Установка гидроочистки (варианты) Российский патент 2024 года по МПК C10G45/00 C10G45/22 C10G65/04 

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

Наиболее близка к заявляемому изобретению и широко применяется установка гидроочистки дизельного топлива [Н.Л. Солодова, Н.А. Терентьева. Гидроочистка топлив. Казань: Изд-во Казан. Гос. технол. ун-та, 2008 г., с. 32-35], включающая, при использовании горячей сепарации, последовательно расположенные на линии подачи дизельного топлива (сырья): устройство смешения сырьевой дизельной фракции с водородсодержащим газом и циркулирующим водородсодержащим газом (совместно - водородсодержащим газом), теплообменник «сырьевая смесь/гидрогенизат» (первый теплообменник), нагревательную печь (нагреватель сырьевой смеси) и реактор с линией гидрогенизата, на которой последовательно расположены: теплообменник «сырьевая смесь/гидрогенизат», первый холодильник, горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен второй холодильник и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, при этом линия тяжелой фракции соединена с линией легкой фракции, образуя линию их смеси, которая соединена с теплообменником «смесь легкой и тяжелой фракций/стабильный гидрогенизат» (второй теплообменник) и стабилизационной колонной с обогреваемым низом и охлаждаемым верхом.

Недостатком известного блока стабилизации гидрогенизата являются высокие энергозатраты на нагрев сырья, охлаждение верха и нагрева низа стабилизационной колонны из-за неэффективности используемой схемы теплообмена, а также из-за смешения легкой и тяжелой фракции перед стабилизацией.

Задача изобретения - снижение энергозатрат по потокам тепла и/или холода.

Предложено два варианта установки гидроочистки, отличающихся обвязкой колонны стабилизации.

Техническим результатом в первом варианте является снижение энергозатрат по потокам тепла и/или холода за счет изменения схемы теплообмена путем замены теплообменника «сырьевая смесь»/гидрогенизат» на теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат», замены первого холодильника на теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат», установки на линии гидрогенизата теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат», исключения теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракции/стабильный гидрогенизат». Кроме того, в схеме стабилизации гидрогенизата предусмотрена колонна отдувки сероводорода из тяжелой фракции углеводородным газом, соединенная со стабилизационной колонной.

Техническим результатом во втором варианте является снижение энергозатрат по потокам тепла и/или холода за счет изменения схемы теплообмена путем замены теплообменника «сырьевая смесь»/гидрогенизат» на теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат», замены первого холодильника на теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат», установки на линии гидрогенизата теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат», исключения теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракции/стабильный гидрогенизат». Кроме того, в колонне стабилизации взамен системы обогрева низа колонны предусмотрена секция отдувки сероводорода углеводородным газом.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известной установке гидроочистки, включающей последовательно расположенные на линии подачи сырья: устройство смешения сырьевой дизельной фракции с водородсодержащим газом, первый теплообменник, нагреватель сырьевой смеси и реактор с линией гидрогенизата, на которой последовательно расположены: первый холодильник, горячий сепаратор с линией тяжелой фракции и линией паров легкой фракции, на которой расположен второй холодильник и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, стабилизационная колонна с обогреваемым низом и охлаждаемым верхом, особенностью является то, что линия сырья разделена на линию первой части сырья и линию второй части сырья, на которой установлен теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» в качестве первого холодильника, на линии первой части сырья расположено примыкание линии водородсодержащего газа и установлен теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат» в качестве первого теплообменника, далее линии объединены с образованием линии сырьевой смеси, на которой установлены нагреватель и реактор, оснащенный линией гидрогенизата, на которой установлены теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» и горячий сепаратор, при этом линия тяжелой фракции с редуцирующим устройством после теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат» соединена с верхней частью колонны отдувки, нижняя часть которой оснащена линией углеводородного газа, низ оснащен линией стабилизированной тяжелой фракции, а верх оснащен линией газов отдувки, которая соединена со средней частью стабилизационной колонны, а линия легкой фракции с редуцирующим устройством соединена с верхней частью стабилизационной колонны, низ которой оснащен линией стабильной фракции, которая соединена с линией стабилизированной тяжелой фракции, образуя линию стабильного гидрогенизата, на которой расположен теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат».

Второй вариант отличается тем, что линия тяжелой фракции после редуцирующего устройства соединена со средней частью стабилизационной колонны, нижняя часть которой взамен устройства нагрева низа колонны оснащена линией природного газа, при этом низ стабилизационной колонны оснащен линией стабильного гидрогенизата.

