Способ разделения бензина на узкие фракции Советский патент 1991 года по МПК C10G7/00 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к процессам вторичной перегонки углеводородных фракций с получением узких бензиновых фракций, направляемых на дальнейшую переработку.

Цель изобретения - увеличение глубины отбора и повышение качества конечных фракций при снижении энергетических затрат на процесс перегонки.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая практическое осуществление способа разделения бензина на фракции.

Способ осуществляется следующим образом.

Нагретый бензин вводят в колонну 1 по линии 2. Пары с верха колонны 1 конденсируют в конденсаторе 3 и по линии 4 возвращают на орошение колонны 1. Из промежуточного сечения колонны 1 выводят боковой погон и по линии 5 подают в колонну 6. Остаток колонны 1 по линии 7

Os

00 О

Os

о

подают в колонну 8. Часть кубовых остатков колонн 1 и 8 нагревают в нагревателях 9 и 10 и по линиям 11 и 12 подают в низ колонн 1 и 8 соответственно. Пар, выводимый с верха колонны 8 по линии 13, вводят в низ колонны 6, откуда кубовую жидкость по линии 14 направляют на верх колонны 8. С верха колонны 6 выводят паровой поток, конденсируют его в конденсаторе 15 и по линиям 16 и 17 конденсат подают на орошение колонн 1 и 6 соответственно. Из колонн по линиям 1,6 и 8.18,19 и 20 выводят в виде целевого продукта узкие фракции бензина.

Результаты разделения исходного сырья на фракции по описанной выше схеме были получены путем расчетов колонн по предлагаемому и известному способам.

П р и м е р 1. Бензин состава, указанного в табл. 1, в количестве 160 т/ч с температурой 120°С подают между 15-й и 16-й тарелками (счет сверху) в первую колонну. Теплосодержание сырья 298,6 КДж/кг (доля отгона сырья по на выходе в колонну 0,04). С верха колонны в количестве 62,5 т/ч с температурой 83°С выводят паровой поток, конденсируют в конденсаторе и в количестве 35 9 т/ч с температурой 40°С возвращают на верх колонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 26,6 т/ч выводят в качестве легкой фракции бензина (фр.н.к. - 60°С). С 9-й тарелки колонны в количестве 43,7 т/ч с температурой 104°С выводят боковой поток - промежуточный продукт(фр.н.к. - 105°С) и пода ют между 7-й и 8-й (счет сверху) тарелками второй колонны. Содержание фр. 105°С - к.к. в боковом потоке составляет 2,99 мас.%.

С низа колонны 1 жидкость в количестве 174,3 т/ч с температурой t48°C поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть жидкости в количестве 84,6 т/ч с температурой 158°С вводят под нижнюю тарелку колонны 1, а неиспарившуюся часть - нижний промежуточный продукт (фр. 105°С - к.к.) в количестве 89,7 т/ч с температурой 158°С подают на 13-ю тарелку (счет сверху) третьей колонны.

С низа колонны 8 жидкость в количестве 204, 2 т/ч с температурой 158°С поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть жидкости в количестве 148, 3 т/ч с температурой 164°С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть (остаток) в количестве 56,0 т/ч с температурой 164°С выводят из системы в качестве тяжелой фракции бензина (фр. 105°С - к.к.). С верха колонны 8 в количестве 141,4 т/ч с температурой 112°С выводят паровой поток и подают в низ колонны 6, откуда с температурой 97°С в количестве 165,1 т/ч выво-

дят жидкость. Чисть ее в количестве 107,7 т/ч возвращают на верхнюю тарелку колонны 8 в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 57,4 т/ч

выводят из системы в качестве промежуточной фракции бензина (фр. 60- 105°С).

С верха колонны б в количестве 141,3 т/ч с температурой 57°С выводят пар,

0 конденсируют в конденсаторе. Часть конденсата в количестве 121,3 т/ч с температурой 40°С возвращают на верхнюю тарелку колонны 6 в качестве орошения, а остальное количество 20 т/ч с температурой 40°С под5 ают на верхнюю тарелку первой колонны.

