Способ получения масляных фракций

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ путем ректификации мазута в вакуумной колонне с получением боковых погонов и остатка, направлением их в вакуум-приемники с получением в них жидкой и паровой фаз, отличающийся тем, что, с целью повьшення качества целевых продуктов, или боковой погон перед вводом в вакуум-приемник подвергают однократному нагреву, или жидкую фазу в вакуум-приемнике подвергают однократному или многократному нагреву , полученные при нагреве паровые фазы направляют в ректификационные колонны, которые орошают охлажденной масляной фракцией в количестве 7-16,5 мас,% от ее отбора, и с верха этих колонн отводят пары, конДен (Л сируют их и смешивают с исходным сырьем.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (11) 4(s)) С 10 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 4

" Е еавае

r, 4 * Вй » м (21) 3608090/23-04 (22) 18.05.83 (46) 28.02.85. Бюл. N - 8 (72) Б.К.Марушкин, И.А.Беликова, К.Ф.Богатых, М.Г.Рахимов, Л.Г.Сушко, Г.Г.Теляшев и М.Н.Миннуллин (71) Уфимский нефтяной институт (53) 665.637.048.5 (088 ° 8) (56) 1.Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. M.

"Химия", 1981, с. 186.

2.Там же, с. 196.

З.Корис А.Ф. Об изменении схемы работы отпарных колонн установок АТ.—

"Нефтепереработка и нефтехимия

1975, Р 7, с. 2-4. в вакуумной колонне с получением боковых погонов и остатка, направлением их в вакуум-приемники с получением в них жидкой и паровой фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевых продуктов, или боковой погон перед вводом в вакуум-приемник подвергают однократному нагреву, или жидкую фазу в вакуум-приемнике подвергают однократному или многократному нагреву, полученные при нагреве паровые фазы направляют в ректификационные колонны, которые орошают охлажденной масляной фракцией в количестве

7-16,5 мас.% от ее отбора, и с верха этих колонн отводят пары, конЩенсируют их и смешивают с исходным сырьем. С:: (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЛЯНЫХ

ФРАКЦИИ путем ректификации мазута

:- -ак. и ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ::

1142497

Изобретение относится к химической технологии, в частности к неАтелерерабатывающей промышленности, и может быть использовано для разделения мазута на масляные Аракции.

Известен способ получения масляных- фракций путем разделения мазута в вакуумных колоннах. Масляные Аракции выводят в вйде боковых погонов 10 с промежуточных тарелок, которые направляют в отпарные стриппинг-секции, Для испарения из масляных Аракций и из остатка-гудрона загрязняющих низкокипящих компонентов н низ отпарных 15 секций вводят водяной пар (11 .

Недостатком данного способа является то, что помимо затрат на технологический пар, увеличивается расход водяного пара.в эжекторах, снижается 20 производительность колонны и увеличивается загрязнение окружающей среды.

Для конденсации водяного пара необходима .установка конденсатора. Кроме того, использование водяного пара не позволяет поддерживать в колонне глубокий вакуум, так как это затруд-! няет его конденсацию.

Известен также способ разделения мазута, заключающийся в том, что 30 масляные Аракции получают в виде боковых погонов без включения в схему отпарных стриппингов с использованием водяного пара (сухой вакуум).

Это связано с необходимостью поддер- 35 жания более глубокого вакуума в колонне, а также с целью снижения энергозатрат и загрязнения окружающей среды (3j .

Недостаток данного способа заклю-40 чается в том, что из-за отсутствия отпарных секций масляные Аракции получают в широких пределах, выкипания (90-100 С) с большим содержанием за0 грязняющих низкокипящих компонентов. 45

Кроме того, значительное содержание дизельных компонентов в самой легкой масляной фракции приводит к снижению отбора светлых, а повышенное содержание масляных компонентов в гудроне 50 снижает отбор высоковязкой масляной фракции.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является, способ 55 получения масляных фракций путем ректификации мазута, заключающийся в том, что мазут подвергают ректификации с получением боковых погонов и остатка, которые направляют в вакуумприемники для самоиспарения загрязняющих компонентов за счет снижения давления, Образовавшиеся пары конденсируют и возвращают в исходное сырье.

