Способ вакуумной перегонки жидкого продукта и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к способу и установке вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья. Сущность изобретения. В части способа сущность заключается в том, что в качестве активной среды подают в струйный аппарат жидкую фракцию вакуумной колонны, проводят в струйном аппарате смешение парогазовой фазы с жидкой фракцией и сжатие парогазовой фазы с переводом в жидкое состояние конденсирующихся ее компонентов, подают полученную в аппарате смесь в сепаратор, откуда после разделения жидкую фазу подают в качестве циркуляционного орошения в вакуумную колонну. В части устройства сущность заключается в том, что установка снабжена сепаратором, струйный аппарат выполнен жидкостно-газовым и подключен жидкостным входом к выходу насоса, газовым входом - к магистрали отвода парогазовой фазы и выходом к сепаратору, а последний выходом по жидкости подключен к магистрали циркуляционного орошения. Техническим результатом от использования изобретения является интенсификация процесса вакуумной перегонки, сокращение энергетических затрат при повышении производительности установки и уменьшение загрязнения окружающей среды. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу и установке вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для ректификации нефтяного сырья в вакуумной колонне.

Известны способ и установка вакуумной перегонки нефтяного сырья, содержащая вакуумную колонну с боковой секцией, в которой создают пониженное давление с помощью структурного аппарата, рабочей (эжектирующей) средой которого является водяной пар (патент США, 2105935, кл. C 10 G 7/00, 1938).

Недостатком известных способа и установки является смешение нефтяных фракций с водяным паром и соответственно унос водяным паром части нефтяных фракций, что приводит к загрязнению конденсата водяного пара и к снижению экономичности установки.

Наиболее близким к изобретению является способ вакуумной перегонки жидкого продукта, включающий подачу в вакуумную колонну жидкого продукта, отвод из нее, по меньшей мере, одной жидкой фракции, подачу жидкой фракции после охлаждения в колонну в качестве циркуляционного орошения и откачку с верха колонны струйным аппаратом парогазовой фазы (см. Справочник нефтепереработчика под редакцией Г.А. Ластовкина, Л. Химия, 1989, с. 74).

В этом справочнике описана установка вакуумной перегонки жидкого продукта, содержащая вакуумную колонну с магистралями подвода жидкого продукта и циркуляционного орошения и отвода парогазовой фазы и, по меньшей мере, одной жидкой фракции, насос, подключенный входом к магистрали отвода жидкой фракции, и струйный аппарат.

В известном способе и установке необходимая глубина вакуума в колонне достигается эжекторным пароводяным насосом, в котором в качестве эжектирующей (активной) среды используется водяной пар.

Водяной пар смешивается с нефтяными парами и газами разложения, что приводит к загрязнению конденсата водяного пара последними, а также к уносу конденсатом водяного пара верхних нефтяных фракций. Кроме того, эжекторный пароводяной насос не обеспечивает сжатие углеводородных газов до давления требуемого для подачи газов, например, в топливный коллектор нефтеперерабатывающего завода. Поэтому такие газы приходится сжигать в факелах, если отсутствует дополнительная компрессорная установка.

Конденсаты в известном способе перегонки жидкого продукта под вакуумом поступают в отстойник, где происходит отделение нефтепродукта от водяного конденсата. Такие отстойники несомненно являются источником загрязнения окружающей среды.

Другим недостатком известных способа и установки является конденсация легколетучих фракций до эжекторного насоса в холодильнике-конденсаторе, что в силу перепада давления в последнем приводит или к более высокому давлению в верхней части вакуумной колонны, что уменьшает степень выхода легколетучих (светлых) фракций, или к увеличению мощности, потребляемой на создание вакуума в колонне.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация процесса вакуумной перегонки, сокращение энергетических затрат при повышении производительности установки и уменьшение загрязнения окружающей среды путем создания замкнутого контура по рабочему телу вакуумсоздающего устройства.

Поставленная задача решается тем, что в способе вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, включающем подачу в вакуумную колонну жидкого продукта, отвод из нее, по меньшей мере, одной жидкой фракции, подачу жидкой фракции после охлаждения в колонну в качестве циркуляционного орошения и откачивание с верха колонны струйным аппаратом парогазовой фазы, проводят подачу в качестве активной среды в сопло струйного аппарата охлажденной жидкой фракции вакуумной колонны, организуют в проточной части струйного аппарата, путем смешения парогазовой фазы с жидкой фракцией, охлаждение и сжатие парогазовой фазы с переводом в жидкое состояние конденсирующихся ее компонентов, подают образовавшуюся газожидкостную смесь из струйного аппарата в сепаратор, где отделяют жидкую фазу от газообразной и подают из сепаратора жидкую фазу в качестве циркуляционного орошения в вакуумную колонну.

