УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК C10L1/02 C10G7/00 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к установкам для получения моторных топлив из углеводородного сырья, и может быть использовано преимущественно на небольших или труднодоступных месторождениях нефти и газового конденсата, откуда вызов сырья нерентабелен.

Известны установки для получения моторных топлив из углеводородного сырья непосредственно на газоконденсатных месторождениях (см., например, Павлов С.П. и др. Промысловая переработка газовых конденсатов с получением моторных топлив. Обзорная серия: Подготовка и переработка газовых конденсатов. Вып. 3. - М.: ВНИИЭГазпром, 1982, с. 28, рис. 9). Известные установки включают разделитель фракций, конденсаторы, сборные емкости, насосы, связанные трубопроводами. Общим недостатком известных установок является их громоздкость, сложность изготовления и эксплуатации, так как разделители фракций представляют собой ректификационные колонны; установки снабжены трубчатыми печами, насосами и т.п. По сути дела, эти установки по конструкции повторяют принципиальные решения крупнотоннажного производства. Другим значительным недостатком указанных установок является их высокая энергоемкость.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности (прототипом) является малогабаритная установка для получения моторных топлив, более простая, чем охарактеризованные выше (Павлов С.П. и др. Промысловая переработка газовых конденсатов и получение моторных топлив. Вып. 3. - М.: ВНИИЭГазпром, 1982, с. 15, рис. 1. Обзорная серия: Подготовка и переработки газовых конденсатов, а также Алиева Р.Б. Использование газового конденсата для производства высокооктановых автомобильных бензинов, Обзорная серия: Подготовка и переработка газовых конденсатов. - М.: ВНИИЭГазпром, 1984, вып.9, с. 15, рис. 1).

Известная установка содержит снабженный испарителем разделитель фракций, конденсатор, емкости для бензина и дизельного топлива, сообщенные соответственно с конденсатором и полостью разделителя фракций.

Недостатком известной установки является ее громоздкость (связь емкости для сбора дизельного топлива с полостью разделителя фракций осуществляется через несколько теплообменников и трубчатую печь) наряду со значительной номенклатурой оборудования заводского изготовления. Другим значительным недостатком известной установки является ее повышенная пожароопасность вследствие применения огневого нагрева сырья в трубчатой печи при незначительной, как показала практика, численности обслуживающего персонала и отсутствии специализированных служб.

Следует отметить также, что для испарения бензиновой фракции необходимо сырье нагреть от исходных t 10 - 20^oC до температуры 120 - 140^oC, что требует большого расхода водяного пара и довольно большого операционного времени. При конденсации паров бензина в известной установке используется воздушный конденсатор, вследствие чего теплота паров бензина и теплота фазового перехода "пар-жидкость" не утилизируется, а просто уходит в атмосферу.

Задачей изобретения является создание простой в изготовлении и пожаробезопасной установки, в которой обеспечивалось бы использование тепла отходящих паров легких фракций и теплоты фазового перехода "пар-жидкость" для нагрева углеводородного сырья.

Задача решается тем, что известная установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья, включающая снабженный испарителем разделитель фракций, полость которого сообщена с емкостью для сбора топлива и через конденсатор с емкостью для сбора бензина, согласно изобретению дополнительно снабжена по меньшей мере одним разделителем фракций и конденсатором паров бензина, конденсаторы паров бензина размещены в полостях соответствующих разделителей фракций, каждая из которых с емкостью для сбора бензина сообщена через конденсатор паров бензина другого разделителя, а на сообщающих трубопроводах установлены запорные устройства.

При этом целесообразно конденсаторы выполнить в виде трубчатых теплообменников.

Установка в другом варианте исполнения также решает указанную выше задачу с достижением того же технического результата.

Задача решается тем, что известная установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья, включающая снабженный испарителем разделитель фракций, полость которого сообщена емкостью для сбора дизельного топлива и через конденсатор паров бензина с емкостью для сбора бензина, согласно изобретению дополнительно снабжена по меньшей мере одним разделителем фракций и конденсатором паров бензина, буферной и сборной емкостями, конденсаторы паров бензина размещены в полостях соответствующих разделителей фракций, каждая из которых с емкостью для сбора бензина сообщена через конденсатор паров бензина другого разделителя фракций, а с буферной и сборной емкостями сообщена через конденсатор паров дизельного топлива, причем буферная емкость дополнительно сообщена через пароперегреватель с каждой из упомянутых полостей, а на трубопроводах между сообщаемыми элементами установлены запорные устройства.

