Способ вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья (варианты), и установка для его осуществления

Патент 2109546

Авторы

Классы МПК

Реферат

Использование: в нефтехимической промышленности для ректификации нефтяного сырья или в химической, пищевой, фармацевтической и т.п. отраслях промышленности. Сущность: в вакуумсоздающий жидкостно-газово-струйный аппарат подают в качестве активной жидкости жидкость, полярную по отношению к конденсату откачиваемых газов и паров. В варианте способа откачку газов и паров производят жидкостно-газовым струйным аппаратом, при этом в качестве его активной жидкости используют жидкость, сходную по природе по крайней мере с одной из жидкостей в конденсате откачиваемых парогазов, при этом активную и сходную с ней жидкости смешивают в сепараторе и отделяют после расслаивания конденсата откачиваемых парогазов, который полярен по отношению к смешиваемому с активной жидкостью компоненту конденсата откачиваемых газов и паров. Предпочтительно, чтобы отделение смеси сходных жидкостей от остальной части конденсата, происходило после расслаивания конденсата сконденсировавшихся парогазов в сепараторе. Также предпочтительно, чтобы активную жидкость струйного аппарата, используемую на начальной стадии работы вакуумсоздающего устройства, по мере ее смешения в сепараторе со сходным компонентом конденсата и отвода этой смеси из сепаратора в выкидную линию заменяли на компонент конденсата газа (пара), полярный по отношению к остальной части конденсата откачиваемых газов и паров. Установка для вакуумной перегонки жидкого продукта содержит вакуумсоздающее устройство, выполненное в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газового струйного аппарата, сепаратора и насоса, при этом всасывающая линия насоса циркуляционной системы соединена с зоной накопления в сепараторе слоя, полярного по отношению к остальной части конденсата компонента, подаваемого в качестве активной жидкости в струйный аппарат. 3 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к массообменным аппаратам для разделения смесей и может быть использовано преимущественно в нефтехимической промышленности для ректификации нефтяного сырья или в химической, пищевой, фармацевтической и т.п. отраслях промышленности.

Из уровня техники известны способы и установки для вакуумной перегонки, содержащие тепломассообменный аппарат - вакуумную колонну с магистралью подвода нагретого сырья и отвода фракции, верхняя часть которой соединена со струйным вакуумным насосом - пароводяным эжектором, обеспечивающим отсос газов и паров легколетучих фракций, к которому подсоединен сепаратор для отделения жидкой фазы из парожидкостного потока [1].

Недостатком данной установки является большой унос паров продукта с активной эжектирующей (рабочей) средой и связанные с этим значительные энергозатраты.

Ближайшим аналогом изобретения как в части способа, так и устройства является способ вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, и устройство для его осуществления [2].

Способ включает подачу жидкого продукта в емкость под вакуумом и откачку из нее газов и паров вакуумсоздающим устройством с последующей их конденсацией.

Недостатком данного способа является то, что при перегонке необходимо смешивать боковые погоны, которые являются целевыми продуктами ректификационных колонн, со сконденсировавшейся частью парогаза, содержащей большое количество загрязняющих компонентов. Это значительно ухудшает качество дистиллята и приводит к необходимости дополнительных затрат на его очистку.

Устройство содержит емкость под вакуумом с магистралью отвода газов и паров и подключенное к ней вакуумсоздающее устройство, выполненное в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газового струйного аппарата, сепаратора и насоса.

Поскольку устройство реализует указанный выше способ, то и его недостатки вытекают из недостатков способа, а именно загрязнение дистиллята и необходимость дополнительных затрат на его доочистку.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение чистоты целевых продуктов при одновременном снижении энергозатрат, загрязнения окружающей среды и повышении производительности.

Решение поставленной задачи обеспечивается (в части способа) тем, что в способе вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, включающем подачу жидкого продукта в емкость под вакуумом и откачку из нее газов и паров вакуумсоздающим жидкостно-газово-струйным аппаратом с последующей их конденсацией, согласно изобретению в струйный аппарат подают в качестве активной жидкости жидкость, полярную по отношению к конденсату откачиваемых газов и паров.

В варианте способа вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, включающем подачу жидкого продукта в емкость под вакуумом и откачку из нее газов и паров жидкостно-газовым струйным аппаратом с последующей их компенсацией, согласно изобретению в качестве активной жидкости струйного аппарата используют жидкость, сходную по природе по крайней мере с одной из жидкостей в конденсате откачиваемых парогазов, при этом активную и сходную с ней жидкости смешивают в сепараторе и отделяют от остальной части конденсата парогазов после его расслаивания. При этом вышеуказанная смесь полярна по отношению к основной части парогазового конденсата.

