Способ осушки растворителей и сырья в процессах депарафинизации и обезмасливания нефтепродуктов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 07.0580 (21). 2925298/23-04 1511 М. КП.З С 10 6 73/06С 10 6 708 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государствеиицй комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(088.8) Опубликовано 2306.82. Бюллетень М 23 Дата опубликования описания 23.06.82(54) СПОСОБ ОСУШКИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ И СЫРЬЯ В ПРОЦЕССАХ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ И ОБЕЗИАСЛИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ Изобретение относится к способу осушки растворителей и сырья в процессах депарафинизации и обезмасливания нефтепродуктов с применением избирательных растворителей, в том числе с обработкой карбамидом, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.Изобретение распространяется на группу растворителей, ограниченно смешивающихся с водой и образующих при перегонке с водой азеотропные смеси с минимальной температурой кипения, К числу этих растворителей относятся метилэтилкетон, метилпропилкетон, метилизопропилкетон,диэтилкетон, метилбутилкетон, метилизобутилкетон, зтилпропилкетон и их смеси, смеси метилэтилкетона с бензолом, толуолом и другими углеводородами, углеводороды и их галоидпроизводные, спирты С-С и т.д.Известные способы осушки растворителей включают экстракцию воды из азеотропной смеси или влажного раст ворителя крепкими растворами щелочей 1), зкстракцию растворителя из азеотропной смеси монохлорбензолом, изопропилбензолом, 1,1,2-трихлорэтаном 2), разделение растворителя и 30 воды на твердых адсорбентах, в частности на цеолитах 3).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ осушки растворителя и сырья в процессе депарафинизацииСогласно этому способу раствори- тель, образующий азеотропную смесь с водой с минимальной температурой кипения, отделившийся в результате расслоения сконденсированной смеси растворителя с водой, полученной при отгоне примеси растворителя из депарафинированного нефтепродукта, парафина(или концентрата парафина)в колоннах,работающих с вводом водяного пара,в смеси с содержащим воду сырьем,направляют в верхнюю часть сушильной колонны. Осушку растворителя и сырья в сушильной колонне осуществляют путем отгона в виде дистиллята колонны азеотропной смеси растворителя и воды, в результате чего оста-. ток от перегонки - смесь сырья с растворителем - имеет низкое содержание воды, и направляется на дальнейшую переработку. Дистиллят сушильней колонны после конденсации направляют в сепаратор, в котором его разделяют55 отстоем на фазу влажного растворителя и водную фазу. Фазу влажного растворителя рециркулируют в сушильную колонну, а водную фазу направляют в систему для удаления примеси растворителя иэ воды 4). 5Недостатком известного способа является повышение нагрузки на сушильную колонну. При содержании воды в сырье 0,02 нагрузка на сушильную колонну возрастает на 18. 10Переработка более обводненного сырья известным способом повлечет за собой неоправданно большие энергетические и капитальные затраты.Кроме того, другим недостатком известного способа является невозможность осушки с его помощью растворителей, образующих гомогенные азес отропные смеси с водой, т.е. смеси, содержание воды в которых равно или 20 ниже растворимости воды в растворителе при температуре охлаждения на выходе из конденсатора-холодильника сушильной колонны, Примером такого растворителя является метилэтилкетон (МЭК 5 азеотропная смесь которого с водой содержит 11 вес.% воды, а растворимость воды в МЭКе при обычной температуре охлаждения (50 С) составляет 11,1 вес.%. Невозможность осушки таких растворителей известным способом объясняется тем, что сконденсированная азеотропная смесь не образует при отстое двух Фаз, вследствие чего коли - чество ее, циркулирующее в системе сушильной колонны, непрерывно увели- чивается.Цель изобретения - разработка такого способа осушки растворителей и сырья, который обеспечил сокращение. энергетических затрат, и позволил 40 обезвоживать растворители, образующие как гетерогенные, так и гомогенные аэеотропные смеси с водой.