Способ разделения бензина на узкие фракции

оюз советских оцидлистически 0 А 1 164 ЕСПУБЛИК(5 цз С 106 7/ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и тр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БЕНЗИНА НА УЗКИЕ ФРАКЦИИ(57) Изобретение касается производства топлив, в частности разделения бензина на узкие фракции, что может быть использовано в нефтепереработке. Цель - увеличение глубины отбора, повышение качества бензиновых фракций и снижение энергозатрат, Для этого ведут ректификацию в трех колоннах с подачей нагретого сырья в 1-ю колонну, отбора дистиллята с верха и кубового продукта с низа колонны. Кубовый остаток Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к процессам вторичной перегонки углеводородных фракций с получением узких бензиновых фракций, направляемых на дальнейшую переработку. Цель изобретения - увеличение глубиотбора и повышение качества конечныхкций при снижении энергетических зат на процесс перегонки,направляют на питание 3-й колонны, а фракцию с н.кип.105 С из 1-й колонны отбирают в виде бокового потока и направляют на питание 2-й колонны, Из 2-й и 3-й колонн отбирают промежуточные фракции и с низа 3-й колонны выводят тяжелую фракцию бензина, При этом сконденсированную промежуточную фракцию с верха 2-й колонны разделяют на два потока, один из которых используют для орошения этой же колонны, а второй поток смешивают с орошением 1-й колонны. Паровой поток с верха 3-й колонны направляют в низ 2-й колонны, а часть кубового остатка этой колонны. подают на верх 3-й колонны для ее парового орошения. Кроме того, содержание тяжелой фракции с н.кип,(105 С) - к,кип. в боковом потоке из 1-й колонны поддерживают в количестве 0,4 - 3 мас., а содержание промежуточной фракции с 60-1050 С в верхнем продукте 2-й колонны - в количестве 4,7-8 мас Эти условия снижают энергозатраты и повышают качество целевых продуктов, 3 табл.,На чертеже представлена схема, иллюстрирующая практическое осуществление способа разделения бензина на фракции.Способ осуществляется следующим обр ом.Нагретый бензин вводят в колонну 1 по линии 2. Пары с верха колонны 1 конденсируют в конденсаторе 3 и по линии 4 возвращают на орошение колонны 1. Из промежуточного сечения колонны 1 выводят боковой погон и по линии 5 подают в колонну 6. Остаток колонны 1 по линии 7выводят в качестве легкой фракции бензина 30 35 40 жидкости в количестве 84,6 т/ч с температурой 158 С вводят под нижнюю тарелку колонны 1, а неиспарившуюся часть - нижний промежуточный продукт (фр. 105 С - к.к.) в . количестве 89,7 т/ч с температурой 158 С 45 подают на 13-ю тарелку (счет. сверху) третьей колонны,С низа колонны 8 жидкость в количестве 204, 2 т/ч с температурой 158 фС поступает в кипятильник, откуда испарившуюся 50 часть жидкости в количестве 148,3 т/ч с температурой 164 С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть (остаток) в количестве 56,0 т/ч с температурой 164 С выводят из системы в качестве 55 тяжелой фракции бензина (фр, 105 С - к,к,). С верха колонны 8 в количестве 141,4 т/ч с температурой 112 С выводят паровой поток и подают в низ колонны 6, откуда с температурой 97 С в количестве 165,1 т/ч вывоподают в колонну 8. Часть кубовых остатков колонн 1 и 8 нагревают в нагревателях 9 и 10 и по линиям 11 и 12 подают в низ колонн 1 и 8 соответственно, Пар, выводимый с верха колонны 8 по линии 13, вводят в низ колонны 6, откуда кубовую жидкость по линии 14 направляют на верх колонны 8. С верха колонны 6 выводят паровой поток, онденсируют его в конденсаторе 15 и по линиям 16 и 17 конденсат подают на орошение колонн 1 и 6 соответственно. Из колонн по линиям 1,6 и 8. 