Недостатком известного способа является низкая фракционирующая способность метода однократного испарения, на котором основано использование вакуум-приемников. Это приводит к тому, что в масляных фракциях, а также в гудроне и после вакуум-приемников остается большая часть низкокипящих загрязняющих компонентов. Это же обусловливает широкие пределы

0 выкипания масляных Аракций (72-87 С), снижение выхода светлых из-за попадания компонентов дизельного топлива в граничащую с ним масляную фракцию, что ухудшает качество масляных Аракций, снижает отбор светлых Аракций из-за попадания масляных компонентов в гудрон.

Цель изобретения — повышение качества целевых продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения масляных Аракций путем ректификации мазута в вакуумной колонне с получением боковых потоков и остатка, найравлением их в вакуумприемники с получением в них жидкой и паровой Ааз, или боковой погон перед вводом в вакуум-приемник подвергают однократно- му нагреву, или жидкую фазу в вакуум-приемнике подвергают однократному или многократному нагреву, полученные-при нагреве паровые фазы направляют в ректификационные колонны, которые орошают охлажденной масляной фракцией в количестве 7-16,5 мас.Ж от ее отбора и с верха этих колонн отводятся нары, конденсируют их и смешивают с исходным сырьем.

Нагрев укаэанных боковых погонов и жидких Ааз позволяет значительно повысить долю их испарения (например, на 10-15 отн.7 без необходимости создания глубокого вакуума. Для нагрева вод можно использовать тепло гудроновбго погона.

На фиг. 1-4 приведены схемы, иллюстрирующие предлагаемый способ.

Согласно Аиг. 1 последовательность выполнения технологических операций следующая. Боковой погон 1 выводят иэ основной колонны 2, под»42497

Пары с верха колонны 20 конденсируют в холодильнике 2-1 и собирают в емкости 22, из которой выводят дизельное топливо 23 ° Емкости 17 и 22, по линии 24 и 25 связаны с зжекционвергают однократному нагреву в нагревателе (теплообменнике) 3 и вводят в вакуум-приемник 4. Паровую фазу 5 направляют в ректификационную колонну 6, которую орошают охлажденной в холодильнике 7 частью 8 масляной Аракции 9. Поток пара 10 с верху ректификационной колонны направляют на конденсацию и далее смешивают с сырьем.

Последовательность выполнения технологических операций, показанных, на фиг. 2 и 3, от Аиг. 1 отличается тем, что боковой погон 1, выводимый из основной колонны 2, сначала вво- 15 дят в вакуум-приемник 4, а нагреву подвергают не испарившуюся за счет снижения давления жидкую Аазу бокового погона 11. Нагревателем служит змеевик 3. 20

Причем согласно фиг. ? нагрев производят однократно, а согласно фиг. 3. — многократно за счет секционирования жидкой фазы разделительными перегородками 12, через которые 25 последовательно перетекает жидкость.

На Аиг. 4 показана схема вакуумной колонны с вакуум-приемниками у каждой масляной Аракции и у гудрона.

Причем последовательность выполнения З0 технологических операций в .вакуумприемниках аналогична Аиг, 3. Боковые погоны 1 и гудрон 13 выводят из вакуумной колонны ? и подают в вакуум-приемники 4. Не испарившуюся за счет снижения давления жидкую фазу боковых погонов -11 многократно нагревают нагревателями 3 путем секционирования жидкой Аазы разделительными перегородками 12, через которые по- 40 следовательно проходит жидкость. Гудрон в вакуум-приемнике не нагревают.

Паровые фазы 5 из вакуум-приемников направляют в ректиАикационные колонны 6, которые орошают, охлажденной в холодильнике 7 частью 8 масляной фракции 9 или частью 14 утяжеленного гудрона 15. Поток паров 10 с верха ректификационных колонн конденсируют в холодильнике 16 и собирают в емкости 17. Из емкости сконденсировавшийся поток 18 направляют в сырьемазут 19. ной системой для создания вакуума.

