Система сепарации водородсодержащего газа (варианты) Российский патент 2024 года по МПК B01D3/14 C07C7/11 F25B15/02 C01B3/02 

Изобретение относится к оборудованию для гидроочистки среднедистиллятных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности.

Наиболее близка к заявляемому изобретению установка ЛЧ-24/2000 гидроочистки дизельного топлива [П.Г. Баннов. Процессы переработки нефти. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2000 г., с. 209], включающая, в том числе, расположенную на линии предварительно охлажденного гидрогенизата систему сепарации водородсодержащего газа: горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен теплообменник «легкая фракция/пары легкой фракции», теплообменник для получения водяного пара, воздушный и водяной холодильники и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции.

Недостатком известной системы является низкая концентрация водорода в циркулирующем водородсодержащем газе из-за относительно высокой температуры в холодном сепараторе.

Задача изобретения - повышение концентрации водорода в циркулирующем водородсодержащем газе.

Предложено два варианта системы сепарации водородсодержащего газа, отличающихся аппаратурным оформлением.

Техническим результатом в обоих вариантах является повышение концентрации водорода в циркулирующем водородсодержащем газе, достигаемое путем установки абсорбционной холодильной машины (АБХМ), а также нагревателя АБХМ взамен теплообменника «легкая фракция/пары легкой фракции» и теплообменника для получения водяного пара, и холодильника АБХМ - взамен водяного холодильника. Второй вариант отличается наличием абсорбера и дополнительного холодильника АБХМ.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной системе сепарации водородсодержащего газа, включающей горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен теплообменник для получения водяного пара, воздушный и водяной холодильники и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, особенностью является то, что взамен теплообменника для получения водяного пара установлен нагреватель абсорбционной холодильной машины, взамен водяного холодильника установлен холодильник абсорбционной холодильной машины, при этом нагреватель абсорбционной холодильной машины и холодильник абсорбционной холодильной машины соединены с абсорбционной холодильной машиной линиями ввода/вывода теплоносителя и хладоагента, соответственно.

Второй вариант отличается тем, что абсорбционная холодильная машиной оснащена дополнительным холодильником, расположенным на линии подачи углеводородного абсорбента в абсорбер, оснащенный линией водородсодержащего газа и линиями вывода абсорбата и концентрированного водородсодержащего газа.

В обоих вариантах на линии тяжелой фракции при необходимости может быть установлен дополнительный нагреватель.

Все устройства, составляющие предлагаемый блок стабилизации известны из уровня техники. В качестве теплоносителей АБХМ могут быть использованы, например, высокотемпературные органические теплоносители, а в качестве хладагента - вода или водные растворы. При необходимости тепло к АБХМ может быть подведено непосредственно от потока паров легкой фракции с использованием прямого нагрева.

В обоих вариантах установка АБХМ, а также ее нагревателя взамен теплообменника «легкая фракция/пары легкой фракции» и теплообменника для получения водяного пара, а также установка холодильника АБХМ взамен водяного холодильника позволяет понизить температуру паров легкой фракции до температуры, близкой к температуре гидратообразования за счет использования вторичного энергоресурса - тепла паров легкой фракции, и в большей степени сконденсировать легкие углеводороды, за счет чего повысить концентрацию водорода в циркулирующем водородсодержащем газе. Еще большее повышение концентрации водорода достигается во втором варианте путем абсорбции из водородсодержащего газа после холодного сепаратора оставшихся легких углеводородов углеводородным абсорбентом, охлажденным в дополнительном холодильнике АБХМ.

Система сепарации водородсодержащего газа в первом варианте (фиг.1) включает горячий 1 и холодный 2 сепараторы, АБХМ 3, нагреватель 4 и холодильник 5 АБХМ и воздушный холодильник 6. Второй вариант (фиг.2) отличается наличием дополнительного холодильника АБХМ 7 и абсорбера 8. В обоих вариантах может быть установлен дополнительный нагреватель 9.

При работе установки по первому варианту предварительно охлажденный гидрогенизат (10) в сепараторе 1 разделяют на тяжелую фракцию (11) и пары легкой фракции (12). Последние охлаждают и конденсируют в аппаратах 4, 6, и 5, и разделяют в сепараторе 2 на водородсодержащий газ (13) и легкую фракцию (14). В/из АБХМ 3 по линиям 15 в нагреватель 4 вводят/выводят теплоноситель, а по линиям 16 в холодильник 5 вводят/выводят хладагент. Подача промывной воды перед холодильником и вывод кислой воды условно не показаны.

