Конфигурация системы предварительного мгновенного испарения и множественный впрыск сырья в способе дистилляции сырой нефти

Конфигурация системы предварительного мгновенного испарения и множественный впрыск сырья в способе дистилляции сырой нефти

Реферат

Изобретение относится к дистилляции сырых нефтей.

Первой стадией на любом нефтеперерабатывающем заводе является разделение сырой нефти на различные фракции путем дистилляции на так называемой установке первичной дистилляции нефти (УПДН).

На типичных установках УПДН имеется сосуд предварительного мгновенного испарения, расположенный выше по потоку от печи УПДН. Пар, выходящий из сосуда предварительного мгновенного испарения, обычно проходит мимо печи и направляется в основную дистилляционную колонну, либо в то же положение, что и основная линия сырья, исходящая из печи, либо в более высокую точку на дистилляционной колонне. Ниже входного отверстия сырья обычно расположена зона «отпаривания», где используют водяной пар. Это способствует улучшению отбора газойля. Недостатком использования водяного пара является то, что он приводит к увеличению нагрузок на колонну и ее требуемого диаметра. Кроме того, это приводит к выработке дополнительной кислой воды и возможным проблемам в верхней части колонны, обусловленным коррозией из-за перехода через точку росы, а также эксплуатационным ограничениям.

В настоящем изобретении предлагается усовершенствованный способ дистилляции сырых нефтей, в котором количество водяного пара существенно уменьшено. В данном способе пар, полученный в результате предварительного мгновенного испарения, входит в дистилляционную колонну установки УПДН в зоне ниже входного отверстия сырья. Таким образом, пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, используют как дополнительную отпаривающую среду, что приводит к уменьшению требуемого количества водяного пара, а следовательно, также и затрат на водяной пар.

Способ, описанный в настоящем документе, является упрощенным по сравнению со способом, изложенным в патенте США 4082653. В указанном документе описан способ, в котором используют два устройства мгновенного испарения; при этом жидкость, полученную в первом устройстве мгновенного испарения, пропускают в обессоливатель, а затем во второе устройство мгновенного испарения, тогда как пар, полученный в первом устройстве мгновенного испарения, пропускают в дистилляционную колонну, необязательно, смешивая с паром, произведенным во втором устройстве мгновенного испарения. Первая зона мгновенного испарения функционирует при температуре около 120°C (265°F). Пар, пропускаемый в дистилляционную колонну, заключает в себе существенное количество воды и/или водяного пара, как будет понятно из примера, в котором пар содержит 50 мас.% H₂O. Кроме того, вводят дополнительный водяной пар по линии 47.

Соответственно предлагается способ дистилляции сырых нефтей, включающий в себя следующее: i) пропускают углеводородную сырую нефть в сосуд предварительного мгновенного испарения, поддерживаемый в условиях, которые обеспечивают разделение сырой нефти на жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, и пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения; ii) пропускают жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, в печь, поддерживаемую в условиях, которые обеспечивают нагревание и частичное испарение указанной жидкости; iii) пропускают нагретый поток, выходящий из печи, в нижнюю часть дистилляционной колонны, поддерживаемой в условиях фракционирования; iv) пропускают пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, в зону дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, расположенной ниже зоны ввода выходящего из печи потока, и v) пропускают водяной пар в зону дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, таким образом, что выходящий из печи жидкий поток подвергается контактированию с водяным паром и паром, образующимся в результате предварительного мгновенного испарения, в зоне отпаривания в условиях, обеспечивающих отпаривание выходящего из печи жидкого потока.

Вариант осуществления способа, описанного в данном документе, показан на фигуре 1.

Установки первичной дистилляции нефти хорошо известны в данной области техники и многие из них коммерчески доступны.

Установка первичной дистилляции нефти обычно содержит несколько составляющих. Центральной частью установки является основная атмосферная дистилляционная колонна (1), в которой осуществляют первичное фракционирование сырой нефти. Водяной пар вводят в нижнюю часть (2) колонны в целях отпаривания. Установка дополнительно содержит сосуд (3) предварительного мгновенного испарения и печь (4), при этом оба размещены выше по потоку от дистилляционной колонны (1). Несколько боковых отпарных колонн (5) обычно соединяют с основной дистилляционной колонной (1) для отбора различных фракций, таких как керосин (отпарная колонна керосина) и газойль (например, отпарные колонны газойля для отбора фракций легкого газойля (LGO) и тяжелого газойля (HGO)). Обычно имеется нафтоотгонная колонна для отбора фракции нафты, в то же время бутаноотгонную колонну используют для отбора C₃ и C₄-углеводородных газов. Система обратного орошения, организованная в верхней части основной дистилляционной колонны, обычно содержит конденсатор (6) и сборник орошающей фракции. Потоки нижнего (7), среднего (8) и верхнего (9) циркуляционного орошения можно задействовать совместно с колонной (1) для отвода тепла. Наконец, остаток, выходящий из нижней части дистилляционной колонны, известный как мазут (LR), можно дополнительно перерабатывать, например, на высоковакуумной установке (ВВУ).

