СПОСОБ ПЕРЕГОНКИ ЖИДКОГО ПРОДУКТА Российский патент 1998 года по МПК B01D3/10 C10G7/06 

Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, а именно к установкам для перегонки жидкого продукта под вакуумом, например, мазута, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для ректификации нефтяного сырья.

Известен способ перегонки жидкого продукта, включающий создание вакуума путем откачки из колонны парогазовой фазы посредством пароводяного струйного аппарата (см. US, патент, 2680709, класс 202-204, 1954).

В данном известном способе перегонки имеет место смешение фракций жидкого продукта с водяным паром и, следовательно, унос водяным паром фракций жидкого продукта, что приводит к загрязнению водяного пара и к снижению экономичности установки работающей по данному способу перегонки.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ перегонки жидкого продукта, включающий подачу в вакуумную ректификационную колонну исходного продукта, отвод из нее, по меньшей мере, одной жидкой фракции и откачку из колонны посредством жидкостно-газового струйного аппарата парогазовой фазы (см. RU, патент, 2048156, класс B 01 D 3/10, 1995).

В данном способе перегонки достигается возможность, путем использования в качестве активной среды жидкостно-газового струйного аппарата жидкости родственной по химическому составу откачиваемой парогазовой фазе, резко сократить выбросы в окружающую среду экологически вредных веществ. Однако в вакуумной ректификационной колонне, работающей по данному способу перегонки, вакуум создают путем откачки парогазовой фазы с верха колонны. Как результат, в колонне по мере перехода от верха колонны к ее низу происходит рост давления, что в сочетании с тем, что именно в низу колонны расположены наиболее высоко кипящие фракции исходного продукта, приводит к необходимости интенсифицировать процесс разделения фракции, собирающихся в нижней части колонны. Чаще всего данную интенсификацию проводят путем подачи пара в зону в нижней части колонны, что позволяет интенсифицировать отгонку легко кипящих фракций. Однако это приводит к большим энергетическим затратам.

Еще одним недостатком известного способа перегонки является образование смеси конденсата водяного пара и жидкой фракции колонны, что с экологической точки зрения ухудшает характеристики известного способа перегонки.

Другим вариантом могло бы быть понижение давления в нижней части колонны, что может быть достигнуто путем увеличения откачки парогазовой фазы с верха колонны, однако и этот вариант требует больших затрат энергии.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение экономичности способа перегонки жидкого продукта путем увеличения глубины переработки исходного продукта без увеличения подвода энергии, а также повышение экологической безопасности перегонки исходного продукта.

Указанная задача достигается за счет того, что в способе перегонки жидкого продукта, включающем подачу в вакуумную ректификационную колонну исходного продукта, отвод из нее, по меньшей мере, одной жидкой фракции и откачку из колонны посредством струйного аппарата парогазовой фазы, ректификационная колонна разделена на верхнюю и нижнюю зоны и парогазовую фазу нижней зоны откачивают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, причем в нижней зоне поддерживают остаточное давление ниже, чем в верхней зоне, и нижняя зона ограничена сверху местом ввода исходного продукта, а последний вводят в верхнюю зону, при этом в сопло дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата подают под напором жидкую фракцию верхней зоны, а полученная в дополнительном жидкостно-газовом струйном аппарате смесь жидкой фракции верхней зоны и парогазовой фазы нижней зоны может быть подана в качестве флегмы на орошение верхней зоны ректификационной колонны.

