Способ ректификации углеводородных смесей

Способ ректификации углеводородных смесей

Реферат

Изобретение относится к способам ректификации углеводородных смесей и может найти применение в нефтегазоперерабатывающей промышленности.

Известен способ ректификации углеводородных смесей, по которому нагретое сырье подают в питательную секцию ректификационной колонны. В ректификационной колонне углеводородную смесь разделяют на ректификат, выводимый сверху, и остаток, отбираемый из кубовой части колонны. Сконденсированный ректификат направляют в рефлюксную емкость, из которой часть этого ректификата возвращают на верхнюю тарелку ректификационной колонны в качестве острого орошения. Для обеспечения восходящего потока паров в куб колонны вводят водяной пар, который выводят из колонны вместе с ректификатом, или подводят тепло при помощи кипятильника или горячей струи части нагретого остатка (см. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - С.103-104).

Недостатком вышеуказанного способа является то, что водяной пар является, во-первых, дорогостоящим агентом из-за высоких энергозатрат при его генерации, во-вторых, приводит к коррозии аппаратов и оборудования, а, в-третьих, его использование приводит к образованию загрязненного углеводородами конденсата, выводимого из рефлюксной емкости колонны. Конденсат водяного пара, загрязненный углеводородами, увеличивает экологическую нагрузку в районе расположения ректификационной установки и требует очистки перед его повторным использованием или сбросом в водоемы.

Использование кипятильника или горячей струи части нагретого остатка колонны является энергоемким технологическим приемом и, кроме того, требует увеличения капитальных затрат на оборудование.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ ректификации углеводородных смесей, включающий ввод метансодержащего газа в углеводородную смесь, нагревание и подачу полученной смеси в питательную секцию ректификационной колонны (см. Патент Японии №5-42476, 1986 г. ). Недостатком прототипа является то, что для повышения давления и подачи метансодержащего газа в колонну используют его компримирование, что увеличивает энергозатраты на осуществление процесса. Кроме того, подача метансодержащего газа в куб ректификационной колонны осуществляется без дополнительного нагрева, практически с той же температурой, что и в рефлюксной емкости. Низкая температура отпаривающего метансодержащего газа снижает температуру в кубе колонны и, как следствие этого, приводит к ухудшению отпарки низкокипящих примесей от остатка колонны и уменьшению восходящего потока паров.

Техническая задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности процесса за счет снижения содержания низкокипящих компонентов в дизельной фракции.

Технический результат - улучшение процесса ректификации углеводородной смеси за счет повышения качества получаемого остатка ректификации.

Он достигается тем, что в известном способе, включающем ввод метансодержащего газа в углеводородную смесь, нагревание и подачу полученной смеси в питательную секцию ректификационной колонны, смешивание метансодержащего газа с углеводородной смесью осуществляют методом эжекции, при этом с куба ректификационной колонны выделяют остаток, часть которого, используемого в качестве горячей струи, смешивают с метансодержащим газом методом эжекции и смесь, выходящую из эжектора, нагревают и подают в куб ректификационной колонны.

Способ осуществляется следующим образом. Углеводородное сырье (100% мас.) подают насосом в жидкостно-газовый струйный аппарат. За счет эжекции в этот аппарат засасывается метансодержащий газ в количестве 3,0% мас. на сырье. Смесь углеводородного сырья и метансодержащего газа, выходящую из жидкостно-газового струйного аппарата, нагревают и подают в питательную секцию ректификационной колонны. С верха ректификационной колонны выводят пары ректификата и метансодержащий газ, которые после конденсатора-холодильника направляют в рефлюксную емкость. Часть ректификата в количестве 72% мас. на сырье подают для орошения ректификационной колонны, а балансовое количество выводят с установки. Метансодержащий газ из рефлюксной емкости подают на смешение с сырьем и горячей струей в соответствующие жидкостно-газовые струйные аппараты. Одновременно из куба ректификационной колонны выводят ректификационный остаток в количестве 40% мас. на сырье. Часть остатка, используемого в качестве горячей струи, подают насосом в жидкостно-газовый струйный аппарат. За счет эжекции в этот аппарат также засасывается метансодержащий газ. Смесь горячей струи и метансодержащего газа, выходящую из жидкостно-газового струйного аппарата, нагревают и подают в куб ректификационной колонны для отпарки низкокипящих примесей от остатка и создания восходящего потока паров.

Таким образом, отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что метансодержащий газ подают в питательную секцию и куб ректификационной колонны при помощи жидкостно-газовых струйных аппаратов, эжектирующим агентом в которых являются соответствующие технологические потоки сырья и горячей струи, при этом метансодержащий газ, подаваемый в куб колонны, нагревают совместно с частью остатка, используемого в качестве горячей струи.