Перед вводом в дистилляционную колонну (1) сырую нефть сначала обрабатывают в сосуде (3) предварительного мгновенного испарения в условиях, обеспечивающих разделение указанной сырой нефти на жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, и пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения. Подходящие условия широко известны специалистам в данной области техники и могут существенно варьироваться в зависимости от природы сырой нефти и конструкции установки. Типичные значения рабочего давления сосуда предварительного мгновенного испарения находятся в диапазоне от 1 бар изб. до 5 бар изб., тогда как типичная температура находится в диапазоне от 110°C до 200°C. Предпочтительно, чтобы температура в сосуде предварительного мгновенного испарения составляла по меньшей мере 130°C, в частности по меньшей мере 140°C, в частности по меньшей мере 150°C, наиболее предпочтительно по меньшей мере 160°C. Высокая температура мгновенного испарения позволяет использовать более значительную часть сырой нефти для отпаривания в дистилляционной колонне.

Полученную в результате предварительного мгновенного испарения жидкость, выходящую из сосуда предварительного мгновенного испарения, затем пропускают в печь, в которой она нагревается и частично испаряется при температуре, находящейся в диапазоне от 340°C до 380°C, в зависимости от сырой нефти и требуемого остатка, что также обычно известно специалистам в данной области техники.

Поток, выходящий из печи (4), пропускают в дистилляционную колонну (1) в зону, расположенную в нижней части колонны. Ниже входного отверстия (10) для выходящего из печи потока находится зона (11) отпаривания, и водяной пар вводят в дистилляционную колонну (1) в зону в нижней части зоны (12) отпаривания в качестве отпаривающей среды для улучшения отбора газойля.

Пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, также пропускают в дистилляционную колонну (1). В частности, пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, также вводят в дистилляционную колонну (1) в зоне в нижней части зоны (12) отпаривания. Таким образом, пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, выгодным образом функционирует в качестве отпаривающей среды в дополнение к водяному пару.

Пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, предпочтительно содержит не более 40 мас.% воды и/или водяного пара, более предпочтительно менее 40 мас.%, в частности менее 30 мас.%, в частности менее 20 мас.%, в частности менее 10 мас.% воды в расчете на общее количество пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения. Наиболее предпочтительно, чтобы пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, не содержал воды. Уменьшенное количество воды и/или водяного пара, добавляемого в дистилляционную колонну, повышает эффективность дистилляционной системы.

В одном из вариантов воплощения изобретения, как показано в варианте осуществления на фиг. 1, в дистилляционную колонну (1) можно пропускать часть пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения, в зоне ввода потока, выходящего из печи, в случае если количество пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения, слишком велико для использования в целях отпаривания.

Для надлежащего отпаривания отпаривающая среда предпочтительно должна находиться в преимущественно паровой фазе в условиях, преобладающих в зоне отпаривания. Большинство молекул/компонентов пара, образующегося в сосуде предварительного мгновенного испарения, соответствуют данному критерию и они являются достаточно легкими, чтобы оставаться преимущественно в паровой фазе в зоне отпаривания. Однако наиболее тяжелая часть (или компоненты с наиболее высокими температурами кипения) пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения, может быть менее подходящей для того, чтобы оставаться в паровой фазе, и, таким образом, может конденсироваться в мазуте. По сравнению с паром, образующимся в результате предварительного мгновенного испарения, водяной пар является лучшей отпаривающей средой, поскольку он не будет конденсироваться в зоне отпаривания, и растворимость в воде в данных условиях также чрезвычайно низкая.

Поэтому в одном из вариантов воплощения изобретения, как показано в варианте осуществления на фиг. 1, зона отпаривания предпочтительно содержит нижнюю (12) и верхнюю (13) зону отпаривания, при этом пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, используют для «предварительного» отпаривания в верхней зоне отпаривания, а окончательное отпаривание выполняют водяным паром в нижней зоне отпаривания.

Зона (зоны) отпаривания предпочтительно содержит(ат) в себе ряд тарелок, предпочтительно от 4 до 8 тарелок, или насадку.