Как показали проведенные исследования, более энергетически выгодным способом увеличения выхода светлых фракций в процессе перегонки может быть создание условий, когда в нижней зоне создают давление ниже, чем в верхней зоне вакуумной ректификационной колонны. За счет понижения давления в нижней зоне ректификационной колонны над жидкой фракций нижней зоны уменьшают парциальное давление газов и паров светлых фракций, что интенсифицирует их выделение из жидкой фракции низа колонны. В то же время поддержание в верхней зоне колонны давления на прежнем уровне создает благоприятные условия для конденсации компонентов светлой фракции с низа колонны в верхней зоне. Таким образом, оказалось целесообразным откачивать парогазовую фазу из нижней зоны дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом с подачей в сопло этого струйного аппарата в качестве жидкой рабочей среды жидкой фракции верхней зоны, которая достаточно близка по физико-химическим свойствам откачиваемой с нижней зоны колонны парогазовой фазе. Как результат предоставляется возможность решить сразу две проблемы: исключить выброс в окружающую среду загрязняющих ее продуктов и одновременно увеличить выход светлых фракций ректификационной колонны. Более того, подача полученной в дополнительном струйном аппарате смеси сред в качестве флегмы на орошение в верхнюю зону ректификационной колонны позволяет направлять не сконденсированные компоненты парогазовой фазы нижней зоны колонны вместе с парогазовой фазой верхней зоны колонны на откачку с верха колонны основным, как правило, жидкостно-газовым струйным аппаратом, который работает в составе вакуумсоздающего устройства ректификационной колонны. В указанном вакуумсоздающем устройстве можно организовать процесс конденсации легко конденсируемых компонентов парогазовой фазы и сжатие до технологически требуемого давления не сконденсированных компонентов парогазовой фазы (в случае нефтехимии углеводородных газов), что позволит их использовать в технологическом цикле перегонки исходного продукта, например, в котельной установке для нагрева исходного продукта.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что описываемый способ перегонки жидкого продукта позволяет добиться поставленной задачи повысить эффективность перегонки жидкого продукта, в частности, например, мазута, и достигнуть, помимо уменьшения энергетических затрат на перегонку, резкого сокращения загрязнения окружающей среды.

На чертеже представлена схема установки, в которой реализуется описываемый способ перегонки жидкого продукта.

Установка содержит вакуумную ректификационную колонну 1, разделенную на две зоны нижнюю 2 и верхнюю 3 в которую по магистрали 4 подводят исходный продукт. Нижняя зона 2 магистралью 5 отвода парогазовой фазы подключена к газовому входу дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата 6, который, в свою очередь, своим жидкостным входом подключен к выходу насоса 7 отвода жидкой фракции верхней зоны 3 ректификационной колонны 1. Выход дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата 6 подключен к магистрали 8 отвода жидкой фракции и к магистрали 9 подачи флегмы на орошение верхней зоны 3 колонны 1. Верхняя зона 3 колонны 1 посредством магистрали 10 отвода парогазовой фазы подключена к газовому входу основного жидкостно-газового струйного аппарата 11, который своим выходом подключен к сепаратору 12 и своим жидкостным входом подключен к выходу циркуляционного насоса 13, а последний входом подключен к сепаратору 12.

Установка по реализации описываемого способа перегонки жидкого продукта работает следующим образом.

