Способ фракционирования термически нестойких углеводородных смесей широкого фракционного состава

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7/00, В 01 Р 3/1 51) 4 С ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лятов ив перв тутеменк тке,ССР 980. и пе стоп по ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Уфимский нефтяной инсти(54)(57) СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИ НЕСТОЙКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХСМЕСЕЙ ШИРОКОГО ФРАКЦИОННОГО СОСТАВАв двух колоннах с получением дистил 801214721 остатка, включающим подачуую колонну исходной смеси и ввод во вторую колонну в качестве сырья высококипящего инизкокипящего потоков, получаемых из продуктов фракционирования первой колонны, нагрев в печи одного из потоков первой колонны перед вводом во вторую колонну с подачей ненагретого потока в качестве верхнего ввода и нагретого в печи потока в качестве нижнего ввода сырья второй колонны, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения отбора дистиллятов, утяжеления остатка и уменьшения возможности термического разложения высококипящего потока, в качестве верхнего ввода сырья второй колонны используют высококипящий поток, а в качестве нижнего ввода - низКокипящий7 121472 Показатели Расход, т/ч: 210 210 21 21 136,2 50,4 138, 6 14,4 14,4 15,2 19,3 49,9 51,7 мазута 03,6 1 5 ь 1 28,3 40 60 80 14,3 16,5 6,9 8,4 5,9 365 365 331 197 346 351 9,4 13,4 19,3 19,3 15,3 7,3 13, 1 1,2 1,2 9,1 0,47 0,58 нефтибензина пераой колоннынизкокипящего потокавысококипящего потокабензина второй колонныкеросинадизельного топлива летнего острого орошения второйколонны верхне го циркуляционногоорошения нижнего циркуляционногоорошенияТепловая нагрузка, Гкал/ч: печи для нагрева нижнеговвода сырья второй колонны конденсаторов-холодильников теплообменников циркуляционного орошения Температура, С:о нижнего ввода сырья второйколонны верхнего ввода сырья низа второй колонныСодержание, мас.7:ов бензине фр. 160 С - к.к. ов керосине фр. н.к. - 160 С.ов керосине фр, 210 С - к.к. в дизельном топливе летнемФр. н.к. - 210 С в дизельном топливе летнем фр. 390 С - к.к,о в мазуте фр. н,к. - 360 СДоля отгона нижнего потокасырья на входе во вторую ко- лонну Таблица 6214721 20 19 Та блица 7 Фракционный состав сырья и продуктов разделения первой и второйколонны по примеру 4, мас.7 Фракция Мазут НеАть Бензинпервойколонны Керосин Лизельное то Низкокипящий Бензинвторойколонны Высококипящийпоток поток ливоетнее О, 10 0,20 0,23 0,50 1,00 2,32 0,03 0,01 0,04 3,7 0,28 2,67 0,68 0,07 1,36 0,06 0,62 1,36 1,86 0,12 1,83 0,17 2, 12 1,48 2,78 0,19 3,20 0,19 1,02 0,01 1,85 9,49 0,52 0,02 2,34 1,02 17,36 21,85 11,14 19,60 2,60 0,19 3,55 0,02 1,60 1,35 0,02 0,01 1,81 1,15 2,91 4,38 0,05 3,85 0,98 1,13 220-230 230-240 1,571,52 0,04 0,04 2,04 1,90 5,76 2,54 4,16 5,14 0,02 240-250 250-270 270-290 290-310 1,52 1,91 1, 14 0,87 5,77 0,06 3,91 4,71 3,40 0,31 15,36 0,22 3,77 4,33 0,01 14,63 0,36 3,84 3,89 3,52 3,92 0,603,12 310-330 330-340 3,26 1,63 3,50 1 ь 75 3,94 1,97 11,31 5, 10 0,98 0,76 340-350350-360 1,63 1,75 1,97 4,58 1,03 1,61 1,63 2,17 3,89 1,32 360-370 370-390 1,61 1,64 2, 17 3,02 1,76 3,22 3,27 4,35 3,25 4,89 390-420 420-460 4,41 4,39 6,22 0,97 8,44 5,61 5,51 8,09 0,15 11,28 460-к.