Способ перегонки многокомпонентной смеси и установка для его осуществления

 

Изобретение относится преимущественно к области нефтехимии. В части способа как объекта изобретения сущность изобретения заключается в том, что жидкую рабочую среду подают в эжектор насосом из сепаратора и в последний подают из эжектора полученную в нем жидкостно-газовую смесь. Жидкую рабочую среду охлаждают и одновременно за счет этого нагревают циркулирующую часть остатка путем подачи насосом жидкой рабочей среды через теплообменник-нагреватель, а в процессе работы поддерживают режим, при котором температура сред в сепараторе выше температуры жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора, последняя выше температуры остатка на выходе из колонны, а температура парогазовой фазы на входе в эжектор ниже температуры последней. В части устройства как объекта изобретения сущность заключается в том, что установка снабжена сепаратором, выход эжектора и вход насоса подключены к сепаратору, а насос подключен к входу в сопло эжектора через теплообменник-нагреватель. Данные способ перегонки и установка для его реализации позволяют повысить экономичность процесса перегонки многокомпонентной смеси. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области перегонки различных многокомпонентных смесей, преимущественно к перегонке нефтепродуктов.

Известен способ перегонки многокомпонентных смесей, включающий подачу в ректификационную колонну исходного продукта, отвод из колонны парогазовой фазы, отвод остатка, причем отвод парогазовой фазы осуществляют путем ее откачки жидкостно-газовым эжектором (см. SU, авт. св. N 724149, кл. C 10 G 7/06, 1980).

В этом же указанном выше авторском свидетельстве описана установка, содержащая ректификационную колонну, жидкостно-газовый эжектор и насос, при этом эжектор со стороны входа в сопло подключен к выходу насоса и со стороны газового входа подключен к магистрали отвода парогазовой фазы ректификационной колонны, а последняя выполнена с магистралью отвода остатка.

Описанные выше способ перегонки многокомпонентной смеси и установка для его реализации позволяют производить разделение многокомпонентной смеси под вакуумом, созданным с помощью жидкостно-газового эжектора. Однако в этих технических решениях работа эжектора зависит от режима орошения в ректификационной колонне, что в ряде случаев не позволяет получить требуемую величину вакуума в ректификационной колонне и может привести к работе эжектора в неоптимальном режиме с соответствующим увеличением расхода энергии на создание и поддержание вакуума.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является способ перегонки многокомпонентной смеси, включающий подачу в ректификационную колонну исходного продукта, отвод остатка, организацию циркуляции части остатка с нагревом последнего в теплообменнике-нагревателе и отвод из ректификационной колонны парогазовой фазы, путем ее откачки жидкостно-газовым эжектором, в сопло которого подают жидкую рабочую среду (см. SU, авт. св. N 910725, кл. C 10 G 7/06, 1982).

В указанном авторском свидетельстве описана также наиболее близкая по достигаемому результату установка перегонки многокомпонентной смеси, содержащая ректификационную колонну, жидкостно-газовый эжектор, насос и теплообменник-нагреватель, при этом эжектор со стороны входа в его сопло подключен к выходу насоса и со стороны газового входа подключен к магистрали отвода парогазовой фазы ректификационной колонны, а последняя выполнена с магистралью циркуляции остатка и теплообменник-нагреватель установлен на ней.

В данных технических решениях (авт. св. СССР N 910725) вакуум в ректификационной колонне создают с помощью жидкостно-газового эжектора, в котором в качестве жидкой рабочей среды используют фракцию циркуляционного орошения, причем в процессе работы жидкую рабочую среду охлаждают в специальном холодильнике, в то время как часть циркулирующего остатка нагревают в кипятильнике. Таким образом, имеют место значительные затраты энергии одновременно и на нагрев и на охлаждение различных сред в процессе перегонки, причем отходящие потоки тепла и "холода" не используются.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение экономичности процесса перегонки многокомпонентной смеси путем оптимизации температуры сред относительно друг друга в процессе проведения процесса перегонки, а также путем рационального использования тепловых потоков, а именно использование избытка тепла жидкой рабочей среды на нагрев циркулирующей части остатка.

Указанная задача в части способа как объекта изобретения решается за счет того, что в способе перегонки многокомпонентной смеси, включающем подачу в ректификационную колонну исходного продукта, отвод остатка, организацию циркуляции части остатка с нагревом последнего в теплообменнике-нагревателе и отвод из ректификационной колонны парогазовой фазы путем ее откачки жидкостно-газовым эжектором, в сопло которого подают жидкую рабочую среду, последнюю подают в эжектор насосом из сепаратора, из эжектора жидкостно-газовую смесь подают в сепаратор, жидкую рабочую среду охлаждают и одновременно за счет этого нагревают циркулирующую часть остатка путем подачи насосом жидкой рабочей среды через теплообменник-нагреватель, часть жидкой рабочей среды из сепаратора подают в ректификационную колонну в качестве циркуляционного орошения, а в установке поддерживают режим работы при котором Т_с > Т_н > Т_b > Т_d, где Т_с - температура сред в сепараторе; Т_н - температура жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора; Т_b - температура остатка на выходе из колонны; T_d - температура парогазовой фазы на входе в эжектор.

