СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОКИСЛЕННОГО БИТУМА И РЕКТИФИКАЦИОННАЯ ВАКУУМНАЯ КОЛОННА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C10C3/06 B01D3/10 B01D3/14 

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для разделения мазутов, гудронов, высших жирных спиртов на фракции и индивидуальные компоненты, производства неокисленных битумов и т. д. а устройство может быть применено и в других областях промышленности.

Известны несколько способов разделения на фракции и индивидуальные компоненты органических веществ с высокой температурой кипения и производства битумов.

Обычная технологическая схема [1] установки для получения остаточных неокисленных битумов из вакуумного нефтяного остатка-гудрона это выпаривание масляных фракций под высоким вакуумом (10 15 мм рт.ст.) в присутствии водяного пара.

По этой схеме сырье-гудрон полугудрон после подогрева в теплообменниках и трубчатой печи поступает в вакуумную ректификационную колонну. Остаток перегонки битум выводят из низа колонны, где его предварительно обрабатывают перегретым водяным паром. Вакуум создают при помощи барометрического конденсатора и системы эжекторов и вакуумнасосов.

Данный способ получения остаточного битума распространения не получил из-за высокой энергоемкости по созданию высокого вакуума при одновременной подачи перегретого водяного пара в низ вакуумной колонны для получения остаточного битума необходимой кондиции.

В промышленности применяют два варианта перегонки гудронов с испаряющим агентом [2]
По первому варианту гудрон с испаряющим агентом (газойль, масляный дистиллят, керосин) через трубчатую печь подают в испаритель, в верхней части которого установлены тарелки. В испарителе смесь разделяется на жидкую (битум) и паровую фазы. Паровая фаза подвергается ректификации. Боковым погоном является масляный дистиллят, а головным продуктом испаряющий агент. Для отпаривания следов испаряющего агента из битума применяется водяной пар, подаваемый в низ испарителя.

По второму варианту перегонка с испаряющим агентом увязана с атмосферно-вакуумной трубчатой (АВТ) установкой. Гудрон с низа вакуумной колонны смешивается с испаряющим агентом, проходит через печь и поступает в доиспарительную колонну. Как и в первом варианте, боковым погоном является масляный дистиллят, головным испаряющий агент, остатком битум. При возможности создать значительный перепад давлений в колоннах нагревательная печь не требуется, если повысить расход испаряющего агента или перегретого водяного пара.

Эти способы получения остаточного неокисленного битума также не получили распространения из-за высокой энергоемкости по созданию высокого вакуума при одновременной подаче перегретого водяного пара в низ испарителя и доиспарителя для получения остаточного неокисленного битума необходимой кондиции.

Наиболее близким способом увеличения отбора масляных фракций из гудрона в вакуумной колонне является способ [3]
Исходное сырье (мазут) парожидкостной поток, направляют в эвапарационное пространство вакуумной колонны, где оно проходит через направляющие, обеспечивающие закрутку потока около внутренней стороны обечайки колонны, тем самым увеличивая время пребывания газожидкостного потока в эвапарационном пространстве колонны, происходит дополнительное испарение и сепарация газожидкостного потока. Паровой поток идет в укрепляющую часть колонны, а жидкость направляют в специальный карман, где расположен газожидкостый ультразвуковой распылитель, к которому подведен водяной пар. Жидкость распыляется в мелкодисперсный туман, при этом увеличивается поверхность жидкости и происходит дополнительное испарение, что способствует более полному отделению целевых фракций от жидкости в кубовой части колонны. Для дополнительной отпарки в низ кубовой части колонны подается водяной пар.

Изложенный способ распространения не получил по следующим причинам.

1. Способ ввода сырья в эвапарационном пространстве колонны не обеспечивает более полного испарения легких фракций из сырья из-за малой поверхности испарения.

2. Для распыления жидкости (гудрона) необходимо большое количество водяного пара достаточно высокого давления и температуры.

3. Водяной пар, подаваемый в распылитель и низ кубовой части вакуумной колонны, требует вакуумсоздающую систему высокой энергоемкости и металлоемкости.

Изобретение направлено на получение неокисленного битума всех марок.

Сущность изобретения состоит в распылении (разбрызгивании) сырья, поступающего в эвапарационное пространство вакуумной (битумной) колонны, одним, двумя, тремя или несколькими распылителями (разбрызгивателями), в последовательном многократном распылении (разбрызгивании) флегмы, стекающей из кармана в карман в отпарной части вакуумной (битумной) колонны, и подачи нагретых до 420 600^oC паров легких углеводородов (бензин, лигроин, керосин или их смесь) в низ отпарной части вакуумной (битумной) колонны; причем критическая температура тяжелых компонентов паров углеводородов, подаваемых в низ отпарной части вакуумной (битумной) колонны, не превышает температуры низа этой колонны.