к. 33,65 33,07 48,55 0,03 68, 10 ЩЩЩИ Заказ 856/37 3 ВТирах 483 По дискете Фмлмаа ППП Патеит, г.Уагород, ул.Проектааа, 4 н.к,-60 60-90 90-110 110-120 120-130 130-140 140-150 150-160 160-170 170-180 180-190 190-200 200-220 0,961,85 0,03 4,33 О, 10 17,98 0,79 20,79 1,64 15,33 1,67 7,32 0,93 8,93 1,41 8,02 1,49 5,80 1,29 3,34 0,98 3,81 2, 07 1,34 3,07 0,04 7,54 С,13 15,46 О, 18 15,27 О, 11 8, 14 0,20 179 0,25 11,55 0,24 8,66 0,21 5,07 0,51 6,84 0,85 5,16 1, 12 2,54 0,69 0,50 1,66 0,23ток. Изобретение относится к фракционированию термически нес.тойких углеводородных смесей широкого Фракционного состава.Целью изобретения является увеличение отбора дистиллятов, утяжеление остатка и уменьшение возможности термического разложения высококипящего потока, получаемого из продуктов фракционирования первой колонны,Схема осуществления способа фракционирования термически нестойких углеводородных смесей широкого фракционного состава изображена на чертеже.Исходное сырье нагревают в печи 1 и вводят в первую колонну 2 по линии 3, В колонне установлены ректификационные тарелки 4. С верха колонны 2 по линии 5 и с промежуточного ее сечения по линиям 6 и 7 выводят дистилляты. С низа колонны 2 по линии 8 выводят остаток. Высококипящий поток, представляющий собой остаток колонны 2 или жидкую фазу нагретого потока, подаваемого для создания парового орошения в низ колонны 2 или же их смесь, по линии 9 подают в качестве верхнего ввода сырья второй колонны 10. Низкокипящий поток представляет собой жидкость, выводимую с нижних тарелок укрепляющей секции колонны 2, или же смесь остатка колонны 2, подаваемого по линии 11 на смешение, с этой жидкостью, выводимой по линии 12 с нижних тарелок укрепляющей секции. В низ колонн 2 и 10 по линиям 13 и 14 соответственно для создания парового орошениявводят нагретые потоки. Низкокипящий поток по линии 15 подают в печь16 и после нагрева вводят в качестве нижнего ввода сырья в колонну 10.С верха колонны 10 по линии 17 и спромежуточного ее сечения по линиям18 и 19 выводят дистилляты. С низаколонны 10 по линии 20 выводят остаПрименительно к процессу фракционирования мазута в первой колонне принято 12 теоретических тарелок, три верхние из которых - тарелки циркуляционного орошения, три нижние - тарелки отгонной секции. Давление наверху колонны 0,08 ата, перепад давления на 1 теоретическую тарелку 0,01 ат. В сечение колонны между 9-й и 10-й тарелками (счет 5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 тарелок с верха колонны 1 с темпераатурой 410 С подается исходное сырьемазут в количестве 200 т/ч. Доляпаровой фазы сырья (доля отгона) навходе в колонну 0,57, тепловая нагрузка печи для нагрева мазута20,8 Гкал/ч, В низ колонны подают3 т/ч водяного пара.