Способ разделения многокомпонентных смесей путем ректификации

 

Использование: способ разделения многокомпонентных смесей путем ректификации относится к газовой, газоперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к усовершенствованному методу для обработки жидких и газообразных многокомпонентных смесей. Сущность изобретения: способ включает подачу исходной смеси в колонну, противоточное контактирование жидкости и газа на контактных ступенях для отпарки низкокипящих компонентов, нагревание жидкости, стекающей с низа колонны, в испарителе, конденсацию поднимающихся паров в дефлегматоре, отбор верхнего и нижнего продуктов ректификации, при этом осуществляют рециркуляцию исходной смеси до подачи в колонну между сырьевой емкостью и дефлегматором и в качестве охлаждающей жидкости, нагревание в дефлегматоре, отбор и подачу в колонну или испаритель в качестве сырья. 1 ил.

Изобретение относится к газовой, газоперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к усовершенствованному методу для обработки жидких и газообразных многокомпонентных смесей, к аппаратному оформлению тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.

Известен способ разделения многокомпонентной смеси (Рекламный проспект "Export Model "A" C. R. ARNOLD, INTERESTS, Houston, Texas), в котором исходная смесь насосом через теплообменники, где последовательно нагревается, подается в испаритель. Пары из испарителя поступают в ректификационную колонну, проходя снизу в верх, где происходит отделение паров низкокипящей фракции, которые из верха колонны отводятся в аппарат воздушного охлаждения на конденсацию, а затем жидкая низкокипящая фракция поступает в рефлюксные емкости. Остаточная фракция отводится из испарителя.

Недостатком этого способа является невысокое качество верхнего продукта разделения низкокипящей фракции из-за отсутствия орошения в колонне.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разделения многокомпонентной смеси на модульной установке по переработке нефти и газа (статья В. А. Окорокова, Л. М. Велинского "Модульные установки по переработке нефти и газового конденсата в моторное топливо". Химическое и нефтяное машиностроение, 1995, N 12.), в которой был использован способ разделения многокомпонентной жидкой смеси по авт. св. N 1456174).

Углеводородное сырье в виде подогретого углеводородного конденсата подают в печь, где перегревают его выше температуры кипения, а затем направляют в паровом состоянии в колонну для выделения бензиновой фракции сверху колонны, для чего пары конденсируют в аппарате воздушного охлаждения, после чего подают в емкость, откуда часть бензиновой фракции отбирают в виде готового продукта, а остальную часть возвращают в виде флегмы (орошения) в колонну.

Недостаток данного способа большие капитальные и энергетические затраты, особенно для маломощных установок, так как для орошения колонны требуется рефлексная емкость, насосы подачи орошения и не утилизируется тепло паров верха колонны.

Целью изобретения является снижение капитальных и энергетических затрат.

Цель достигается тем, что в способе разделения многокомпонентных смесей путем ректификации, включающем подачу исходной смеси в колонну, противоточное контактирование жидкости и газа на контактных ступенях для отпарки низкокипящих компонентов, нагревание жидкости, стекающей с низа колонны, в испарителе, конденсацию поднимающихся паров в дефлегматоре и отбор верхнего и нижнего продуктов ректификации, исходную смесь до подачи в колонну рециркулируют между сырьевой емкостью и дефлегматором в качестве охлаждающей жидкости, нагревают в дефлегматоре, отбирают и подают в колонну или испаритель в качестве сырья.

В сравнении с известными техническими решениями предлагаемый способ, в котором сырье до подачи в колонну рециркулируют между сырьевой емкостью и дефлегматором, нагревают в дефлегматоре, используя сырье в качестве охлаждающей жидкости, отбирают и подают в колонну или испаритель, позволяет использовать тепло паров верха колонны для нагрева сырья, утилизируя тепло верха колонны. Использование предлагаемого способа позволило исключить рефлюксную емкость и рефлюксный насос, используемые для подачи флегмы в колонну, что позволило снизить капитальные и энергетические затраты при разделении смесей.

Заявителю не известно из существующего уровня техники способа разделения многокомпонентных смесей путей ректификации, в котором бы снижение капитальных и энергетических затрат было бы достигнуто аналогичным образом.

На чертеже изображена схема способа разделения многокомпонентной смеси путем ректификации.

Способ реализуется следующим образом: Сырье в виде многокомпонентной жидкостной смеси из емкости 1 по линии 2 подают насосом 3 в межтрубное пространство дефлегматора 4, установленного в верхней части колонны 5, где подогревают выходящими из колонны паровым потоком, подаваемым в дефлегматор по линии 6.

После дефлегматора подогретый поток исходной смеси подают по линии 7 в испаритель 8, в котором нагревают до температуры, соответствующей температуре испарения низкокипящей фракции.

Избыточный поток исходной смеси из дефлегматора 4 по линии 9 возвращают через аппарат воздушного охлаждения 10 в сырьевую емкость 1.

