Εναλλακτική μέθοδος απογύμνωσης πετρελαϊκών κλασμάτων

Abstract

The dissertation aims to investigate the possibility of substituting stripping steam with an alternative gas, which will be recycled in a closed loop at the process, without changing physical state. This modification of the atmospheric distillation process increases the revenues of the unit, compared with the conventional. The increases are justified as a 2 - 4% wt. increase of the unit’s yield in distillates. The utilization of an alternative stripping medium has also some side advantages, as the sparing of the enthalpy of vaporization and condensation of the medium in the unit, the reduction of the demineralized water consumption and the elimination of the water dew point corrosion of the atmospheric column’s top. The proposed modification is more environmentally friendly, because it does not produce water / hydrocarbon emulsions. The alternative stripping medium that was used for the purposes of the dissertation is the refinery’s fuel gas, which is made mainly of H2, C2H6 and C2H4. Ethane is found in the crude oil and it is produced mainly by the atmospheric distillation itself. Other sources are the naphtha reformer and the hydrocracker units. Hydrogen is a product of the naphtha reformer. Most of it is used at the refinery’s hydrotreaters and the surplus is mixed with the fuel gas. Ethylene is not a constituent of the crude oil. It is produced by cracking processes, mainly by the Fluid Catalytic Cracker Unit, (FCC). In order to simplify the calculations, the make - up stripping medium is considered to be pure C2H6. The other reasons for its selection are: • It is incondensable at the operating conditions of the atmospheric distillation. • It is abundant at any refinery. • It is not corrosive, because it is treated at amine absorber units, in order to remove the H2S. • A big amount is produced by the atmospheric distillation itself. • It does not condense and dissolve corrosive agents, as Η2Ο steam does. The conclusion of the dissertation is that “dry” stripping is feasible not only for new units, but it can also be applied to the existing ones as a revamp. The same principle can be utilized also at different processes. In fact, the conclusions of the study were utilized at the design of a new stripper column, for a lubricating oil hydrotreating unit.

Ο στόχος της διατριβής είναι να διερευνήσει την εφικτότητα της υποκατάστασης του υδρατμού απογύμνωσης, από άλλο εναλλακτικό μέσο, το οποίο θα ανακυκλώνεται στη διεργασία και δεν θα υφίσταται αλλαγή φάσεως. Η αλλαγή της διεργασίας βελτιώνει σημαντικά τα συνολικά οικονομικά μεγέθη της ατμοσφαιρικής απόσταξης του αργού πετρελαίου. Οι βελτιώσεις αυτές οφείλονται κατά κύριο λόγο στην αύξηση της απόδοσης της μονάδας σε αποστάγματα, (ελαφρά προϊόντα), κατά 2 - 4% κ.β. Δευτερεύοντα οφέλη προκύπτουν από την εξοικονόμηση της ενθαλπίας εξάτμισης και συμπύκνωσης του υδρατμού, από την ελάττωση της κατανάλωσης νερού τροφοδοσίας των ατμολεβήτων, καθώς και από τη μείωση ή εξάλειψη της διάβρωσης της κορυφής του πύργου απόσταξης που οφείλεται στη συμπύκνωση σταγονιδίων νερού. Η αλλαγή της διεργασίας κατά τον προαναφερθέντα τρόπο, εμφανίζεται και περιβαλλοντικά ελκυστικότερη από τη συμβατική, δεδομένου ότι δεν δημιουργεί υγρά απόβλητα, με γαλακτώματα υδρογονανθράκων σε νερό. Το εναλλακτικό μέσο που επιλέχθηκε, είναι το αέριο καύσιμο διυλιστηρίου, (fuel gas), το οποίο αποτελείται κατά κύριο λόγο από Η2, C2H6 και C2H4. Το αιθάνιο περιέχεται στο αργό πετρέλαιο και παράγεται κυρίως από την ίδια τη μονάδα ατμοσφαιρικής απόσταξης, τη μονάδα καταλυτικής αναμόρφωσης της νάφθας και τη μονάδα υδρογονοπυρόλυσης βαρέων κλασμάτων. Το υδρογόνο αποτελεί προϊόν της μονάδας αναμόρφωσης νάφθας. Η μεγαλύτερη ποσότητα χρησιμοποιείται στις μονάδες υδρογονοαποθείωσης του διυλιστηρίου, ενώ η περίσσεια αναμιγνύεται με το fuel gas. Το αιθυλένιο δεν αποτελεί συστατικό του αργού. Παράγεται από διεργασίες πυρόλυσης, (κατά κύριο λόγο αποτελεί προϊόν της καταλυτικής πυρόλυσης, FCC). Για την απλούστευση των υπολογισμών, θεωρήσαμε ότι όλη η ποσότητα του απογυμνωτικού μέσου που συμπληρώνεται στη μονάδα αποτελείται από αιθάνιο. Οι λόγοι που επιλέχθηκε είναι οι ακόλουθοι: • Είναι ασυμπύκνωτο στην περιοχή συνθηκών της μονάδας ατμοσφαιρικής απόσταξης. • Υπάρχει σε αφθονία στα διυλιστήρια. • Υφίσταται επεξεργασία για την απομάκρυνση του H2S. • Παράγεται από την ίδια τη μελετώμενη διεργασία. • Δεν προκαλεί διάβρωση, όπως το Η2Ο. Το συμπέρασμα της διατριβής είναι ότι η απογύμνωση με υδρογονάνθρακες είναι εφικτή όχι μόνο για νέες εγκαταστάσεις ατμοσφαιρικής απόσταξης, αλλά μπορεί να εφαρμοσθεί και ως αναβάθμιση στις υπάρχουσες. Το ίδιο σκεπτικό σχεδιασμού μπορεί να εφαρμοσθεί και σε διαφορετικές διεργασίες. Η μέθοδος εφαρμόσθηκε για το σχεδιασμό απογυμνωτή μονάδας υδρογόνωσης βασικού λιπαντικού ελληνικού εργοστασίου