Пример 1 осуществления способа. Газовый конденсат разделяли в ректификационной колонне на бензиновую и дизельную фракции. Производительность ректификационной колонны - 125,0 т/ч. В газовый конденсат перед его нагревом в трубчатой печи при помощи жидкостно-газового струйного аппарата вводили метансодержащий газ в количестве 3,0% мас.(3,75 т/ч). С верха ректификационной колонны выводили бензиновую фракцию в количестве 75,0 т/ч. Часть бензиновой фракции в количестве 90,0 т/ч возвращали на верх ректификационной колонны в качестве острого орошения. С низа ректификационной колонны выводили дизельную фракцию в количестве 50,0 т/ч. Часть дизельной фракции (горячая струя) в количестве 10,0 т/ч подавали в жидкостно-газовый струйный аппарат, в который засасывался метансодержащий газ в количестве 2,0% мас. на сырье колонны (2,5 т/ч). Смесь горячей струи и метансодержащего газа нагревали и подавали в куб колонны для отпарки низкокипящих примесей от остатка и создания восходящего потока паров. Показатели работы колонны по прототипу и предлагаемому способу приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ пп	Наименование показателей	Прототип	Предлагаемый способ
1	Количество, т/ч (% мас. на сырье колонны):
сырья	125,0(100,0)	125,0(100,0)
ректификата - бензиновой фракции	74,0 (60,0)	75,0 (60,0)
остатка - дизельной фракции	51,0(40,0)	50,0 (40,0)
орошения	90,0 (72,0)	90,0 (72,0)
горячей струи	-	10,0(8,0)
метансодержащего газа в сырье	3,75 (3,0)*	3,75 (3,0)**
метансодержащего газа в куб	2,5 (2,0)*	2,5 (2,0)**
2	Давление, МПа:
вверху колонны	0,15	0,15
в кубе колонны	0,17	0,17
в рефлюксной емкости	0,13	0,13
в нагнетательной линии компрессора	0,50	-
в нагнетательной линии насоса горячей
струи	-	1,0
3	Температура, °C:
входа сырья в колонну	280	230
верха колонны	118	115
куба колонны	259	289
в рефлюксной емкости	40	40
входа метансодержащего газа в куб	40	310
входа горячей струи в куб	-	310
4	Мощность электропривода компрессора, кВт	192,0	-

Продолжение таблицы 1
№ пп	Наименование показателей	Прототип	Предлагаемый способ
5	Мощность электропривода насоса горячей струи, кВт	-	2,5
6	Расход тепла, кВт:
на нагрев сырья (от 40°C до температуры входа в колонну))
25895,0	21542,0
на нагрев горячей струи	-	167,0
на нагрев метансодержащего газа	-	541,0
суммарно	25895,0	22250,0
7	Содержание низкокипящих примесей в дизельной фракции (остатке колонны), % мас.	25,0	5,0
* подается компрессором
** подается жидкостно-газовым струйным аппаратом

Из данных таблицы 1 следует, что предлагаемый способ ректификации углеводородных смесей позволяет уменьшить суммарную мощность потребляемой электрической и тепловой энергии на организацию подачи в колонну и нагрева метансодержащего газа и горячей струи примерно на 14,7%, а также значительно снизить содержание низкокипящих примесей в дизельной фракции, повысив тем самым качество получаемого дизельного топлива по температуре вспышки в закрытом тигле.

Подача метансодержащего газа в питательную секцию и куб ректификационной колонны осуществляется при помощи жидкостно-газовых струйных аппаратов, эжектирующим агентом в которых являются соответствующие технологические потоки сырья и горячей струи, способствует интенсификации отпаривания низкокипящих примесей от остатка колонны, увеличению восходящего потока паров и, как следствие, - повышению качества получаемого остатка ректификации.

Источники информации:

1. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 677 с.: ил. (с.103-104).

2. Патент Японии №5-42476, 1986 г. (прототип).

Способ ректификации углеводородных смесей, включающий ввод метансодержащего газа в углеводородную смесь, нагревание и подачу полученной смеси в питательную секцию ректификационной колонны, отличающийся тем, что смешивание метансодержащего газа с углеводородной смесью осуществляют методом эжекции, при этом с куба ректификационной колонны выделяют остаток, часть которого, используемого в качестве горячей струи, смешивают с метансодержащим газом методом эжекции и смесь, выходящую из эжектора, нагревают и подают в куб ректификационной колонны.