Способ вакуумной перегонки многокомпонентной жидкой смеси, преимущественно углеводородного состава и установка для его осуществления

 

Использование: в нефтехимической промышленности для ректификации многокомпонентных смесей, преимущественно углеводородного состава, например, нефтяного сырья или в химической, пищевой, фармацевтической и т.п. отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что откачку парогазовой смеси из ректификационной колонны ведут вакуумсоздающим устройством, в качестве которого используют жидкостно-газоструйный аппарат, соединенный с закрытой емкостью, выполненной в виде фазоразделителя, и насосом, совместно образующими циркуляционную систему, конденсацию смеси осуществляют в фазоразделителе, в котором парогазожидкостная смесь разделяется по крайней мере на три фазы, одна из которых в виде несконденсированных парогазов выводится на утилизацию, а жидкие фракции после расслоения на сплошные слои фаз выводятся из фазоразделителя отдельными потоками в виде целевых фракций; в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства используют или часть одной из отводимых из фазоразделителя фракции, или используют воду, пары которой могут вводиться с исходным сырьем, или подаваться в одну из секций ректификационной колонны. Кроме того, в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства может быть использована часть дистиллята из одного из боковых погонов. Дополнительно используют струйный аппарат в качестве смесителя для приготовления высокодисперсной эмульсии циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства и дистиллята из одного из боковых погонов. Сущность установки, реализующей предложенный способ, заключается в том, что вакуумсоздающее устройство выполнено в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газоструйного аппарата, фазоразделителя и насоса, при этом фазоразделитель выполнен в виде закрытой емкости с зоной ввода парогазожидкостной струи из напорной линии струйного аппарата и зоной отстоя конденсата, причем зона ввода струи отделена от зоны отстоя гидрозатвором в виде гасителя-отражателя кинетической энергии струи, а зона отстоя снабжена патрубками для раздельного отвода несконденсированных парогазов и по крайней мере двух жидких фаз, образующихся в зоне отстоя после расслоения конденсата на сплошные слои фаз. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к массообменным аппаратам для разделения многокомпонентных смесей и может быть использовано преимущественно в нефтехимической промышленности для ректификации многокомпонентных смесей, преимущественно углеводородного состава, например нефтяного сырья или в химической, пищевой, фармацевтической и т.п. отраслях промышленности.

Известен способ и реализующее ее устройство, предназначенные для разделения многокомпонентной смеси, преимущественно углеводородного состава, включающие подачу жидкого продукта в ректификационную колонну под вакуумом с разделением ее на парогазовую и жидкую фазы, откачку из нее газов и паров вакуумсоздающим устройством с последующим разделением ее путем конденсации на жидкую и несконденсированную парогазовую фракции с отводом последней на утилизацию.

Недостатком прототипа как в части способа, так и устройства, является использование в качестве активной жидкости струйного аппарата конденсата из сепаратора, что приводит к многократному его обогащению загрязняющими компонентами парогазов, откачиваемых с верха колонны. Это значительно ухудшает качество дистиллята, отводимого в виде целевой фракции, и приводит к дополнительным затратам на его доочистку.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение чистоты целевых продуктов при одновременном снижении энергозатрат, загрязнения окружающей среды и повышении производительности.

Решение поставленной задачи (в части способа) обеспечивается тем, что в способе вакуумной перегонки многокомпонентной жидкой смеси, преимущественно углеводородного состава, например, нефтяного сырья, включающем ввод исходной смеси в ректификационную колонну под вакуумом с разделением ее на парогазовую и жидкую фазы, откачку из нее парогазов вакуумсоздающим устройством с последующим разделением ее путем конденсации на жидкую и несконденсированную парогазовую фракции с отводом последней на утилизацию, согласно изобретению, в качестве вакуумсоздающего устройства используют жидкостно-газоструйный аппарат, соединенный с закрытой емкостью, выполненной в виде фазоразделителя и насосом, совместно образующими циркуляционную систему, конденсацию осуществляют в фазоразделителе, а жидкую фракцию после конденсации отстаивают и после ее расслоения на сплошные слои фаз выводят из фазоразделителя отдельными потоками в виде целевых фракций. Предпочтительно использовать в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства часть одной из отводимых из фазоразделителя фракций. Кроме того, в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства можно использовать воду, пары которой вводятся или с исходным сырьем, или подаются в одну из секций ректификационной колонны. Также для этого можно использовать часть дистиллята из одного из боковых погонов.

Решение поставленной задачи (в части устройства) обеспечивается тем, что в установке для вакуумной перегонки многокомпонентной жидкой смеси, преимущественно углеводородного состава, например, нефтяного сырья, содержащей ректификационную колонну под вакуумом с магистралью ввода исходного сырья и магистралью отвода парогазов, соединенной вакуумсоздающим устройством, согласно изобретению, вакуумсоздающее устройство выполнено в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газоструйного аппарата, фазоразделителя и насоса, при этом фазоразделитель выполнен в виде закрытой емкости с зоной ввода парогазожидкостной струи из напорной линии струйного аппарата и зоной отстоя конденсата, причем зона ввода струи отделена от зоны отстоя гидрозатвором в виде гасителя-отражателя кинетической энергии струи, а зона отстоя снабжена патрубками для раздельного отвода по крайней мере двух жидких фаз, образующихся в зоне отстоя после расслоения конденсата на сплошные слои фаз.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенной установки, реализующей заявленный способ.