18, 19 и 20 выводят в виде целевого продукта узкие фракции бензина,Результаты разделения исходного сырья на фракции по описанной выше схеме были полученц путем расчетов колонн по предлагаемому и известному способам.П р и м е р 1. Бензин состава, указанного в табл. 1, в количестве 160 т/ч с температурой 120 С подают между 15-й и 16-й тарелками (счет сверху) в первую колонну. Теплосодержание сырья 298,6 КДж/кг (доля отгона сырья по на выходе в колонну 0,04). С верха колонны в количестве 62,5 т/ч с температурой 83 С выводят паровой поток, конденсируют в конденсаторе и в количест. ве 35 9 т/ч с температурой 40 С возвращают на верх колонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 26,6 т/ч(фр.н.к. - 60 С), С 9-й тарелки колонны в количестве 43,7 т/ч с температурой 104 С выводят боковой поток - промежуточный продукт(фр,н,к. - 105 ОС) и подают между 7-й и 8-й (счет сверху) тарелками второй колонны. Содержание фр. 105 ОС - к.к, вбоковом потоке составляет 2,99 мас,;6.С низа колонны 1 жидкость в количестве 174;3 т/ч с температурой 148 С поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть 5 10 15 20 25 дят жидкость. Часть ее в количестве 107,7 т/ч возвращают на верхнюю тарелку колоннц 8 в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 57,4 т/ч выводят из системы в качестве промежуточной фракции бензина (фр. 60- 105 ОС).С верха колонны 6 в количестве 141,3 т/ч с температурой 57 ОС выводят пар, конденсируют в конденсаторе. Часть кон-. денсата в количестве 121,3 т/ч с температурой 40 С возвращают на верхнюю тарелку колонны 6 в качестве орошения, а остальное количество 20 т/ч с температурой 40 С подают. на верхнюю тарелку первой колонны,В колоннах 1 и 8 имеется по 22 теоретические тарелки, включая систему подводатепла(кипятильник), а в колонне 6 - 21-теоретическая тарелка, Перепад давления на тео- ретическую тарелку принят равным 0.002 МПа, давление верха 0,35 МПа в колонне 1, 0,13 МПа в колонне 6 и 0,21 МПа в колонне 8, .Фракционный состав сырья, продуктов разделения и промежуточных потоков приведен в табл. 1, основные режимные параметры работы колонн - в табл, 2.П р и м е р ы 2-8, Процесс разделения бензина проводят в условиях примера 1, варьируя количество фракции н.к, - 105 ОС, отбираемой из колонны 1 в виде бокового потока и направляемой в колонну 6, и содержание в этой фракции примесей тяжелых углеводородов, выкипающих в пределах 105 С - к.к., а также изменяя расходдистиллята колонны 6 на орошение колонны 1(примеры 5 8) и содержание в нем промежуточных фракций, выкипающих в пределах 60 - 105 С (примеры 2-8).Параметры режима и полученные результаты приведены в табл, 2,П р и м е р 9 (по прототипу), Бензин состава по примеру 1 после нагрева в нагревателе в количестве 140 т/ч с температурой 123 С подают между 15- и 16-й тарелками (счет сверху).первой колонны. Теплосодержание сырья 298 КДж/кг(доля отгона сырья на выходе в колонну равна 0,02), С верха колонны в количестве 73,7 т/ч с теврературой 117 С выделяют пар, частично конденсируют в конденсаторе и с температурой 111 ОС направляют в емкость орошения. Жидкую фазу с низа емкости в количестве 23,4 т/ч возвращают на верх первой колонны в качестве орошения, а паровую фазу с верха емкости (верхний промежуточный продукт фр, н к, - 105 С) в количестве 50,3 т/ч подают между 7- и 8-й тарелками (счет сверху) второй колонны.