Все устройства, составляющие предлагаемый блок стабилизации известны из уровня техники. В качестве сырья могут быть использованы керосиновые, дизельные или тяжелые газойлевые фракции с температурой не выше 180-250°С (в зависимости от фракционного состава сырья). В качестве нагревателя сырьевой смеси может быть использована нагревательная печь или термомасляный нагреватель. В качестве углеводородного газа может быть использован, например, природный газ. В первом варианте при необходимости линия отпарного газа может быть соединена с линией легкой фракции.

В первом варианте замена теплообменника «сырьевая смесь»/гидрогенизат» на теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат» позволяет увеличить температуру нагретого потока сырьевой смеси вследствие снижения его расхода, а замена первого холодильника на теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» позволяет исключить охлаждения потока гидрогенизата сторонним хладагентом и рекуперировать соответствующую часть тепла. Это приводит к повышению температуры потока перед нагревателем сырьевой смеси и к соответствующему снижению его нагрузки, что снижает энергозатраты установки по теплу. Установка на линии гидрогенизата теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат» и исключение теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракции/стабильный гидрогенизат» в условиях раздельной подачи легкой и тяжелой фракций на стабилизацию (путем соединения верхней части стабилизационной колонны с линией легкой фракции и соединения средней части стабилизационной колонны с линией газа отдувки) позволяет подать в верхнюю часть стабилизационной колонны холодный и облегченный по фракционному составу поток легкой фракции, а в среднюю часть стабилизационной колонны подать небольшой по расходу и утяжеленный по фракционному составу горячий поток газов отдува, за счет чего снизить энергозатраты по потокам и тепла и холода в стабилизационную колонну. При этом колонна отдува и нижняя часть стабилизационной колонны выполняют функцию удаления растворенного сероводорода.

Во втором варианте задача снижения нагрузки нагревателя сырьевой смеси решается аналогично первому варианту. Задача снижения энергозатрат по потокам и тепла и холода в одной стабилизационной колонне решается также путем раздельной подачи легкой и тяжелой фракций в стабилизационную колонну за счет соединения верхней части стабилизационной колонны с линией легкой фракции, соединения средней части стабилизационной колонны с линией тяжелой фракции и оснащения нижней части колонны линией подачи углеводородного газа, что позволяет также исключить систему нагрева нижней части стабилизационной колонны. Нижняя часть стабилизационной колонны выполняет функцию удаления растворенного сероводорода.

Установка гидроочистки в первом варианте (фиг.1) включает теплообменники 1-3, нагреватель 4, реактор 5, горячий сепаратор 6, холодильник 7, холодный сепаратор 8, редуцирующие устройства 9 и 10, колонну отдувки 11 и стабилизационную колонну 12 с обогреваемым низом (показано условно), холодильником 13 и рефлюксной емкостью 14. Второй вариант (фиг.2) отличается наличием одной стабилизационной колонны 12 без системы нагрева ее низа, объединяющей функции отдувки водорода и сероводорода из тяжелой фракции и стабилизации легкой фракции.

При работе установки по первому варианту сырье (15) разделяют на первую часть и вторую часть (16), которую нагревают в теплообменнике 3 и смешивают с первой частью после ее смешения с водородсодержащим газом (17) и нагрева в теплообменнике 1. Полученную сырьевую смесь нагревают в аппарате 4 и направляют в реактор 5, из которого выводят гидрогенизат (18), который охлаждают в теплообменнике 2 тяжелой фракцией (19), затем охлаждают в теплообменнике 3 частью сырьевой дизельной фракции (16) и в сепараторе 6 разделяют на пары легкой фракции (20) и тяжелую фракцию (19). Последнюю нагревают в теплообменнике 2, редуцируют в устройстве 9 и для отдувки водорода и сероводорода направляют в верхнюю часть колонны 11, в нижнюю часть которой подают углеводородный газ (21), при этом с низа колонны выводят стабилизированную тяжелую фракцию (22), а с верха - газы отдувки (23), которые затем направляют в среднюю часть колонны 12. Пары легкой фракции (20) конденсируют в аппарате 7 и разделяют в сепараторе 8 на водородсодержащий газ (24) и легкую фракцию (25), которую редуцируют в устройстве 10 и направляют в верхнюю часть колонны 12. С верха колонны 12 выводят пары (26), которые охлаждают в холодильнике 13 и разделяют в сепараторе 14 на газ (27) и нафту (28), частично возвращаемую в колонну 12. Стабильную фракцию (29) выводят из обогреваемого низа колонны 12 (система нагрева низа колонны показана условно), смешивают со стабилизированной тяжелой фракцией (22), охлаждают в теплообменнике 1 и выводят в качестве стабильного гидрогенизата. При необходимости газы отдувки (23) подают в линию легкой фракции (25). Подача промывной воды перед холодильником и вывод кислой воды условно не показаны. Подача холодного водородсодержащего газа в качестве квенча в реактор также условно не показана.

