Способ разделения бензиновой фракции Советский патент 1984 года по МПК C10G7/00 

Изобретение относится к способу разделения бензиновой фракции и может быть использовано в нефтеперерабатываюцей промышленности. Известен способ разделения бензиновой фракции путем ректификации в двух последовательно соеданенных ректификационных, колоннах с отбором низкокипящей фракции в первой колонне, промежуточной и тяжелой фракций во второй колонне ij. Недостатком такого способа является нечеткое разделение смеси на фракции. Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения нефтяных фракций, например бензиновой фракции, путем ректификации в двух последовательно соединенных ректифи кационных колоннах с отбором низкокипящей фракции в первой колонне, промежуточных и тяжелой фракций во второй колонне и выводом верхнего погона второй колонны после Конденсатора в емкость для орошения, с последующей подачей его в жидком ви де из емкости для орошения в укрепляющую секцию первой колонны и на верх второй колонны в качестве флег мового орошения JYJ . Данный способ разделения нефтяных фракций обеспечивает недостаточ но четкое разделение смеси. Цель изобретения - повьшение чет кости разделения смеси. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разделени бензиновой фракции путем ректификаЩ1И в двух последовательно соединен ных ректификационных коломиах с отбором низкокипящей фракции в первой колонне, легкой промежуточной и тяж лой фракций во второй колонне и выводом верхнего погона второй колонны после ковденсатора в емкость для орошения, верхний погон второй коло ны подвергают неполной конденсации и в емкость для орошения из укрепляющей секции первой ксшонны дополнительно вводят жидкий поток, полученную при этом паровую фазу, количество которой в массо лх частях составляет от 1/3 до 1 от количеств легкой промежуточной фракщв подаю в укрепляющую секщло первой колонны а жидкую фазу из емкости для орошения подают во вторую колонну в качестве флегмойого орошения, причем разность между количеством жидкости, выводимой из укреплякицей секции, первой колонны, и ук.азанной паровой фазой составляет в весовых частях от 1/3 до 2/3 от количества легкой промежуточной фракции. Даже при одинаковой суммарной величине тепловой нагрузки конденсаторов-холодильников такая взаимосвязанная схеме работы двух колонн обеспечивает увеличение расхода орошения как в первой, так и во второй колоннах и соответственно четкость ректификации. I . На чертеже приведена схема реализации способа. Исходную смесь вводят в первую колонну 1 по линии 2, с верха колонны через конденсатор 3 отбирают По линии 4 низкокипящую фракцию, часть которой в качеств острого орошения возвращают в колонну 1 по линии 5. Остаток колонны 1 по линии 6 вводят во вторую колонну 7, с промежуточного сечения которой по линии 8 отбирают легкую промежуточную фракцию (боковой погон) в качестве целевой фракции (способ мож- но применять и при отборе двух и более легких промежуточных фракций). С низа колонны 7 по линии 9 отбирают тяжелую фракцию. Для создания парового орошения колонна 1 снабжена кипятильником 10, колонна 7 - кипятильником 11. С верха колонны 7 по линии 12 отбирают верхний погоя в паровой фазе, частично его конденсируют в конденсаторе 13 и по линии 14 вводят в емкость 15 для орошения. Паровую фазу из емкости 15 по линии 16 вводят в промежуточное сечение укрепляющей секции колонны 1, откуда по линии 17 жидкость перетекает в сборник 15. Орошение на верх колонны 7 подают по линии 18. Пример 1 (прототип). Исходная смесь - стабильный бензин фр. н.к. - в количестве 100 т/ч с температурой 12П°С (доля отгона равна 0,4) поступает на 15-ю тарелку (счет с верха) первой колонны 1 (К-1). Всего в колонне 21 теоретическая тарелка. С верха колонны отбирают низкокипящую фракцию н.