Энергоэффективный блок стабилизации гидрогенизата дизельной фракции (варианты) Российский патент 2024 года по МПК C10G45/02 B01D3/14 

Изобретение относится к устройствам 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) реакционный блок в составе: устройства смешения сырьевой дизельной фракции с водородом и циркулирующим водородсодержащим газом, прямого хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат», нагревательной печи и реактора, и блок стабилизации гидрогенизата дизельной фракции в составе последовательно расположенных на линии гидрогенизата: обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат», первого холодильника, горячего сепаратора с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, второго холодильника, холодного сепаратора 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» и стабилизационной колонной, оснащенной третьим холодильником, рефлюксной емкостью и нагревателем.

Недостатком известного блока стабилизации гидрогенизата являются высокие энергозатраты на охлаждение верха стабилизационной колонны и нагрев низа стабилизационной колонны из-за неэффективности используемой схемы теплообмена.

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

Предложено два варианта блока стабилизации гидрогенизата дизельной фракции, отличающихся схемой обвязки стабилизационной колонны.

Техническим результатом в варианте 1 является снижение энергозатрат по потоку холода в стабилизационную колонну за счет изменения схемы теплообмена путем замены первого холодильника на теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», замены теплообменника «сырьевая смесь»/гидрогенизат» на теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат» и исключения теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракции/стабильный гидрогенизат».

Техническим результатом в варианте 2 является снижение энергозатрат по потокам тепла и холода в стабилизационную колонну также за счет изменения схемы теплообмена путем замены первого холодильника на теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», замены теплообменника «сырьевая смесь»/гидрогенизат» на теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат» и исключения теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракции/стабильный гидрогенизат», при дополнительном изменении схемы подачи сырьевых потоков в стабилизационную колонну.

Указанный технический результат в варианте 1 достигается тем, что в известном блоке стабилизации гидрогенизата дизельного топлива, включающем обратный ход теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат», первый холодильник, горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, второй холодильник, 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 со стабилизационной колонной, оснащенной третьим холодильником, рефлюксной емкостью и нагревателем, особенностью является то, что в качестве обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат» установлен теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», в качестве первого холодильника установлен теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», а линия смеси легкой и тяжелой фракции оснащена редуцирующим устройством и непосредственно соединена со средней частью стабилизационной колонны.

Отличием варианта 2 является то, что линия тяжелой фракции с редуцирующим устройством после теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат» соединена с нижней частью стабилизационной колонны, а линия легкой фракции с редуцирующим устройством соединена с верхней частью стабилизационной колонны.

Все устройства, составляющие предлагаемый блок стабилизации известны из уровня техники.

В случае использования предлагаемого блока стабилизации в составе комбинированной установки в случае, если сырье поступает на установку гидроочистки с повышенной температурой, теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат» может быть заменен на теплообменник «сторонний хладагент/гидрогенизат», где в качестве стороннего хладагента используют, например, воду или воздух. В качестве водорода при получении сырьевой смеси, при необходимости, может быть предусмотрена подача циркулирующего водородсодержащего газа или его смеси со свежим водородом.

Применение в первом варианте в качестве обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат» теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат», а в качестве первого холодильника - теплообменника «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», а также исключение теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракций/стабильный гидрогенизат» позволяет оптимизировать температуру смеси легкой и тяжелой фракции, поступающих в стабилизационную колонну, за счет чего снизить величину потока холода на охлаждение верха стабилизационной колонны.

Применение во втором варианте в качестве обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат» теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат», а в качестве первого холодильника - теплообменника «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», а также исключение теплообменника «смесь легкой и тяжелой фракций/стабильный гидрогенизат» в условиях соединения линии тяжелой фракции с нижней частью стабилизационной колонны, а линия легкой фракции - с верхней частью стабилизационной колонны, позволяет за счет исключения смешения потоков легкой и тяжелой фракций, имеющих разные составы и температуры, подать указанные потоки в оптимальные области по высоте стабилизационной колонны, за счет чего снизить величину потока холода на охлаждение верха стабилизационной колонны и величину потока тепла на обогрев низа стабилизационной колонны.

Энергоэффективный блок стабилизации гидрогенизата дизельной фракции показан на фиг. 1, фиг. 2 и расположен на линии подачи гидрогенизата после реакционного блока (в качестве которого условно показан реактор 1), включает в первом и втором вариантах теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат» 2, первый холодильник 3, горячий сепаратор 4, второй холодильник 5, холодный сепаратор 6, редуцирующее устройство 7, и стабилизационную колонну 8 с третьим холодильником 9, рефлюксной емкостью 10 и нагревателем 11. Во втором варианте блок дополнительно включает редуцирующее устройство 12.

При работе блока в варианте 1 сырьевую смесь (13), полученную смешением сырьевой дизельной фракции с водородом и циркулирующим водородсодержащим газом, направляют в реакционный блок 1, из которого выводят гидрогенизат (14), который охлаждают в теплообменнике 2 тяжелой фракцией (15), затем охлаждают в холодильнике 3 частью сырьевой дизельной фракции (16) и в сепараторе 4 разделяют на пары легкой фракции (17) и тяжелую фракцию (15). Последнюю нагревают в теплообменнике 2, смешивают с легкой фракцией (18), редуцируют в устройстве 7 и направляют в колонну 8, с верха которой выводят пары (19), которые охлаждают в аппарате 9 и разделяют в рефлюксной емкости 10 на газ (20) и нафту (21), часть которой выводят, а часть возвращают в колонну в качестве острого орошения. С низа колонны 8 выводят дизельную фракцию, нагревают в нагревателе 11, часть возвращают в колонну 8 в качестве теплоносителя, а часть выводят в качестве стабильной дизельной фракции (22). Пары легкой фракции (17) конденсируют в холодильнике 5 и разделяют в сепараторе 6 на водородсодержащий газ (23) и легкую фракцию (18). Подача промывной воды перед холодильниками 5 и 9 и вывод кислой воды условно не показаны.

