubble Cap می باشند. ته مانده عریان سازی شده ( Stripped Residuum ) از ته برج خارج شده و پس از انتقال گرمای خود به نفت خام ورودی و آنگاه خنک شدن در کولرهای هوایی ، با دمای ۹۵ °C و فشار ۷ bar به بیرون از واحد ارسال می گردد .
سینیهای ششم تا پانزدهم به دلیل پایین بودن جریان مایع برج و جهت بالاتر بردن راندمان این سینیها از نوع Bubble Cap انتخاب شده اند . جریان مایع مربوط به سینی بالای سینی خوراک که اصطلاحاً به آن Over Flash گفته می شود از این سینی خارج شده و پس از گذر از یک سیستم جریان نگار به برج برگشته ، روی سینی خوراک ( سینی شماره ۵ ) خواهد ریخت . این امر به اپراتور این امکان را می دهد که میزان جریان مایع داخل برج را تشخیص داده و کنترل نماید . میزان Over Flash با افزودن و یا کاستن بار کوره به ترتیب افزایش یا کاهش داده می شود .
بقیه سینیهای برج از نوع سوراخ دار ( Sieve Tray ) می باشند . سینیهای ۱۰ تا ۱۴ دارای دو پاس ، سینیهای ۱۵ تا ۲۸ دارای ۴ پاس و بقیه سینیها دارای دو پاس می باشند. به دلیل دبی بالای جریان بازروانی میانی نفت سفید ( Kerosene Pump Around ) ، سینیهای ۱۶ تا ۲۸ را ۴ پاسه انتخاب کرده اند . مایع مربوط به جریان بازروانی میانی گازوئیل Gas Oil Pump Around و نیز برش گازوئیل از سینی شماره ۱۵ خارج می گردد . جریان مایع مربوط به Gas Oil Pump Around توسط سیستم کنترل جریان سنجیده ، نمایش و کنترل می گردد . این مایع به عنوان سیال گرم کننده وارد ریبویلر مربوط به برج عریان ساز نفت سفید می شود . این مایع پس از آنکه در ریبویلر فوق گرمای خود را از دست داد ، خنک شده و به عنوان جریان بازروانی میانی گازوئیل ( Gas Oil Pump Around ) مجدداً وارد برج شده و روی سینی شماره ۱۶ می ریزد . جریان Gas Oil Pump Around جهت ایجاد شیب دمایی مورد نیاز در برج و همچنین دستیابی به درجه خلوص بالاتر استفاده می گردد . جریان مربوط به برش گازوئیل پس از گذر از یک سیستم کنترل کننده سطح مایع در برج عریان ساز وارد این برج می شود . بـرج Gas oil Stripper دارای ۶ سـینی بـوده و گـازوئـیل تـوسـط بـخار آب در آن عـریان سـازی می شـود . گـازوئیل عـریان سازی شده آنگـاه تـحت کنـترل دبـی از ایـن بـرج خـارج می گـردد . این مـحصول پس از گـذر از ریبویـلر مـرـبوط بـه بـرج تثبیـت کننده ( Stabilizer Reboiler , E-111 ) و نیز پس از تبادل گرما با نفت خام وارد کولرهای هوایی و آبی شده و بالاخره با دمایی حدود ۵۵ °C و فشاری نزدیک به ۷ bar از واحد خارج شده به طرف مخازن ذخیره خواهد رفت .
جریان بازروانی داخلی مربوط به نفت سفید (Kerosene Pump Around Reflux) شامل ۵ مرحله تبادلی در زیر سینی مربوط به این فرآورده است . این جریان پس از کنترل دبی آن ابتدا وارد ریبویلر برج Splitter می شود آنگاه با نفت خام ورودی تبادل حرارت نموده و باعث پیش گرم شدن نفت خام می گردد .
خوراک برج عریان ساز نفت سفید ( Kerosene Stripper ) از سینی شماره ۲۸ گرفته می شود . این برج دارای ۸ سینی می باشد . میزان خوراک برج یاد شده بر اساس سطح مایع ته آن کنترل می گردد . ریبویلر این برج از نوع ترموسیفون بوده و توسط جریان بازروانی میانی گازوئیل گرم می شود . محصول نفت سفید تحت کنترل کننده جـریان از ته برج خارج می گردد . این سیال پس از گذشتن از ریبویلر مربوط به برج Stabilizer آنگاه با خوراک ورودی به این برج تبادل حرارت نموده و حرارت آن بازیافت می شود . سپس توسط کولرهای هوایی و کولرهای آبی تا ۴۰ °C خنک شده و به طرف مخازن ذخیره ارسال می گردد .
کندانس نمودن جریان بالاسری برج در دو مرحله انجام می شود .