к. 62 С, которую конденсируют в конденсаторе- холодильнике;часть ее в количестве 60,1 т/ч с температурой 50 С подают на верхнюю та3релку в виде орошения, а балансовьш избыток в количестве 12 т/ч выводя с установки. Остаток колонны К-1 в количестве 93 т/ч с температурой 1.18°С подают на 15-ю тарелку второ колонны 7 (К-2). Всего в колонне 2 теоретическая тарелка. С низа колонны К-2 в количестве 43 т/ч с температурой 162,8°С отводят тяжелую фракцию - к.к., с 7-й та релки в жидкой фазе в количестве 45 т/ч с температурой 110,8°С отби рают целевую фракцию 62-105 0. Вер ний погон колонны К-2 конденсирует в конденсаторе-холодильнике и с те пературой 82,6 С поступает в емкость для орошения, откуда в жидко виде в количестве 5 т/ч его вводят на 7-ю тарелку колонны К-1, а остальную часть в количестве 82,9 т/ч подают на верхнюю тарелку колонны К-2 в качестве орошения В низ колонны К-1 подводят тепло в количестве 13,40 ГДж/ч, в низ К-2 - 3600 ГДж/ч. Тепловая нагрузка конденсатора-холодильника колонны К-1 составляет 28,65 ГДж/ч, колонны К-2 - 34,65 ГДж/ч. Давление верх ней части колонны К-1 составляет 0,20 МПа, колонны К-2 - 0,24 МПа. Фракционный состав и свойства сырья приведены в табл.1, фракционный состав целевой фракции 62-105 С в табл.2, основные режимные показатели работы колонны - в табл.3. Пример 2 (по предлагаемому способу). Отличается от примера 1 тем, что верхний погон колонны К-2 в конденсаторе конденсируют лишь частично и направляют в емкость для орошения, туда же вводят жидкость с 7-й тарелки колонны К-1 Из емкости для орошения паровую фазу вводят под 7-ю тарелку колонцы К-1, а жидкость подают на верхнюю тарелку колонны К-2 в качестве орошения. I В предлагаемом способе эффективность схемы зависит от количества потоков 16 и 17. Параметры работы узла орошения колонны К-2 при заданном режиме работы обеих колонн определяются количеством этих потоков. В связи с этим рассчитано несколько вариантов работы колонн по предлагаемому способу, отличающихся соотношением потоков 16 и 17. Состав целевой фрак964цин 62-105 6 для основных вариантов расчета по предлагаемому способу приведен в табл.2, основные режимные показатели работы колонн - в табл.3. Из данных, представленных в табл.2 и 3, следует, что величины потоков 16 и 17 определяют нагрузку конденсаторов обеих колонн, величину парового потока верхней секции колонны К-1 и соответственно ее диаметр (скорость паров принята равной 0,75 м/с). От указанных параметров зависит состав целевой фракции 62-105 С, а также кипитальные и эксплуатационные затраты на разделение смеси. Так, при постоянной разности между количеством жидкости, выводимой из укрепляющей секции колонны К-1, и паром, вводимым из емкости для орошения колонны К-.2 в колонну К-1, увеличение указанного парового потока приводит к повышению качества целевой фракции (варианты 2-4). Однако при этом происходит увеличение нагрузки конденсатора и диаметра колонны К-1, возрастание капитальных затрат, а также эксплуатационных расходов за счет сокращения высокопотенциального тепла конденсации паров колонны К-2 и увеличения доли тепла, отводимого в конденсаторе колонны К-1 и не используемого из-за низкой температуры верха колонны К-1 (69-70°С), При постоянной величине парового потока, вводимого в колонну К-1 из емкости для орошения колонны К-2, увеличение количества жидкости, выводимой из укрепляющей сек1щи колонны К-1, приводит вначале к повышению качества целевой фракции,однако при дальнейшем увеличении ухудшается качество фракции. Таким образом,количество несконденсированной части верхнего погона второй колонны, вводимого в виде па ра в первую колонну, и разность между количеством жидкости,, вьтодкмой из укрепляющей секции первой колонны, и указанным паром влияют как на четкость ректификации, так и на эксплуатационные и капитальные затраты. При этом определенны соотношения указанных потоков позволяют вести процесс ректификации в оптимальном режиме. Так,из сравнения вариартов 5-8 примера 2 (табл,. 