В колоннах 1 и 8 имеется по 22 теоретические тарелки, включая систему подвода тепла (кипятильник), а в колонне 6-21-теоре- тическая тарелка. Перепад давления на тео0 ретическую тарелку принят равным 0,002 МПа, давление верха 0,35 МПа в колонне 1. 0,13 МПа в колонне 6 и 0.21 МПа в колонне 8. Фракционный состав сырья, продуктов разделения и промежуточных потоков при5 веден в табл. 1, основные режимные параметры работы колонн - в табл. 2.

Примеры 2-8. Процесс разделения бензина проводят в условиях примера 1, варьируя количество фракции н.к. - 105°С,

0 отбираемой из колонны 1 в виде бокового потока и направляемой в колонну 6, и содержание в этой фракции примесей тяжелых углеводородов, выкипающих в пределах 105°С- к.к., а также изменяя расход дистил5 лята колонны 6 на орошение колонны (примеры 5-8) и содержание в нем промежуточных фракций, выкипающих в пределах 60-105°С (примеры 2-8).

Параметры режима и полученные ре0 зультаты приведены в табл. 2.

П р и м е р 9 (по прототипу). Бензин состава по примеру 1 после нагрева в нагревателе в количестве 140 т/ч с температурой 123°С подают между 15- и 16-й тарелками

5 (счет сверху) первой колонны. Теплосодержание сырья 298 КДж/кг (доля отгона сырья на выходе в колонну равна 0,02). С верха колонны в количестве 73,7 т/ч с темверату- рой 117°С выделяют пар, частично конден0 сируют в конденсаторе и с температурой 111°С направляют в емкость орошения. Жидкую фазу с низа емкости в количестве 23,4 т/ч возвращают на верх первой колонны в качестве орошения, а паровую фазу с

5 верха емкости (верхний промежуточный продукт фр. н.к. - 105°С) в количестве 50,3 т/ч подают между 7- и 8-й тарелками (счет сверху) второй колонны.

С низа первой колонны жидкость в количестве 178,1 т/ч е температурой 152°С

поступает в кипятильник, откуда испарив- шуюСЛ часть жидкости в количестве 88,3 т/ч с температурой 162°С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть - нижний промежуточный продуктфр. 105°С - к.к. в количестве 89,7 т/ч с температурой 162°С подают на 13-ю (счет сверху) тарелку третьей колонны.

С низа третьей колонны жидкость в количестве 163,6 т/ч с температурой 141 °С поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть жидкости в количестве 107,2 т/ч с температурой 147°С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть (остаток) в количестве 56,4 т/ч с температурой 147°С выводят из системы разделения в качестве тяжелой фракции бензина (фр. 105°С-к,к.).

С верха третьей колонны в количестве 102,5 т/ч с температурой 97°С выводят пар, конденсируют в конденсаторе. Часть конденсата в количестве 69,2 т/ч с температурой 40°С возвращают на верх третьей колонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 33,3 т/ч выходят из системы разделения в качестве промежуточной фракции бензина (фр. 60-105°С).

С верха второй колонны в количестве 94,1 т/ч с температурой 85°С выводят пар, конденсируют в конденсаторе и в количестве 67,1 т/ч с температурой 40°С возвращают на верх колонны в качестве орошения, а балансовый избыток в количестве 27,0 т/ч выводят в качестве легкой фракции бензина (фр.н к. - 60°С).

С низа второй колонны жидкость в количестве 82,8 т/ч с температурой 122°С поступает в кипятильник, откуда испарившуюся часть жидкости в количестве 59,5 т/ч с температурой 125°С вводят под нижнюю тарелку колонны, а неиспарившуюся часть (остаток) в количестве 23,3 т/ч с температурой 125°С выводят из системы разделения в качестве промежуточной фракции бензина (фр. 60-105°С).