-
- ابتدا حرارت موجود در جریان رفلاکس توسط نفت خام در کندانسور E-101 A-L جذب می گردد. در این مرحله دمای رفلاکس بر اساس نقطه جوش نهایی (End Point ) نفتای سنگین کنترل می شود . همچنین دمای مخزن رفلاکس (Reflux Drum ) بایستی بالای نقطه شبنم آب باشد تا از تشکیل آب در این مرحله جلوگیری به عمل آید . جریان مایع برگشتی به برج پس از گذشتن از سیستم کنترل دبی روی بالاترین سینی برج تقطیر اتمسفری می ریزد .
-
- بخارات خروجی ازReflux Drum ابتدا با نفت خام ورودی تبادل حرارت نموده وخوراک را پیش گرم می نماید ( E – ۱۰۲ A/B ) سپس حرارت باقیمانده خود را در کولر آبی ( E-104 A-F ) از دست می دهد . آنگاه وارد مخزن جمع آوری محصول بالاسری برج می گردد . ( V-105 )
مقدار کمی از گازهای غیرقابل کنداس توسط کمپرسور ( C- 101 ) فشرده و توسط کولر آبی ( E – 105 ) تا دمای ۳۸ °C خنک می شود . سپس در مخزن (V- 107) تحت فشار ۶ bar تبخیر ناگهانی ( Flash ) می گردد . خالص بخارات باقیمانده در مخزن ( V- 107 ) تحت کنترل فشار قرار گرفته و از مخزن یاد شده خارج و به هدر گازهای سوختی پالایشگاه متصل می شود . میعانات تشکیل شده در این مخزن نیز به عنوان بخشی از خوراک برج تثبیت کننده نفتا ( Naphtha Stabilizer ) به برج مذکور پمپاژ می گردد .
آبهای کندانس شده در مخزن ( V -105 ) یک فاز آبی در بخش زیرین این ظرف تشکل می دهد که از بوت زیر آن توسط پمپ P-110 A/Bگـرفته و بـه مـخزن گاز زدا ( Degassing Drum ) آبهای مصرفی واحد ارسال می گردد . مایع هیدرو کربنی ( نفتا ) از فاز مایع بالایی مخزن ( V- 105 ) تحت کنترل دبی توسط پمپ P – ۱۰۴ A/B گرفنه و به عنوان بخش دیگری از خوراک برج تثبیت کننده نفتا به طرف بخش Naphtha Site واحد ارسال می شود .
۴ – ۴ -۲ ) تقطیر نفتا
خوراک برج تثبیت کننده نفتا ابتدا با محصول Reformer Naphtha و آنگاه با محصول نفت سفید تبادل حرارت نموده و پیش گرم می شود .
برج تثبیت کننده نفتا ( Naphtha Stabilizer ) دارای ۴۱ سینی از نوع Sieve است . سینی های ۱ تا ۲۱ دارای دو پاس و سینی های ۲۲ تا ۴۱ دارای یک پاس مایع می باشند .
سیرکولاسیون مایع ته این برج توسط پمپ P-113 از میان دو دستگاه ریبویلر انجام می گیرد . این مایع در ریبویلر اول ( E -107) توسط محصول نفت سفید و در ریبویلر دوم ( E-111 ) توسط محصول گازوئیل گرم می شود . محصول ته برج تثبیت کننده تحت کنترل سطح مایع ازبرج خارج و به عنوان خوراک برج Splitter وارد این برج می گردد .
بخارات بالاسری برج تثبیت کننده توسط کندانسور E – ۱۲۱ مایع شده و به دما و فشار ۴۶ °C و ۷.۹ bar می رسد . بخشی از مایع تشکیل شده در ظرف جمع کننده بالای برج ( V-110 ) به عنوانReflux توسط پمپ P-112 به بالاترین سینی این برج بازگردانده می شود . بخش دیگر این مایع تحت کنترل سطح از این مخزن خارج شده و پس از خنک شدن در کولر آبی E-124 با فشار ۹.۵ bar و دمای ۳۸ °C به عنوان LPG از واحد خارج می گردد .
مقدار کمی از گازهای غیر قابل کندانس که به عنوان فاز بخار در ظرف V- 110 تشکیل شده است پس از کنترل فشار آن به هدر گاز سوختی پالایشگاه تزریق می شود .
مایع ته مانده برج Stabilizer به سینی شماره ۱۴ برج Naphtha Splitter هدایت می گردد . برج Splitter دارای ۴۶ سینی از نوع Sieve با دو پاس مایع می باشد . این برج ته مانده برج Stabilizer را به سه محصول به شرح ذیل جدا می نماید :
-
- نفتای سبک به عنوان محصول بالای برج Light Naphtha
-
- نفتای ریفورمر به عنوان محصول جانبی برج Reformer Naphtha
-
- نفتای سنگین به عنوان محصول پایین برج Heavy Naphtha
محصول میانی برج ، نفتای ریفورمر ، به برج عریان ساز خاصی جهت دستیابی به مشخصات مورد نظر نیاز ندارد .