Исходный продукт по магистрали 4 поступает в вакуумную ректификационную колонну 1 в ее верхнюю зону 3, где продукт разделяется на жидкую фракцию и парогазовую фазу. Парогазовая фаза в процессе взаимодействия с жидким орошением верхней зоны 3 колонны 1 разделяется, по меньшей мере, на одну жидкую фракцию, которая отводится с помощью насоса 7 из верхней зоны 3 и на парогазовую фазу, которая откачивается основным жидкостно-газовым струйным аппаратом 11. В то же время жидкая фракция исходного продукта из верхней зоны 3 перетекает через гидрозатвор в нижнюю зону 2 колонны 1. В нижней зоне 2 с помощью дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата 6 поддерживают давление ниже, чем в верхней зоне 3. Как следствие, жидкая фракция в нижней зоне 2 колонны 1 разделяется на конечный жидкий продукт низа колонны 1 и парогазовую фазу, состоящую из светлой фракции (легко конденсируемых и сравнительно низко кипящих компонентов жидкой фракции, поступившей в нижнюю зону 2). Парогазовая фаза нижней зоны 2 по магистрали 5 откачивается дополнительным струйным аппаратом 6, в сопло которого насосом 7 под напором подают жидкую фракцию верхней зоны 3 колонны 1 в качестве жидкой рабочей (эжектирующей) среды. В струйном аппарате 6 происходит частичная конденсация парогазовой фазы нижней зоны 2. Полученная в струйном аппарате 6 газожидкостная смесь подается частично по магистрали 8 в качестве продукции колонны 1 и частично по магистрали 9 на орошение в верхнюю зону 3. Как отмечалось выше, в верхней зоне 3 в результате взаимодействия орошения и парогазовой фазы образуется жидкая фракция верхней зоны 3 и парогазовая фаза, которая откачивается основным жидкостно-газовым струйным аппаратом 11. Циркуляционным насосом 13 жидкая рабочая среда через жидкостной вход подается в активное сопло струйного аппарата 11. Истекая из сопла струйного аппарата 11, рабочая жидкая среда откачивает из магистрали 10 парогазовую фазу верхней зоны 3 колонны 1 и смешивается с ней. В процессе смешивания конденсируются легко конденсируемые компоненты парогазовой фазы верхней зоны 3 и сжимаются не конденсируемые компоненты ее. Из струйного аппарата 11 газожидкостная смесь поступает в сепаратор 12, где не сконденсированные компоненты в виде сжатого газа отделяются от жидкой рабочей среды и сконденсированных компонентов парогазовой фазы. Сжатый газ из сепаратора 12 отводится на технологические потребности производства, например, на сжигание в котельную, а жидкая среда отводится на вход насоса 13 для подачи ее в качестве жидкой рабочей среды в струйный аппарат 11. Излишки жидкой среды отводятся из сепаратора 12 в качестве продукции колонны 1. Жидкие рабочие среды основного 11 и дополнительного 6 струйных аппаратов охлаждаются в теплообменниках 14.

Возможен также другой вариант реализации описываемого способа перегонки жидкого продукта в рамках данной установки, когда жидкая фракция верхней зоны 3 колонны 1, полученная в сепараторе 12, в результате конденсации в основном струйном аппарате 11 и в магистрали за ним откачиваемых из магистрали 10 легко конденсируемых паров, насосом 13 подается под напором одновременно, кроме основного струйного аппарата 11, и в сопло дополнительного струйного аппарата 6, а полученная в нем газожидкостная смесь поступает в сепаратор 12, при этом жидкая фракция, подаваемая насосом 7, поступает в качестве флегмы на орошение верхней зоны 3 колонны 1 и отводится в качестве продукции колонны 1 по магистрали 15. Магистраль 8, в этом случае, не используется для отвода жидкой фракции верхней зоны 3 в качестве продукции колонны 1. В остальном установка по реализации описываемого способа перегонки жидкого продукта работает как описано выше.

Настоящее техническое решение может быть использовано, кроме нефтехимии, в ряде других отраслей, например, в фармацевтической, пищевой.

Использование: в нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: ректификационная колонна разделена на верхнюю и нижнюю зоны, и парогазовую фазу нижней зоны откачивают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, причем в нижней зоне поддерживают давление ниже, чем в верхней зоне, и нижняя зона ограничена сверху местом ввода исходного продукта, а последний вводят в верхнюю зону, при этом в сопло дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата подают под напором жидкую фракцию верхней зоны. Данный способ перегонки позволяет повысить экономичность перегонки жидкого продукта и ее экологическую безопасность. 1 з. п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ перегонки жидкого продукта, включающий подачу в ваккумную ректификационную колонну исходного продукта, отвод из нее по меньшей мере одной жидкой фракции и откачку из колонны посредством основного струйного аппарата парогазовой фазы, отличающийся тем, что ректификационная колонна разделена на верхнюю и нижнюю зоны и парогазовую фазу нижней зоны откачивают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, причем в нижней зоне поддерживают давление ниже, чем в верхней зоне, и нижняя зона ограничена сверху местом ввода исходного продукта, а последний вводят в верхнюю зону, при этом в сопло дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата подают под напором жидкую фракцию верхней зоны. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную в дополнительном жидкостно-газовом струйном аппарате смесь жидкой фракции и парогазовой фазы нижней зоны подают в качестве флегмы в верхнюю зону ректификационной колонны.