По тепнообменнику 26 циркулирует жидкий поток 27, создающий жидкую флегму по колонне.

Пример конкретного выполнения показан на промышленной вакуумной колонне, предназначенной для выделения из мазута дизельного топлива трех масляных Аракций (I,Ï,П0 и остатка-гудрона. Дизельное топливо выводят из основной колонны вместе с потоком верхнего циркуляционного орошения, масляные Аракции выводят в виде боковых погонов, а гудрон с низа колонны.

Необходимость испарения из мазута компонентов, выкипающих до 480 С, требует поддержания в колонне низкого остаточного давления порядка

20 мм рт.ст. С учетом гидравлического сопротивления типовых клапанных тарелок (3,0 мм рт.ст.) давление в зоне вывода бокового погона 1 масляной фракции равно 37,5 мм рт.ст. в зоне вывода П бокового погона

51,5 мм рт.ст., в зоне Ш—

65 мм рт.ст. и в зоне вывода гудрона 79,5 мм рт.ст.

Все боковые погоны и гудрон направляют в вакуум-приемники для испарения из них низкокипящих компонентов.

Выполняют 3 варианта согласно предлагаемого способа (фиг. 1-3) .

В первом варианте боковые погоны масляных Аракций подвергают однократному нагреву перед вводом их в вакуум-приемник (фиг. 1). Во втором и третьем вариантах боковые погоны сначала вводят в вакуум-приемники с получением жидкой и паровой фаз °

Жидкую фазу подвергают нагреву либо однократным подводом тепла (Аиг. 2), либо тепло подводят многократно (фиг. 3).

Проведенные расчеты показывают, что наиболее рациональное число ступеней нагрева при многократном нагреве равно трем.

Во всех вариантах величина боковых погонов принята одинаковой (10, 16 и 28% на мазут для Т, 1?,Ш фрак. ций соответственно) . Одинаковым поддерживают во всех вариантах и отбор масляных фракций после вакуум-приемников (7,0; 13,0; 22,07. на мазут) .

Давление в вакуум-приемниках состав,ляет 30 мм рт.ст. Выход дизельного

i 142497 топлива подбирают таким образом, чтобы иметь конец кипения его по

ГОСТ 2177-66 приблизительно 360 С.

Гудрон так же вводят в вакуумприемник, но без подогрева. 5

Испарение в вакуум-приемниках принимают 457 от бокового погона для I фракции и 35Х для II, III фракций, и для гудрона. В табл. 1 показана потребность в тепле на 100 кг мазута для нагрева боковых погонов при выполнении предлагаемого сп ба по трем вариантам. Причем в третьем варианте тепло распределяют по ступеням равномерно. Там же дана и 15 величина испарившейся части бокового погона.

Образовавшуюся паровую фазу направляют в ректификационные колонны с массообменнь ми устройствами, экви- 20 валентными четырем теоретическим тарелкам. На орошение ректификационных колонн подают охлажденные до

60 С части масляных фракций. Величины потоков Аракций, поступающих на орошение, подбирают таким образом, чтобы выдержать заданный отбор фракций. Для первой масляной фракции она составляет 16,57 от отбора фракции, для второй — 12,57, для треть- 3Q ей — 7,07., для гудрона — 5,07.. Масляные фракции и гудрон выводят с низа вакуум-приемников.

Пары с верха ректификационных колонн конденсируют и возвращают в ис- 35 .ходное сырье. За счет концентрации в парах, покидающих вакуум-приемники, наиболее ниэкокипящих компонентов повьппается начало кипения масляных фракций. Возврат паров в исходное 40 сырье дает возможность повысить отбор светлых фракций.

Количество охлажденной масляной фракции, поступающей на орошение ректификационных колонн при заданном 4> отборе масляной фракции, определяют в зависимости от величины паровой фазы, которая поступает в ректификационные колонны и избыток которой, против балансового количества выхода И пара, необходимо сконденсировать.

Величину парвой фазы обусловливают степень нагрева бокового погона и глубина вакуума в вакуум-приемнике.

