Способ разделения бензиновой фракции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН збв С 10 С 7/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1с 965/23.822.84. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Уфимский нефтяной институт(прототип),(54)(57) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ путем ректификации вдвух последовательно соединенных ректификационных колоннах с отборомнизкокипящей фракции в первой колонне, легкой промежуточной и тяжелой фракции во второй колонне ивыводом верхнего погона второй колонны после конденсатора в емкостьдля орошения с последующим исноль" зованием его для орошения укрепляющей секции первой колонны и в качестве флегмового орошения второйколонны, отличающийсятем, что, с целью повышения четкости разделения, верхний погон второйколонны подвергают неполной конденсации и в емкость для орошения изукрепляющей секции первой колонныдополнительно вводят жидкий поток,полученную при этом паровую фазу,количество которой в массовыхчастях составляет от 1/3 до 1 отколичества легкой промежуточнойфракции, подают в укрепляющую секцию первой колонны,а жидкую фазуиз емкости для орошения подают вовторую колонну в качестве флегмовогоорошения, причем разность междуколичеством жидкости, выводимой изукрепляющей секции первой колонны,и указанной паровой фазой составляет в весовых частях от 1/3 до2/3 от количества легкой промежуточной фракции, 1131896Изобретение относится к способу разделения бензиновой Фракции и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.Известен способ разделения бензиновой фракции путем ректификации в двух последовательно соединенных ректификационных колоннах с отбором низкокипящей Фракции в первой колонне, промежуточной и тяжелой 1 фракций во второй колонне 1 .Недостатком такого способа является нечеткое разделение смеси на фракции.Наиболее близким к предлагаемому 1 является способ разделения нефтяных фракций, например бензиновой фракции, путем ректификации в двух последовательно соединенных ректификационных колоннах с отбором низко- кипящей фракции в первой колонне, промежуточных и тяжелой Фракций во второй колонне и выводом верхнего погона второй колонны после конденсатора в емкость для оРошения, с 25 последующей подачей его в жидком виде из емкости для орошения в укрепляющую секцию первой колонны и на верх второй колонны в качестве флегмового орошения 2 .30Данный способ разделения нефтяных Фракций обеспечивает недостаточно четкое разделение смеси.Цель изобретения - повышение четкости разделения смеси. 5 О 5 О 35 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделения бензиновой Фракции путем ректификации в двух последовательно соединенных ректификациониых колоннах с от О бором низкокипящей фракции в первой колонне, легкой промежуточной и тяжелой фракций во второй колонне и выводом верхнего погона второй колонны .после конденсатора в емкость для 45 орошения, верхний погон второй колонны подвергают неполной конденсации и в емкость для орошения из укренляющей секции первой копонны дополнительно вводят жидкий поток, полученную при этом паровую Фазу, количество которой в массовых частях составляет от 1/3 до 1 от количества легкой промежуточной Фракции, подают в укреПляющую секцию первой колонны, 55 а жидкую фазу из емкости для ороше-. ния подают во вторую колонну в качестве. Флегмового орошения, причем разность между количеством жидкости, выводимой из укрепляющей секции. первой колонны, и указанной паровой фазой составляет в весовых частях от 1/3 до 2/3 от количества легкой промежуточной фракции.Даже при одинаковой суммарной величине тепловой нагрузки конденсаторов-холодильников такая взаимосвязанная схема работы двух колонн обеспечивает увеличение расхода орошения как в первой, так и во второй колоннах и соответственно четкость ректификации.1На чертеже приведена схема реализации способа.Исходную смесь, вводят в первую колонну 1 по линии 2, с верха колонны через конденсатор 3 отбирают по линии 4 низкокипящую фракцию, часть которой в качеств острого орошения возвращают в колонну 1 цо линии 5, Остаток колонны 1 по линии 6 вводят во вторую колонну 7, с.