Последовательно многократное распыление (разбрызгивание) флегмы, стекающей из кармана в карман в отпарной части вакуумной колонны, увеличивает поверхность испарения у флегмы, а нагретые до 420 600^oC пары легких углеводородов, подаваемых в низ отпарной части вакуумной колонны, возмещают тепло, потраченное на испарение легких компонентов флегмы, нагревают флегму и создают восходящие потоки паров в отгонной части вакуумной колонны для перемещения испарившихся компонентов флегмы в концентрацию часть колонны.

Устройство по распылению (разбрызгиванию) поступающего в ректификационную колонну сырья состоит из одного, двух, трех и более вихревых распылителей (разбрызгивателей). Вихревые распылители обладают высокой способностью распылять жидкость и обладают низким сопротивлением движению жидкости. Необходимость нескольких распылителей определяется необходимостью изменения производительности по сырью.

Тепломассообменное устройство состоит из вихревых или обратных распылителей (разбрызгивателей) флегмы, кольцевых карманов, трубопроводов с насосами, соединяющими карманы с распылителями (разбрызгивателями) флегмы, и отбойными кольцевыми пластинами, одновременно служащими переливными устройствами в карманах и защитой корпуса колонны от эрозии.

Аналогичное тепломассообменное устройство установлено в нижней половине концентрационной части ректификационной колонны. Для перекачивания флегмы из кармана в распылитель (разбрызгиватель) используются многосекционные насосы, выполненные со штуцерами приема и нагнетания у каждой секции.

Распылители флегмы снабжены конусными или плоскими дисками над выходным отверстием для придания конусам распыла жидкости конусность до 180^o и крепятся к распылителям удобообтекаемыми стойками.

На чертеже изображен пример прелагаемого устройства к способу получения неокисленного битума.

Устройство для распыления сырья, вводимого в ректификационную колонну 1, состоит из одного или нескольких вводов 2, заканчивающихся внутри колонны вихревыми распылителями 3. Ниже уровня распылителей 3 сырья установлен кольцевой карман 4 по внутреннему периметру обечайки колонны. Над карманом 4 установлена отбойная пластина 5 по внутреннему периметру обечайки колонны для защиты обечайки от эрозии.

В отгонной и концентрационной части ректификационной колонны 1 установлены тепломассообменные устройства (тарелки).

Они состоят из распылителей (разбрызгивателей) флегмы 6, установленных по оси колонны или над стенками карманов 7 в зависимости от типа применяемых распылителей (разбрызгивателей), кольцевых карманов 7, расположенных по внутреннему периметру обечайки колонны 1, насосов 8, перекачивающих флегму по трубопроводам 9 из карманов 4,7 в распылители (разбрызгиватели) 6, отбойных пластин 10, расположенных над карманами 7 и погруженных нижними частями во флегму карманов 7. Штуцер 11 ввода нагретых паров легких углеводородов.

Над эвапарационным пространством установлен каплеотбойник 13.

Способ получения неокисленного битума и устройство для его осуществления применяется как в составе установок АВТ, деасфальтизации гудрона "дуасол-процесс", так и автономно.

Сырье-гудрон с низа вакуумной колонны установки АВТ или нагретые до 400
450^oC поступает на один, два, три вихревых распылителя (разбрызгивателя) 3 битумной колонны 1 в зависимости от производительности.

Паровая фаза сырья поднимается в концентрационную часть колонны 1 и подвергается ректификации на тепломассообменных устройствах (тарелках). Жидкая фаза сырья с отбойной пластины 5 стекает в карман 4, откуда забирается насосом 9 и подается на распылитель (разрызгиватель) флегмы 6. Пары, испарившиеся с поверхности капелек, уносятся восходящим потоком паров в верх колонны, а капельки поступают на отбойные пластины 5; 10, установленные над карманами 4, 7, и погруженных нижними краями во флегму карманов. Распылители (разбрызгиватели) флегмы 6 расположены так, чтобы капельки распыленной жидкости-флегмы поступали на отбойную пластину того кармана, из которого взята флегма на распыление распылителем. Избыток флегмы стекает через кромки кармана по стенке кармана и колонны за отбойной пластиной в следующий ниже карман. Этим самым на низлежащем распылителе распыляется флегма вышележащего кармана-тарелки. В низ отгонной части ректификационной колонны подается нагретый до 420 600^oC пар легких углеводородов, который, проходя вверх зоны распыления (разбрызгивания) флегмы и сырья, испаряет эти капельки. Из низа отгонной части колонны 1 по трубопроводу 12 выводится битум.