Минимальное количество паровой 55 фазы определяют по балансовому соотношению. Так, для приведенного при- " мера это составляет 3 кг на 100 кг мазута для I u ll масляной фракций и 6 кг для Ш Аракции.

Увеличение против минимума величины паровой Ааэы с последующим разделением ее в ректификационном аппа- . рате приводит к повышению четкости выделения масляных Аракций. Однако создание паровой фазы свыше 35-451 нерационально, так как требует или нагрева бокового погона выше 3 l0 С, что затрудняет выбор теплоносителя или создания очень глубокого вакуума в вакуум-приемнике (ниже 20 мм рт.ст).

Чтобы при избыточном испарении в вакуум-приемнике получить заданный отбор масляной Аракции, количество ее, поступающее на орошение ректификационного аппарата, должно быть вполне определенно и находится расчетами на 3ВМ. В табл. 2 показано колебание отбора масляных фракций при изменении величины орошения.

Для определения масштаба увеличения выхода светлых Аракций, а также снижения доли загрязняющих низкокипящих компонентов в масляных Аракциях при работе колонны по предлагаемому способу в сравнении с известным выполнен расчет той те колонны, когда боковые погоны и гудрон направ.— ляют в вакуум-приемники только для самоиспарения (вариант 4) .

Величина боковых погонов и отбор фракций после вакуум-приемников здесь принята такой же, как в первых трех вариантах. Это требует испарить от бокового погона I и П фракций 3,0 кг на 100 кг мазута, от бокового погона III фракции—

6,0 кг и от гудрона 7,0 кг. Остаточное давление в вакуум-приемниках для обеспечения такой доли испарения должно быть уже 20 мм рт.ст.

Фракционный состав масляных фракций и гудрона после вакуум-приемников для всех вариантов приведен в табл.3-6.

Наиболее ощутимо по сравнению с известным способом снижается во всех масляных фракциях доля самых низкокипящих компонентов, присутствие которых особенно нежелательно, так как они сильно снижают вязкость товарных масел.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить качество получаемых масляных фракций за счет снижения низкокипящих компонентов.

1142497

1,2 мас. Е на мазут выход дизельного топлива (см. табл. 7) .