С верха колонны в количествеО,1 т/ч выводят не конденсируемыйпар. С 3-й тарелки в количествеа,297 т/ч с температурой 201 С выводятциркуляционное орошение и охлаждао,ют до 70 С. Часть его в количестве243,5 т/ч подают на верхнюю тарелкуколонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 53,3 т/чвыводят из колонны в качестве целеовой Фракции 360-420 С. Теплосъем втеплообменниках и холодильникахциркуляционного орошения равен21,3 Гкал/ч. С 6-й тарелки колонныв количестве 32 т/ч с температурой,-о о335 С выводят фракцию 420-480 С, С9-й тарелки колонны в количествео47,29 т/ч с температурой 379 С выводят все количество жидкости - фракацию 480 в 6 С. С низа колонны в колиочестве 67, 1 т/ч с температурой 393 Свыводят остаток,Фракционный состав сырья и продуктов разделения первой колонны приведен в табл, 1. Во второй колонне принято 17 теоретических тарелок, 3 - верхние из которых - тарелки циркуляционного орошения, С верха колонны выводят неконденсируемый пар, с третьей тарелки (счет с верха) - в количестве 10 т/ч фракцию 420-480 С, с шестой тарелки колонны - фракциюа480-570 С, Верхний ввод сырья осуществляют на 11-ю тарелку колонны, нижний ввод - между 14-й и 15-й тарелками. В низ второй колонны подают 3 т/ч водяного пара. Давление наверху колонны 0,03 ата, перепад давления на теоретическую тарелку 0,003 ат, количество верхнего цнркуляционного орошения 40 т/ч.П р и м е р 1 (сравнительный), В качестве верхнего ввода сырья второй колонны используют фракцию, выводимую с нижней тарелки укрепляющей секции предыдущей колонны. Ее подают в колонну без нагрева в количестве 47,29 т/ч. Температура ее наовходе в колонну 371 С, В качественижнего ввода сырья используют более высококипящую фракцию - остаток предыдущей колонны - которую нагревают в печи до максимально допустимой (принятой) температуры 410 С и вводят в колонну в количестве 67,1 т/ч. С третьей тарелки колонны выводят 10 т/ч фракции 420-480 С, Содержание в ней фракции н.к. - 420 С 14,5 мас. . фракции 480 С - к.к. 27,7 мас.С шестой тарелки колонны в количестве 24 т/ч выводят фракцию 480-570 С. Содержание в ней фракции н.к.480 С 10,9 мас. , фракции 600 С к.к. 0,1 мас. ,. С низа колонны выводят тяжелый гудрон в количестве 80,36 т/ч. Содержание в нем фракции н.к. - 570 С 18,7 мас. .Фракционный состав сырья и продуктов разделения для примера 1 приведен в табл. 2, основные режимные параметры работы- в табл. 3.П р и м е р 2. В качестве верхнего ввода сырья второй колонны используют высококипящую фракцию, полученную в виде остатка предыдущей колонны, т,е. фракцию, которую используют в качестве нижнего ввода сырья для примера 1. Ее подают в колонну без нагрева в печи. Темпео ратура ее на входе в колонну 393 С, количество 67, 1 т/ч. В качестве нижнего ввода сырья используют относительно легкую фракцию, выводимую с нижней тарелки укрепляющей секции предыдущей колонны, т.е. фракцию, которую используют в качестве верхнего ввода сырья для примера 1. Ее нагревают в печи и с температуройо410 С вводят в колонну в - количестве 47,29 т/ч, С третьей тарелки колонны выводят 10 т/ч фракции 420 о480 С. Содержание в ней фракции н,к, - 420 С 9,6 мас. , фракции 480 С - к,к 30,0 мас, . С шестой тарелки колонны в количестве 34,5 т/ч выводят фракциюо480-570 С. Содержание в ней фракции н,к. - 480 С 6,7 мас. , фракциио600 С - к.к. О, 1 мас.С низа колонны выводят тяжелый гудрон в количестве 69,32 т/ч.Содержание в нем фракции н.