В первой и третьей колоннах имеется по 22 теоретические тарелки, включая систему подвода тепла, а во второй колонне - 21 теоретическая тарелка. Перепад давления на теоретическую тарелку принят равным 0.002 МПа, в паровых трубопроводах 0,02 МПа, давление верха первой колонны 0.35 МПа, третьей колонны 0,13 МПа,

Основные режимные параметры работы колонн приведены в табл. 2, фракционный состав продуктов разделения и промежуточных потоков - в табл. 3.

Из представленных данных следует, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить отбор, повысить качество целевых фракций 60-105°С и снизить энергозатраты. Отбор целевой фр. 60-105°С увеличивается с 56.6 до 57,4 т/ч, т.е. на 1,4%. При этом содержание в ней

фр.н.к. - 60°С снижается с 4,23 до 1,77 мас.%. фр. 105°С к.к. - с 5.09 до 4,76 мас.%. Тепловая нагрузка нагревателей для создания парового орошения снижается с 89,8 до 79,6 ГДж/ч, т.е. на 11,4%. конденсаторов 0 с 99,1 и до 83.7 ГДж/ч, т.е. на 15,5%,

Преимущества предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом объясняются исключением подвода тепла в колонну 6 и подачи острого орошения в

5 колонну 8 за счет организации парового орошения в кубовой части колонны 6 парами с верха колонны 8. При этом орошение колонны 8 осуществляют жидкостью, выводимой с низа колонны 6. Указанные опера0 ции приводят к снижению давления в колонне 6 вследствие отбора в качестве дистиллята колонны 6 тяжелых примесей, содержащихся в легкой фракции бензина. Кроме того, увеличивают расход орошения

5 в колонне 1 путем использования части дистиллята колонны 6 на орошение первой колонны. Давление во второй колонне снижается с 0,35 до 0,13 МПа. Расход орошения первой колонны увеличивается с 23,4 до

0 55,9 т/ч, т.е. в 2,4 раза. Тепловая нагрузка нагревателя для создания парового орошения внизу второй колонны по способу-прототипу составляет 21,0 ГДж/ч, а тепловая нагрузка конденсатора третьей колонны 5 49,1 ГДж/ч. В предлагаемом способе указанные конденсаторы отсутствуют.

Как следует из примеров 1-8, наилучшее качество целевых фракций обеспечиваетподдержаниесодержания

0 промежуточных фракций 60-105°С в жидкости, подаваемой на орошение первой колонны из второй, от 4,7 до 8,0 мас.%, а в боковом погоне первой колонны содержание тяжелых фракций 105°С - к.к. от 0,4 до

5 3,0 мас.%. Причем изменение содержания промежуточных фракций в жидкости, подаваемой на орошение первой колонны из второй, в основном влияет на содержание фр.н.к. - 60°С в целевой фр. 60-105°С.

0 Изменение содержания тяжелых фракций 105°С - к.к. в боковом погоне первой колонны в основном влияет на содержание их во фр. 60-105°С.

Уменьшение содержания промежуточ5 ных фракций (60°С - к.к.) в жидкости, пода- ваемой на орошение первой колонны, -дистиллят колонны - ниже 4,7 мас.% приводит к ухудшению качества целевых фракций при одинаковых отборе продуктов разделения и энергозатратах.

Так, уменьшение их с 4,7 (пример 6) до 2,0% (пример 5) приводит к увеличению содержания легких примесей (фр.н.к. - 60°С) в целевой фракции (фр. 60-105°С) с 1,93 до 2,82 мас.% при постоянном содержании тяжелых примесей 4,76 мас.%.

Увеличение содержания промежуточных фракций в жидкости, подаваемой на орошение первой колонны из второй, выше 8,0 мас.% также приводит к ухудшению качества целевых фракций при одинаковых от- боре продуктов разделения и энергозатратах.

Так, увеличение их с 8,0 (пример 7} до 8,62 мас.% (пример 8) приводит к увеличению содержания легких примесей в целевой фракции с 1,96 до 2,15 мас.% при постоянном содержании тяжелых примесей 4,76 мас.%. В то же время при изменении содержания промежуточных фракций в жидкости, подаваемой на орошение первой колонны из второй, от 4,7 до 8,0 мас.% качество целевых фракций при постоянных отборе продуктов разделения и энергозатратах изменяется незначительно, если поддерживать оптимальное содержание тяжелых фракций в боковом погоне первой колонны 0,4-3,0 мас.%.