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу осушки раствори телей и сырья в процессах депарафинизации и обезмасливания нефтепродуктов путем смешения насыщенного водой растворителя и влажного сырья с последующей азеотропной перегонкой смеси с получением в виде дистиллята азеотропной смеси растворителя с водой и в виде остатка - осушенного раствора сырья в растворителе, согласно изобретению смесь влажного сырья с насьпценным водой растворителем перед азеотропной перегонкой подвергают разделению отстоем на сырьевую фазу, направляемую на азеотропную перегонку, и водную фазу, направляемую на удаление примеси растворителя, причем в случае осушки растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, на смешение с сырьем и отстой подают дополнительно гомогенную азеотропную смесь растворителя и воды.65 В результате экстракции растворителя сырьем из насыщенного водой растворителя отделяется дополнительное количество водной фазы, которую непосредственно, минуя сушильную колонну, направляют на удаление примеси растворителя из воды. Вследствие уменьшения количества воды, поступающей в сушильную колонну, уменьшается ее нагрузка и сокращаются энергетические затраты, связанные с процессом сушкиНа чертеже изображена принципиальная технологическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Сырье, содержащее воду, подают в переработку по линии 1 и смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2, поступающей по линии 3. При обезвоживании растворителей, образующих гомо- генные аэеотропные смеси с водой, на смешение с сырьем подают также азеотропную смесь растворителя с водой с минимальной температурой кипения, поступающую по линии 4 иэ сушильной %олонны 5 через конденсатор-холодильник 6.Смесь этих продуктов направляют на разделение в сепаратор 7. В результате экстракции растворителя сырьем и отстоя в сепараторе 7 образуются две фазы: сырьевая фаза, в которую переходит основное количество растворителя и незначительное количество растворенной воды, и водная фаза с небольшим содержанием растворителя. Принципиальная схема предусматривает, что плотность применяемого растворителя ниже плотности воды, при этом в сепараторе 7 сырьевая фаза образует верхний, а водная - нижний слой. Сырьевую фазу из сепаратора 7 подают по линии 8 в теплообменник 9 и далее в сушильную колонну 5. Подвод тепла в низ колонны 5 осуществляют путем циркуляции остатка от перегонки по линии 10 через подогреватель 11, обогрева-. емый закрытым паром, Азеотропную смесь растворителя и воды конденсй - руют и охлаждают в конденсаторе-холодильнике б, При обезвоживании растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, азеотропную смесь из конденсатора-холодильника б направляют по линии 4 частично на орошение сушильной колонны 5, а остальную часть - на смешение с сырьем, при этом открывают задвижки 1.2,13 и закрывают задвижки 14,15. При осушке растворителей, образующих гетерогенные аэеотропные смеси с водой, азеотронную смесь иэ конденсатора-холодильника б по линии 16 направляют в сепаратор 2, открывая задвижки 15,14 и закрывая задвижки 12 и 13. Смесь продуктов, поступающих по линии 16, в сепараторе 2 разделяют на фазу влажного растворителя (верхний слои) и водную фазу с примесью растворителя(нижний слой) . Часть фазы влажногорастворителя направляют по линии 17на орошение сушильной колонны 5, аостальную часть - по линии 3 на смешение с сырьем,Остаток от перегонки иэ низа сушильной колонны 5,представляющийсобой обеэвоженную смесь растворителяс сырьем, направляют в теплообменник 9 и затем по линии 18 - на дальнейшую переработку. 10Водную фазу из сепараторов 2 и 7по линии 19,20 направляют в стриппинг 21 для удаления примеси растворителя. В нижнюю часть стриппинга 21вводят водяной пар по линии 22. Смесь 5паров растворителя и воды из верхастриппинга 21 после конденсации и охлаждения в конденсаторе-холодильнике23 по линии 16 направляют на отстойв сепаратор 2. Освобожденную от примеси растворителя воду из низа стриппинга 21 по линии 24 отводят из системы.В качестве сырья в способе могутбыть использованы самые разнообраэ 25ные нефтепродукты, аналогичные тем,которые применяют в качестве сырья визвестном способе.