Предпочтительно, чтобы отделение смеси сходных жидкостей от остальной части конденсата производилось после расслаивания конденсата парогазов в сепараторе. Также предпочтительно производить замену активной жидкости струйного аппарата, используемой на начальной стадии работы вакуумсоздающего устройства, по мере ее смешения в сепараторе со сходным компонентом конденсата и отвода этой смеси из сепаратора в соответствующую выкидную линию на компонент конденсата парогаза, полярный по отношению к остальной части конденсата откачиваемых газов и паров.

В части устройства решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в установке для вакуумной перегонки жидкостного продукта, преимущественно нефтяного сырья, содержащей емкость под вакуумом с магистралью отвода газов и паров и подключенное к ней вакуумсодержащее устройство, выполненное в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газового струйного аппарата, сепаратора и насоса, согласно изобретению всасывающая линия насоса циркуляционной системы соединена с зоной накопления в сепараторе слоя, полярного по отношению к остальной части конденсата компонента, подаваемого в качестве активной жидкости в струйный аппарат.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенной установки, реализующей заявленный способ.

Установка содержит ректификационную вакуумную колонну 1 с магистралью 2 подвода нагретого углеводородного сырья, магистралью 3 отвода боковым погоном жидкой фракции, магистралью 4 отвода остатка колонны, магистралью 5 отвода парогаза. Магистраль 5 связывает верхнюю часть ректификационной колонны с жидкостно-газовым струйным аппаратом 6 (в дальнейшем - струйным аппаратом) вакуумсоздающего устройства, в которое входят холодильник 7, насос 8, сепаратор 9, с газовой магистралью 10, соединенной, например, с топливной системой завода и магистралями 11 и 12 вывода балансового избытка расслоившихся фаз, соединенных с соответствующими приемниками нефтепродуктов (не показаны).

Установка, реализующая предложенный способ, работает следующим образом.

Нагретое углеводородное сырье в парожидкостном виде по магистрали 2 поступает на перегонку в ректификационную вакуумную колонну 1 с давлением 40-60 мм рт. ст. Боковым погоном из вакуумной колонны отводится вакуумный газойль по магистрали 3, а с низа колонны по магистрали 4 отводится остаток колонны - гудрон. Через верх ректификационной вакуумной колонны по магистрали 5 отводятся несконденсированные газ и пары фракций, которые отсасываются жидкостно-газовым струйным аппаратом 6 за счет энергии его активной жидкости, циркулирующей по замкнутому контуру с помощью насоса 8. Холодильник 7 обеспечивает необходимую температурную стабилизацию. На выходе из струйного аппарата 6 образуется двухфазная смесь с давлением более 0,15 МПа, которая поступает в сепаратор 9, где происходит окончательная конденсация паровой фазы, которая не успела сконденсироваться в струйном аппарате. В сепараторе 9 вакуумсоздающего устройства смесь сепарируется и разделяется на газовую и жидкую фракции. Газовая фракция по магистрали 10 отводится в топливную систему завода, а жидкая фаза поступает на вход насоса 8. Избыток жидкой фазы, образовавшейся за счет сконденсировавшихся паров, поступающих с верха ректификационной колонны, сливается по магистралям 11, 12 в соответствующие приемники нефтепродуктов (не показаны).

Основной особенностью заявленных способа и устройства является то, что в качестве активной жидкости струйного аппарата используют жидкость, полярную по отношению к конденсату откачиваемых газов и паров. Такие жидкости и сведения об их свойствах широко известны (Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных процессов./ Под ред. Ершова Ю.А. - М.: Высшая школа, 1993, с.518-523). Согласно этому источнику в зависимости от природы дисперсной фазы различают прямые эмульсии (типа масло/вода) и обратные эмульсии (типа вода/масло), т.е. эмульсии неполярной жидкости и полярной - эмульсии первого рода и эмульсии полярной жидкости и неполярной - эмульсии второго рода. Эти эмульсии, получаемые в сепараторе 9 методом конденсации, являются кинетически и агрегативно неустойчивыми системами, поскольку это грубые дисперсии. Характерным свойством таких дисперсий является коалесценция, в результате которой происходит расслоение в течение непродолжительного периода времени на непрерывные жидкие фазы. Если в сепараторе 9 образуется вышеописанная эмульсия, то она расслаивается на две непрерывные жидкие фазы, избыток которых и отводится разными потоками по патрубкам магистралей 11 и 12. Соответственно при подаче в струйный аппарат в качестве активной жидкости жидкости, полярной по отношению к конденсату, накапливающемуся в сепараторе, происходит расслоение конденсата на две непрерывные жидкие фазы, которые и выводятся без смешения и сопутствующего ему неизбежного загрязнения.