Работа второго варианта отличается тем, что тяжелую фракцию (19) после устройства 9 направляют в среднюю часть колонны 12, в нижнюю часть которой подают углеводородный газ (21), при этом с низа колонны 12 выводят стабильный гидрогенизат.

Работоспособность блока стабилизации подтверждается примерами.

Пример 1. 30,5 т/час дизельной фракции 180-360°С при 20°С и 5,0 МПа (15), разделяют на 20,0 т/час первой части и вторую часть (16), которую нагревают в теплообменнике 3 до 288°С и смешивают с первой частью после ее смешения с 17,5 тыс. нм³/час водородсодержащего газа (17) и нагрева в теплообменнике 1. Полученную сырьевую смесь с температурой 290°С нагревают в аппарате 4 до 340°С и направляют в реактор 5, из которого выводят гидрогенизат (18), с температурой 346°С и давлением 4,7 МПа, который охлаждают в теплообменнике 2 тяжелой фракцией (19) и в теплообменнике 3 - первой частью сырьевой дизельной фракции (16). Охлажденный гидрогенизат (18) в сепараторе 6 при 240°С разделяют на 8,9 т/час паров легкой фракции (20) и 25,5 т/час тяжелой фракции (19). Последнюю нагревают в теплообменнике 2 до 337°С, редуцируют в устройстве 9 до 0,35 МПа и направляют в верхнюю часть колонны 11. в нижнюю часть которой подают 30 нм³/час природного газа (21), при этом с низа колонны выводят 17,4 т/час стабилизированной тяжелой фракции (22), а с верха - 1,2 тыс. нм³/час газов отдувки (23), которые затем направляют в среднюю часть колонны 12. Пары легкой фракции (20) конденсируют в аппарате 7 и разделяют в сепараторе 8 на 21,8 тыс. нм³/час водородсодержащего газа (24) и 4,3 т/час легкой фракции (25), которую редуцируют в устройстве 10 и направляют в верхнюю часть колонны 12. С верха колонны 12 выводят пары (26), которые охлаждают в холодильнике 13 и разделяют в сепараторе 14 на 0,5 тыс. нм³/час газа (27) и нафту, часть которой возвращают в колонну 12 в качестве острого орошения, а 0,8 т/час (28) выводят. 11,0 т/час стабильной фракции (29) выводят из обогреваемого низа колонны 12, смешивают со стабилизированной тяжелой фракцией (22), охлаждают в теплообменнике 1 и в количестве 28,4 т/час выводят в качестве стабильного гидрогенизата (30). Нагрузка по холоду верха колонны 12 составила 0,26 МВт, нагрузка по теплу низа колонны 12 составила 0,20 МВт, а нагрузка нагревателя 4 - 2,09 МВт.

Пример 2. В условиях примера 1 тяжелую фракцию (19) после устройства 9 направляют в среднюю часть колонны 12, в нижнюю часть которой подают 36 нм³/час природного газа (21), при этом с низа колонны 12 выводят 28,4 т/час стабильного гидрогенизата (30). Нагрузка по холоду верха колонны 12 составила 0,42 МВт, нагрузка по теплу низа колонны 12 отсутствует, а нагрузка нагревателя 4 - 2,09 МВт.

При гидроочистке гидрогенизата на установке гидроочистки по прототипу в условиях примера 1 нагрузка по холоду холодильника стабилизационной колонны составила 1,09 МВт, нагрузка по теплу низа стабилизационной колонны составила 1,27 МВт, а нагрузка нагревателя сырьевой смеси составила 5,54 МВт.