промежуточного сечения которой по линии 8 отбирают легкую промежуточную фракцию (боковой погон) в ка" честве целевой фракции (способ мож-но применять и при отборе двух и более легких промежуточных фракций), С низа колонны 7 по линии 9 отбирают тяжелую фракцию. Для создания парового орошения колонна 1 снабжена кипятильником 10, колонна 7 - кипятильником 11. С верха колонны 7 по линии 12 отбирают верхний погон в паровой фазе, частично его конденсируют в конденсаторе 13 и по линии 14 вводят в емкость 15 для орошения. Паровую фазу из емкости 15 по линии 16 вводят в промежуточное сечение укрепляющей секции колонны 1, откуда по линии 7 жидкость перетекает в сборник 15, Орошение на верх колонны 7 подают по линии 18.П р и м е р 1 .(прототип). Исходная смесь - стабильный бензин фр, н.к. 180 С - в количествео100 т/ч с температурой 120 С (доля отгона равна 0,4) поступает на 15-ю тарелку (счет с верха) первой колонны 1.(К). Всего в колонне 21 теоретическая тарелка. С верха колонны отбирают низкокипящую фракциюон.к. 62 С, которую конденсируют в конденсаторе- холодильникечасть ее в количестве 60, 1 т/ч с темпеоратурой 50 С подают на верхнюю та45 50 55 3 11318релку в виде орошения, а балансовыйизбыток в количестве 12 т/ч выводятс установки. Остаток колонны Квколичестве 93 т/ч с температурой1.18 С подают на 15-ю тарелку второйколонны 7 (К). Всего в колонне 2 1теоретическая тарелка. С низа колонны Кв количестве 43 т/ч стемпературой 162,8 С отводят тяжеолую фракцию 105 С - к.к., с 7-й та Орелки в жидкой фазе в количестве45 т/ч с температурой 110,8 С отбирают целевую фракцию 62-105 оС. Верхний погон колонны Кконденсируетсяв кощ,енсаторе-холодильнике и с температурой 82,6 С поступает в емОкость для орошения, откуда в жидкомвиде в количестве 5 т/ч его вводят на 7-ю тарелку колонны К,а остальную часть в количестве 2082,9 т/ч подают на верхнюю тарелку колонны Кв качестве орошения.В низ колонны Кподводят теплов количестве 13,40 ГДж/ч, в низК- 3600 ГДж/ч. Тепловая нагрузка 25конденсатора-холодильника колонныКсоставляет 28,65 ГДж/ч, колонны Кв . 34,65 ГДж/ч. Давление верхней части колонны Ксоставляет0,20 МПа, колонны К- 0,24 МПа.Фракционный состав и свойствасырья приведены в табл.1, фракционный состав целевой фракции 62-105 Св табл.2, основные режимные показатели работы колонны - в табл.З,35П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). Отличается от примера 1 тем, что верхний погон колонны Кв конденсаторе конденсируютлишь частично и направляют в емкость для орошения, туда же вводятжидкость с 7-й тарелки колонны К.Из емкости для орошения паровуюФазу вводят под 7-ю тарелку колонныК, а жидкость подают на верхнюютарелку колонны Кв качестве орошения,В предлагаемом способе эффективность схемы зависит от количествапотоков 16 и 17. Параметры работыузла орошения колонны Кпри заданном режиме работы обеих колоннопределяются количеством этих потоков. В связи с этим рассчитанонесколько вариантов работы колоннпо предлагаемому способу, о т л ич а ю щ и х с я соотношением потоков 16 и 17, Состав целевой фрак 96 4ции 62-105 С для основных вариантоворасчета по предлагаемому способу приведен в табл.2, основные режимные показатели работы колонн - в табл.3.Из данных, представленных в табл.2 и 3, следует, что величины потоков 16 и 17 определяют нагрузку конденсаторов обеих колонн, величину парового потока верхней секции колонны Ки соответственно ее диаметр (скорость паров принята равной 0,75 м/с), От указанных параметров зависит состав целевой фракциио62-105 С, а также кипитальные и эксплуатационные затраты на разделение смеси.