Работа второго варианта отличается тем, что водородсодержащий газ (13) подают в нижнюю часть абсорбера 8, в верхнюю часть которого подают углеводородный абсорбент (17), предварительно охлажденный в дополнительном холодильнике АБХМ 7. При этом с низа абсорбера 8 выводят насыщенный абсорбент (18), а с верха выводят концентрированный водородсодержащий газ (19).

Работоспособность системы сепарации водородсодержащего газа подтверждается примерами.

Пример 1. 33,8 т/час предварительно охлажденного гидрогенизата (10) в сепараторе 1 при 240°С разделяют на 8,3 т/час паров легкой фракции (12) и 25,5 т/час тяжелой фракции (11). Пары легкой фракции (12) охлаждают и конденсируют в аппаратах 4,6 и 5, и разделяют в сепараторе 2 при 5°С на 21,7 тыс. нм³/час водородсодержащего газа (13) и 4,6 т/час легкой фракции (14). Концентрация водорода в водородсодержащем газе составила 50,4% масс. (94,1% об.).

Пример 2. В условиях примера 1 21,7 тыс. нм³/час водородсодержащего газа (13) подают в нижнюю часть абсорбера 8, в верхнюю часть которого подают 5,0 т/час тяжелой нафты в качестве углеводородного абсорбента (17), предварительно охлажденной до 5°С в дополнительном холодильнике АБХМ 7. При этом с низа абсорбера 8 выводят 5,7 т/час насыщенного абсорбента (18), а с верха выводят 21,3 тыс. нм³/час концентрированного водородсодержащего газа (19). Концентрация водорода в концентрированном водородсодержащем газе составила 62,8% масс. (95,4% об.).

При сепарации водородсодержащего газа в системе согласно прототипу в условиях примера 1 концентрация водорода в водородсодержащем газе составила 39,7% масс. (93,1% об.).

Таким образом предлагаемая система сепарации водородсодержащего газа позволяет повысить концентрацию водорода в водородсодержащем газе и может быть использована в промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для гидроочистки среднедистиллятных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается системы сепарации водородсодержащего газа, включающей горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен теплообменник для получения водяного пара, воздушный и водяной холодильники и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции. Взамен теплообменника для получения водяного пара установлен нагреватель абсорбционной холодильной машины, взамен водяного холодильника установлен холодильник абсорбционной холодильной машины, при этом нагреватель абсорбционной холодильной машины и холодильник абсорбционной холодильной машины соединены с абсорбционной холодильной машиной линиями ввода/вывода теплоносителя и хладоагента, соответственно. Изобретение также касается варианта системы сепарации водородсодержащего газа. Технический результат - повышение концентрации водорода в циркулирующем водородсодержащем газе. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Система сепарации водородсодержащего газа, включающая горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен теплообменник для получения водяного пара, воздушный и водяной холодильники и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, отличающаяся тем, что взамен теплообменника для получения водяного пара установлен нагреватель абсорбционной холодильной машины, взамен водяного холодильника установлен холодильник абсорбционной холодильной машины, при этом нагреватель абсорбционной холодильной машины и холодильник абсорбционной холодильной машины соединены с абсорбционной холодильной машиной линиями ввода/вывода теплоносителя и хладоагента, соответственно.

2. Система сепарации водородсодержащего газа, включающая горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен теплообменник для получения водяного пара, воздушный и водяной холодильники и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, отличающаяся тем, что взамен теплообменника для получения водяного пара установлен нагреватель абсорбционной холодильной машины, взамен водяного холодильника установлен холодильник абсорбционной холодильной машины, при этом нагреватель абсорбционной холодильной машины и холодильник абсорбционной холодильной машины соединены с абсорбционной холодильной машиной линиями ввода/вывода теплоносителя и хладоагента, соответственно, кроме того, абсорбционная холодильная машина оснащена дополнительным холодильником, расположенным на линии подачи углеводородного абсорбента в абсорбер, оснащенный линией водородсодержащего газа и линиями вывода абсорбата и концентрированного водородсодержащего газа.