Способ разделения многокомпонентных смесей

 

Изобретение относится к химической технологии, может быть использо-( вано при разделении многокомпонентных -смесей ректификацией и позволяет увеличить отбор дистиллятов и снизить энергозатраты на процесс раздел ения. Сырье подают на вторую тарелку первой вакуумной колонны. В низ колонны вводится водяной пар, а остаток выводится . Пары с верха колонны конденсируются в теплообменнике для нагрева конденсата этих паров, охлаждаются в холодильнике и поступают в вакуумную емкость. Жидкость из емкости нагревается в теплообменнике дли конденсации паров верха колонны и поступает в низ второй колонны. )Хидкая фаза нагретой жидкости с низа второй колонны выводится и подается на верхнюю тарелку первой колонны в качестве орошения. 1 ил., 3 табл. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

И93 ОП (51} 4 В 01 D 3/ОЬ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 делАм изОБРетений и ОткРытЖ 4 М, Е1-.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "3, К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф,"»: „;

--» (21) 4075009/31-26 (22) 09.06.86 (46) 07.05.88. Бюл. lh 17 (71) уфимский нефтяной институт (72) В.H.Деменков и А.А.Кондратьев (53) 66.015.23 (088.8) (56) Мановян В.K. Разработка и исследование рациональных технологических схем и режимов современных и перспективных установок ректификации нефти и нефтепродуктов. - Автореф. для докт. техн. наук. 11., 1976.

Нао-Chien Chen@. W.Ь.Layben. HeatIntegrated Distillation Columus for

tmnary Separations. — Ind. Eng.

Chem, Process Des Der. Ч. 24, Ф 3, 1985, р. 7!О, fig. 9. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИНО110КОМПОHEHTHbN СМЕСЕИ (57) Изобретение относится к химической технологии, может быть испольэо-i вано при разделении многокомпонент" ных смесей ректификацией н поэволяет увеличить отбор дистиллятов н сниэить энергоэатраты на процесс разделения.

Сырье подают на вторую тарелку первой вакуумной колонны. В низ колонны вводится водяной пар, а остаток выводится. Пары с верха колонны конденсируются в теплообменнике для нагрева конденсата этих паров, охлаждаются в холодильнике и поступают в вакуумную емкость. Жидкость иэ емкости нагревается в теплообменнике для конденсации паров верха колонны и поступает в ниэ второй колонны. Жидкая фаза нагретой жидкости с ниэа второй колонны выводится и подается на верхнюю тарелку первой колонны в качестве орошения.

1 иа., 3 табл.

1 1393

11 «i(iретенIfå отно< итг я к xèìf f÷Qñêîé г< х}<опогии H может бить H< ITQJI&зонано

I

Пель изобретения — увеличение отра дистиплятон и снижение энергозатрат на процесс разделения, Па чертеже представлена схема, иллюстрирующая способ разделения мно<окомпонеитных смесей.

Исходное сырье нагревают в нагревателе 1 и вводят в ректификационную колонну 2 по линии 3. С низа колонны

2 по линии 4 вынодят остаток. Для соз-15 да парового орошения в ниэ колонны по линии 5 подают нагретый поток.

Пары верхнего промежуточного продукта колонны 2 подают в теплообменпик 6 для передачи тепла конденсату паров этого промежуточного продукта, доохпаждают в холодильнике 7 и вводят в емкость конденсата 8. Конденсат иэ емкости 8 забирают насосом 9 и после нагрева в теплообменнике 6 и нагрева геле 10 по линии 11 вводят в низ колонны 12.

Пары верхнего промежуточного продукта колонны 12 подают в теплообменник 13, доохлаждают н холодильнике 14 и вводят в емкость конденсата

15. Конденсат из емкости 15 забирают насосом 16 и после нагрева в теплообменнике 13 и нагревателе 17 по линии 18 ннодят н низ ректификационной колонны 19. Лары верхнего продукта 35 колонны 19 конденсируют н конденсаторе — холодильнике 20 и вводят в емкость 21.

Конденсат иэ емкости 21 насосом

22 IIo линии 23 подают на орошение 40 колонны 19. Орошение колонн 12 и 2 осуществляют соответственно остатками колонн 19 и 12 и конденсатом паров, ныводимым иэ емкостей 15 и 8, по линиям 24 и 25. С верха колонны 45

19 по линии 26, с низа колонны 19 по линии 27, с низа колонны 12 по линии 28 и с промежуточного сечения колонн 2, 12 и 19 по линиям 29-34 выводят дистипляты. Для отпарки легких фракций в низ отпарных секций 35 — 40 соответственно по пиниям 4 1 — 46 ннодят нагретые потоки.