к. - 570 С 9,7 мас, . С верха колонны выводится 0,57 т/ч неконденсируемого пара.1Фракционный состав продуктов разделения для примера 2 приведен в табл. 4, основные режимные параметры работы - в табл. 3.51 О15 5055 20 25 30 35 40 45 Как указывалось ранее, предлагаемый способ исключает нагрев в печи высококипящего и термически менее стабильного остатка первой колонны, в связи с чем уменьшается возможность его разложения. Кроме того, как следует из представленных данных, при одной и той же конечной температуре нагрева нижнего ввода сырья второй колонны предлагаемыйспособ по сравнению с известным позволяет увеличить отбор высококипящей дистиллятной фракции 480 в 5 С с 24 до 34,5 т/ч, т.е, на 43,8 , и утяжелить остаток второй колонны. Содержание в нем фракциион,к, - 570 С снижается с 18,7 до 9,7 мас, . Исключение нагрева остатка позволяет уменьшить возможность термического его разложения, а нагрев в печии подача во вторую колонну более низкокипящей фракции, стекающей с нижнейтарелки укрепляющей секции первойколонны, позволяет при одной и тойже конечной температуре нагрева впечи повысить долю отгона нагретогопотока сырья второй колонны. Приэтом возрастает количество тепла,вносимого в колонну с сырьем, Так,для известного способа доля отгонанагретого потока сырья на входево вторую колонну равна нулю, дляпредлагаемого способа 0,91. Соответственно, тепловая нагрузка печи возрастает с 0,82 до 3, 15кал/ч, т.е.в предлагаемом способе по сравнениюс известным в колонну вносится на2,33 Гкал/ч тепла больше, что обес.печивает увеличение орошения в колонне, четкости ректификации и тем самым отбора дистиллятов и утяжелениеостатка,Применительно к процессу фракционирования нефти в первой колоннепринято в укрепляющей секции 23 тарелки с КПД 0,65, в отгонной секции -5 тарелок с КПД 0,2. С верха колонны выводят бензиновую фракцию и конденсируют в конденсаторе-холодильни 1 о ке. Часть ее с температурой 50 С подают на орошение, балансовый избыток в количестве 21 т/ч (10 на нефть) выводят с установки. На 24-ю тарелку колонны в количестве 210 т/ч сотемпературой 205 С подают сырье - нефть. Доля отгона сырья на входе в колонну 0,047. С низа колонны выводят остаток, Паровое орошение вколонне осуществляется вводом горячей струи в зону питания, Количество горячей струи 78 т/ч (37,17. на нефть), давление наверху колонны5 4,8 ата, перепад давления на 1 тарелку 0,005 ата,Во второй колонне принимают 50 тарелок с КПД 0,4 - 0,65 в зависимости от паровой нагрузки тарелок, в 10 отпарных секциях - по 10 тарелок с КПД 0,4. С верха колонны выводят бензиновую фракцию и конденсируют в конденсаторе-холодильнике. Часть ееос температурой 35 С подают на верх нюю тарелку колонны в:",ачестве орошения. Балансовый избыток выводят с установки. С 11-й тарелки колонны выводят керосин и после отпарки легких фракций в отпарной секции откачивают 20 с установки. С 15-й тарелки колонны выводят верхнее циркуляционное орошение, охлаждают в холодильнике и сотемпературой 75 С подают на 14-ю тарелку колонны. С 25-й тарелки выводят легкое дизельное топливо и после отпарки легких фракций в атпарной секции откачивают с установки. С 29-й тарелки выводят нижнее циркуляционное орошение, охлаждают в хола дильнике и с температурой 80 С подают на 28-ю тарелку колонны, С 35-й тарелки колонны выводят тяжелое дизельное топливо, пропускают через отпарную секцию и