Вариант 2 отличается тем, что тяжелую фракцию (15) после нагрева в теплообменнике 2 подают в нижнюю часть колонны 8, а легкую фракцию (18) редуцируют в устройстве 12 и направляют в верхнюю часть колонны 8.

Работоспособность блока стабилизации подтверждается примерами.

Пример 1. 34,6 т/час сырьевой смеси (13), полученной смешением 30,5 т/час сырьевой дизельной фракции с 17500 нм³/час смеси водорода и циркулирующего водородсодержащего газа, направляют в реакционный блок 1, из которого выводят гидрогенизат (14) с температурой 346 °С и давлением 4,7 МПа, который охлаждают в теплообменнике 2 тяжелой фракцией (15) и в холодильнике 3 - частью сырьевой дизельной фракции (16), поступающей на установку гидроочистки, и в сепараторе 4 при 240 °С разделяют на 9,0 т/час паров легкой фракции (17) и 25,6 т/час тяжелой фракции (15). Последнюю нагревают в теплообменнике 2, смешивают с 4,5 т/час легкой фракции (18), редуцируют в устройстве 7 и направляют в среднюю часть колонны 8, с верха которой выводят пары (19), которые охлаждают в холодильнике 9 и разделяют в рефлюксной емкости 10 на 587 нм³/час газа (20) и нафту, часть которой в количестве 0,3 т/час (21) выводят. С низа колонны 8 выводят дизельную фракцию, нагревают в нагревателе 11, часть возвращают в колонну 8 в качестве теплоносителя, а 28,8 т/час в качестве стабильной дизельной фракции (22) выводят. Пары легкой фракции (17) конденсируют в холодильнике 5 и разделяют в сепараторе 6 на 4,6 т/час водородсодержащего газа (23) и легкую фракцию (18). Нагрузка по холоду холодильника 9 составила 0,94 МВт, нагрузка по теплу в нагревателе 11 составила 1,05 МВт.

Пример 2. В условиях примера 1 тяжелую фракцию (15) нагревают в теплообменнике 2 и подают в нижнюю часть колонны 8, а легкую фракцию (18) редуцируют в устройстве 12 и направляют в верхнюю часть колонны 8. Нагрузка по холоду в холодильнике 9 составила 0,31 МВт, а нагрузка по теплу в нагревателе 11 составила 0,48 МВт.

При стабилизации гидрогенизата в блоке стабилизации гидрогенизата дизельной фракции по прототипу в условиях примера 1 нагрузка по холоду холодильника стабилизационной колонны составила 0,94 МВт, а нагрузка по теплу нагревателя (рибойлера) стабилизационной колонны составила 1,06 МВт.

Таким образом предлагаемый энергоэффективный блок стабилизации гидрогенизата дизельной фракции позволяет снизить энергозатраты может быть использован в промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для гидроочистки среднедистиллятных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается энергоэффективного блока стабилизации гидрогенизата дизельной фракции, включающего обратный ход теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат», первый холодильник, горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, второй холодильник, 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 со стабилизационной колонной, оснащенной третьим холодильником, рефлюксной емкостью и нагревателем. В качестве обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат» установлен теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», в качестве первого холодильника установлен теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», а линия смеси легкой и тяжелой фракции оснащена редуцирующим устройством и непосредственно соединена со средней частью стабилизационной колонны. Изобретение также касается энергоэффективного блока стабилизации гидрогенизата дизельной фракции. Технический результат - снижение энергозатрат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Энергоэффективный блок стабилизации гидрогенизата дизельной фракции, включающий обратный ход теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат», первый холодильник, горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, второй холодильник, 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 со стабилизационной колонной, оснащенной третьим холодильником, рефлюксной емкостью и нагревателем, отличающийся тем, что в качестве обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат» установлен теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», в качестве первого холодильника установлен теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», а линия смеси легкой и тяжелой фракции оснащена редуцирующим устройством и непосредственно соединена со средней частью стабилизационной колонны.

2. Энергоэффективный блок стабилизации гидрогенизата дизельной фракции, включающий обратный ход теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат», первый холодильник, горячий сепаратор с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, второй холодильник, холодный сепаратор с линиями циркулирующего водородсодержащего газа и легкой фракции, при этом линия тяжелой фракции соединена со стабилизационной колонной, оснащенной третьим холодильником, рефлюксной емкостью и нагревателем, отличающийся тем, что в качестве обратного хода теплообменника «сырьевая смесь/гидрогенизат» установлен теплообменник «тяжелая фракция/гидрогенизат», в качестве первого холодильника установлен теплообменник «часть сырьевой дизельной фракции/гидрогенизат», при этом линия тяжелой фракции с редуцирующим устройством после теплообменника «тяжелая фракция/гидрогенизат» соединена с нижней частью стабилизационной колонны, а линия легкой фракции с редуцирующим устройством соединена с верхней частью стабилизационной колонны.