При работе эжектора возможна организация вскипания жидкой рабочей среды при истечении ее из сопла эжектора.

В части устройства как объекта изобретения поставленная задача достигается за счет того, что в установке перегонки многокомпонентной смеси, содержащей ректификационную колонну, жидкостно-газовый эжектор, насос и теплообменник-нагреватель, при этом эжектор со стороны входа в его сопло подключен к выходу насоса и со стороны газового входа подключен к магистрали отвода парогазовой фазы ректификационной колонны, а последняя выполнена с магистралью циркуляции остатка и теплообменник-нагреватель установлен на ней, причем установка снабжена сепаратором, выход эжектора и вход насоса подключены к сепаратору, и насос подключен к входу в сопло через теплообменник-нагреватель.

Проведенные исследования показали, что на работу установки при проведении перегонки многокомпонентной смеси существенное влияние оказывает относительная величина температуры парогазовой фазы, остатка, жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора и в сепараторе.

Было установлено, что оптимальные условия работы жидкостно-газового эжектора достигаются при условии, когда температура жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора выше температуры парогазовой фазы на входе в эжектор, температура сред в сепараторе выше температуры жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора, установка снабжена сепаратором, а выход эжектора и вход насоса подключены к сепаратору. Оказалось, что в установке перегонки многокомпонентной смеси при данных условиях удалось организовать квазиизотермический процесс сжатия откачиваемой парогазовой фазы в жидкостно-газовом эжекторе, т.е. процесс сжатия, при котором температура подымается только на 2 - 5^oC. Одновременно с этим подача жидкой рабочей среды при температуре выше температуры откачиваемой парогазовой фазы позволяет организовать процесс интенсивного растворения откачиваемой среды в жидкой рабочей среде. Это особенно предпочтительно когда в качестве жидкой рабочей среды используется конденсат парогазовой фазы, который получили в сепараторе в процессе откачки парогазовой фазы из ректификационной колонны, либо в качестве жидкой рабочей среды использовали дистиллят ректификационной колонны, который в процессе работы установки постепенно, по мере конденсации парогазовой фазы, заменяется на конденсат последней. В результате растворения в жидкой рабочей среде части парогазовой фазы, родственной по составу жидкой рабочей среде удалось, решить сразу две задачи - увеличить выход жидкого продукта в процессе перегонки и снизить нагрузку на сепараторе в процессе разделения в нем газожидкостной смеси на жидкую рабочую среду и сжатый газ.

Кроме того, дополнительного повышения эффективности работы эжектора удалось добиться путем организации процесса вскипания жидкой рабочей среды при истечении ее из сопла эжектора. Это позволяет, с одной стороны, уменьшить потери энергии в процессе смешения откачиваемой парогазовой фазы и жидкой рабочей среды и, с другой стороны, интенсифицировать процесс растворения родственной по составу части парогазовой фазы в жидкой рабочей среде в процессе их конденсации по мере роста давления при сжатии полученной в эжекторе смеси.

Кроме описанных выше процессов предложенное соотношение температур в процессе перегонки многокомпонентной смеси, а также подключение насоса к входу в сопло эжектора через теплообменник-нагреватель позволило организовать передачу тепла жидкой рабочей среды циркулирующей части остатка нижней части ректификационной колонны, что в значительной степени повышает экономичность процесса перегонки.

Таким образом, суммируя вышеизложенное, удалось решить поставленную в изобретении задачу - повысить экономичность процесса перегонки многокомпонентной смеси в предназначенной для этого установке.

На чертеже представлена схема установки в которой реализован описываемый способ перегонки многокомпонентной смеси.

Установка перегонки многокомпонентной смеси содержит ректификационную колонну 1, жидкостно-газовый эжектор 2, насос 3 и теплообменник-нагреватель 4. Эжектор 2 со стороны входа 5 в его сопло подключен к выходу насоса 3 и со стороны газового входа 6 подключен к магистрали 7 отвода парогазовой фазы ректификационной колонны 1, а последняя выполнена с магистралью 8 циркуляции остатка и теплообменник-нагреватель 4 установлен на ней. Установка снабжена сепаратором 9, выход эжектора 2 и вход насоса 3 подключены к сепаратору 9, последний подключен посредством магистрали 10 к ректификационной колонне 1, а насос 3 подключен к входу 5 в сопло эжектора 2 через теплообменник-нагреватель 4.