Вследствие использования пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения, в качестве отпаривающей среды можно существенно уменьшить количество используемого водяного пара. Уменьшение количества водяного пара приводит к нескольким связанным с этим положительным результатам, таким как снижение паровой нагрузки в колонне, уменьшение выработки кислой воды (вследствие меньшего количества конденсирующегося водяного пара); запас до достижения точки росы возрастает вследствие более низкого давления паров воды в колонне, ограничивая таким образом возможные проблемы, обусловленные коррозией из-за перехода через точку росы. Вследствие увеличения запаса до достижения точки росы также возможно работать при более низкой температуре верха колонны в случае сохранения достаточного запаса относительно температуры точки росы воды, это способствует эксплуатационной гибкости и может позволять достижение более низкой температуры выкипания нафты при сохранении достаточного запаса относительно температуры точки росы воды.

В одном из вариантов воплощения изобретения, как показано в варианте осуществления на фиг. 1, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения пар, выходящий из сосуда (3) предварительного мгновенного испарения, пропускают непосредственно в дистилляционную колонну (1), направляя при этом в обход печи. В качестве альтернативы образующийся в результате предварительного мгновенного испарения пар, выходящий из сосуда (3) предварительного мгновенного испарения, сначала можно нагревать в конвективном трубном пучке печи для усиления отпаривающего эффекта пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения, или как вариант можно использовать другой теплоноситель, такой как водяной пар высокого давления или горячая нефть.

Фракции, выходящие из основной дистилляционной колонны (1) в различных положениях, дополнительно перерабатывают по желанию. Как упомянуто выше, несколько боковых отпарных колонн (5) обычно соединяют с основной дистилляционной колонной (1) для отбора различных фракций, таких как керосин (отпарная колонна керосина) и газойль (отпарная колонна газойля). Обычно имеется нафтоотгонная колонна для отбора фракции нафты, в то же время бутаноотгонную колонну используют для отбора С₃ и С₄-углеводородных газов. Система обратного орошения, организованная в верхней части основной дистилляционной колонны, обычно содержит конденсатор (6) и сборник орошающей фракции. Наконец, остаток, выходящий из нижней части дистилляционной колонны, известный как мазут, можно дополнительно перерабатывать на высоковакуумной установке (ВВУ).

1. Способ дистилляции сырой нефти, включающий в себя следующее:

i) пропускают углеводородную сырую нефть в сосуд предварительного мгновенного испарения, поддерживаемый в условиях, которые обеспечивают разделение сырой нефти на жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, и пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения;

ii) пропускают жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, в печь, поддерживаемую в условиях, которые обеспечивают нагревание и частичное испарение указанной жидкости;

iii) пропускают нагретый поток, выходящий из печи, в нижнюю часть атмосферной дистилляционной колонны, поддерживаемой в условиях фракционирования;

iv) пропускают пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, в зону указанной дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, расположенной ниже зоны ввода выходящего из печи потока, и

v) пропускают водяной пар в зону указанной дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, таким образом, что выходящий из печи жидкий поток подвергается контактированию с водяным паром и паром, образующимся в результате предварительного мгновенного испарения, в зоне отпаривания в условиях, достаточных для отпаривания выходящего из печи жидкого потока, причем указанный пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, содержит не более 30 мас.% воды и/или водяного пара.

2. Способ по п. 1, в котором пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, пропускают непосредственно в указанную дистилляционную колонну, направляя при этом в обход печи.

3. Способ по п. 1, в котором пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, нагревают в конвективном трубном пучке печи перед пропусканием его в указанную дистилляционную колонну.

4. Способ по п. 1, в котором пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, нагревают водяным паром высокого давления или горячей нефтью перед пропусканием его в указанную дистилляционную колонну.

5. Способ по п. 1 или 2, в котором часть пара, образующегося в результате предварительного мгновенного испарения, пропускают в указанную дистилляционную колонну в зоне ввода потока, выходящего из печи.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором зона отпаривания содержит нижнюю и верхнюю зону отпаривания, при этом водяной пар вводят в зону, находящуюся в нижней части нижней зоны отпаривания, а пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, вводят в зону, расположенную в нижней части верхней зоны отпаривания.

7. Способ по п. 1 или 2, в котором зона отпаривания содержит ряд тарелок, предпочтительно от 4 до 8, или насадку.

8. Способ по п. 1 или 2, в котором рабочее давление сосуда предварительного мгновенного испарения находится в диапазоне от 1 бар изб. до 5 бар изб., а рабочая температура составляет от 140°C до 200°C.