Так, при постоянной разности между количеством жидкости, выводимой из укрепляющей секции колонны К, и паром, вводимым из емкости для орошения колонны К-.2 в колонну К, увеличение указанного парового потока приводит к повышению качества целевой фракции (варианты 2-4). Однако при этом происходит увеличение нагрузки конденсатора и диаметра колонны К, возрастание капитальных затрат, а также эксплуатационных расходов за счет сокращения высокопотенциального тепла конденсации паров колонны Ки увеличения доли тепла, отводимого в конденсаторе колонны Ки не используемого из-за низкой температуры верха колонны К(69-70 С). При постоянной величине парового потока, вводимого в колонну Киз емкости для орошения колонны К, увеличение количества жидкости, выводимой из укрепляющей секции колонны К, приводит вначале к повышению качества целевой фракции, однако при дальнейшем увеличении ухудшается качество фракции. Таким образом, количество несконденсированной части верхнего погона второй колонны, вводимого в виде пара в первую колонну, и разность между количеством жидкости, выводимой из укрепляющей секции первой колонны, и указанным паром влияют как на четкость ректификации, так и на эксплуатационные и капитальные зат- . раты. При этом определенны . соотношения указанных потоков позволяют вести процесс ректификации в оптимальном режиме.35 40 45 5 О Так,нз сравнения вариантов 5-8 примера 2 (табл.2 и 3) видно, что при одинаковом количестве потока 16, равном половине количества бокового погона второй колонны, что определяет во всех указанных вариантах практически одинаковые количества тепла, снимаемого в конденсаторе второй колонны, и диаметр верхней части первой колонны, уменьшение разности между количеством жидкости, выводимой из укрепляющей секции первой колонны, и паром, вводимым из емкости для орошения второй колонны в первую, ниже 1/3 либо увеличение ее выше 2/3 от количества бокового погона второй колонны приводит к уменьшению содержания фр. 62-105 Со в боковом погоне с 84,4-84,8 до . 83 1-83,7 мас.Х, Следовательно,разность между количествами потоков 17 и 16 следует поддерзивать в пределах от 1/3 до 2/3 от общего количества бокового погона второй колонны.Как следует из сравнения вариантов 1-4 примера 2, при одинаковойразности между количествами потоков 17 и 16, равной половине количества бокового погона второй кот донны, увеличение количества потока 16 свыше величины, равной всемуколичеству бокового погона, ведет к незначительному увеличению содержания фр, 62-105 С в боковом погоне (лишь с 85,4 до 85,5 мас.Х) при од" новременном снижении нагрузки конденсатора колонны К, где снимается высокопотенциальное тепло. Уменьшение количества потока 16 ниже 1/3 от количества бокового погона приводит к снижению содержания целевой фр. 62-105 С в боковом погоне (с 84,8 до 84,4 мас.7), хотя при этом несколько увеличивается нагрузка конденсатора колонны Ки уменьшается диаметр колонны К, Поэтому оптимальным количеством потока 16 следует считать от 1/3 до 1 от количества бокового погона второй колонны. 5 10 5 20 30 Полный фракционный состав продуктов разделения и потоков 12, 16, 17и 18, а также их температуры дляварианта 3 приведены в табл.4.В рассмотренных примерах варианты 2, 3, 6 и 7 соответствуют рекомендуемым соотношениям потоков 16и 17. По сравнению с прототипом онипозволяют увеличить содержание фракций 62-105 С в боковом погоне (дляпрототипа оно составляет 81,9 мас.Х,а для вариантов 2,3,6 и 7 предлагаемого способа - 84,4-85,4 мас.7) .При этом нагрузка конденсатора второй колонны уменьшается (для прототипа она равна 34,65 ГДж/ч, длявариантов 2,3,6 и 7 предлагаемогоспособа - 17,41-28,58 ГДж/ч)Диаметр верхней части первой колонныдля прототипа тоже нескопько меньше,чем для предлагаемого способа (дляпрототипа он равен 3,2 м, для предлагаемого способа - 3,6-4,0 м), Однако эффект от улучшения качествафр. 62-105 С значительно перекрываетозатраты , связанные со снижениемнагрузки конденсатора второйколонны и увеличением диаметраверхней части первой колонны,Таким образом, предлагаемый способ разделения бензиновой фракции по сравнению с прототипом позволяет повысить четкость разделения благодаря увеличению расхода орошения в верхней части обеих колонн при неизменной величине теплоподвода в кипятильниках этих колонн. Так, по сравнению с прототипом в варианте 3 в первой колонне расход орошения увеличен с 60,1 до 99,2 т/ч, а во второй колонне - с 92,9 до 113/2 т/ч, Такое увеличение расхода орошения обеспечивается перераспределением нагрузок конденсаторов-холодильников (табл.