Форсунки для процессов переработки нефти

Важной характеристикой форсунок для установок каталитического крекинга являются угол распыла, равномерное распределение потока и попадание сырья в центр потока.

В российской нефтеперерабатывающей отрасли активно проходит модернизация установок гидрокрекинга. Такие проекты уже осуществлены на таких предприятиях как «Ангарская нефтехимическая компания» (АО «АНХК»), «Ярославнефтеоргсинтез», АООТ «Рязанский НПЗ» и АО «Уфанефтехим». Форсунки играют важную роль в этом процессе, их замена или модернизация диспергирующим устройством, позволила эффективно использовать энергию водяного пара, повысить скорость испарения и контакта с катализатором. Все это в конечном итоге позволило добиться значительного увеличения выхода бензиновой фракции на этих предприятиях.

Форсунки сжигания жидкого топлива (Torch oil injectors)

Термин “Torch oil (факельное масло)” обычно относится к жидкому газовому маслу, которое сжигается в регенераторе УККФ для того, чтобы обеспечить необходимую температуру в процессе запуска (для разогрева катализатора), остановки (для контроля охлаждения) или вывода сырья, когда кокс не производится в реакторе. Впрыск жидкого топлива производится специальными (обычно полоконусными) форсунками в плотный слой катализатора регенератора.

Почти любой гайзоль может использоваться в качестве факельного масла, но нужно учитывать, что он должен полностью сгореть в камере впрыска в регенератор. В противном случае газовое масло может попадать в верхние зоны: разреженную фазу, циклоны и далее, где там наконец-то сгореть, и даже взрываться, что может иметь крайне нежелательные последствия. Разные факельные масла имеют разные характеристики сгорания. Чем светлее газовое масло, тем выше его температура сгорания.

Форсунки для сжигания факельного масла должны быть правильно подобраны и иметь соответствующую конструкцию, ведь им предстоит работать при больших перепадах давления, а также с возможной подачей пара для лучшей атомизации. В некоторых регенераторах могут устанавливаться несколько форсунок.

Форсунки для вакуумных перегонных колонн (вакуумной очистки)

Вакуумная дистилляция (перегонка) нефтепродуктов используется в нефтехимической промышленности для разделения и очистки сложных жидких продуктов переработки. Эта стадия является очень важной в процессе нефтепереработки, ее задача отделить углеводородные фракции без высоких температур, которые негативно влияют на фракции и ведут к закоксовыванию оборудования. Вакуум дает снижение точки кипения распыляемой жидкости, снижая температуру, при которой более летучие фракции испарятся, и сокращая затраты требуемой энергии.

Распылительные форсунки, обычно тангенциальные полноконусные форсунки, используются в вакуумной перегонке для распыления рабочих жидкостей в вакуумную дистилляционную колонну. Поток хорошо атомизированной жидкости, создаваемой форсунками, увеличивает площадь эффективного распыления и, тем самым, степень испарения и эффективность сепарации. При использовании в вакуумной перегонной колонне ректификационных колонн насадочного типа, для обеспечения низких перепадов давления газа, форсунки равномерно орошают поверхность колонн, через которые идет поток газа, который контактирует с рабочей жидкостью.

Одной из проблем процесса вакуумной очистки нефтепродуктов является пенообразование при повышенных скоростях газа, что ведет к большому уносу реагентов. Для решения этой проблемы используются полноконусные форсунки для контроля пены, которые дают равномерное однородное орошение. При правильном подборе форсунки достигается необходимая величина капли, имеющая энергию, достаточную чтобы погасить пену, и не вызывать вторичного пенообразования.

Форсунки для охлаждения газов

Во многих процессах температура газа может возрастать до пределов, при которых может происходить повреждение оборудования. Это касается процессов, при которых происходит прямое горение газов, появление отработанных газов или повторный нагрев.

Самым быстрым и эффективным способом охлаждения газов является понижение их температуры за счет испарения распыленной в поток газа воды. Изменение состояния воды из жидкости в пар экономит очень значительные объемы энергии по сравнению с охлаждением при непосредственном контакте с охлаждающей средой или с охлаждением по явной теплоте.

Например, для нагрева воды с 0 °C до 100 °C потребуется 418 кДж/кг. А превращение той же воды температурой 100 °C в пар с аналогичной температурой потребует 2320 кДж/кг, разница в энергозатратах более, чем в 5 раз. Эта энергия, необходимая для испарения воды, берется от горячего газового потока, за счет чего и понижается температура последнего.

Испарительное охлаждение газов происходит за счет туманообразного распыления жидкости в поток горячего газа (обычно речь идет об отработанных дымовых газах). Вода испаряется, быстро охлаждая систему, используя энергию газового потока для превращения воды из жидкого состояния в парообразное.

Форсунки дают очень мелкую каплю, тем самым площадь контакта с потоком газов увеличивается, как и скорость испарения. Это очень важно, так как поток отходящих газов должен достичь нужной конечной температуры до достижения определенной точки в трубопроводе. Коэффициент испарения зависит от размера капли, разницы в температурах воды и потока и от парциального давления.