Таким образом предлагаемая установка гидроочистки позволяет снизить энергозатраты по теплу и холоду и может быть использована в промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для гидроочистки среднедистиллятных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Предложено два варианта установки, которая в первом варианте включает теплообменники 1-3, нагреватель 4, реактор 5, горячий сепаратор 6, холодильник 7, холодный сепаратор 8, редуцирующие устройства 9 и 10, колонну отдувки 11 и стабилизационную колонну 12 с обогреваемым низом, холодильником 13 и рефлюксной емкостью 14. Второй вариант характеризуется наличием одной стабилизационной колонны 12 без системы нагрева ее низа. При работе установки по первому варианту сырье разделяют на две части, одну нагревают в теплообменнике 3 и смешивают с другой частью после ее смешения с водородсодержащим газом и нагрева в теплообменнике 1. Полученную сырьевую смесь нагревают в аппарате 4 и направляют в реактор 5, из которого выводят гидрогенизат, который охлаждают в теплообменниках 2 и 3 и разделяют в сепараторе 6 на пары легкой фракции и тяжелую фракцию. Последнюю нагревают в теплообменнике 2, редуцируют и направляют в верхнюю часть колонны 11, в нижнюю часть которой подают углеводородный газ, при этом с низа колонны выводят стабилизированную тяжелую фракцию, а с верха - газы отдувки, которые затем направляют в среднюю часть колонны 12. Пары легкой фракции конденсируют в аппарате 7 и разделяют в сепараторе 8 на водородсодержащий газ и легкую фракцию, которую редуцируют в устройстве 10 и направляют в верхнюю часть колонны 12. С верха колонны 12 выводят пары, которые охлаждают в холодильнике 13 и разделяют в сепараторе 14 на газ и нафту, частично возвращаемую в колонну 12. Стабильную фракцию выводят из обогреваемого низа колонны 12, смешивают со стабилизированной тяжелой фракцией, охлаждают в теплообменнике 1 и выводят в качестве стабильного гидрогенизата. Работа второго варианта установки характеризуется тем, что редуцированную тяжелую фракцию направляют в среднюю часть колонны 12, в нижнюю часть которой подают углеводородный газ, а с низа выводят стабильный гидрогенизат. Техническим результатом изобретений является снижение энергозатрат по потокам тепла и/или холода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Установка гидроочистки, включающая последовательно расположенные на линии подачи сырья: устройство смешения сырьевой дизельной фракции с водородсодержащим газом, первый теплообменник, нагреватель сырьевой смеси и реактор с линией гидрогенизата, на которой последовательно расположены: первый холодильник, горячий сепаратор с линией тяжелой фракции и линией паров легкой фракции, на которой расположен второй холодильник и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, стабилизационная колонна с обогреваемым низом и охлаждаемым верхом, отличающаяся тем, что линия сырья разделена на линию первой части сырья и линию второй части сырья, на которой установлен теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» в качестве первого холодильника, на линии первой части сырья расположено примыкание линии водородсодержащего газа и установлен теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат» в качестве первого теплообменника, далее линии объединены с образованием линии сырьевой смеси, на которой установлены нагреватель и реактор, оснащенный линией гидрогенизата, на которой установлены теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» и горячий сепаратор, при этом линия тяжелой фракции с редуцирующим устройством после теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат» соединена с верхней частью колонны отдувки, нижняя часть которой оснащена линией углеводородного газа, низ оснащен линией стабилизированной тяжелой фракции, а верх оснащен линией газов отдувки, которая соединена со средней частью стабилизационной колонны, а линия легкой фракции с редуцирующим устройством соединена с верхней частью стабилизационной колонны, низ которой оснащен линией стабильной фракции, которая соединена с линией стабилизированной тяжелой фракции, образуя линию стабильного гидрогенизата, на которой расположен теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат».

2. Установка гидроочистки, включающая последовательно расположенные на линии подачи сырья: устройство смешения сырьевой дизельной фракции с водородсодержащим газом, первый теплообменник, нагреватель сырьевой смеси и реактор с линией гидрогенизата, на которой последовательно расположены: первый холодильник, горячий сепаратор с линией тяжелой фракции и линией паров легкой фракции, на которой расположен второй холодильник и холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, стабилизационная колонна с охлаждаемым верхом, отличающаяся тем, что линия сырья разделена на линию первой части сырья и линию второй части сырья, на которой установлен теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» в качестве первого холодильника, на линии первой части сырья расположено примыкание линии водородсодержащего газа и установлен теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат» в качестве первого теплообменника, далее линии объединены с образованием линии сырьевой смеси, на которой установлены нагреватель и реактор, оснащенный линией гидрогенизата, на которой установлены теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», теплообменник «вторая часть сырья/гидрогенизат» и горячий сепаратор, при этом линия тяжелой фракции с редуцирующим устройством после теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат» соединена со средней частью стабилизационной колонны, нижняя часть которой оснащена линией природного газа, при этом низ стабилизационной колонны оснащен линией стабильного гидрогенизата, на которой расположен теплообменник «смесь первой части сырья с водородсодержащим газом/стабильный гидрогенизат», кроме того, линия легкой фракции с редуцирующим устройством соединена с верхней частью стабилизационной колонны.