Описываемый способ перегонки многокомпонентной смеси реализуется следующим образом.

В ректификационную колонну 1 подают исходный продукт, который в процессе перегонки разделяется на дистиллят и остаток. Необходимое для проведения перегонки испарение осуществляют в теплообменнике-нагревателе 4 путем направления через него части остатка по магистрали 8. Поддержание вакуума в ректификационной колонне 1 и отвод из нее парогазовой фазы осуществляют путем ее откачки через магистраль 7 жидкостно-газовым эжектором 2, в сопло которого подают жидкую рабочую среду из сепаратора 9 насосом 3. Истекая из сопла эжектора 2 жидкая рабочая среда увлекает в эжектор откачиваемую парогазовую фазу и смешивается с ней с одновременным, практически изотермическим, сжатием в эжекторе 2 откачиваемой парогазовой фазы. В процессе смешения парогазовая фаза или ее часть, родственная по составу и по физическим параметрам, таким, например, как температура кипения или давление насыщенных паров жидкой рабочей среды, растворяется в жидкой рабочей среде. Полученная в эжекторе 2 смесь парогазовой фазы и жидкой рабочей среды направляется в сепаратор 9, где она разделяется на сжатый газ (если он будет иметь место) и жидкую рабочую среду. Сжатый газ отводится потребителю по его назначению, а жидкая рабочая среда подается насосом 3 вновь в сопло жидкостно-газового эжектора 5 и часть жидкой рабочей среды из сепаратора 9 подается в ректификационную колонну 1 в качестве циркуляционного орошения. В процессе подачи жидкой рабочей среды в сопло эжектора 2 ее охлаждают до требуемой рабочей температуры, направляя ее через теплообменник-нагреватель 4. Одновременно за счет тепла жидкой рабочей среды в теплообменнике-нагревателе 4 нагревают циркулирующую часть остатка ректификационной колонны 1.

Возможен вариант работы эжектора 2, когда жидкая рабочая среда вскипает в процессе истечения из сопла эжектора 2. В этом случае откачка парогазовой фазы осуществляется паровым или жидкостно-паровым потоком активной среды. В процессе смешения и сжатия смеси парогазовой фазы и потока активной среды, по мере роста давления парогазовая или парожидкостная смесь конденсируется с образованием жидкостного или газожидкостного потока, который из эжектора 2 поступает в сепаратор 9. Во всем остальном работа установки в данном варианте ничем не отличается от описанного выше варианта.

Еще раз необходимо отметить, что необходимым условием для достижения поставленной задачи является поддержание соотношения температур сред, при котором температура сред в сепараторе 9 (Т_с) выше температуры жидкой рабочей среды на входе 5 в сопло эжектора 2 (Т_н), последняя выше температуры остатка на выходе из колонны 1 (Т_b), а температура парогазовой фазы на входе в эжектор 2 (Т_d) ниже температуры остатка на выходе из колонны 1 (Т_b).

Данное изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической и ряде других отраслей промышленности.

Формула изобретения

1. Способ перегонки многокомпонентной смеси, включающий подачу в ректификационную колонну исходного продукта, отвод остатка, организацию циркуляции части остатка с нагревом последнего в теплообменнике-нагревателе и отвод из ректификационной колонны парогазовой фазы, путем ее откачки жидкостно-газовым эжектором, в сопло которого подают жидкую рабочую среду, отличающийся тем, что жидкую рабочую среду подают в эжектор насосом из сепаратора и в последний подают из эжектора полученную в нем жидкостно-газовую смесь, при этом жидкую рабочую среду охлаждают и одновременно за счет этого нагревают циркулирующую часть остатка путем подачи насосом жидкой рабочей среды через теплообменник-нагреватель, часть жидкой рабочей среды из сепаратора подают в ректификационную колонну в качестве циркуляционного орошения, а в установке поддерживают режим работы, при котором T_c > T_н > T_в > T_d, где T_c - температура сред в сепараторе;
T_н - температура жидкой рабочей среды на входе в сопло эжектора;
T_в - температура остатка на выходе из колонны;
T_d - температура парогазовой фазы на входе в эжектор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что организуют вскипание жидкой рабочей среды при истечении ее из сопла эжектора.

3. Установка перегонки многокомпонентной смеси, содержащая ректификационную колонну, жидкостно-газовый эжектор, насос и теплообменник-нагреватель, при этом эжектор со стороны входа в его сопло подключен к выходу насоса и со стороны газового входа подключен к магистрали отвода парогазовой фазы ректификационной колонны, а последняя выполнена с магистралью циркуляции остатка и теплообменник-нагреватель установлен на ней, отличающаяся тем, что установка снабжена сепаратором, выход эжектора и вход насоса подключены к сепаратору, а насос подключен к входу в сопло эжектора через теплообменник-нагреватель.

РИСУНКИ

Рисунок 1