Способ создания вакуума в массообменных колоннах

 

Использование: в химической и нефтеперерабатывающей технологии и, в частности, для перегонки жидких смесей под вакуумом. Сущность изобретения заключается в том, что отсос паров осуществляют вакуумсоздающей системой, подключенной к вакуум-насосу и выполненной в виде последовательно соединенных абсорбера, сепаратора-фазоразделителя и холодильника, при этом для конденсации газопаров и создания вакуума используют жидкую фазу с наинизшей температурой застывания, применяя ее как абсорбент, предварительно отделяя эту фазу в фазоразделителе и дополнительно охлаждая после этого до температуры не ниже температуры ее застывания. 1 ил.

Изобретение относится к химической и нефтеперерабатывающей технологии, в частности к перегонке жидких смесей под вакуумом.

Из уровня техники известны следующие способы создания вакуума, применяемые в нефтеперерабатывающей промышленности механический метод (сухими и мокрыми поршневыми и ротационными насосами); физический метод создания вакуума, основанный на мгновенной конденсации водяных паров (отходящих с верха колонны) в поверхностном конденсаторе или в конденсаторе смешения; использование кинетической энергии струи активной жидкости в эжекторах и т.д. [1] Комбинация одних из вышеуказанных способов, использована в способе создания вакуума [2] применяемого при переработке мазута.

Согласно этому способу, перегонку подогретого мазута ведут с созданием вакуума в вакуумной колонне с отбором боковыми погонами дистиллятных фракций, выводом с верха колонны некоденсируемых газов и паров и подачей с низа колонны на дополнительное извлечение дистиллятной фракции под вакуумом, которое проводят в присутствии некоденсируемых паров и газов вакуумной колонны. Затем осуществляют конденсацию и абсорбцию выделенной из остатка дистиллятной фракции охлажденной смесью нижнего бокового погона вакуумной колонны и выделенной из остатка дистиллятной фракции.

Недостатком этого способа создания вакуума является неполное использование энергии охлажденной жидкости для конденсации паров и создания более глубокого вакуума для увеличения отбора дистиллятных фракций.

Известен также способ создания вакуума в массообменных колоннах, в котором отсос нескоденсированных газов с верха колонны осуществляют охлажденной флегмой, которая образуется при конденсации нефтяных паров, уходящих из массообменной колонны. Нефтяные пары из массообменной колонны поступают в поверхностные конденсаторы. Образовавшийся конденсат нефтяных паров флегма стекает в сборник, а часть ее возвращается на орошение массообменной (ректификационной) колонны. С помощью струйного насоса флегме сообщается энергия давления, обеспечивающая отсос газов. Охлаждаясь в холодильнике, флегма подается в эжектор, которым газы отсасываются из конденсаторов. Смесь несконденсированных газов и флегмы разделяется в сепараторе. Газы выбрасываются в атмосферу или отводятся на переработку (или очистку), а флегма из сепаратора снова поступает в сборник, откуда струйным насосом вновь подается в эжектор [3] Недостатком прототипа является то, что отсос неконденсируемых газов осуществляется общей массой охлажденной флегмы, образующейся при конденсации паров, уходящих из массообменных колонн. Это приводит к многократному ее загрязнению за счет обогащения загрязняющими компонентами парогазов, откачиваемых с верха колонны, что значительно ухудшает качество дистиллятов, отводимых в виде целевых компонентов и приводит к дополнительным затратам на их доочистку.

Технической задачей, решаемой изобретение является снижение энергозатрат на создание вакуума при переработке нефтепродуктов, с одновременным повышением чистоты целевых продуктов, снижения загрязнения окружающей среды и повышения производительности разделения.

Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что в способе создания вакуума в массообменных колоннах, заключающимся в конденсации паров, уходящих из массообменной колонны и отсосе неконденсируемых газопаров вакуумсоздающей системой, согласно изобретению, последняя подключена к вакуум-насосу и выполнена в виде последовательно соединенных абсорбера, сепаратора-фазоразделителя и холодильника, при этом для конденсации газопаров и создания вакуума используют жидкую фазу с наинизшей температурой застывания, используя ее как абсорбент, предварительно отделяя эту фазу в фазоразделителе и дополнительно охлаждая после этого до температуры не ниже температуры ее застывания (замерзания).