Полученный в результате переработки сырья раствор депарафинированногонефтепродукта (фильтрата) в растворителе подают по линии 25 в подогреватель 26, обогреваемый закрытымпаром, и далее в колонну 27. Сухойрастворитель из верха колонны 27 поступает в конденсатор-холодильник 28 35и далее по линии 29 в емкость сухого растворителя (на схеме на пока 1 зана). Остаток от перегонки из низаколонны 27 подают в подогреватель 30,обогреваемый закрытым паром, и далее 40по линии 31 в колонну 32. Сухой растворитель из верха колонны 32 поступает в конденсатор-холодильник 33 и далее по линии 29 в емкость. Остаток отперегонки из низа колонны 32 подают 45по линии 34 в стриппинг 35, в ниэкоторого по линии 36 вводят водянойпар. Смесь паров растворителя и водыиэ верха стриппинга 35 поступает вконденсатор-холодильник 37 и далее 50по линии 16 в сепаратор 2. Освобожденный от примеси растворителя депарафинированный нефтепродукт (фильтрат) иэ низа стриппинга 35 по линии 38 откачивают в парк,Полученный в результате переработки раствор парафина или концентратапарафина в растворителе подают полинии 39 в подогреватель 40, обогреваемый закрытым паром, и далее вколонну 41. Сухой растворитель изверха колонны 41 поступает в конденсатор-холодильник 42 и далее полинии 43 в емкость сухого растворите"ля. Остаток от перегонки из низа колонны 41 подают в подогреватель 44, 65 обогреваемый закрытым паром, и далее по линии 45 в колонну 46, Сухой раст" воритель из верха колонны 46 поступает в конденсатор-холодильник 47 и далее по линии 43 в емкость. Остаток от перегонки из низа колонны 46 по линии 48 подают в стриппинг 49,в ниэ которого по линии 50 вводят водяной пар. Смесь паров растворителя и воды из верха стриппинга 49 поступает в конденсатор-холодильник 51 и далее по линии 16 в сепаратор 2. Освобожденный от примеси растворителя парафин или концентрат парафина из низа стриппинга 49 по линии 52 откачивают в парк.В связи с тем, что в промышленных условиях имеют место дополнительные источники поступления воды в систему регенерации растворителя (абсорбция или конденсация воды из инертного газа или воздуха, наличие воды в аппаратуре, включаемой в работу после ремонта, нарушение герметичности теплообменной аппаратуры и т.п.), в способе предусматривается воэможность дополнительной сушки части циркулирующего растворителя. Поскольку большая часть поступающей таким путем воды концентрируется в составе Фильтровальных осадков парафина (концентрата парафина) и наибольшее содержание воды характерно для растворителя из верха колонны 41, предусматривается возможность подачи части этого растворителя в сушильную колонну 5 по линии 54 с помощью задвижки 53.Следует отметить, что обезвоживание растворителей, образующих гетерогенные илн гомогенные азеотропные смеси с водой, по предлагаемому способу требует внесения изменений только в схему переработки дистиллята сушильной колонны 5 и не затрагивает схем работы стриппннгов 21,35 и 49, поскольку дистилляты этих стриппингов всегда имеют гетерогенный характер, ввиду того, что содержание в них воды всегда выае, чем в соответствующих азеотропных смесяхПо этой причине дистилляты стриппингов 21,35, 49 направляют на разделение фаз в сепаратор 2 независимо от природы осушаемого растворителя.Как следует из описания, отличительной .особенностью предлагаемого способа по сравнению с известным, является то, что в результате смешения фазы растворителя из сепаратора 2 с влажным сырьем и отстоя и разделения полученной смеси в сепараторе 7, от этой смеси отделяют большую часть воды, которую направляют непосредственно в стриппинг 21 для удаления примеси растворителя,тем самым . освобождая сушильную колонну 5 от бесполезной нагрузки. Далее,при обеэ 937507воживании растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, в результате смешения азеотропной смеси с сырьем обеспечивается экстракция большей части растворителя сырьем и выделение в одной Фазы,что по эволяет предотвратить накапливание азеотропной смеси в системе сушильной колонны и эффективно осушить такие растворители.10П р и м е р 1. Берут 240 г смеси метилпропилкетона (МПК) с водой, полученной в виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49, с содержанием воды 50 вес.