Установка содержит ректификационную вакуумную колонну 1 с магистралью 2 подвода нагретой многокомпонентной жидкой смеси, преимущественно углеводородного состава в виде нефтяного сырья, магистралью 3 отвода боковым погоном жидкой фракции, магистралью 4 отвода остатка колонны, магистралью 5 отвода парогаза. Магистраль 5 связывает верхнюю часть ректификационной колонны с циркуляционным контуром вакуумсоздающего устройства, состоящего из жидкостно-газоструйного аппарата 6 (в дальнейшем струйного аппарата), холодильника 7, насоса 8 и фазоразделителя 9, выполненного в виде закрытой емкости, снабженной зоной ввода парогазожидкостной струи из напорной линии струйного аппарата 6 и зоной отстоя конденсата, причем зона ввода струи отделена от зоны отстоя гидрозатвором 10, выполненным в виде гасителя-отражателя кинетической энергии струи, а зона отстоя снабжена патрубками, соединенными с отводящими линиями 11, 12, 13, 14 соответственно для раздельного отвода несконденсированных парогазов и избытков жидких фаз, образующихся в зоне отстоя после расслоения конденсата на сплошные слои фаз. Линия 11 подключена, например, к топливной системе завода, а линии 12, 13, 14 к соответствующим сборникам нефтепродуктов (на чертеже не показаны). В варианте выполнения к линии 14 подключен циркуляционный контур вакуумсоздающего устройства, в который часть отводимой жидкой фазы закачивается насосом 8. В других вариантах выполнения при использовании в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства части дистиллята из одного из боковых погонов в фазоразделитель 9 дополнительно подведена линия 15 для ввода в него этого дистиллята. Кроме того, для ввода от посторонних источников реагентов, интенсифицирующих процесс расслоения конденсата, фазоразделитель 9 может быть снабжен патрубком 16.

Установка, реализующая предложенный способ, работает следующим образом.

Нагретая многокомпонентная жидкая смесь, преимущественно углеводородного состава, например нефтяное сырье, в парожидкостном виде по магистрали 2 поступает на перегонку в ректификационную вакуумную колонну 1 с давлением 40-60 мм рт. ст. Боковым погоном из вакуумной колонны отводится вакуумный газойль по магистрали 3, а с низа колонны по магистрали 4 отводится остаток колонны гудрон. Через верх ректификационной вакуумной колонны по магистрали 5 отводятся несконденсированные парогазы фракций, которые отсасываются жидкостно-газоструйным аппаратом 6 за счет энергии, закачиваемой в него насосом 8 активной жидкости, циркулирующей по замкнутому контуру. Холодильник 7 обеспечивает необходимую температурную стабилизацию (если в струйном аппарате 6 производят изотермическое сжатие, то холодильник 7 можно исключить). На выходе из струйного аппарата 6 образуется двухфазная смесь с давлением более 0,15 МПа, которая поступает в зону ввода струи фазоразделителя 9. Вертикальная перегородка гидрозатвора 10 гасит кинетическую энергию струи и предотвращает попадание конденсата в колонну в случае ее остановки. В фазоразделителе 9 вакуумсоздающего устройства происходит окончательная конденсация парогазов, и смесь разделяется на газовую и жидкую фракции. Газовая фракция в виде несконденсировавшихся парогазов по магистрали 11 отводится на утилизацию, например в топливную систему завода. Жидкая фаза в виде конденсата, представляющего собой неоднородную систему, расслаивается на сплошные слои жидких фаз, избыток которых затем раздельно выводится по отводящим линиям 12, 13, 14 отдельными потоками в виде целевых фракций в соответствующие приемники нефтепродуктов (на чертеже не показаны).