2 и 3) видно, что при одинаковом количестве потока 16 равном половине количества бокового погона второй колонны, что определяет во всех указанных вариантах практически одинаковые количества тепла, снимаемого в конденсаторе второй колонны, и диаметр верхней части первой колонны, уменьшение разности между количеством жидкости вьшодимой из укреплякщей сек1Д{и пер вой колонны, и паром, вводимым из емкости для орошения второй колонны в первую, ниже 1/3 либо з еличение ее вьше 2/3 от количества бокового погона второй колонны приводит к уменьшение содержания фрг 62-105 С в боковом погоне с 84,4-84,8 до 83 1-83,7 мас.%. Следовательно,разность между количествами потоков 17 и 16 следует поддерживать в пределах от 1/3 до 2/3 от общего количества бокового погона второй колон ны. Как следует из сравнения вариантов 1-4 примера 2, при одинаковой разности между количествдаш потоков 17 и 16, равной половине количества бокового погона второй кот лонны, увеличение количества потока 16 свыше величины, равной всему количеству бокового погона ведет к незначительному увеличешво содержания фр. 62-105 0 в боковом погоне (лишь с 85,4 до 85,5 мас.%) при одновременном сниженш нагрузки конденсатора колонны К-2, где снимаетс высокопотенциальное тепло. Уменьше ние количества потока 16 ниже 1/3 количества бокового погона приводи к снижению содержания целевой фр. 62-105 0 в боковсда погоне (с 84,8 до 84,4 мас.%), хотя при этом несколько увеличивается нагрузка конденсатора колонны К-2 и уменьша ется диаметр колонны К-1. Поэтому оптимальньм количеством потока 16 следует считать от 1/3 до 1 от кол чества бокового погоиа второй колонны. Полный фракционный состав продуктов разделения и потоков 12, 16, 17 и 18, а также их температуры для варианта 3 приведены в табл.4. В рассмотренных примерах варианты 2, 3, 6 и 7 соответствуют рекомендуемым соотношением потоков 16 и 17. По сравнению с прототипом они позволяют увеличить содержание фракций 62-105°С в боковом погоне (для прототипа оно составляет 81,9 мас.%, а для вариантов 2,3,6 и 7 предлагаемого способа - 84,4-85,4 мас.%). При этом нагрузка конденсатора второй колонны уменьшается (для прототипа она равна 34,65 ГДж/ч, для вариантов 2,3,6 и 7 предлагаемого способа - 17,41-28,58 ГДж/ч). Диаметр верхней части первой колонны для прототипа тоже несколько меньше, чем для предлагаемого способа (для прототипа он равен 3,2 м, для предлагаемого способа - 3,6-4,0 м). Однако эффект от улучшения качества фр. 62-105 С значительно перекрывает затраты , связанные со снижением нагрузки конденсатора второй колонны и увеличением диаметра верхней части первой колон ны. Таким образом, предлагаемый способ разделения бензиновой фракции по равнению с прототипом позволяет повысить четкость разделения благоаря увеличению расхода орошения в верхней части обеих колонн при неизенной величине теплоподвода в кипяильниках этих колонн. Так, по сравнению с прототипом в варианте 3 в ервой колонне расход орошения увеичен с 60,1 до 99,2 т/ч, а во втоой колонне - с 92,9 до 113/2 т/ч. Такое увеличение расхода орошения обеспечивается перераспределением нагрузок конденсаторов-холодильников (табл.3) и орошением второй колонны частью жидкости, выводимой с промежуточного сечения укрепляющей секции первой колонны, используемой о этого в указанной колонне. фракция Прототип .-. ITLlLИзопентан0,030,01 -0,060,02 0,02 0,01 н.Пентан н.к.,°С: 50 1,030,84 0,65 0,38 7,007,98 7,83 7,49 18,0817,59 17,90 18,42 15,9915,90 15,95 16,03 9,439,59 9,59 9,60 9,12-9,48 9,49 9,49 90-100 22,3224,37 24,37 24,36 100-105 6,937,49 7,49 7,49 5,034,61 4,60 4,61 105-110 3,95 1,91 1,90 1,91 110-120 120-130 0,890,19 0,19 0,19 130-140 Q,130,02 0,02 0,02 140-150 150-160 160-170 170-к.к 1131896 Предл 10 - Продолжение табл. агаемый Способ, вариант DlJ-L-LL:. ли -0,01 --0,01 0,02 0,010,01 0,01 0,31 0,59 0,510,57 0,64 7,39 7,34 7,577,78 7,85 18,58 18,30 18,2418,03 17,91 16,05 16,02 16,0015,97 15,95 9,60 9,52 9,579,60 9,60 9,49 9,30 9,419,51 9,48 24,36 23,27 23,8124,39 23,71 7,49 7,25 7,377,28 .6,47 4,61 4,97 4,824,37 3,92 1,91 2,94 2,382,13 2,95 0,19 0,42 0,280,32 1,13 0,02 0,05 0,030,04 0,34