З) и орошением второй колонны частью жидкости, выводимой с промежуточного сечения укрепляющей секции первой колонны, используемой до этого в указанной колонне.6,28 74 50-62 7,26 86 90 435 93 11 ф 97 97 4,89 100 102 8,45 8,03 106 7,83 5 22 118 339 122 2,04 128 140 170-к.к. 3.53 фракция ПропанИзобутанн,Бутан 62-70 70-80 80-85 85-90 90-100 100-105 105-110 110-120 120-130 130-140 140-150150-160 160-170 Молекулярная масса Плотность Содераанне, мас.й 0,494 0,557 0,579 0,620 0,626 0,656 0,664 0,678 0,689 0,696 0,700 О, 704 0,713 0,718 0723 0,729 0,733 0,745 0,755 0,767 0,775вввввв Прототип Предлагаевай способ, вариант1 2 3 4 5 67 81131896 Продолжение табл Предлагаемый способ, вариант Прототип 2 3 4 56 . 7 8 Изопентан 0,03 0,01 0,01 0,06 0,02 0,02 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,01 н.Пентан 1,03 0,84 0,65 0,38 0,31 0,59 0,51 0,57 0,64 н.к., С: 50 7,00 7,98 7,83 7,49 7,39 7,34 7,57 7,78 7,8518,08 17,59 17,90 18,42 18,58 18,30 18,24 18,03 17,9115,99 15,90 15,95 16,03 16,05 16,02 16,00 15,97 15,959,43 9,59 9,59 9,60 9,60 9,52 9,57 9,60 9,609, 12 9,48 9,49 9,49 9,49 9,30 9,41 9,51 9,48.22,32 24,37 24,37 24,36 24,36 23,27 23,81 24,39 23,71 50-62 62-70 70-80 80-85 85-90 90-100 105-110 5,03 4,61 4,60 4,61 4,61 4,97 4,82 4,37 3,92 1,91 1,90 1,91 1,91 2,94 2,38 2,13 2,95 3,95 110-120 120-130 0,89 0,19 0,19 0,19 0,19 0,42 0,28 0,32 1,13 О, 13 0,02 О, 02 О, 02 О, 02 О, 05 О, 03 О, 04 0,34 130-140 14 0-150 О, 01 0,04 150-160 160-170 170-к. к Таблица 3 Основные показатели работы колонн Прототип Показатели 1 2 3 4 5 б 7 3 Диаметр верхней части К, м1131896 2 Продолжение табл.З ПредлагаеяЮ способ, вариант Прототип Показатели 1 2 3 4 5 6 7 8 60,1 65,8 70,6 99,2 141,9 79,3 78,3 77,8 78,082, 9 113, 0 113, 1 113, 2 113,4 97,0 105,5 120,4 127,5 К5,0 10,0 15,0 45,0 90 э 5 22,5 22,5 22,5 225жидкость потока 16 12 113 вО 113 э 1 113 э 2 113 эЗ 97 э 1 1055 120 э 4 27 э 5 82,9 5,0 17-16 22,5 22,5 22,5 22,5 75 15,0 30,0 375 . 55 19 65 01 61 э 27 53 э 04 49 э 82 60 э 35 59 э 37 56 э 18 54 эб 2 105 С - к.к. вопотоке 16 Ое 12 Оэ 12 Оэ 13 Оэ 15 Ов 00 Оэ 01 Ов 53 115 0,00 н.к. 62 оС в потоке 17 29 э 85 32 эб 39 э 47 55 е 18 48 э 84 41 э 62 ЗОэ 46 2 бэ 54 105 С к,к. в по 0 токе 170,56 Оэ 57 0,58 0,62 0,01 0,06 2,34 5,20 0,00 8,85 8,50 7,88 7,70 7,96 8,09 8,36 8,50 8,12 81,87 84,42 84,79 85,39 5 э 57 83,66 84,40 84 78 83,12 105 С к.к. воФр. 62-105.С 10,016,73 6,71 6,73 673 8,38 7,51 6,86 838Расход,. тчэ орошение в колонне: КСодержание фракцийэ мас.Х;н,к. 62 ОС в потоке 1 б н.к. 62 С во фр. 62-105 С62-105 С во фр62-1050 С Основные показатели работы колонн 32,5 37,5 67,5 113,0 30 эО 90,5 906 90,7 90,8. 89,6 37,5 52,5 60, О1131896 14 13 Лродолжение табОсновные показатели работы колонн Прототип Показатели Предлагаемый способ, вариант 1 2 3 4 5 6 7 В Температура, С,о 1после конденсатораколонны: К50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 82,3 83,9 87,7 - 84,9 85,0 85,8 . 86,3 82,6 Кв емкости орошения колонныК(,потоков 16и 18) 82,6 83,6 84,9 87,3 - 84,0 84,8 87,3 88,7 89,8 90,9 93,0 93,7 90,0 90,7 93,1 94,4 89,8 88,8 86,5 85,9 82,9 85,2 90,4 92,8 89,1 потока 12 Таблица 4 Лоток ОстаБоковой Дистиллят Показатели 12161718 ток погон Количество, т/ч 4590 430 90 э 7 45 фО 67 т 5 113,2110,7 164,5 93,0 87.,3 86,5 87,3 12,0 Температура, Со 50,0 Содержание Фракций, мас.%: пропан 0,25 0,02 0,01 0,03 1,08 изобутан 009 021 014 065 Оь 86 0,57 0,37 6,99 0,63 7,46 0,01 непентан н.к., С: 50 015 1131896 Продолкение табл.а ОстаДисткп- Вохолят войПОРон Показатели ток 0,03 0,02 0,19 18,48 18, 19 12, 14 0,02 7,88 160-170 170-н.к. -8,21 акаэ 9718/ ВНИИПИФидиад ШШ Фамт р зфеУзиОРОдф уВ 90-100 100-105 105-110 110-120 120-130 130-140 140-150 150" 160 12 6 1 У 18 24,36 234 . 0,96 1,61 5,77 420 7,49, 3,54 0,12 0,24 1,14 0,79 4,6 1 6,55 0,05 0,10 0,58 0,40 1,91 17,66 0,01 0,03 0,25 0,16