С нижних трех-пяти тарелок концентрационной части ректификационной колонны раздельно выводится флегма для компоундирования битумов нужных марок. Выше из концентрационной части колонны выводятся фракции для получения остаточных масел, для сырья гидрокрекинга, каталитического или термического крекингов или как компонент котельного топлива.

Данный способ получения неокисленного битума является экологически чистым (не потребляется кислород воздуха и не выделяются газы окисления) и менее энергоемки, чем получение окисленного битума. Неокисленные битумы менее хрупки и более эластичны, чем окисленные битумы.

Использование: в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях. Сущность изобретения состоит в распылении сырья (гудрона) в эвапарационном пространстве вакуумной (битумной) колонны одним, двумя, тремя или несколькими вихревыми распылителями; в последовательном многократном распылении флегмы, стекающей из кольцевого кармана в кольцевой карман в отпарной части колонны. Распылители флегмы расположены по оси колонны или над стенками карманов в зависимости от типа применяемых распылителей. Распылители расположены так, чтобы капельки распыленной жидкости поступали на отбойную пластину того кармана, из которой взята флегма. Избыток флегмы стекает через кромки карманов по стенке кармана и колонны за отбойной пластиной в следующий карман. Для перекачивания флегмы из карманов в распылители используются многосекционные насосы, выполненные с штуцерами приема и нагнетания у каждой секции. Распылители флегмы (вихревые или струйные) снабжены конусными или плоскими дисками над выходным отверстием для придания конусам распыла флегмы до 180^o и крепятся к вихревым распылителям удобообтекаемыми стойками. Аналогичное тепломассообменное устройство установлено в нижней половине концентрационной части колонны. Вниз отгонной части колонны подается нагретый до 420 - 600^oC пар легких углеводородов (бензин, лигроин, керосин или их смесь), который, проходя вверх распыления и сырья, испаряет с поверхности капелек масляные фракции и нагревает эти капельки. Данный способ получения неокисленного битума менее энергоемок, чем аналоги. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения неокисленного битума путем испарения масляных фракций из гудрона под вакуумом при подаче исходного сырья в эвапарационную часть вакуумной ректификационной колонны, имеющей концентрационную и отгонную секции и снабженной кольцевым карманом, распыления флегмы с использованием распылителя, введения в низ отгонной секции колонны агента, создающего восходящие потоки паров, отличающийся тем, что подаваемое сырье распыляют в эвапарационной части одним или несколькими вихревыми распылителями, распыление флегмы проводят вихревым или струйными распылителями последовательно после каждого ее перетекания из кольцевого кармана в карман, установленных дополнительно в отгонной секции и нижней части концентрационной секции колонны, и процесс проводят при подаче тепла для испарения масляных фракций из гудрона парами легких углеводородов, нагретых до 420 600^oС, подаваемых в низ отгонной секции колонны, используемых в качестве агента, создающего восходящие потоки паров и имеющих тяжелые компоненты с критической температурой не выше температуры низа вакуумной колонны. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что флегму, перетекающую через кромки кольцевого кармана по стенке кармана, стенке корпуса колонны за отбойной пластиной в нижерасположенный карман, забирают насосом и подают в распылитель, расположенный выше верхней кромки кармана, из которого осуществляют забор флегмы насосом, и указанную стадию проводят последовательно с верха до низа отгонной секции и нижней части концентрационной секции колонны. 3. Ректификационная вакуумная колонна для получения неокисленного битума, состоящая из концентрационной и отгонной секций и включающая корпус с тепломассообменными устройствами-тарелками, трубопровод подачи исходного сырья в эвапарационную часть колонны, кольцевой карман, распылитель флегмы, патрубки подвода в низ колонны агента, создающего восходящие потоки паров, вывода целевого продукта и паров масляных фракций, отличающийся тем, что конец трубопровода подачи сырья расположен внутри колонны и выполнен в виде одного или нескольких вихревых распылителей, установленных на отдельных патрубках, а отгонная секция и нижняя часть концентрационной секции колонны снабжены дополнительными кольцевыми карманами, каждый из которых сообщен трубопроводом с отдельным насосом или секцией многосекционного насоса, соединенным или соединенной через нагнетательный штуцер с вихревым или струйным распылителем флегмы, расположенным над соответствующим карманом, из которого берется флегма, при этом (вихревые) распылители флегмы снабжены коническими или плоскими дисками на удобнооптекаемых стойках, а около корпуса колонны над карманами концентрически установлены отбойные пластины, погруженные нижними кромками во флегму карманов.