Кроме того, данный способ позволяет газовую фазу из сепаратора откачивать и сжимать дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, направлять из последнего газожидкостную смесь в дополнительный сепаратор, откуда сжатую газовую фазу подавать потребителю, а жидкую фазу частично направлять в качестве активной среды в дополнительный струйный аппарат и частично на циркуляционное орошение вакуумной колонны, при этом активную среду до подачи ее в сопло струйных аппаратов охлаждают.

В установке вакуумной перегонки жидкого продукта, преимущественно нефтяного сырья, содержащей вакуумную колонну с магистралями подвода жидкого продукта и циркуляционного орошения и отвода парогазовой фазы и, по меньшей мере, одной жидкой фракции, насос, подключенный входом к магистрали отвода жидкой фракции, и струйный аппарат, устанавливают сепаратор, струйный аппарат выполняют жидкостно-газовым и подключенным жидкостным входом к выходу насоса, газовым входом к магистрали отвода парогазовой фазы и выходом к сепаратору, а последний выходом по жидкости подключают к магистрали циркуляционного орошения.

Кроме того, установка может быть снабжена дополнительным насосом, установленным на магистрали циркуляционного орошения, дополнительным струйным аппаратом, дополнительным сепаратором и циркуляционным насосом, причем дополнительный сепаратор подключен к выходу по жидкости основного сепаратора, дополнительный струйный аппарат подключен жидкостным входом к выходу циркуляционного насоса, газовым входом к основному сепаратору и выходом к дополнительному сепаратору, а выход по жидкости из дополнительного сепаратора подключен к циркуляционному насосу.

Кроме того, магистраль подачи циркуляционного орошения может быть подключена к выходу циркуляционного насоса, а на магистралях между жидкостным входом струйного аппарата и выходом из вакуумной колонны жидкой фракции, а также между жидкостным входом дополнительного струйного аппарата и выходом жидкости из дополнительного сепаратора могут быть установлены холодильники.

Предложенный способ вакуумной перегонки жидкого продукта позволяет с помощью предлагаемой установки поддерживать требуемый по технологии уровень разрежения в вакуумной колонне путем откачки из последней парогазовой фазы с последующей конденсацией части углеводородов (в случае нефтепереработки) в проточной части струйного аппарата и в магистрали за ним. Несконденсированные газы сжимаются в установке до давления, при котором они могут быть использованы на технологические цели потребителя. В отличие от прототипа активной рабочей средой струйного аппарата является жидкая фракция циркуляционного орошения вакуумной колонны, причем в процессе откачки парогазовой фазы и последующей конденсации активная рабочая среда насыщается легкими углеводородами, что позволяет направлять на циркуляционное орошение жидкость, которая удовлетворяет требованиям, предъявляемым к флегме. Создание в вакуумсоздающем устройстве условий, при которых обеспечивается более полная конденсация легких углеводородов из парогазовой фазы, позволяет увеличить выход дистиллята с вакуумной колонны. Одновременно это позволяет избежать выбросов в окружающую среду конденсата парогазовой фазы и ее газообразных составляющих (в случае нефтепереработки углеводородных газов). Таким образом, описанные выше способ и установка позволяют создать экологически чистый способ перегонки жидкого продукта.

Описанный способ перегонки, в отличие от прототипа, позволяет исключить установку холодильника-конденсатора на магистрали отвода парогазовой фазы за счет организации процесса конденсации в струйном аппарате, что, в свою очередь, позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление в магистрали отвода парогазовой фазы. Это дает возможность при тех же, что и у прототипа, совокупных энергозатратах на процессе перегонки жидкого продукта увеличить глубину вакуума в верхней и, соответственно, нижней частях колонны, что ведет к увеличению выхода низкокипящих (светлых) продуктов вакуумной перегонки.

Таким образом достигается увеличение производительности установки вакуумной перегонки жидкого продукта, либо уменьшение энергозатрат при сохранении производительности на уровне установки-прототипа, при резком уменьшении загрязнения окружающей среды.

Проведя сопоставительный анализ известных и предлагаемых способа и установки перегонки жидкого продукта и принимая во внимание вышеизложенное, можно сделать вывод о соответствии предлагаемых способа и установки перегонки жидкого продукта критериям изобретения "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

На чертеже представлена схема установки вакуумной перегонки жидкого продукта, в которой реализован описываемый способ вакуумной перегонки.