С низа первой колонны жидкость в количестве 178,1 т/ч с температурой 152 С45 50 55 поступает в кипятильник, откуда испарившуюбй часть жидкости в количестве 88.3 т/ч с температурой 162 С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть - нижний промежуточный продуктфр.1050 С - к.к. в количестве 89,7 т/ч с температурой 162 С подают на 13-ю (счет сверху) тарелку третьей колонны,С низа третьей колонны жидкость в количестве 163,6 т/ч с температурой 141 С поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть жидкости в количестве 107,2 т/ч с температурой 147 С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть (остаток) в количестве 56,4 т/ч с температурой 1470 С выводят из системы разделения в качестве тяжелой фракции бензина (фр, 105 С - к.к,).С верха третьей колонны в количестве 102,5 т/ч с температурой 97 С выводят пар, конденсируют в конденсаторе. Часть конденсата в количестве 69,2 т/ч с температурой 40 С возвращают на верх третьей колонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 33,3 т/ч выходят из системы разделения в качестве промежуточной фракции бензина (фр, 60-105 С).С верха второй колонны в количестве 94,1 т/ч с температурой 85 С выводят пар, конденсируют в конденсаторе и вколичестве 67,1 т/ч с температурой 40 С возвращают на верх колонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 27,0 т/ч выводят в качестве легкой фракции бензина (Фр.н,к. - 60 С).С низа второй колонны жидкость в количестве 82,8 т/ч с температурой 122 С поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть жидкости в количестве 59,5 т/ч с температурой 125 С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть (остаток) в количестве 23,3 т/ч с температурой 125 С выводят из системы разделения в качестве промежуточной фракции бензина (фр. 60-105 С) В первой и третьей колоннах имеется по 22 теоретические тарелки, включая систему подвода тепла, а во второй колонне - 21 ,теоретическая тарелка. Перепад давления на теоретическую тарелку принят равным 0,002 МПа, в паровых трубопроводах 0,02 МПа, давление верха первой колонны 0,35 МПа, третьей колонны 0,13 МПа,Основные режимные параметры работы колонн приведены в табл. 2, фракционный состав продуктов разделения и промежуточных потоков - в табл, 3,Из представленных данных следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить отбор, повы 5 10 15 20 25 30 35 40 сить качество целевых фракций 60-105 С и снизить энергозатраты, Отбор целевой фр, 60-1050 С увеличивается с 56,6 до 57,4 т/ч, т.е. на 1,4 ф. При этом содержание в ней фр.н,к. - 60 С снижается с 4,23 до 1,77 мас Фр, 1050 С к.к. - с 5,09 до 4,76 мас Тепловая нагрузка нагревателей для создания парового орошения снижается с 89,8 до 79,6 ГДж/ч, т.е. на 11,4, конденсаторов - с 99,1 и до 83,7 ГДж/ч, т,е. на 15,5,Преимущества предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом объясняются исключением подвода тепла в колонну 6 и подачи острого орошения в колонну 8 эа счет организации парового орошения в кубовой части колонны 6 парами с верха колонны 8, При этом орошение колонны 8 осуществляют жидкостью, выводимой с низа колонны 6. Указанные операции приводят к снижению давления в колонне 6 вследствие отбора в качестве дистиллята колонны 6 тяжелых примесей, содержащихся в легкой фракции бензина, Кроме того, увеличивают расход орошения в колонне 1 путем использования части дистиллята колонны 6 на орошение первой колонны. Давление во второй колонне снижается с 0,35 до 0,13 МПа, Расход орошения первой колонны увеличивается с 23,4 до 55,9 т/ч, т.