Были выполнены расчеты предлагаемого способа и известного. 55

Расчет прои .««дкл<..я по теоретическим тарелкам. Сырье — частично отОенэиненная нефть. Состав сырья представлен в тдоп. 1.

442 2

Jl р и и е р 1 (известный способ).

Сырье частично отбенэиненную Нефть н количестве 100 т/ч температурой г

3э(1 С вводят и первую вакуумную колонну на третью теоретическую тарелку (счет тарелок с верха колонны). Всего в колонне шесть теоретических тарелок.

Давление верха колонны принято

0,0077 11Па. В низ колонны в количестве 1 т/ч температурой 375 С вводится водяной пар. Пары с верха колонны в количестве 98,6 т/ч температурой 232 С конденсируются в теплообменнике,, охлаждаются в холодильнике и с темперао турой 30 С поступают в вакуумную емкость. Мидкость из емкости (исключая ноду) нагревается в теплообменнике и о температурой 220 С поступает между пятой и шестой тарелками второй колонны, в которой принято 19 тарелок.

Пары с верха колонны в количестне

66,5 т/ч конденсируются и охлаждаются в конденсаторе — холодильнике. Конденсат (исключая воду) в количестве

46,1 т/ч выводится в качестве фр.. о н.е ° 360 С. Остальная часть в количестве 15,4 т/ч температурой 40 С

1возвращается на верхнюю тарелку колонны н качестве орошения. Давление верха колонны 0,0207 ИПа. С десятой тарелки колонны в количестве 29,4 т/ч о температурой 287 С вынодится фр. 360530 С. Остаток с низа первой колонны нагревается в печи и в количестве о

40,2 т/ч температурой 400 С выводится между пятнадцатой и шестнадцатой тарелками второй колонны. В ниэ второй колонны в количестне 5 т/ч внодится водяной пар. С низа колонны в о количестве 24, 5 т/ч температурой 365 С выводится остаток. Основные показатели днух колонн ректификации нефти по примеру 1 приводятся в табл. 2, фракционный состав продуктов разделения— в табл. 3.

П р.и м е р 2 (предлагаемый споо соб), Сырье температурой 375 С подают на вторую тарелку первой вакуум" ной колонны. Всего н колонне пять теоретических тарелок. Давление верха колонны принято равным 0,0077 ИПа.

В ниэ колонны н количестве 5 т/ч темо пературой 375 С вводится водяной пар.

С низа колонны в количестве 15,8 т/ч о температурой 356 С выводится остаток.

Пары с верха колонны в количестве

95,2 т/ч температурой 370 С конденсируются, в теплообменнике дпя нагрева конден сата этих паров., охлаждаютрамн верхне го промежуточного продукта и дополнительного доиспарения в низ каждой колонны, работающей при более высоком давлении, а остатка последней и конденсата паров верхнего промежуточного продукта в качестве орошения на верх предыдущей колонны, работающей при более низком давлении, что позволяет снизить энергозатраты на процесс разделения, при этом возможно использовать тепло, введенное в вакуумную колонну, работающую при наименьшем давлении, в остальных колоннах посредством теплообмеяа и отказаться от подачи водяного пара в низ колонн. Кроме того, отделение наиболее высококипящих фракций в первых по ходу сырья колоннах и ввод исходного сырья, содержащего все легкие фракции, в колонну, работающую при наименьшем давлении, позволяет облегчить фракционный состав нагреваемых потоков и тем саиьи снизить тем" пературу ввода их в колонны.

Способ позволяет также исключить использование водяного пара при разделении смеси и тем самым коррозию оборудования при наличии в исходной смеси сернистых соединений. формула изобретения

Способ разделения многокомпонентных смесей в ректификационных колоннах, работающих при различных давлениях, включающий ввод сырья, вывод из колонн дистиллятов, промежуточных продуктов разделения и остатка, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения отбора дистиллятов и снижения энергозатрат на процесс разделения, ввод сырья и вывод остатка осуществляют в колонне, работакщей при ,меньшем давлении, лары верхнего промежуточного продукта каждой колонны, работающей при меньшем давлении, после полной конденсации, нагрева и испарения за счет теплообмена с парами верхнего промежуточного продукта и дополнительного доиспарения возвращают в ниэ колонны, работающей при высоком давлении, а остаток из нее и конденсат паров верхнего промежуточного продукта в качестве орошения на верх предыдущей колонны, работающей при меньшем давлении.