откачивают с установки. Пары из верхней, средней и нижней отпарных секций подают соответствеено на 10-ю, 22-ю и 34-ю та - релки колонны, На 39-ю тарелку колонны вводят верхний поток сырья, в се чение между 45-й и 46-й тарелками нижчий поток сырья. Температура нагрева нижнего потока сырья в печи 365 С. Верхний поток сырья перед вводом в колонну не нагревают, В низ колонны подают водяной пар в количестве 9 т/ч (0,867 на нефть), в верхнюю и среднюю секции - 0,26 т/ч (0,025 7 на нефть). В нижнюю отпарную секцию водяной пар не подают, Температураоводяного пара 360 С. С низа колонны выводят остаток - мазут. Давление наверху колонны 1,4 ата, перепад давления на 1 тарелку О, 005 ата.Л р и м е р 3 (сравнительный) . С нижней тарелки укрепляющей секции первой колонны в количестве 14,3 т/ч выводят всю жидкость, смешивают с 36,1 т/ч остатка, образуя низкокипящий поток, и без нагрева с темпераотурой 209 С подают на 39-ю тарелкувторой колонны, Другую часть остатка,выводимую с низа первой колонны, вколичестве 138,6 т/ч с температуройо365 С вводят на 46-ю тарелку второйколонны. Температура ввода горячейоструи в первую копонну .355 С, тепловая нагрузка печи для нагрева горячей струи 6,68 Гкал/ч. С верха втоо,рой колонны с температурой 35 С выводят 14,4 т/ч бензина. Из атпарныхсекций в количестве 15,2, 18,3 и31,6 т/ч с температурой 153,1, 198,7ои 258 С выводят соответственна керасин, легкое и тяжелое дизельное топливо, С низа колонны в количестве 109,5 т/ч с температурой 345,6 С выводят мазут. Легкое и тяжелоедизельное топливо смешивают и получают дизельное топливо летнее в количестве 49,9 т/ч.фракционный состав сырья и продуктов разделения первой и второй колонн приведен в табл. 5, основные режимные параметры работы - втабл, б. П р и м е р 4. По примеру 2жидкую фазу горячей струи первойколонны (высококипящий поток) в количестве 52,8 т/ч выводят из колонныОи без нагрева с температурой 331 Сподают на 39-ю тарелку второй колонны. Остаток первой колонны (низкокипящий поток) в количестве 136,2 т/чос температурой 228 С выводят из колонны нагревают в печи и с темпераотурой 365 С вводят на 46-ю тарелкувторой колонны. Температура вводаогорячей струи в первую колонну 340 С.С верха второй колонны с температуорой 35 С выводят 14,4 т/ч тяжелогобензина. Из отпарных секций в количестве 19,3; 13,9 и 37,8 т/ч выводят соответственно керосин, легкоеи тяжелое дизельное топливо. С низаколонны в количестве 103,6 т/ч со,температурой 350,5 С выводят мазут.Легкое и тяжелое дизельное топливосмешивают и получают дизельное топливо летнее в количестве 51,7 т/ч.фракционный состав сырья и продуктов разделения первой и второйколонн приведен в табл, 7, основныережимные параметры - в табл. 6,1214721 Таблица 1о Фракция, С оФракция, С Неконденсируемыйпар Сырье Остаток 360-420 420-480 480-600 89, 10 0,05 Газ 0,95 0,02 0,01 3,52 2,23 0,01 2,50 0,03 2,77 0,01 0,50 1,07 1,84 0,02 0,01 0,03 0,50 0,80 1,84 0,08 0,03 3,66 1,00 1,07 1,07 0,07 1,75 6,38 0,24 0,09 0,54 1,75 6,32 0,17 0,53 2,75 0,54 9,81 0,86 0,26 3,25 0,54 11,38 1 1 ф 14 0,33 3,25 1,21 0,54 0,45 2,75 1,81 8,80 0,54 2,83 2,75 8,11 4,75 1,20 11, 60 8,51 0,01 6,25 22,67 29,17 20,95 2,99 7,15 0,01 7,00 5,41 3,74 10,76 