Уменьшение содержания тяжелых фракций (фр. 105°С - к.к.) в боковом погоне первой колонны (фр.н.к. - 105°С) ниже 0,4 мас.% приводит к ухудшению качества целевых фракций при одинаковых отборе продуктов разделения и энергозатратах (примеры 2 и 4). Аналогично увеличение содержания тяжелых фракций в боковом погоне колонны 1 выше 3,0 мас.% также приводит к ухудшению качества целевых фракций при одинаковых отборе продуктов разделения и энергозатратах (примеры 1 и 4). В то же время при изменении содержания тяжелых фракций в боковом погоне первой колонны от 0,.4 до 3.0 мас.% качество целевых фракций при постоянных Ътборе продуктов разделения и энергозатратах изменяется незначительно, если поддерживать отпимальное содержание промежуточных фракций 4,7-8,0 мас.% в дистилляте колонны 6, поступающем на орошение колонны 1.

Формула изобретения

Способ разделения бензина на узкие фракции в трех ректификационных колоннах, работающих с орошением, путем по - дачи нагретого сырья в первую колонну, отбора дистиллята с верха и кубового остатка с низа колонны при подаче кубового остатка на питание третьей колонны, а фракции н.кип. - 105°С из первой колонны - на питание второй колонны, выхода промежуточных фракций из второй и

третьей колонн и получения тяжелой фракции бензина с низа третьей колонны, отличающийся тем, что, с целью увеличения, глубины отбора, повышения качества бензиновых фракций и снижения энергетических затрат, фракцию н.кип. - 105°С из первой колонны отбирают в виде бокового потока, скондендированную промежуточную фракцию с верха второй колонны разделяют на два потока, один из которых

используют в качестве орошения второй колонны, а другой поток смешивают с орошением первой колонны, паровой поток с верха третьей колонны направляют в низ второй колонны, а часть кубового остатка

второй колонны подают на верх третьей колонны для ее парового орошения, причем содержание тяжелой фракции 105°С-к.кип. в боковом потоке из первой колонны поддерживают в количестве 0,4-3,0 мас.%, а

содержание промежуточной фракции 60- 105°С в верхнем продукте второй колонны - в количестве 4,7-8,0 мас.%.

Продолжение табл. 2

Изобретение касается производства топлив, в частности разделения бензина на узкие фракции, что может быть использовано в нефтепереработке. Цель - увеличение глубины отбора, повышение качества бензиновых фракций и снижение энергозатрат. Для этого ведут ректификацию в трех колоннах с подачей нагретого сырья в 1-ю колонну, отбора дистиллята с верха и кубового продукта с низа колонны. Кубовый остаток направляют на питание 3-й колонны, а фракцию с н.кип.105°С из 1-й колонны отбирают в виде бокового потока и направляют на питание 2-й колонны. Из 2-й и 3-й колонн отбирают промежуточные фракции и с низа 3-й колонны выводят тяжелую фракцию бензина. При этом сконденсированную промежуточную фракцию с верха 2-й колонны разделяют на два потока, один из которых используют для орошения этой же колонны, а второй поток смешивают с орошением 1-й колонны. Паровой поток с верха 3-й колонны направляют в низ 2-й колонны, а часть кубового остатка этой колонны подают на верх 3-й колонны для ее парового орошения. Кроме того, содержание тяжелой фракции с н.кип,(105°С) - к.кип. в боковом потоке из 1-й колонны поддерживают в количестве 0,4-3 мас.%, а содержание промежуточной фракции с 60-105°С в верхнем продукте 2-й колонны - в количестве 4,7-8 мас.%. Эти условия снижают энергозатраты и повышают качество целевых продуктов. 3 табл.. 1 ил. сл с

Таблица 3