3 1393442 о, ся в холодильнике 11 темпера1урой 40 С поступают в вакуумную емкость. ) (идкость из емкости (исключая воду) нагревается в теплообменнйке для конденсации паров верха колонны и температурой 357 С поступает в низ второй колониы. Всего во второй колонне

15 теоретических тарелок. Жидкая фаза нагретой жидкости с низа второй колонны в количестве 13,9 т/ч выводится в качестве фр. 480-590 С и в количестве 6,0 т/ч подается на верхнюю тарелку первой колонны в качестве орошения. Пары с верха колонны в количестве 92,9 т/ч конденсируются и охлаждаются в конденсаторе — холодильнике. Конденсат (исключая воду) в количестве 46, 1 т/ч выводится в о качестве фр. н.к. 360 С. Остальная часть в количестве 45,8 т/ч температурой 40 С возвращается на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения.

Давление верха колонны 0,0207 ИЛа.

Жидкость с нижней тарелки колонны в количестве 34 3 т/ч температурой

300 С поступает на верхнюю тарелку отпарной секции. Всего в отпарной секции пять теоретических тарелок.

В ниэ отпарной секции вводится 1 т/ч водяного лара, С низа отпарной секции в количестве 24,2 т/ч температурой 274 С выводится фр. 360-530 С.

Основные показатели колонн ректификации нефти по примеру 2 приведены

Зс в табл. 1, фракционный состав продуктов разделения в табл. 2.

Из представленных данных следует, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет увеличить отбор дистиллятов с 75,5 до 84,2 т/ч, т.е. на 11,5Х снизить энергозатраты на процесс разделения. Тепловая нагрузка печей снижается с 16,96 до

16,29 ГДж/ч, т.е. на 4,0_#_. При этом количество остатка - тяжелого гудро- 45 на снижается с 24,5 до 15,8 т/ч,т.е. иа 35,5Х и содержание в нем фр. н.к.

590 С снижается с 30,54 до 9,99 мас. Х.

Преимущества способа заключаются в отделении в первых по ходу сырья 50 колоннах наиболее высококипящих. фракций и подача паров верхнего промежу. точного продукта каждой колонны, работающей при более низком давлении, после полной конденсации, нагрева и 55 испарения эа счет теплообмена с па1391442 л о о

° o а е

ГЬ о о л о о

ГЧ

U о

° о м

o o л л ю о ф м сч л о о о л л л о о о м м о о

° о т л

cv м л в с о л

1 (О в в

ГЧ а м

0 О л л л

Ch Ch в» а л л л л л м л в ГЧ о о о о о л л л о о о

Г-4 -Т Г 1 о о о а в

o o o о л

° — (Ч

° \ а о о в л

С 1 Ch (Q С \ О 00 а л о о м сЧ

ГЛ О м м л л о о О л

Ю м м 0 ф Ф л л а о о о

47 Ch ф л л о сч

Г 4

Ю л о

4Л

Ch CO в а л о л

О (0 < ГЧ Оо с в а ф (h в а о ° \ л в л о о о ь о м л о о

Ю и о

ГЧ л м

СЧ в а С 4 л

0 00 а СЧ

01 Ь

01 О а в в е» Q0 ф м л с4 о о л о а в л л ь

Vl ф в л о

Ch Ch о о в о о м ф ch

ГЧ СЧ О

Ch (7 л л л о

М а

ГЧ Ф м л л л л о ф л л

Е Г1 Ь в (71 в в м

О О О О О

О (Ч М 4Л О о в ° °

Т Ь 6 6 6 6

СЧ ГЧ t4

Ю

CO т и о

° o а. ю л о (0

С1 О ,о Ю а (0 е --

1 1 о 3

m ! Ж

1 — — — х

Ф о

1 л

Г) Ы

Г4

m i e сч о r

О СЧ Л 0 ГЧ л л в л л ю — — сч м

О О О О Ю

Л О ГЧ Л Л

СЧ ГЧ ГЧ Г 4 ю о (7

С 4 С 1 о 6

С4 (4

1393442 со (ч л о о о о л л л л л ф о о (ч m

Т C) (Ч (1

О0 Ч Е ( л л л л

o л сч

1 (Ч ф о o o o л л л л о о о о л л л (ч ) О О ch (ч о о л л л л л о о о о О -Ф л о