Основной особенностью заявленных способа и устройства является то, что в качестве активной жидкости струйного аппарата используют жидкость, которая образует с конденсатом неустойчивую систему, способную при отстое расслаиваться на непрерывные сплошные фазные слои. Если такой конденсат, являющийся неоднородной системой, способен расслоиться на несколько фазных слоев, то фазоразделитель оборудуется соответствующим количеством патрубков для отвода фазной жидкости этих слоев этих фаз. Кроме того, фазоразделитель 9 может быть выполнен в виде многоступенчатой фазоразделяющей системы, то есть каждый фазный слой жидкости в дальнейшем после слива из фазоразделителя 9 может быть направлен в дополнительную ступень фазоразделительной системы, где эта фаза (если она также является неоднородной системой) может быть дополнительно расслоена или естественным путем, или с применением методов интенсификации расслоения (с помощью реагентов или физико-механических методов. Последнее касается также и основного фазоразделителя, в который по патрубку 16 могут быть введены химические реагенты интенсификаторы расслоения. В качестве фазоразделителя можно использовать уже имеющееся стандартное оборудование. В зависимости от природы дисперсной фазы различают прямые эмульсии типа масло/вода и обратные эмульсии типа вода/масло, то есть эмульсии неполярной жидкости в полярной эмульсии первого рода и эмульсии первого рода и эмульсии полярной жидкости и неполярной эмульсии второго рода. Одна из подобных (аналогичных) эмульсий, получаемая в фазоразделителе 9, является кинетически и агрегативно неустойчивой системой, поскольку является грубой дисперсией. Характерным свойством таких дисперсий является коалесценция дисперсной фазы, в результате чего происходит естественное расслоение эмульсии в течение непродолжительного периода времени на сплошные непрерывные жидкие фазы. Конденсат в фазоразделителе 9 образует вышеописанную эмульсию, которая расслаивается на сплошные непрерывные жидкие фазы, избыток которых и отводится разными потоками по соответствующим линиям.

В варианте работы в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства используют часть одной из отводимых из фазоразделителя фракции (это может быть и полярный компонент, содержащийся в конденсате). Также в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства в некоторых случаях выгодно использовать воду, пары которой вводятся или с исходным сырьем, или подаются в одну из секций рефтификационной колонны. Кроме того, в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства можно использовать часть дистиллята из одного из боковых погонов и при необходимости добавлять реагенты, способствующие расслоению смеси конденсата с циркуляционным агентом вакуумсоздающего устройства. Если в конденсате откачиваемых газов содержится полярный компонент, то использовать этот компонент в качестве активной жидкости струйного аппарата можно производя выделение и накапливание (в циркуляционной системе вакуумсоздающего устройства) этого компонента с последующей полной заменой этим компонентом (после его накопления в достаточном количестве) жидкости, первоначально используемой в качестве активной в струйном аппарате.

Применение полярной жидкости в качестве активной жидкости в струйном аппарате, позволяет использовать его как эффективный смеситель для смещения полярной жидкости с откачиваемыми парогазами, что дополнительно способствует образованию эмульсии с высокодисперсной фазой, за счет чего обеспечивается необходимая скорость расслоения и чистота расслоенных фаз.

Основным преимущество заявленных способа и устройства является обеспечение работы вакуумсоздающего устройства без загрязнения уже разделенных фракций, это значительно снижает энергоемкость переработки нефтепродуктов и одновременно позволяет повысить качество и чистоту целевых фракций.

Формула изобретения

1. Способ вакуумной перегонки многокомпонентной жидкой смеси, преимущественно углеводородного состава, включающий ввод исходной смеси в ректификационную колонну под вакуумом с разделением ее на парогазовую и жидкую фазы, откачку парогазовой фазы вакуум-создающим устройством с последующим разделением ее путем конденсации на жидкую и несконденсированную парогазовую фракции с отводом последней на утилизацию, отличающийся тем, что в качестве вакуумсоздающего устройства используют жидкостно-газоструйный аппарат, соединенный с закрытой емкостью, выполненной в виде фазоразделителя, и насосом, совместно образующими циркуляционную систему, конденсацию осуществляют в фазоразделителе, а жидкую фракцию после конденсации отстаивают и после ее расслоения на сплошные слои фаз выводят из фазоразделителя отдельными потоками в виде целевых фракций.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкой смеси углеводородного состава используют нефтяное сырье.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства используют часть одной из отводимых из фазоразделителя фракции.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства используют воду, пары которой вводятся или с исходным сырьем, или подаются в одну из секций ректификационной колонны.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства используют часть дистиллята из одного из боковых погонов.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что струйный аппарат используют в качестве смесителя для приготовления высокодисперсной эмульсии циркуляционного агента вакуумсоздающего устройства и дистиллята из одного из боковых погонов.

7. Установка для вакуумной перегонки многокомпонентной жидкой смеси, преимущественно углеводородного состава, содержащая ректификационную колонну под вакуумом с магистралью ввода исходного сырья и магистралью отвода парогазов, соединенной с вакуумсоздающим устройством, и патрубок отвода несконденсированных парогазов, отличающаяся тем, что вакуумсоздающее устройство выполнено в виде циркуляционной системы из гидравлически сообщенных между собой жидкостно-газоструйного аппарата, фазоразделителя и насоса, при этом фазоразделитель выполнен в виде закрытой емкости с зоной ввода парогазожидкостной струи из напорной линии струйного аппарата и зоной отстоя конденсата, причем зона ввода струи отделена от зоны отстоя гидрозатвором в виде гасителя-отражателя кинетической энергии струи, а зона отстоя снабжена патрубками для разделительного отвода по крайней мере двух жидких фаз, образующихся в зоне отстоя после расслоения конденсата на сплошные слои фаз.

РИСУНКИ

Рисунок 1