18,54 16,51 6,00 0,11 0,25 6,00 8,94 0,57 0,02 1,04 4,50 1,54 0,28 0,81 2,00 7,12 0,08 1,31 2,00 6,55 6,47 2,25 0,02 2,13 2,42 0,01 5,02 2,00 5,20 3,78 2,50 4,95 4,71 2,75 3,37 5,08 2,50 5,67 2,52 2,50 1,89 6,12 2,50 1,18 5,84 2,24 60,39 20,26 0,01 270-290 290-300 300-310 310-320 320-330 330-340 340-350 350-360 360-370 370-380 380-390 390-400 400-420 420-440 440-460 460-480 480-500.500-520 520-530 530"540 540-550 550-560560-570 570-580 580-590 590-600 600-610 610-620620-к.к. Фракционный состав продуктов разделения первой колонны, мас.7вв в в .410 1214721 Та блица 2 Фракция, С аФракция, С Тяжелый гудрон Верхнийвводсырья Нижний вводсырья 420-480 0,01 0,04 0,01 0,04 0,01 0,04 0,01 0,05 0,14 0,03 0,07 0,33 0,09 0,42 0,17 0,79 0,26 0,01 0,33 1,53 0,01 0,45 2,06 0,03 2,45 0,54 0,04 1,20 5,35 0,13 2,99 12,69 15,46 29,66 24, 15 0,63 0,01 3,74 0,01 0,95 10,76 18,55 16,51 0,11 9,13 0,57 27,77 31,95 12,70 0,06 3,03 1,04 0,66 7,12 0,81 1,01 0,07 7,90 1,31 2,58 6,47 2, 13 0,01 4,66 4, 19 5,02 2,42 2,09 4,35 5,20 3,78 1,19 5,86 4,94 4,71 0,43 6,66 3,37 5,08 0,16 6,18 2,52 5,67 О, 12 6,21 1,89 6,12 0,10 6,22 1, 18 5,84 5,57 60, 39 0,01 50,45 270-290 290-300 300-310 310-320 320-330 330-340 340-350 350-360 360-370 370-380 380-390 390-400 400-420 420-440 440-460 460-480 480-500 500-520 520-530 530-540 540-550 550-560 560-570 570-580 580-590 590-600 600-610 610-620 620-к.к. Фракционный состав сырья и продуктов разделения второй колонны для приема 1, мас.7.12 1214721 Способ Показатели Предлагаемый(пример 2) Известный (пример 1) Расход, т/ч;верхнего ввода сырьянижнего ввода сырьянеконденсируемого параФракции 420-480 С 47,3 67,1 47,3 67, 1 0,6 10,0 10,0 высококипящего вакуумногоОдистиллята фракции 480-570 С 24,0 69,3 80,4 остаткациркуляционного орошения 40,0 40,0 Тепловая нагрузкапечи, Гкал/ч, для нагрева; О,ф 2 остатка первои колонны жидкости, стекающей из укрепляющей секции первой колонны 3,15 Тепловая нагрузка теплообменников и холодильников, Гкал/ч 4,47 6,31 Содержание 9,6 30,0 6,7 0,1 9,7 в остатке фр.н оТемпература, С;верхнего ввода сырьянижнего ввода сырья 371 393 410 410 во фр.420-480 С во фр.420-480 С во фр.480-570 С во фр.480-570 С мас,7;фр.нк.-420 С 14,5 фр, 480 С-к.к. 27,7 фр.н,к.-480 С 10,9 фр.600 С-к.к. О, 1 к. - 570 С 18,7 Та блица 3420-480 480-570 0,85 0,85 0,85 0,85 2,54 5,88 0,01 7,38 0,02 12,67 6,57 15,27 14, 10 0,11 0,31 0,71 0,01 1,31 0,02 7,76 2,05 0,02 6,07 0,07 5,10 0,34 4,31 12,80 15,86 31,72 25,23 2,54 0,51 5,74 1,05 0,01 18, 97 22,90 10,43 0,46 0,09 3,85 0,32 0,70 0,35 О, 16 9,84 0,81 0,05 9,49 1,74 0,01 6,93 2,32 6,37 4,04 5,24 5,32 2,28 6,08 0,69 6,86 0,14 7, 14 0,01 6,4558,47 620-к.к. 270-290 290-300 300-310 310-320 320-330 330-340 340-350 350-360 360-370 370-380 380-390 390-400 400-420 420-440 440-460 460-480 480-500 500-520 520-530 530-540 540-550 550-560 560-570 570-580 580-590 590-600600-61 О 610-620 Фракционный состав продуктов разделения второй колонии для примера 2, мас.7. Фракция, С оТяжелый гудрон1214721 15 Та блица 5 Фракционный состав сырья и продуктов разделения первой и второй колонн по примеру 3, мас.7.Фракция 1 Нефть Низкоки ВысокоДизель- Мазут еросин цзин я кипящипоток то ле ли не олонн 0,1 0,01