На чертеже приведена принципиальная схема, иллюстрирующая пример осуществления способа.

Предложенный способ осуществляется следующим образом (пример конкретного осуществления способа).

Исходное сырье, мазут (например, остаток атмосферной перегонки нефти) в количестве 250 т/ч подают по линии 1 в печь 2 для подогрева и в виде нагретого потока с температурой 385^oC и под давлением 200 mm. Hg, направляют по линии 3 в колонну 4. Из промежуточного сечения колонны 4 выводят дистиллят по линии 5 в количестве 120 т/ч. С низа колонны 4 выводят остаток перегонки по линии 6 в количестве 130 т/ч. Колонна 4 имеет циркуляционные орошения 7, отводящее из нее избыток тепла конденсации паров. В низ колонны по линии 8 подают водяной пар из расчета 0,5% масс, на сырье перегонки.

С верха колонны 4 по линии 9 отводят пары и газы в количестве 2400 кг/ч, с температурой 120^oC, под давлением 26 mm.Hg и направляют их в абсорбер 10. В абсорбере 10 часть паров и газов конденсируется охлажденным абсорбентом; образовавшаяся смесь абсорбента с сконденсировавшейся частью паров и газов с температурой 5^oC по линии 11 направляют в приемник 12 (представляющего собой гидрозатвор) сепаратора-фазоразделителя 13. Из приемника 12 через переливную стенку 14 и сепаратор 15, частично разделенная на газовую и жидкую фракции, смесь поступает в фазоразделитель 16, например, отстойного типа, или оборудованного средством для разделения фаз в тонких слоях (не исключается также и обработка широко известными диэмульгаторами).

В зоне фазоразделения происходит окончательное отделение газовой фазы и разделение жидкой фазы, представляющей из себя эмульсию из смеси полярных жидкостей, которые при разделении образуют сплошные непрерывные фазные слои.

Таким образом, смесь разделяется в фазоразделителе на составляющие фазы жидкую N 1 (ввода); жидкую N 2 (углеводороды) и газовую, которые отводятся из фазоразделителя со ответственно по линиям 17; 18; 19. Балансовый избыток жидкой фазы N 2 по линии 20 отводится из системы, а остальная ее часть направляется в холодильник 21, из которого эта часть, охлажденная до температуры минус 5^oC подается по линии 22 в верхнюю часть абсорбера 10 в качестве абсорбента. С верха абсорбера 10, несконденсировавшиеся парогазы с температурой до минус 4^oC и под давлением 28 mm.Hg в количестве до 268 мг/ч по линии 23 отводятся на вакуумный насос (на схеме условно не показан).

Предложенный способ позволяет значительно снизить нагрузку на вакуумный насос и за счет этого сократить энергозатраты на создание вакуума, кроме того использование в качестве абсорбента дистиллятную фракцию с минусовой точкой замерзания, позволяет достичь более глубокого вакуума, при этом температура замерзания этой фракции может регулироваться как изменением технологических параметров колонны, так и изменением числа теоретических тарелок в верхней части колонны). Для циркуляционной системы абсорбер-фазоразделитель не требуется внешняя подпитка, а неизбежные загрязненные продукты образуются в минимальных количествах и выводятся отдельными потоками, что значительно упрощает их утилизацию. Предложенный способ может быть также применен и для перегонки мазутов, в качестве испаряющих агентов которых могут не применяться полярные жидкости, поскольку, в предложенном способе, температура циркулирующего абсорбента поддерживается всегда выше точки его замерзания (при выходе из холодильника 21).

На практике предложенный способ создания вакуума минимум в четыре раза эффективней самых совершенных способов с использованием вакуумных насосов.

Формула изобретения

Способ создания вакуума в массообменных колоннах, заключающийся в конденсации паров, уходящих из массообменной колонны, и отсосе несконденсированных газопаров вакуумсоздающей системой, отличающийся тем, что последняя подключена к вакуум-насосу и выполнена в виде последовательно соединенных абсорбера, сепаратора-фазоразделителя и холодильника, при этом для конденсации газопаров и создания вакуума используют жидкую фазу с наинизшей температурой застывания, используя ее, как абсорбент, предварительно отделяя эту фазу в фазоразделителе и дополнительно охлаждая после этого до температуры не ниже температуры ее застывания.

РИСУНКИ

Рисунок 1