Система концентрирования водородсодержащего газа Российский патент 2024 года по МПК B01D3/14 B01D53/14 C10G45/02 

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 (концентрирования) 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 линией легкой фракции и линией циркулирующего водородсодержащего газа, на которой расположен абсорбер с линиями углеводородного абсорбента и очищенного циркулирующего водородсодержащего газа, и линией абсорбата с системой его регенерации. Линия легкой фракции после теплообменника «легкая фракция/пары легкой фракции» соединена с линией тяжелой фракции, образуя линию их смеси, соединенную со средней частью стабилизационной колонны с линиями вывода стабильного гидрогенизата, газа стабилизации и линией подачи углеводородного газа.

Недостатками известной системы являются низкая концентрация водорода в очищенном циркулирующем водородсодержащем газе из-за относительно высокой температуры в холодном сепараторе и высокие энергозатраты на охлаждение верха стабилизационной колонны.

Задача изобретения - повышение концентрации водорода в очищенном циркулирующем водородсодержащем газе и снижение энергозатрат.

Техническим результатом является повышение концентрации водорода в циркулирующем водородсодержащем газе, достигаемое путем размещения 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. Кроме того, достигается снижение энергозатрат на охлаждение верха стабилизационной колонны, достигаемое путем переобвязки последней.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе концентрирования 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 линией легкой фракции и линией циркулирующего водородсодержащего газа, на которой расположен абсорбер с линией углеводородного абсорбента, линией очищенного циркулирующего водородсодержащего газа и линией абсорбата, а также стабилизационную колонну, верх которой оснащен системой охлаждения и линией газа стабилизации, а низ оснащен линией стабильного гидрогенизата, особенностью является то, что линия легкой фракции оснащена редуцирующим устройством, низ стабилизационной колонны оснащен линией вывода стабильной фракции и системой нагрева, 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 хладагента, соответственно, кроме того, абсорбционная холодильная машина оснащена дополнительным холодильником, расположенным на линии углеводородного абсорбента перед абсорбером, а линия абсорбата оснащена рекуперативным теплообменником и соединена со средней частью стабилизационной колонны ниже ее соединения с линией легкой фракции в верхней части стабилизационной колонны, при этом линия стабильной фракции разделена на линию стабильной легкой фракции и линию абсорбента, на которой расположены рекуперативный теплообменник, дополнительный холодильник и верхняя часть абсорбера.

На линии тяжелой фракции после горячего сепаратора при необходимости может быть установлен дополнительный нагреватель. При необходимости тепло к АБХМ может быть подведено непосредственно от потока паров легкой фракции с использованием прямого нагрева.

Все устройства, составляющие предлагаемый блок стабилизации, известны из уровня техники. В качестве теплоносителя АБХМ может быть использован, например, высокотемпературный органический теплоноситель, а в качестве хладагента АБХМ - вода или водные растворы. Подача технологических потоков осуществляется за счет разности давлений или с помощью насосов.

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. Снижение энергозатрат на охлаждение верха стабилизационной колонны достигается за счет оснащения средней части линией абсорбата, а верхней части - линией легкой фракции, имеющей низкую температуру, что соответственно снижает нагрузку на систему охлаждения верха стабилизационной колонны.

Система концентрирования водородсодержащего газа включает горячий 1 и холодный 2 сепараторы, АБХМ 3, нагреватель АБХМ 4, холодильник АБХМ 5, воздушный холодильник 6, дополнительный холодильник АБХМ 7, рекуперативный теплообменник 8, абсорбер 9 и стабилизационную колонну 10 с охлаждаемым верхом и нагреваемым низом (показано условно), редуцирующее устройство 11. При необходимости может быть дополнительно установлен нагреватель 12.

При работе установки предварительно охлажденный гидрогенизат (13) в сепараторе 1 разделяют на тяжелую фракцию (14) и пары легкой фракции (15), которые охлаждают и конденсируют в аппаратах 4, 6, и 5, и разделяют в сепараторе 2 на циркулирующий водородсодержащий газ (16) и легкую фракцию (17). В/из АБХМ 3 в нагреватель 4 вводят/выводят теплоноситель (18), а в холодильники 5 и 7 вводят/выводят хладагент (19). Циркулирующий водородсодержащий газ (16) подают в нижнюю часть абсорбера 9, с верха которого выводят очищенный циркулирующий водородсодержащий газ (20). С низа абсорбера 9 выводят абсорбат (21), нагревают его в теплообменнике 8 и подают в среднюю часть колонны 10, в верхнюю часть которой подают легкую фракцию (17), редуцированную в устройстве 11. Из низа колонны 10 выводят стабильную фракцию, которую разделяют на стабильную легкую фракцию (22), выводимую из системы, и абсорбент (23), который охлаждают в теплообменнике 8, дополнительном холодильнике 7 и подают в верхнюю часть абсорбера 9. При необходимости тяжелая фракция может быть нагрета в нагревателе 12.