При этом целесообразно конденсаторы, установленные в полостях разделителей фракций, выполнить в виде трубчатых теплообменников.

Также целесообразно на трубопроводах, сообщающих буферную емкость с полостью каждого разделителя фракций, установить распределители перегретого пара дизельной фракции.

Удобно распределители перегретых паров дизельной фракции выполнить в виде перфорированных трубчатых элементов.

На фиг. 1 изображена технологическая схема установки с тремя распределителями фракций; на фиг. 2 - то же с буферной емкостью (второй вариант).

Установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья (фиг. 1) включает разделители фракций 1, 1',1'', в полости каждого из которых размещены испарители 2, 2',2'' и конденсаторы 3,3',3'' паров бензина. Полость разделителя фракции 1 сообщена для отвода паров бензиновой фракции с конденсатором 3' разделителя фракций 1', а полость разделителя фракций 1'сообщена с конденсатором 3", в свою очередь полость разделителя фракций 1'' сообщена с конденсатором 3 разделителя фракций 1. На трубопроводах 4, 4' и 4'', служащих для отвода паров бензиновой фракции в конденсаторы 3, 3', 3'', установлены запорные устройства 5. Каждый из конденсаторов 3, 3',3'' сообщен соответствующим трубопроводом 6, 6',6'' с емкостью 7 для сбора бензина, а полость каждого разделителя фракций 1, 1',1'' трубопроводами 8, 8', 8'' - с емкостью 9 для сбора дизельной фракции. Как и в любой известной установке имеется дыхательная линия (не показано) с дыхательными клапанами (не показано), необходимая для впуска и выпуска воздуха при заполнении и опорожнении всех емкостей.

Второй вариант установки используют при необходимости получения из газового конденсата и легкой, и тяжелой фракций дизельного топлива, а также при получении моторных топлив из нефти.

В данном варианте установки также используется тепло отходящих паров бензиновой фракции, теплота фазового перехода "пар-жидкость" и теплота и энергия перегретого пара легкой дизельной фракции для подогрева сырья и испарения целевого продукта.

Установка по второму варианту выполнения содержит все узлы с 1 по 9, как в первом варианте и дополнительно содержит буферную емкость 10, полости разделителей фракций 1, 1',1'' сообщены трубопроводами 11, 11', 11'' с упомянутой буферной емкостью через конденсатор 12 паров дизельного топлива, установленный перед буферной емкостью ( по ходу дизельного топлива). Конденсатор 12 паров дизельного топлива сообщен со сборной емкость 13, которая служит для сбора дизельной фракции. Емкость 9, служащая в первом варианте для сбора широкофракционного дизельного топлива, во втором варианте служит для сбора тяжелой фракции дизельного топлива (при работе на конденсате) или для сбора котельного топлива при работе на нефти. Буферная емкость 10 сообщена трубопроводом 14 с полостью каждого разделителя фракций 1, 1',1''. При этом на трубопроводе 14 между разделителем фракций 1'' и буферной емкостью 10 установлен парораспределитель 15. Патрубки 16, 16',16'' для подачи перегретого пара легкой дизельной фракции в полости разделителей фракций 1, 1',1'' от трубопровода 14 снабжены распределителями паров 17, 17',17'', выполненными в данном случае в виде перфорированных трубчатых элементов.

Установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья (1 вариант) работает следующим образом: при получении бензина и широкофракционного дизельного топлива из газового конденсата последний подают вначале во все разделители фракций 1, 1',1''. Температура сырья газового конденсата - 10 - 20^oC. После заполнения упомянутых разделителей фракций 1, 1',1'' до 0,85 объема подачу сырья прекращают и в испаритель 2 разделителя фракций 1 подают водяной пар для нагрева сырья до t 130-140^oC, для испарения бензиновой фракции. Пары бензиновой фракции по трубопроводу 4 поступают в конденсатор 3 паров бензина, где конденсируются, охлаждаясь под воздействием низкотемпературного сырья, омывающего конденсатор 3', и нагревая в свою очередь сырье. Сконденсировавшийся бензин сливается по трубопроводу 6 в емкость 7 для сбора бензина. Теплота фазового перехода "пар-жидкость" также поглощается сырьем. Температура сырья в разделителе фракций 1' увеличивается с t 20^oC до t 70^oC. При этом около 10% легкой бензиновой фракции испаряется и начинает поступать по трубопроводу 4' в конденсатор 3'' паров бензина, где в результате теплообмена с сырьем конденсируется и по трубопроводу 6'' стекает в емкость 7 для сбора бензиновой фракции. После испарения бензиновой фракции из разделителя фракций 1 остаток - широкофракционное дизельное топливо - сливается по трубопроводу 8 в емкость 9 для сбора дизельного топлива. После слива дизельного топлива разделитель фракций 1 отключают, он идет на заполнение, а водяной пар в испаритель 2' разделителя фракций 1' и цикл повторяется. Однако в упомянутом разделителе фракций 1' сырье уже подогрето с t 20^oC до t 70^oC в результате теплообмена с парами бензиновой фракции, поэтому расход водяного пара и время нагрева сырья для испарения бензиновой фракции сокращается приблизительно на 50%, что снижает энергоемкость установки и длительность перегонки сырья, повышая тем самым ее экономичность и производительность. Кроме того, поскольку одновременно с перегонкой сырья в разделителях фракций 1' и 1'' идет наполнение разделителя фракций 1, процесс перегонки является непрерывным.

Установка по второму варианту используется преимущественно при необходимости получения из газового конденсата бензина и легкого и более тяжелого дизельного топлива. Она также может быть использована при перегонке нефти на бензин, широкофракционное дизельное топливо и котельное топливо. Принцип работы указанной установки аналогичен ранее охарактеризованному для установки по первому варианту и основан на решении той же задачи - использование тепла отходящих паров бензиновой фракции для предварительного подогрева сырья и использование легкой дизельной фракции в качестве испаряющего агента.

Установка работает (второй вариант) следующим образом: бензиновая фракция отгоняется аналогично вышеуказанному, причем после отгонки бензиновой фракции температура оставшегося сырья составляет 120 - 140^oC, после отгонки бензиновой фракции трубопроводы 4, 4',4'' отключают и включают трубопроводы 11, 11', 11''. Сырье подогревают поступающим в испарители 2, 2',2'' водяным паром. Начинает испаряться легкая дизельная фракция. Пары легкой дизельной фракции по трубопроводам 11, 11',11'' поступают в конденсатор 12 паров дизельного топлива, где конденсируются и сливаются в буферную емкость 10. Сборная емкость 13 при этом отключена. После заполнения в необходимом объеме буферной емкости 10, ее отключают, подключают сборную емкость 13. Пары легкой дизельной фракции продолжают поступать в конденсатор 12, откуда теперь сливаются в сборную емкость 13. При достижении температуры сырья 270^oC прекращается дальнейшее испарение дизельной фракции. При работе на газовом конденсате, когда получают более легкое и тяжелое дизельное топливо, остаток сливают в емкость 9 для сбора дизельной фракции (более тяжелой). При работе на нефти, когда получают широкофракционное дизельное топливо, необходима его дальнейшая отгонка в сборную емкость 13. Делают это следующим образом: после прекращения испарения легкой дизельной фракции буферную емкость 10 подключают к пароперегревателю 15. Легкая дизельная фракция по трубопроводу 14 попадает в пароперегреватель 15, где испаряется и перегревается. Перегретые пары легкой дизельной фракции по трубопроводу 14 и подводящим патрубкам 16, 16', 16'' через распределители паров 17, 17', 17'' поступают в полости разделителей фракций 1,1', 1'' в качестве испаряющего агента. При этом осуществляется некоторый перегрев остатка сырья, повышается парциальное давление в полостях разделителей фракций, оказывается и механическое воздействие пузырьков пара, благодаря чему увеличивается глубина отбора дизельной фракции, значительно, до 40% уменьшается время отгонки сырья. При этом исключается нагрев сырья в трубчатых печах, что делает предлагаемую установку пожаробезопасной. Остаток нефти - котельное топливо - сливается в емкость 9.

Таким образом, выполнение установки с несколькими разделителями фракций, размещение конденсаторов паров бензиновой фракции внутри упомянутых разделителей, а также связь полости каждого из разделителей фракций с емкостью для сбора бензина через конденсатор другого разделителя фракций позволяет тепло паров бензиновой фракции, отходящих из одного разделителя, использовать для подогрева сырья в другом разделителе. Используется и теплота фазового перехода "пар-жидкость". При этом время испарения бензиновой фракции и расход водяного пара сокращаются на 40-50%.