е, в 2,4 раза. Тепловая нагрузка нагревателя для создания парового орошения внизу второй колонны по способу-прототипу составляет 21,0 ГДж/ч, а тепловая нагрузка конденсатора третьей колонны - 49,1 ГДж/ч. В предлагаемом способе указанные конденсаторы отсутствуют.Как следует из примеров 1-8, наилучшее качество целевых фракций обеспечивает поддержание содержания промежуточных фракций 60 - 105 С в жидкости, подаваемой на орошение первой колонны из второй, от 4,7 до 8,0 мас а в боковом. погоне первой колонны содержание тяжелых фракций 105 С - к,к, от 0,4 до 3,0 мас., Причем изменение содержания промежуточных фракций в жидкости, подаваемой на орошение первой колонны из второй, в основном влияет на содержание фр,н.к. - 60 С в целевой Фр. 60-105 С.Изменение содержания тяжелых фрак- ций 105 С - к.к. в боковом погоне первой колонны в основном влияет на содержайие их во фр. 60 - 105 С.Уменьшение содержания промежуточных Фракций(60 С - к,к.) в жидкости, подэваемой на орошение первой к о л о н н ы, -дистиллят. колонны - ниже 4,7 мас. приводит к ухудшению качества целевых фракций при одинаковых отборе продуктов разделения и знергозатратах.(пример 5) приводит к увеличению содержания легких примесей (фр.н.н. - 60 С) в целевой фракции (фр. 60-105 ОС) с 1;93 до 2,82мас. при постоянном содержании тяжелых примесей 4,76 масУвеличение содержания промежуточных фракций в жидкости, подаваемой наорошение первой колонны из второй, выше8,0 мас. также приводит к ухудшениюкачества целевых фракций при одинаковых отборе продуктов разделения изнергозатратах,Так, увеличение их с 8,0 (пример 7) до8,62 мас. (пример 8) приводит к увеличению содержания легких примесей в целевойфракции с 1,96 до 2,15 мас. при постоянном содержании тяжелых примесей4,76 мас, , В то же время при изменениисодержания промежуточных фракций в 20жидкости, подаваемой на орошение первойколонны из. второй, от 4,7 до 8,0 мас, о качество целевых фракций при постоянных отборе продуктов разделения изнергозатратах изменяется незначительно, 25если поддерживать оптимальное содержание тяжелых фракций в боковом погоне первой колонны 0,4-3,0 мас,7 о.Уменьшение содержания тяжелыхфракций(фр, 105 С - к,к,) в боковом погоне 30первой колонны (фр.н.к. - 105 ОС) ниже 0,4мас.о приводит к ухудшению качества целевых фракций при одинаковых отборе продуктов разделения и энергозатратах(примеры 2 и 4), Аналогично увеличение содержания тяжелых фракций в боковом погоне колонны 1 выше 3,0 мас. такжеприводит к ухудшению качества целевыхфракций при одинаковых отборе продуктовразделения и знергозатратах (примеры 1 и 404), В то же время при изменении содержания тяжелых фракций в боковом погоне первой колонны от 0,4 до 3,0 мас. кафество целевых фракций при постоянных Ътборе продуктов разделения и энергозатратах изменяется незначительно, если поддерживать отпимальное содержание промежуточных фракций 4;7-8,0 мас. в дистилляте колонны 6, поступающем на орошение колонны 1.