З и 17,8 г гетерогенной азеотропной смеси МПК-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны 5, с содержанием воды 13,5 вес.Ъ и подвергают отстою в сепараторе 2. В результате отстоя при 50" С получают фазу растворителя и водную фазу следующего состава, г:Фаза МПК 137,4В том числе; МПК 131,1Вода 6,3Водная фаза 120,4В том числе: МПК 4,3Вода 116,1Берут 1000 г гача, с содержанием воды 0,1%, смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2 и подвергают отстою в сег араторе 7. В результате отстоя получают сырьевую и водяную фазы следующего состава, г:Сырьевая фаза 1132,4В том числе: гач 999,0 35МПК 131,0Вода 2,4Водная фаза 5,0В том числе: МПК 0,1Вода 4,9 40Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют в сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята колонны получают аэеотропную смесьМПК-вода, а в виде остатка - осушен ную смесь гача и МПК. Количество этих продуктов составит, г:Дистиллят 17,8В том числе: МПК 15,4Вода2 4Остаток 1114,6В том числе: гач 999,0МПК 115,6Вода С.ледыПри осушкерастворителя и сырья известным способом, когда смесь фазы растворителя из сепаратора 2 и сырьяне подвергают отстою и фаэовому разделению, а направляют непосредственно в сушильную колонну 5, количество дистиллята этой колонны составляет 60(2,4+4,9):0,135=54,1 г.Таким образом, предлагаемый способ дает возможность уменьшить нагрузку сушильной колонны по паровой фазе в (54,1:17,8) =3 раза, уменьшить ди аметр сушильной колонны в 1,73 раза, и соответственно сократить энергетические затраты.П р и м е р 2. Берут 280 г с;меси метилизобутилкетона (МИБК) с водой, полученной в,виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49 с содержанием воды 50 вес,Ъ и 6,8 г гетерогенной азеотропной смеси МИБК-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны 5, с содержанием воды около 25, и подвергают отстою в сепараторе 2. В результате остоя при 50 ОС получают фазу растворителя и водную фазу следующего состава, г:Фаза МИБК 147,40 В том числе: МИБК 143,15Вода 4,25Водная фаза 139,40 В том числе: МИБК 1,95Вода 137,45Берут 1000 г гача с содержанием воды 0,1, смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2 и подвергают Отстою в сепараторе 7. В результате отстоя получают сырьевую и водную фазы следующего состава, г:Сырьевая фаза 1143,82 В том числе, гач 999,0МИБК 143,12Вода 1,7Водная Фаза 3,58В том числе: МИБК 0,03Вода 3,55Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют в сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята получают азеотропную смесь МИБК-вода, а в виде остатка - осушенную смесь гача и МИБК. Количество этих продуктов составит, г:ДистиллятВ том числе: МИБКВодаОстатокВ том числе, гачМИБКВода При осушке растворителя и сырья известным способом, когда смеси фазы растворителя из сепаратора 2 и сырья не подвергают отстою и фазовому разделению, а направляют непосредственно в сушильную колонну 5, количество дистиллята этой колонны составляет (1,7+3,55):0,25=21,0 г. Таким образом, предлагаемый способ дает возможность уменьшить нагрузку сушильной колонны в (21,0:6,8) =3,1 раза, уменьшить диаметр сушильной колонны в 1,76 раза и соответственно сократить энергетические затраты.П р и м е р 3. Берут 200 г смеси метилэтилкетона (МЭК) с водой, полученной в виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49 с содержанием МЭК 50 вес,Ъ, и подвергают отстою в сеФормула изобретения 91,245,21,4 Способ осушки растворителей и65 сырья в процессах депарафинизации и параторе 2. В результате отстоя при 50 ОС получают фазу растворителя и водную фазу следующего состава, г:Фаза МЭК 91,0 В том числе: МЭК 80,9Вода 10,1 5Водная фаза 109,0 В том числе: МЭК 19,1Вода 89,9Берут 91,0 г фазы МЭК из сепаратора 2 и 12,7 г гомогенной азеотроп- (О ной смеси МЭК-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны 5, с содержанием воды 11, и смешивают с 1000 г гача с содержанием воды 0,1. Смесь направляют на отстой в сепаратор 7. В результате отстоя получают сырьевую и водную фазы следующего состава, г;Сырьевая фаза 1092, 1 В том числе: гач 999,0МЭК 91,7Вода 1,4Водная фаза 11,6В том числе: ИЭК 0,5Вода 11,1Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют э сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята получают азеотропную смесь МЭК-вода, а в виде остатка - осушенный раствор гача в МЭК. Количество этих продук тов составит, г: Дистиллят 12,7В том числе: МЭК 11,3Вода 1,4Остаток 1079,4 35В том числе: гач 999,0МЭК80,4Вода. Следы1 Из примера 3 следует, что предлагаемый способ позволяет эффективноосушить смесь сырья с МЭКом, тогдакак известный способ не дает такойвозможности ввиду гомогенного характера аэеотропной смеси МЭК-вода,вследствие этого в известном способе имело бы место непрерывное увеличение количества азеотропной смесиМЭК-вода в системе регенерации.П р и м е р 4. Берут 220 г смесиМЭК-толуол-вода, полученной в виде 50дистиллята стриппингов 21, 35, 49,следующего состава, вес.: МЭК 30;толуол 20; вода 50 и 3,2 г гетерогенной азеотропной смеси МЭК-толуол-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны 5, следующего состава, вес. : МЭК 71,8; толуол 18,8;вода 9,4. Эти продукты смешивают инаправляют на отстой в сепаратор 2.В результате отстоя получают фазу 60растворителя и водную фазу следующего состава, г:Фаза растворителяВ том числе: МЭКВода Толуол 44,6Водная фаза 132,0 В том числе: МЭК 23,1Вода 108,9Толуол СледыБерут 1000 г гача с содержанием воды 0,1, смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2 и подвергают. отстою в сепараторе 7. В результате отстоя получают сырьевую и водную фазы следующего состава, г:Сырьевая фаза 1089,0 В том числе: гач 999,0МЭК 45,1Толуол 44,6Вода 0,3Водная фаза 2,2 В том числе: МЭК 0,1Толуол СледыВода 2,1Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют в сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята получают азеотропную смесь МЭК-толуол-вода, а в виде остатка - осушенный раствор гача в смеси МЭК-толуол. Количество этих продуктов составит, г:Дистиллят 3,2 В том числе: МЭК 2,3Толуол 0,6Вода 0,3Остаток 1085,8 В том числе: гач 999,0МЭК 42,8Толуол 44,0Вода СледыПри осушке данного растворит ел я и сырья известным способом, когда смесь фазы растворителя из сепаратора " и сырья не подвергают отстою и фазовому разделению, а направляют непосредственно в сушильную колонну 5, количество дистиллята этой колонны составляет (0,3+2,1):0,094=25,5 г.Таким образом, предлагаемый способ дает возможность уменьшить нагрузку сушильной колонны в (25,5:3,2) = =8 раз, уменьшить диаметр сушильной колонны в 2,8 раза и соответственно сократить энергетические затраты.Следует отметить, что при использовании способа работа сушильной колонны значительно облегчается также и вследствие того, что содержание воды в смеси сырья и растворителя, поступающей в сушильную колонну, по сравнению с известным способом, уменьшается в несколько раэ, по этой причине, при прочих равных условиях, предлагаемый способ даст возможность достичь большей степени обезвоживания.12 937507 б 1 б Составитель Л. ИвановаТехредЛ. Пекарь Коррек едактор Г. Волко т Подписноекомитета СССРоткрытийая наб., д. 4/ Заказ 4377/3 Тираж 524 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушсилиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная,обезмасливания неФтепродуктов путемсмешения насыщенного водой растворителя и влажного сырья с последующейазеотропной перегонкой смеси с получением в виде дистиллята аэеотропной смеси растворителя с водой и в 5виде остатка - осушенного растворасырья в растворителе, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращения энергетических затрат, смесьвлажного сырья с насыщенным водой орастворителем предварительно подвергают разделению отстоем на сырьевуюФазу, направляемую на аэеотропнуюперегонку, и водную фазу, направляемую на удаление примеси растворителя,причем в случае осушки растворителей,образующих гомогенные азеотропныесмеси с водой, на смешение с сырьеми отстой дополнительно подают гомогенную азеотропную смесь растворителяи воды.ФИсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 2668863,кл, 203-34, оцублик, 1954,2. Патент США 9 2582214,кл, 202-06, опублик, 1952,3. Химия и технология топлив имасел, 1965, М 8, с. 25-27.4. Патент США М 4033855,кл. 208-25, опублик.,1978 (прототип).