Установка вакуумной перегонки жидкого продукта содержит вакуумную колонну 1 с магистралями 2, 3, 4, 5 подвода жидкого продукта и циркуляционного орошения и отвода парогазовой фазы и, по меньшей мере, одной жидкой фракции, насос 6, подключенный входом к магистрали 5 отвода жидкой фракции, струйный аппарат 7 и сепаратор 8. Струйный аппарат 7 выполнен жидкостно-газовым и подключен жидкостным входом к выходу насоса 6, газовым входом к магистрали 4 отвода парогазовой фазы и выходом к сепаратору 8, а последний по жидкости подключен к магистрали 3 циркуляционного орошения.

Установка может быть снабжена дополнительным насосом 9, установленным на магистрали 3 циркуляционного орошения, причем дополнительный насос 9 входом подключен к сепаратору 8, а выходом через магистраль 3 циркуляционного орошения к вакуумной колонне 1. Кроме того, установка может быть снабжена дополнительным струйным аппаратом 10, дополнительным сепаратором 11 и циркуляционным насосом 12, причем дополнительный сепаратор 11 подключен к выходу жидкости из основного сепаратора 8, дополнительный струйный аппарат 10 подключен жидкостным входом к выходу циркуляционного насоса 12, газовым входом к основному сепаратору 8 и выходом к дополнительному сепаратору 11, а выход жидкости из дополнительного сепаратора 11 подключен к циркуляционному насосу 12. Кроме того, магистраль 3 подачи циркуляционного орошения может быть подключена к выходу циркуляционного насоса 12. На магистралях подвода жидкости рабочей среды в струйные аппараты 7, 10 установлены холодильники 13, 14.

Работа установки вакуумной перегонки жидкого продукта осуществляется следующим образом.

Нагретый жидкий продукт (в случае нефтеперегонки нефтяное сырье) подают в колонну 1 под давлением 10 60 мм рт.ст. по магистрали 2 подвода. По магистрали 5 отводят жидкую фракцию (в случае нефтеперегонки, например, вакуумный газойль), которая насосом 6 через холодильник 13 подается на жидкостной вход струйного аппарата 7 в его активное сопло. Жидкостная среда, истекая из сопла струйного аппарата 7, откачивает из вакуумной колонны 1 через магистраль 4 парогазовую фазу, которая смешивается с жидкой рабочей средой в проточной части струйного аппарата 7. Одновременно в проточной части струйного аппарата 7 парогазовая фаза сжимается и частично конденсируется с окончанием процесса конденсации в магистрали за струйным аппаратом 7. Из струйного аппарата 7 газожидкостная смесь поступает в сепаратор 8, где она разделяется на жидкую и газовую фазы, причем жидкая фаза за счет конденсации части парогазовой фазы насыщается легкоконденсируемыми компонентами (в случае нефтеперегонки легкими углеводородами). Из сепаратора 8 часть жидкой фазы в качестве флегмы по магистрали 3 направляется на циркуляционное орошение, а другая часть жидкой фазы в качестве дистиллята продукта перегонки жидкого продукта по магистрали 15 направляется потребителю.

Жидкая фаза из сепаратора 8 может отводиться самотеком либо при помощи дополнительного насоса 9.

В случае необходимости дополнительного сжатия газовой фазы после ее отделения в сепараторе 8 она в качестве пассивной среды поступает на газовый вход дополнительного струйного аппарата 10. В данном варианте работы установки циркуляционный насос 12 подает жидкую рабочую среду в сопло дополнительного струйного аппарата 10 через его жидкостной вход. Жидкая рабочая среда, истекая из сопла, откачивает газовую фазу из сепаратора 8, сжимает ее, и газожидкостная смесь поступает в дополнительный сепаратор 11, где сжатый газ отделяется от жидкости и поступает из сепаратора 11 к потребителю на его технологические нужды, а жидкая рабочая среда вновь поступает на вход циркуляционного насоса 12. В качестве жидкой рабочей среды в дополнительном сепараторе 11 может быть использована та же жидкость, что и в сепараторе 8, для чего сепараторы 8 и 11 могут быть сообщены между собой при помощи магистрали. В холодильниках 13 и 14 отводится тепло от жидкой рабочей среды, поступающей в струйные аппараты 7 и 10.