Таблица 1

Боковые погоны

Испарившаяся часть бокоРасход тепла, ккал

Варианты

Фракции кг вого погона, кг

304

10,0

4,5

16,0

271

5,6

28,0

328

9,8

302

10,0

4,50

16,0

275

5,60

28,0

345

9,8

10,0

303

4,50

16,0

284

5,60

28,0

345

Таблица 2

Часть охлажденной фракции на орошение, 7, на отбор

Фракции

6,87 15,1

16,5

7,00

17,9

7,13

11,7

12,5

13,3

6,5

7,0

7,5

Кроме того, предлагаемый способ дает возможность увеличить на 0,71

Отбор масляной фракции т кг/на 100 кг мазута

12, 84

13,00

13,16

21,81

22,00

22,19

1142497

Таблица 3

Состав 1 масляной фракции, мас.X,ïo вариантах

Компоненты

4(иэвестный) 1 2 (3

z 27

1,21 3,15 3,15

230 1,98 5, 13

6,63 5,93 11,06

1,84

1,84

2,19

2,19

290-310

310-320

320-330

330-340

1,09

1,35

3,19

3,70

1,51

4,33

7,93

8,76

4,74

5,06

17,87 8,81 . 16,74

9,11

340-350 10, 59

28,48 10,47 27,21 10,52 25,74 10,60 31,39

1465 41,86 1485 4059 1359 4498

14,46

14,32

13,07

12, 54. 350-360

360-370

370-380

380-390

14,62 56,.48 14, 84 55, 43 13, 30 58, 28

13,36 69,84 13,58 69,01 12,25 7g 53

11„92 82,45

7,71 90,16

82,08

12,79 82,63 13,07

390-400

8,13 90,21

7,90 90,53

7,79

4,29 94,82 4,45 94,66 4,35 94,51

400-410 4, 25

2,86 97,52 2,87 97,38

2,75 97,57

2,73

1, 12 98,69

1,15

98,67 1, 19 98,57

0,65 99,32 0,68 99,25

О 41 99 37 О 44 99 69

О, 16 99,89 .0,20 99,89

0,62 99,3 1

0,40 99,71

0,62

0,40

99,93 О, 18 99,89

0,18

0,06 99,95 0,06 99,95 0,06 99,95

99,98

99,99

100,00

0,05

0,02 99,97 0,03 99 98

0,02 99,97

0,01 99,98

0,01

0,01

540

410-420

420-430

430-440

440-450

450-460

460-470

470-480

480-490

490-500

500-510

510-520

520-540

42,92

57, 24

70,31

82,85

90,64

94,89

97,62

98, 73

99,35

99,75

8,59 15,22 9,73 20,79

0,01 99,98 0,02 100,00

1142497

Та блица 4

Состав П фракции, мас.7,,по вариантах

Компоненты (известный) Х g 7. 7 +7 7

i x

290-310 О, 18

310-320 О, 13

0 05

0,18

0,10

0,10

0,05

0,27 0,27

0,31 0,08

0,18

0,45

320-330

330-340

340-350

350-360

0,79

0,48

0,36

0,54.0,30

0,41 0,62

1,07

1, 16 1,23

1,03

1,82

0,84

1,38

0,75

2,30

1,33 . 2,49 1 81

1,61

3,43

1,42

?,80

6,28

11,59

19, 58

32,47

4,11

3,48

3,66

7,09

3,38

5,87 3,83

7,94

5,31

5,23

11, 10 5,45 13,39

370-380

7,97 20,47

7,99

7,93

19,03 7,74 21, 13

390-400 14, 78 47, 97 15, 01 47,48

61,46 13,68

400-410 13, 49

13,60

8,51

83,07 8,61 82,14

8,59

6,38

4,83

440-450

450-460

460-470

4, 81 94, 52

2,95 97,41

1,33 98,80

2,97

1,33

1, 3.5

0,71

0 34

0,34

0,05 99,89

0,04 99,93

0,05 99,89

0,02 100,00

0,05

0,05

490-500

500-510

510-520

520-540

540 +

0,04

0,03

0,05

0 05

0,03 100,00

0,00

0,00

0,00

0,00

360-370 . 5,4 1 12,50

380-390 12, 72 33, 19 12, 89

410-420 13,47 ?4,93

420-430 8,44 83,37

430-440 6,34 89,71

470-480 О, 70 99, 50 О, 71

480-490 0,34 99,84

61, 16

74, 76

83,27

89,65

94,48

97,45

98,78

99,49

99,83

99,88

99,92

99,97

006 011 018 l2,87 3 1,90 12,09 33,22

15,04 46,94 13,99 47,21

13,79 60,73 13,01 60,22

13, 75 74,48 13,3 1 73, 53

6,46 89,53 6,63 88,77

4,89 94,42 5,09 93,86

3 02 97 44 3 22 97 08

98, 79 1,50 98, 58

99,50 0,80 99,38

99,84 0,40 99,78

99,89 0,07 99,85

99,92 0,04 99,89

99,97 0,07 99,96

0,03 100,00 0,03 99,99

1142497

13

Таблица 5

Состав 1П масляной фракции, мас.%, по вариантах

4(известный) (Е

Компонен гы

3 Е (Z

0,01

0,02

0,02

0,01

0,00

0,00

0,04

0,04

0,01

0,00

0 02

0,06

0,06

0,09 0,03

0,08 О, 14

0 05 0,02

0,00

0,20

0,06, О, 11

0,11

0,04

0,06

0,14

0,28

0,18

0,22

0,11.