از جریان بازروانی نفت سفید به عنوان سیال گرم مورد نیاز در ریبویلر برج Splitter استفاده می شود . ) ( E-117
محصول نفتای سنگین از زیر برج Splitter و تـحت کنترل سطـح مـایـع ، خـارج می گردد . این محصول پس از گذشتن از کولر آبی E-127 A/B با دمای ۳۸ °C و فشار ۷ bar به بیرون از واحد هدایت می گردد .
محصول ریفورمر نفتا از سینی شماره ۲۸ برج Splitter و تحت کنترل دبی به عنوان محصول میانی برج خارج می شود . این محصول پس از تبادل حرارت با خوراک برج Stabilizer در مبدل E – ۱۲۵ و خنک شدن در کولر آبی E – ۱۲۶ A/B بالاخره با دمای ۳۸ °C به بیرون از واحد هدایت می شود .
بـخارات خـروجی از بالاسری ـبرج Splitter به طـور کـامـل تـوسط کندانسور E- 122 A/B کندانس شده و دمای آن در محدوده ۶۰ °C کنترل می گردد . فشار کندانسور روی ۰.۸ barg تنظیم می شود . فشار این برج با تنظیم دمای مایع تشکیل شده در کندانسور تنظیم می گردد . تنظیم دما نیز با کم و زیاد کردن آب خنک کننده در کندانسور قابل انجام است . بخشی از مایع تشکیل شده در کندانسور پس از کنترل دبی آن به بالاترین سینی بـرج Splitter می ریزد . بخش دیگر این مایع نیز به عنوان محصول نفتای سبک تحت کنـترل سطـح از ظـرف جمـع آوری کنـنده ( Accumulator ) مایـع در زیر کـندانـسور) V – ۱۱۲ ( خارج خواهد شد . دما و فشار محصول خروجی به ترتیب ۳۸ °C و فشار ۷ bar می باشد .
۴ – ۵ ) افزایش ظرفیت
واحد تقطیر نفت خام ۱۰۰ پالایشگاه آبادان یکی از بزرگترین واحدهای پالایشی نفت خام در کشور می باشد . این واحد در قبل از انقلاب اسلامی با ظرفیت تصفیه ۱۳۰۰۰۰ بشکه نفت خام و با مشخصاتی که در بخش ( ۴ – ۴ ) شرح آن داده شد ، توسط شرکت امریکایی FLOUR طراحی ، ساخته ، نصب و راه اندازی شده است .
با توجه به نیاز روز افزون کشور به تولید فرآورده های سوختی و میان تقطیر بویژه بنزین ، گازوئیل و نفت سفید ، پالایشگاه آبادان را بر آن داشت تا نسبت به افزایش ظرفیت واحد های تولیدی خود بر آید .
یک واحد تقطیر معمولی عبارت است از برج تقطیر اتمسفریک با فشار یک الی سه بار که فشار آن توسط کندانسور بالاسری تنظیم می گردد . گزینه های متعددی در طراحی و یا بازبینی مجدد ( Revamping Or Retrofit Design ) این واحدها باید مد نظر قرار گیرد :
-
- تعداد Pump Around ها : با افزایش تعداد Pump Around ها بازیافت حرارت افزیش می یابد .
-
- محدودیت بازیافت حرارت توسط شبکه مبدلهای حرارتی پیش گرمکن نفت خام : دو فازی شدن نفت خام قبل از ورود به کوره به عنوان مهمترین عامل محدود کننده میزان پیش گرمایش نفت خام است . این دما برای نفت خامهای سبک ۲۵۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد است . عدم رعایت این موضوع می تواند سبب افزایش افت فشار و نیز عدم توزیع مناسب خوراک در پاسهای کوره گردد .
-
- فشار نفت خام که توسط تلمبه های خوراک و تلمبه های تقویت کننده تأمین می گردد در طراحی کاملاً حائز اهمیت است .
یکی از فرضیات جهت بهبود بخشیدن به عملکرد برج تقطیر نفت خام ایجاد تغییر در شرایط بخش پیش گرمایش خوراک است . نصب یک ظرف پیش تبخیر آنی (Preflash Drum ) بعد از مخزن نمک زدا ( Desalter ) می تواند میزان بازیابی گرما را در واحد بهبود بخشیده و مصرف سوخت کوره را نیز کمتر نماید . بهترین محل برای نصب چنین ظرفی قبل از کوره است . اجزاء سبک از نفت خام جدا شده و بدون گذر از کوره با سیال دوفازی داغ خروجی از کوره مخلوط شده و وارد برج تقطیر می شود .
بخشی از این تحقیق به نشان دادن اثرات مثبت ناشی از اضافه کردن مخزن پیش تبخیر آنی (Preflash drum ) به یک واحد تقطیر موجود جهت افزایش ظرفیت آن واحد و یا کاهش بار حرارتی کوره پرداخته است . البته دو امکان مختلف جهت انجام این امر وجود دارد.
-
- نصب یک مخزن پیش تبخیر آنی (Preflash drum )
- نصب یک برج تقطیر سینی دار