Работоспособность системы концентрирования водородсодержащего газа подтверждается примером.

34,8 т/час предварительно охлажденного гидрогенизата (13) в сепараторе 1 при 240°С разделяют на 26,5 т/час тяжелой фракции (14) и 8,3 т/час паров легкой фракции (15), которые охлаждают и конденсируют в аппаратах 4, 6 и 5, и разделяют в сепараторе 2 при 5°С на 22,8 тыс. нм³/час циркулирующего водородсодержащего газа (16) и 4,3 т/час легкой фракции (17). Циркулирующий водородсодержащий газ (16) подают в нижнюю часть абсорбера 9, с верха которого выводят 22,4 тыс. нм³/час очищенного циркулирующего водородсодержащего газа (20). С низа абсорбера 9 выводят 10,7 т/час абсорбата (21), нагревают его в теплообменнике 8 и подают в среднюю часть колонны 10, в верхнюю часть которой подают легкую фракцию (17), редуцированную в устройстве 11. Из низа колонны 10 выводят 13,9 т/час стабильной фракции, которую разделяют на 3,9 т/час стабильной легкую фракции (22), выводимой из системы, и абсорбент (23), который охлаждают до 5°С в теплообменнике 8, дополнительном холодильнике 7 и подают в верхнюю часть абсорбера 9. Концентрация водорода в очищенном циркулирующем водородсодержащем газе составила 56,7% масс. (94,5% об.). Расход холода на охлаждение верха колонны 10 составил 0,05 МВт.

При концентрировании водородсодержащего газа в системе, согласно прототипу в условиях примера, концентрация водорода в водородсодержащем газе составила 33,8 % масс (93,3 % об.). Расход холода на охлаждение верха стабилизационной колонны 10 составил 0,33 МВт.

Таким образом предлагаемая система концентрирования водородсодержащего газа позволяет повысить концентрацию водорода в очищенном циркулирующем водородсодержащем газе, снизить энергозатраты, и может быть использована в промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для гидроочистки среднедистиллятных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается системы концентрирования водородсодержащего газа, включающей горячий сепаратор разделения гидрогенизата с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен нагреватель абсорбционной холодильной машины, воздушный холодильник, холодильник абсорбционной холодильной машины и холодный сепаратор с линией легкой фракции и линией циркулирующего водородсодержащего газа, на которой расположен абсорбер с линией углеводородного абсорбента, линией очищенного циркулирующего водородсодержащего газа и линией абсорбата, а также стабилизационную колонну, верх которой оснащен системой охлаждения и линией газа стабилизации, а низ оснащен линией стабильной фракции. Линия легкой фракции оснащена редуцирующим устройством, низ стабилизационной колонны оснащен линией вывода стабильной фракции и системой нагрева, нагреватель абсорбционной холодильной машины и холодильник абсорбционной холодильной машины соединены с абсорбционной холодильной машиной линиями ввода/вывода теплоносителя и хладагента, соответственно. Абсорбционная холодильная машина оснащена дополнительным холодильником, расположенным на линии углеводородного абсорбента перед абсорбером, а линия абсорбата оснащена рекуперативным теплообменником и соединена со средней частью стабилизационной колонны ниже ее соединения с линией легкой фракции в верхней части стабилизационной колонны, при этом линия стабильной фракции разделена на линию стабильной легкой фракции и линию абсорбента, на которой расположены рекуперативный теплообменник, дополнительный холодильник и верхняя часть абсорбера. Технический результат - повышение концентрации водорода в очищенном циркулирующем водородсодержащем газе и снижение энергозатрат. 1 ил., 1 пр.

Система концентрирования водородсодержащего газа, включающая горячий сепаратор разделения гидрогенизата с линиями тяжелой фракции и паров легкой фракции, на которой расположен теплообменник для получения водяного пара, воздушный и водяной холодильники и холодный сепаратор с линией легкой фракции и линией циркулирующего водородсодержащего газа, на которой расположен абсорбер с линией углеводородного абсорбента, линией очищенного циркулирующего водородсодержащего газа и линией абсорбата, а также стабилизационную колонну, верх которой оснащен системой охлаждения и линией газа стабилизации, а низ оснащен линией стабильной фракции, отличающаяся тем, что линия легкой фракции оснащена редуцирующим устройством, низ стабилизационной колонны оснащен линией вывода стабильной фракции и системой нагрева, 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 хладагента, соответственно, кроме того, абсорбционная холодильная машина оснащена дополнительным холодильником, расположенным на линии углеводородного абсорбента перед абсорбером, а линия абсорбата оснащена рекуперативным теплообменником и соединена со средней частью стабилизационной колонны ниже ее соединения с линией легкой фракции в верхней части стабилизационной колонны, при этом линия стабильной фракции разделена на линию стабильной легкой фракции и линию абсорбента, на которой расположены рекуперативный теплообменник, дополнительный холодильник и верхняя часть абсорбера.