В этом варианте работы установки достигается возможность направлять жидкую фазу из сепаратора 8 в дополнительный сепаратор 11, а оттуда циркуляционным насосом 12 часть жидкой фазы направлять в качестве флегмы и дистиллята соответственно в вакуумную колонну 1 и в магистраль 15 потребителю, а другую часть жидкой фазы в качестве рабочей среды направлять на жидкостной вход дополнительного струйного аппарата.

Как результат, достигается возможность сжимать газ до давления более 0,11 МПа, постоянно обновлять рабочую жидкую среду, подаваемую в струйные аппараты 7 и 10 и насыщающуюся в процессе работы газами разложения, и за счет понижения давления в сепараторе 8 увеличивать глубину вакуума в колонне 1.

Таким образом, настоящее изобретение решает актуальные задачи в нефтеперерабатывающей и ряде других отраслях, а именно реализуется экологически чистая технология вакуумной переработки многокомпонентных жидких продуктов, уменьшаются финансовые затраты на получение и поддерживание вакуума в колонне, увеличивается выход светлых фракций вакуумной перегонки нефтепродуктов.

Настоящее изобретение кроме нефтепереработки может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

1. Способ вакуумной перегонки жидкого продукта, включающий подачу в вакуумную колонну жидкого продукта, отвод из нее по меньшей мере одной жидкой фракции, подачу жидкой фракции после охлаждения в колонну в качестве циркуляционного орошения и откачивание из колонны струйным аппаратом парогазовой фазы, отличающийся тем, что подают в качестве активной среды в струйный аппарат жидкую фракцию вакуумной колонны, проводят в проточной части струйного аппарата путем смешения парогазовой фазы с жидкой фракцией охлаждение и сжатие парогазовой фазы с переводом в жидкое состояние конденсирующихся ее компонентов, подают образовавшуюся газожидкостную смесь из струйного аппарата в сепаратор, откуда после разделения на газообразную и жидкую фазы последнюю подают в качестве циркуляционного орошения в вакуумную колонну.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовую фазу из сепаратора откачивают и сжимают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, направляют из последнего газожидкостную смесь в дополнительный сепаратор, откуда сжатую газовую фазу подают потребителю, а жидкую фазу направляют в качестве активной среды в дополнительный струйный аппарат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовую фазу из сепаратора откачивают и сжимают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, направляют из последнего газожидкостную смесь в дополнительный сепаратор, откуда сжатую газовую фазу подают потребителю, а жидкую фазу из сепаратора направляют в дополнительный сепаратор, где она смешивается с жидкой фазой, отделившейся в результате разделения газожидкостной смеси, поступившей из дополнительного струйного аппарата, после чего жидкая фаза из дополнительного сепаратора направляется частично на циркуляционное орошение вакуумной колонны и частично в качестве активной среды в сопло дополнительного струйного аппарата, а избыток жидкой фазы отводится потребителю в виде продукта перегонки дистиллята.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что активную среду до подачи ее в струйный аппарат охлаждают.

5. Установка вакуумной перегонки жидкого продукта, содержащая вакуумную колонну с магистралями подвода жидкого продукта и циркуляционного орошения и отвода парогазовой фазы и по меньшей мере одной жидкой фракции, насос, подключенный входом к магистрали отвода жидкой фракции, и струйный аппарат, отличающаяся тем, что установка снабжена сепаратором, струйный аппарат выполнен жидкостно-газовым и подключен жидкостным входом к выходу насоса, газовым входом к магистрали отвода парогазовой фазы и выходом к сепаратору, а последний выходом по жидкости подключен к магистрали циркуляционного орошения.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным насосом, установленным на магистрали циркуляционного орошения, причем входом дополнительный насос подключен к сепаратору, а выходом через магистраль циркуляционного орошения к вакуумной колонне.

7. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что на магистрали между жидкостным входом струйного аппарата и выходом из вакуумной колонны жидкой фракции установлен холодильник.

8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным струйным аппаратом, дополнительным сепаратором и циркуляционным насосом, причем дополнительный сепаратор подключен к выходу жидкости из основного сепаратора, дополнительный струйный аппарат подключен жидкостным входом к выходу циркуляционного насоса, газовым входом к основному сепаратору и выходом к дополнительному сепаратору, а выход по жидкости из дополнительного сепаратора подключен к циркуляционному насосу.

9. Установка по пп.5 и 8, отличающаяся тем, что магистраль подвода циркуляционного орошения подключена к выходу циркуляционного насоса.

10. Установка по пп. 5 и 8, отличающаяся тем, что на магистрали между жидкостным входом дополнительного струйного аппарата и выходом по жидкости дополнительного сепаратора установлен холодильник.

РИСУНКИ

Рисунок 1