В варианте способа в качестве активной жидкости струйного аппарата используют жидкость, сходную по природе по крайней мере с одним из компонентов конденсата откачиваемых газов и паров, при этом активную и сходную с ней жидкости смешивают в сепараторе и отводят после расслаивания конденсата. Этим также достигают повышение чистоты дистиллятных продуктов без дополнительных энергозатрат. Предпочтительно осуществлять отвод смеси сходных жидкостей от стальной части конденсата после расслаивания конденсата парогазов в сепараторе. Также предпочтительно производить замену активной жидкости струйного аппарата, используемую на начальной стадии работы вакуумсоздающего устройства, по мере ее смешения в сепараторе со сходным компонентом конденсата откачиваемых парогазов и отвода этой смеси из сепаратора в соответствующую выкидную линию, на сконденсированный компонент парогаза, полярный по отношению к остальной части конденсата откачиваемых парогазов.

В вакуумсоздающем устройстве установки для вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, реализующей вышеуказанные способы, всасывающая линия насоса циркуляционной системы соединена с зоной накопления в сепараторе слоя, полярного по отношению к остальной части конденсата компонента, подаваемого в качестве активной жидкости в струйный аппарат. Это обеспечивает циркуляцию в циркуляционном контуре полярной жидкости и ее эффективное смешение в камере смешения струйного аппарата и за счет этого последующее быстрое расслоение парогаза в сепараторе.

Основным преимуществом заявленных объектов патентования (способов и устройства для его осуществления) является то, что принципиально устраняется (необходимое по другим технологиям) смешение разделенных фракций, чем обеспечивается снижение энергоемкости процесса переработки нефтепродуктов и повышение качества и чистоты целевых фракций. Кроме того, использование в нефтепереработке эффекта расслоения эмульсий открывает широкие, принципиально новые направления ректификации, например при принудительной подаче полярного компонента в нефтепродукты отпадает необходимость в многоступенчатой ректификации. Экономический эффект от использования такого способа вообще труднопредсказуем, поскольку отпадает необходимость в целом ряде дорогостоящего и высокоэнергоемкого оборудования при одновременном повышении качества целевых продуктов.

Формула изобретения

1. Способ вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, включающий подачу жидкого продукта в емкость под вакуумом и откачку из нее газов и паров вакуумсоздающим жидкостно-газово-струйным аппаратом с последующей их конденсацией, отличающийся тем, что в струйный аппарат подают в качестве активной жидкости жидкость, полярную по отношению к конденсату откачиваемых газов и паров.

2. Способ вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, включающий подачу жидкого продукта в емкость под вакуумом и откачку из нее газов и паров жидкостно-газовым струйным аппаратом с последующей их конденсацией, отличающийся тем, что в качестве активной жидкости струйного аппарата используют жидкость, сходную по природе по крайней мере с одной из жидкостей в конденсате откачиваемых парогазов, при этом активную и сходную с ней жидкости смешивают в сепараторе и отделяют после расслаивания конденсата откачиваемых парогазов, который полярен по отношению к смешиваемому с активной жидкостью компоненту конденсата откачиваемых газов и паров.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отвод смеси сходных жидкостей от остальной части конденсата производят после расслаивания конденсата.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что активную жидкость струйного аппарата, используемую на начальной стадии работы вакуумсоздающего устройства, по мере ее смешения в сепараторе со сходным компонентом конденсата откачиваемых парогазов и отвода этой смеси из сепаратора в соответствующую выкидную линию, заменяют на компонент конденсата парогаза, полярный по отношению к остальной части конденсата откачиваемых парогазов.

5. Установка для вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, содержащая емкость под вакуумом с магистралью отвода газов и паров и подключенное к ним вакуумсоздающее устройство, выполненное в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газового струйного аппарата, сепаратора и насоса, отличающаяся тем, что всасывающая линия насоса циркуляционной системы соединена с зоной накопления в сепараторе слоя, полярного по отношению к остальной части конденсата компонента, подаваемого в качестве активной жидкости в струйный аппарат.

РИСУНКИ

Рисунок 1