Наличие в установке (2 вариант) буферной емкости, с которой связаны полости разделителей фракций, позволяет отводить в ее часть наиболее легкой дизельной фракции для использования ее (фракции) в дальнейшем, после перегрева в пароперегревателе в качестве испаряющего агента для более глубокой отгонки дизельного топлива. При этом обеспечивается получение двух видов дизельного топлива (при работе на конденсате) и увеличивается выход широкофракционного дизельного топлива при работе на нефти, исключается подогрев сырья (смесь дизельного и котельного топлив) в трубчатых печах.

Снабжение патрубков, подводящих перегретые пары легкой дизельной фракции в полости разделителей, распределителями пара, выполненными любым известным образом, например в виде перфорированных трубчатых элементов, позволяет интенсифицировать процесс.

Важным преимуществом предлагаемых установок является возможность их изготовления на месте, на монтажной площадке, исключение аппаратов заводского изготовления, таких как насосы, трубчатые печи, теплообменная аппаратура, в том числе аппараты воздушного охлаждения - очень громоздкие и металлоемкие.

Другим важным преимуществом является нагрев тяжелых фракций углеводородного сырья без использования трубчатых печей, исключительно водяным паром с применением в качестве испаряющего агента легких фракций дизельного топлива. При этом для нагрева водяного пара используются передвижные парогенераторы высокого давления, широко применяемые для паротепловой обработки призабойных зон нефтяных скважин.

Установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности и может быть использована для получения моторных топлив для местных нужд, преимущественно на небольших или труднодоступных месторождениях нефти и газового конденсата, откуда вывоз сырья нерентабелен. Установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья, включающая снабженный испарителем разделитель фракций, полость которого сообщена с емкостью для сбора дизельного топлива и через конденсатор паров бензиновой фракции с емкостью для сбора бензина. Новым является то, что установка дополнительно снабжена по меньшей мере одним или несколькими разделителями фракций и конденсаторами паров бензина, конденсаторы паров бензина размещены в полостях соответствующих разделителей фракций, каждая из которых с емкостью для сбора бензина сообщена через конденсатор паров бензина другого разделителя фракций, упомянутые конденсаторы выполнены в виде трубчатых теплообменников. В другом варианте исполнения установка дополнительно к вышеуказанному снабжена буферной и сборной емкостями, полости разделителей фракций сообщены с буферной и сборной емкостями через конденсатор паров дизельной фракции, причем буферная емкость дополнительно сообщена через пароперегреватель с каждой из упомянутых полостей, на трубопроводах между сообщаемыми узлами установлены запорные устройства. Новым является также то, что внутри полостей на трубопроводах, сообщающих с ними буферную емкость, установлены распределители паров дизельного топлива, выполненные в виде, например, перфорированных трубчатых элементов. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья, включающая снабженный испарителем разделитель фракций, полость которого сообщена с емкостью для сбора дизельного топлива и через конденсатор паров бензина с емкостью для его сбора, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена по меньшей мере одним разделителем фракций и конденсатором паров бензина, конденсаторы паров бензина размещены в полостях соответствующих разделителей фракций, каждая из которых с емкостью для сбора бензина сообщена через конденсатор паров бензина другого разделителя фракций, а на трубопроводах между сообщаемыми узлами установлены запорные устройства. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что конденсаторы выполнены в виде трубчатых теплообменников. 3. Установка для получения моторных топлив из углеводородного сырья, включающая снабженный испарителем разделитель фракций, полость которого сообщена с емкостью для сбора дизельного топлива и через конденсатор паров бензина с емкостью для его сбора, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена по меньшей мере одним разделителем фракций и конденсатором паров бензина, буферной и сборной емкостями, конденсаторы паров бензина размещены в полостях соответствующих разделителей фракций, каждая из которых с емкостью для сбора бензина сообщена через конденсатор другого разделителя фракций, а с буферной и сборной емкостями - через конденсатор паров дизельного топлива, причем буферная емкость дополнительно сообщена через пароперегреватель с каждой из упомянутых полостей, а на трубопроводах между сообщаемыми узлами установлены запорные устройства. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что конденсаторы выполнены в виде трубчатых теплообменников. 5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что трубопроводы, сообщающие буферную емкость с полостями разделителей фракций, снабжены установленными внутри полостей распределителями паров дизельной фракции. 6. Установка по пп. 3 и 5, отличающаяся тем, что распределители паров дизельной фракции выполнены в виде перфорированных трубчатых элементов.