0,38

0,22

0,09 . 0,15

0,50

0,41

0,30 0,52 0.,27

0,79

0,42

0,50

1,00

0,.93

1,47

2,65

0,68

0,55

0,80

1,80

1,91

1,18

1,02

1,34

3,14

380-390 2,87 5,52

2,67

4,54

3, 10 6,24

390-400 4,83 10 35

4,70 . 9,24

4,71

4,97

11,21

400-410

15, 96

26, 58

410-420 10,41 27,44 10,53 26,67 10,62

420-430 11,04 38,48 11,23 37,90 11,29 37,87

430-440 11,89 50,37 12,09 49,99 12,18 50,05

11,04 49,00

440-450 10,78 61,15 10,95 60,94 11,01

450-460

9,52 81,42

9,58 81,39 9,61

7,79 . 89,18 7,81

460-470

7,76 89,18

8,39 87,21

4,99 94,17 5 01 94,19

4,97

94,46 5,66. 92,93

1,59 95,78

1,55

1,59 95, 76

1,98 94,9!

96,00

97, 13

1,45 96,36

i 35 97, 11 1 в 35 97ю 13

1, 13

500-510.

1 75. 98 88 1 75 98 88

2, 21 98., 57

1 43 100,00

510-520

1, 75 98,86

520-540 1, 14 100,00 1, 12 100, 00

1,12 100,00

0i00

0,00

540 +

0,00

0,00

290-310

310-320

320-330 330-340

340-350

350-360

360-370

370-380

470-480

480-490

490-500

0,03 0 01 0,02 0,00.

1,07 0,51

2,09 0,98

4,76 2,63

66817036671614672

10, 75 71,90 !0,87 71,31 11,00

61,06

72,06

81,67

89,48

6, 58 1 7, 79

9,90 27,69

10, 27 37,96

10,01. 59,01

10,23 69,23

9,64 78,88!

5! !42497!

Таблица 6

Компоненты

4 (известный) 3 (т

1и2

J zz

7. Л Х

0,01

0,01

0,01

0,02

0,01 0,01

0,02 0,02

О,04 0,03

0,08 0 06

О, !4 0,09

0,01

0,01

0,01

0,04

0,01

0,01

0,02

0,07

О, 02

0,04

0,02

0,09

0,05

0,12

0,04

0i21

0,06

О, 17

0,08

0,35

0,24 О, 14

0,12

0,29

0,10

0,55 0,41

1,00 0,57

1,59 0,71

0,76

0,66

0,31

0,37

1,18

1,34

0,52

0,45

0,65

2,05

1,88

0,59

2,52 1,08

0 99

0,98

3,13

2,82

4,02

1,20

4,38

3,66 1, 25

5,04 1,46

6,31 1,31

7,98 1,65

10,81 2,56

14,94 3,66

1, 15

5,84

1,43

5,45

1,38

6,74

1,26

1,29

7,15

8,80

1,65

8,39.

1,67

2,70

11 i 00

2,88

11,36

15,02

19,02

25,81

34, 55

43,57

64,35

100,00

3,81

14, 90

19, 10

26, 10

35, 20

4,13

4,20

4,49

19,43 4 00

7,00

26,57 6,79

36,72 8,74

46,19 9,02

67,01 20,78

100,00 35,65

7,14

9,10

10, 15

9,20

44,40

9,46

20,80

34,80

65, 20

100,00

20,82

32,99

290-310

310-320

320-330

330-340

340-350

350-360

360-370

370-380

380-390

390-400

400-410

410-420

420-430

430-440

440-450

450-460

460-470

470-480

480-490

490-500

500-510

510"520

520-540

540 +

Состав гудрона, мас.7„ по вариантах

1142497

18

Компоненты

Вариант .3

Варианты 1 и 2

100

100

100

Мазут

4,3

5,0

5,5

7,0

7,0

7,0

13,0

13;0

13,0

22,0

22,0

22,0

53,7

52,5

53,00

100,0

100,0

100,0

Дизельное топливо фракция

0 фракция . 1П фракция

Гудрон

Материальный баланс колонны

Входит в колонну, 7 на мазут

Уходит из колонны, Х на мазут

Таблица 7

Вариант 4 известный способ!!42497 юг. 2

1142497

Фиг. Ф ВНИИПИ. Закаа 4 25 Тираж 546 Полнисное

Филиал ППП тент ° г. Ужгород, ул.Проектная,4