° \ о о

° (\ л л о г (о л л л ° л ° л A

О 0 Л (О

<р (.р (. О о (ч л л л л о, î о о О (ч л о (0 л л о о О л л л ф о (ч (Ch Ф 00 (((1 0 0 л л, ф ° ф л

О л л л Ch e e

Ч0 ф ОО л- С4 л(0 (ч (ч 00 F W Ch (ч л (о о л л л л л,О л - oo (ч

Ch о о л л о о О л л

Ф 0 л л ° (ч

Ф (ч (Q 00 ° Ch, щ (o (а о. л л л л л л

M е ° л (1 О (л (и ( г о л ° \ л а (О (-) О о О О О О О м ф cv ф ь ь ь ь ь o ь ь (1 (1 т л о о

ch (ч л о

О О л л

О л ь (1 о л о г (ч л л о о 1 л-; л ( (ч л О о (ч л (7 (\ л (1 ч х х

I о (ч

О !

1393442

Таблица 2

Показатели известный предлагаемый

Расход, т/ч:

100

100 сырье фр. н.к - 360 С

46,1

46,1 фр. 360 - 500 С фр. 480 — 590 С

24,2

29,4

13,9

24,5!

5,8 остаток водяной пар в низ первой колонны водяной пар в низ второй колонны орошение первой колонны орошение второй колонны

6,0

45,8

37,8

15,4

Давление, МПа:

0,0077

О, 0207

0,0077

0,0207 верх первой колонны верх второй колонны

Температура, С

30 орошение первой колонны орошение второй колонны ввод сырья в первую колонну ввод сырья во вторую колонну

40

375

350

357

400

370

232 верх первой колонны верх второй колонны низ первой колонны низ второй колонны

Тепловая нагрузка, ge/ч:

204

189

303

356

274

365 печь для нагрева сырья первой колонны печь для нагрева сырья второй колонны суммарная

16,29

14,22

2,74

l6,96

16,29

20,51

14,82

8,57 теплообменннки н холодильники для конденсации в ерхне го продук та в торой колонны

13,48

Ссдериание фракции, мас.Х

360 С вЂ” к.к. во фр. í.x. - 360 С

1,74

1,38 теплообменникн для компенсации верхнего продукта первой колонны

Показатели зателн по примеру н. к. — 360 С во фр. 360 — 530 С

530 С вЂ” x.ê. во фр. 360 — 530 С н.к. — 480 С фр. 480 — 590 С

2,80

1,73

9,52

6,88

12,60

20,34

590 С вЂ” к,к. н.к — 530 С

3,37

0,01 н.к. - 590 С в остатке

30,54

9,99

Таблица 3

Состав по примерУ

0,20

0,20

Газы

1,50

1,50 н.к.-60

3,23

3,23

60-90

90-1 10 3,27

3,28

110-120. 1,78

1,78

2,67

2,67

120-130

2,78

130-140 2, 78

2,36

2,36

1971

1,71

0,01

3,23

3,23

0,05

12,67

12,67

0,04

6,91

6,92

0,09 11,08

11 11

0,12

9,38

9,41

0,16

9,04

9,09

0 21

0,01

8,41

8,48

0,28

0,05

7,76

0,03

7,86

140-150

150-160

160-170

170-200

200-220

220-250

250-270

270-290

290-310

310-330 во фр. 480 - 590 С в остатке р, н ° к, фр, 360- Остато

60 С 530 С

Прс дслжг цн табл. 2 стныб предлагаемый

Фр. н.к. Фр. 36 Фр, 480- Остаток

360 С 530 С 590 С

1393442

П )одол*ение табл.3

3 81

330-340

3,85

0,12

0,18

0,12

0 g

0,33

340-350 3, 61

350-360 2,52

0,22

0,54

3,70

2,11

3,13

1,22, 11983

0,27

0,65

9,46

1,74

1,38

22,75

31,78

23,69

26, 13

34,27

2,69

0,02

7,63

3 35

19,16 22,66 0,01

23,62

0,99

6,73

5,07

2,37

1,46

20,78 8,99

19,75

70 ° 26

0,41

10,67

0,27

090t

620 к.к.

9, 67.

0,08

Подпис но е

360-380

380-420

420-480

480-530

530-560

560-590

590-620

1О, 97

16,20

18,58

50,88

ВНИИПИ Заказ 1903/6 Тираз 642

Произв.-лолигр. лр-тме, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 е