Паровой поток из испарителя 8 подают по линии 11 в ректификационную секцию 12 колонны 5 на массообмен с флегмой (сконденсированной жидкостью), которую по линии 13 подают на верхнюю контактную ступень для орошения. В результате взаимодействия происходит обогащение жидкого продукта высококипящими компонентами, а паров низкокипящими.

Выходящий из ректификационной секции поток пара низкокипящей фракции подают по линии 6 в трубное пространство дефлегматора 4, где пропуская его сверху вниз, охлаждают, конденсируют и собирают в сборнике жидкости 14, отделенном от секции ректификации 12 глухой тарелкой 15.

Со сборника жидкости 14 часть жидкости возвращают в колонну по линии 13 в качестве орошения (флегмы), а балансовое количество низкокипящей фракции отводят по линии 16 в емкость сбора готового продукта.

Не испаряющуюся в колонне часть сырьевого потока (высококипящую фракцию) отбирают в промежуточную емкость по линии 17.

Согласно предлагаемому способу исходное сырье в виде жидкости поступает из сырьевой емкости 1 в количестве 2135 кг/ч в межтрубное пространство дефлегматора 4 с давлением 0,7 атм. изб. и температурой 20^oC и имеет следующий состав мольн. д. nC₅ 0,18952; C₆ 0,09372; C₇ 0,19968; C₈ 0,22558; C₉ 0,07688; C₁₀ - 0,0491; Фр 190^oC 0,03555; Фр 210^oC 0,03217; Фр 230^oC - 0,02739; Фр 250^oC 0,02739; Фр 270^oC 0,01952; Фр 290^oC - 0,01235; Фр 310^oC 0,00458; Фр 345^oC 0,00675.

В дефлегматоре 4 сырьевой поток подогревают до 100^oC выходящим из колонны 5 паровым потоком, поступающим по линии 6, и направляют по линии 7 в испаритель 8 в количестве 625 кг/ч. В испарителе нагревают до температуры 183^oC, соответствуюшей температуре испарения низкокипящей фракции. Избыток исходной смеси (1510 кг/ч) из дефлегматора 4 возвращается через аппарат воздушного охлаждения 10 в сырьевую емкость 1.

Поток пара из испарителя 8 с температурой 183^oCC при давлении 0,5 атм. изб. направляют в рефтикационную секцию колонны 5 снизу вверх для контакта на массообменных ступенях 12 с флегмой, подаваемой на верхнюю ступень массообменных секций для орошения. В результате взаимодействия обогащают жидкий продукт высококипящими компонентами, а пары низкокипящими.

Выходящий из массообменной секции паровой поток верхнего продукта в количестве 716 кг/ч с температурой 124^oC направляют в трубное пространство дефлегматора 4, где его, пропуская сверху вниз, конденсируют, охлаждают до температуры 45^oC и собирают в сборнике жидкости 14, отделенной от массообменной секции глухой тарелкой 15.

Из сборника жидкости 14 часть потока жидкости возвращают в ректификационную колонну в качестве флегмы для орошения по линии 13 в количестве 326 кг/ч, а балансовое количество 390 кг/ч низкокипящей фракции, имеющей следующий состав в мольн. д. nC₅ 0,25457; C₆ - 0,12387; C₇ 0,25697; C₈ 0,27499; C₉ 0,01721; C₁₀ 0,01210; Фр 190^o 0,00029, отводят по линии 16 в емкость сбора готового продукта.

При этом не испаряющуюся в испарителе 8 часть сырьевого потока (высококипящую фракцию) в количестве 236 кг/ч, имеющей следующий состав в молн. д. nC₅ 0,01019; C₆ 0,01120; C₇ 0,04508; C₈ 0,09368; C₉ 0,06604; C₁₀ 0,15047; Фр 190^oC - 0,13327; Фр 210^oC 0,12130; Фр 230^oC 0,10328; Фр 250^oC - 0,10328; Фр 270^oC 0,07361; Фр 290^oC 0,04657; Фр 310^oC - 0,01727; Фр 345^oC 0,02477, отбирают по линии 17 в промежуточную емкостью.

Формула изобретения

Способ разделения многокомпонентных смесей путем ректификации, включающий подачу исходной смеси в колонну, противоточное контактирование жидкости и газа на контактных ступенях для отпарки низкокипящих компонентов, нагревание жидкости, стекающей с низа колонны, в испарителе, конденсацию поднимающихся паров в дефлегматоре и отбор верхнего и нижнего продуктов ректификации, отличающийся тем, что исходную смесь до подачи в колонну рециркулируют между сырьевой емкостью и дефлегматором в качестве охлаждающей жидкости, нагревают в дефлегматоре, отбирают и подают в колонну или испаритель в качестве сырья.

РИСУНКИ

Рисунок 1