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ путем ректификации в двух последовательно соединенных ректификационных колоннах с отбором низкокипящей фракции в первой колонне, легкой промежуточной и тяжелой фракцииво второй колонне и вьшодом верхнего Погона второй колонны после конденсатора в емкость для орошения с йослёдующим использованием его для орошения укрепляющей секции первой колонны и в качестве флегмового орошения второй колонны, отличающийся тем, что, с целью повьшения чёткости разделения, верхний погон второй колонны подвергают неполной конденсации и в емкость для орошения из укрепляющей секции первой колонны дополнительно вводят жидкий поток, полученную при этом паровую фазу, количество которой в массовых частях составляет от 1/3 до 1 от количества легкой промежуточной фракции, подают в укрепляющую секi 1ЩЮ первой колонны,а жидкую фазу из емкости для орошения подают во W вторую колонну в качестве фяегмового орошения, причем разность между количеством жидкости, выводимой из укрепляющей секции первой колонны, и указанной паровой фазой составляет в весовых частях от 1/3 до 2/3 от количества легкой промежуточной фракции. ро эо qD О

Основные показатели работы колонн Диаметр верхней части К-1, м Нагрузка конденсаторов, ГДж/ч, 28,65 в колонне: К-1 34,65

Таблица 3 3,4 3,4 4,0 4,6 3,6 3,6 3,6 3,6 31,01 32,85 44,00 60,81 36,17 35,78 35,64 35,76 30,46 28,58 17,41 0,00 25,33 25,68 25,79 25,75 111131896 Основные показатели работы колонн Прототип Показатели Расход, т/ч, орошение в колонне: К-1 60,1 65,8 70,6 К-282,9113,0 113,1 потока 165,010,0 15,0 жидкость 1732,5 37,5 1290,5 90,6 18. 82,9113,0113,1 17-16 5,0 22,5 22,5 Содержание фракций, мас.%: н.к. в потоке 16 55,19 65,01 61,27 - к.к. в потоке 16 0,00 0,12 0,12 н.к. 62с в потоке 1729,85 32,6 105°С к.к. в потоке 171,61 1,42 н.к. в потоке 1259,00 55,29 105С к.к. в потоке 120,13 0,13 и.к. в по- . токе 1855,19 50,08 46,97 к.к. в потоке 18 0,00 0,56 0,57 н.к. во фр. 62-105°С 8,12 62-105 0 во фр. 62-105°С81,87 105с к.к. во фр. 62-105 010,01 . Z nZTLldZCLlEIIiZni 8,85 8,50 7,88 7,70 7,96 8,09 8,36 8,50 84,42 84,79 85,39 85,57 83,66 84,40 84,78 83,12 6,73 6,71 6,73 6,73 8,38 7,51 6,86 8,38 12 Продолжение табл.3 Предлагаемый способ, вариант 99,2 1А1,9 79,3 78,3 77,8 78,0 113,2 113,4 97,0 105,5 120,4 127,5 45,0 90,5 22,5 22,5 22,5 22,5 67,5 113,030,0 37,5 52,5 60,0 90,7 90,8 89,6 90,5 90,4 90,0 113,2113,397,1 105,5120,4127,5 22,5 22,5 7,5 15,0 30,0 37,5 . 53,04 49,82 60,35 59,37 56.18 54,62 0,13 0,15 0,00 0,01 0,53 t,l5 . 39,47 55,18 48,84 41,62 30,46 26,54 0,86 0,61 0,01 0,16 4,60 53,15 44,76 53,40 53,07 50,70 49,48 0,06 0,16 0,00 0,01 0,58 1,23 40,58 38,18 50,37 47,66 40,87 37,79 0,58 0,62 0,01 0,06 2,34 5,20 Основные показа Прототип Показатели ..„,„JLJ г-- Температура,С, после конденсатора 50,0 колонны: К-1 50,0 82,3 К-2 82,6 в емкости орошения колонны К-2(потоков 16 и 18)82,6 83,6 89,8 потока 1289,1 89,8 Количество, т/ч 12,045,0 43,0 Температура,°С 50,0110,7 164,5 Содержание фракций, мас.%:

Таблица 4

0,030,020,01

0,210,140,05

0,860,570,37

1,280,850,63

17,4811,7510,67

33,1726,1428,85

33,2732,0235,46

8,1512,4011,64

2,26 . 4,824,01

1,313,522,74 1131896 ели работы колонн . Предлагаемый способ, вариант 50,0 50,050,050,050,050,050,0 83,9 87,7-84,985,085,8.86,3 84,9 87,3-84,084,887,388,7 90,9 93,093,790,090,793,194,4 88,8 86,585,982,985,290,492,8 14 Продолжение Ta6j. iirLriTLlCLjILT. 90,7 45,0 67,5113,2 93,0 87.,3 86,587,3

1131896

15

16 Продолжение табл.4