Формула изобретения Способ разделения бензина на узкие фракции в трех ректификационных колоннах, работающих с орошением, путем подачи нагретогосырья в первую колонну, отбора дистиллята с верха и кубового остатка с низа колонны при подаче кубового остатка на питание третьей колонны, а фракции н,кип. - 105 ОС иэ первой колонны - на питание второй колонны, выхода промежуточных фракций из второй и третьей колонн и получения тяжелой фракции бензина с низа третьей колонны, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения. глубины отбора, повышения качества бензиновых фракций.и снижения энергетических затрат, фракцию н,кип, - 105 ОС из первой колонны отбирают в виде бокового потока, сконденсированную промежуточ.- ную фракцию с верха второй колонны разделяют на два потока, один из которых используют в качестве орошения второй колонны, а другой поток смешивают с орошением первой колонны, паровой поток с верха третьей колонны направляют в низ второй колонны, а часть кубового остатка второй колонны подают на верх третьей колонны для ее парового орошения, причем содержание тяжелойфракции 105 С - к,кип. в боковом потоке из первой колонны поддерживают в количестве 0,4-3,0 мас а содержание промежуточной фракции 60- 105 ОС в верхнем продукте второй колонны - в количестве 4,7-8,0 мас1648960 10 о О а о о О о а О Ффф й а х 3 Х о Х О а З Ф с О о а о а В д 3 о о о ф Фо о а 2 о о.о о с й й О С О ф о ь сс о а с фБ 2 д о Х :у ( а Б :т х 63 а 9 6сс 3с хйс хо а О СЧ Сч фа Осчфс)фсСосчсч.11оос 1 е афДфо С а- СЧ ЧЕ Ф ф Фв В СЖ Ф ф СЧ Ф Л Ф1ОС) С 1-,фЛВОСССЧСЧВфФО ООООКВЛЕфаф1.: сче12 1648960 с ) Л сч В сч л е е Сч а ВфСЧ ч. с еее Осфлл Сч фф " со есв о во оф ф. л,л, .о. = - о ф счфО . -ВОЛ Сб ЛЛ счвввффф ое г"ОсфЛ ЛСЧфь счф е в о, во офелсев счл о ф счфв-счввсоо,с Счсч ф оеар, лоф ест ф лс,; в сч; о фоц сч сакэ о) л флсч ф со в о е- в ОСО С ЛЛ -й - - О ф СЧфФо - -, -о л счсоес.лл, воВ е счсчь, - ф,-Во -е-есче е % з х х о с о О фо р3 х о с а Ф щ сОО хООВОхйз ооО-о Ооь-, в .оа хОО хОйф ооааох 2 ааааайсО 8 О р о Я ф охй с о а оса хосхФ 2 1а о 2 о о х й а х о а й Ф й йо оф ест - всгсч еСЛСОСОООЪС 4 СЛж счвввфосч юж ор е ллфсч л "алофв евсчл- ц во оес сч сч льсч в Гъсо в еС х Ф Э о а о ф з Х с о ф о л х Щ дое Охй о т с о - х й ф л ю с о о хЮ й х Е Ф Х й ф32 оо со ххй.хФ аЕ ФЕ й1648960 Прадовкение табл. 2 1 О Тепловая нагрузке, Гдж/чнагреввтелей для созданияпарового орошения в кубеколомны 168конденсэторое нэ веркуколонмы 168Содер;кение фрвкцни. масс.60 юС-к,к. во фр,н.к.-бОссСн.к.-ВОЙ во фр. 60-105 С1 ОбоС к к, - во фр, 60-105 оСн.к,-105 С во фр, 105 ЯС-к,к,1 ОбсС -к.к. по фр.н.к.-105 ОСн.к;ВОС во фр, 60 С к.к.ВОЯС к.к. в дистилляте колонны б 31,0 48,6 31,0 48.8 32,3 21,0 36,5 31,0 48,8 31,0 48,6 31,0 48.6 31,0 48.6 31,0 48,6 31,0 48,6 27,2 56,5 24,2 59,6 8,741,349,1 2,4 58,3 27,7 58,3 28,3 56,0 21,2 54,4 27,6 56,1 2,45 1,93 4,76 4,88 3.31 1.26 4,66 я 4,422,82 4,76 487 3,81 1,26 1,99 2,97 2 15 4.76 4,М 1,89 1,28 В,бг 3,55 2,35 5.51 5,64 О,ОЗ 3,11 12.43 8,69 4,23 5,83 2,27 1,27 8,69 28 1.96 4,76 4,88 2,23 126 7 М 2,25 1,80 5,89 б,ог 8.29 0,72 6,25 2,38 1,89 4,91 5.03 0.39 2,15 7,48 Таблица 3 Ф ак ионный состав и ктов аз еления и п ме очным потоков колонн по и 9, мзс Фрзкция ЯС фр, 60 С,к.к. фр,н.к.-1 ОбфС ф р. 105 ЯС-к,к,Фр.н.к. - 60 ЯС Дистилляттретьей коломны Ф . 60-105 ОС Оствток второй коломны ф . 60-105 ЯС Пронам Изобутам н. Бутан Изопентан н. Пемтвн н.к, - 0 0-60 60-70 70-80 80-85 85-90 90-100 100-105 105-110 110-120 120-130 130-140 140-150 150-160 160-170 170-к,к.1648960 Составитель Г, Степанаактор Л, Веселовская Техред М,Моргентал орректор М. Максимиаине аказ 1499 Тираж 353 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,