Способ получения низших олефинов из нефти

 

Изобретение относится к получению низших олефинов из нефти путем выделения из нее газобензиновой фракции, направляемой на пиролиз. Ректификацию нефти проводят под давлением, превышающим давление в нагревательно-реакционной секции пиролизной печи на величину гидравлических потерь в подающих трубопроводах. Полученную смесь совместно с испаряющим агентом в паровой фазе направляют в нагревательно-реакционную секцию пиролизной печи. 1 ил.

Изобретение относится к получению низших олефинов путем пиролиза газобензиновой фракции и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ получения низших олефинов путем пиролиза прямогонного бензина. Согласно этому способу сырье нагревают и частично испаряют, а затем паровую часть отделяют от жидкой и направляют на пиролиз. В пары, направленные на пиролиз, подают разбавитель - перегретый водяной пар (см. Авт. св. СССР N 1189871, кл. C 10 G 9/00).

Недостатком этого способа являются большие энергозатраты, связанные с получением и перегревом пара разбавителя. Этот способ можно применять только для дистиллятного сырья узкого фракционного состава. Применение данного способа для такого сырья, как нефть, невозможно, так как при испарении и отделении сырья в газобензиновые фракции попадает значительное количество тяжелых фракций (до 20-30%), условия пиролиза которых отличаются от пиролиза газобензиового сырья и которые в условиях пиролиза газобензинового сырья резко увеличивают коксоотложение в печах.

Известен способ получения низших олефинов из нефти, когда нефть подвергают перегонке и на пиролиз в трубчатых печах направляют сжиженные газы и дистиллятные продукты (в основном, бензины) (см. Тменов Д.Н. и др. Интенсификация процессов пиролиза. Киев: Техника, 1978, с. 16, 17, 29).

Первичную перегонку нефти осуществляют, как правило, по схеме двухкратного испарения (см. Танаторов М.А. и др. Проектирование установок первичной переработки нефти. М.: Химия, 1975, с. 17).

Недостатком данного способа являются его сложность и большие энергетические затраты.

Известен также способ прямого пиролиза нефти термоконтактным способом в псевдоожиженном слое коксового теплоносителя (см. Тменов Д.Н. и др. Интенсификация процессов пиролиза. Киев: Техника, 1978, с. 84).

Недостаток этого способа - его сложность.

За прототип заявляемого способа принят совместный пиролиз ожиженного углеводородного газа и бензина в трубчатых печах (см. журнал Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987, N 8, с. 22-24). При этом сжиженный газ и бензин получены на установках первичной перегонки нефти (см. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа, ч. 1, 1972, с. 301, рис. 186).

В известном способе нефть через теплообменники поступает в колонну предварительного испарения, сверху которой отбирается фракция легкого бензина. Затем нефть подвергается ректификации с подачей в низ колоны испаряющего агента - водяного пара в основной (атмосферной) колонне. Бензиновые фракции подвергаются стабилизации в стабилизационной колонне, сверху которой отбирается сжиженный газ. Все фракции, выходящие сверху колонн в паровом виде, и водяной пар конденсируются в конденсаторах-холодильниках. При этом ввиду низкой кратности орошения и наличия газа в отбензинивающей колонне бензиновые фракции из-за нечеткости ректификации в дальнейшем подвергаются вторичной перегонке. Сжиженные газы и бензин подвергаются нагреву, испарению и пиролизу с подачей разбавителя - водяного пара.

Недостатком способа-прототипа является его сложность и большие энергетические затраты, связанные с конденсацией, испарением и ректификацией сырья пиролиза.

Целью изобретения является сокращение энергетических затрат и упрощение способа.

Поставленная цель достигается тем, что газобензиновое сырье для пиролиза выделяют из нефти ректификацией с использованием испаряющего агента под давлением, превышающим давление в нагревательо-реакционной секции пиролизной печи на величину гидравлических потерь в подающих трубопроводах от колонны до печи, а затем газобензиновую смесь из ректификационной колонны совместно с испаряющим агентом подают в паровом виде в нагревательно-реакционную секцию пиролизной печи.

Такое комбинирование процессов получения сырья пиролиза из нефти и собственно пиролиза позволяет исключить стадию конденсации и испарения сырья на установках первичной переработки нефти. В заявляемом способе испаряющий агент используется дважды (как испаряющий агент на стадии выделения из нефти газобензиновой смеси и как разбавитель в процессе ее пиролиза).

На чертеже приведена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа.

Сырую обессоленную нефть насосом 1 подают через телпообменник 2 в секцию нагрева и частичного испарения 3. Частично испаренная нефть поступает в ректификационную колонну 4, в низ которой по линии 5 вводится испаряющий агент (водяной пар). Количество водяного пара подается с учетом предварительного нагрева и испарения нефти, чтобы обеспечить необходимый отбор дистиллятных фракций в колонне 4. Остаток колоны 4 (мазут или отбензиненная нефть) по трубопроводу 6 через теплообменник 2 выводится с установки. В колонне имеется орошение (на схеме не показано). В качестве орошения может использоваться часть сырой нефти, взятой из теплообменника 2. Средние дистиллятные фракции выводятся из колонны боковыми погонами через стриппинги 7 и 8. В стриппинги также подается испаряющий агент по трубопроводам 9 и 10. Смесь газов, паров бензина и водяного пара сверху колонны 4 по трубопроводу 11 подается в нагревтельно-реакционную секцию пиролизной печи 12. При этом недостающее количество разбавителя - водяного пара подается в трубопровод 11 по линии 13. Для обеспечения прохода паров через трубопровод 11 в секцию 12 в колонне 4 поддерживается давление, превышающее давление в пиролизной печи на величину гидравлических потерь в трубопроводе 11. Образующийся в пиролизной печи пирогаз направляется через закалочно-испарительный аппарат на фракционирование.

При необходимости вывода на пиролиз среднедистиллятных фракций стриппинг 8 необходимо расположить под вводом питания в колонну 4 и отбор фракций осуществлять в паровом виде.

Пример 1 (прототип). Нефть в количестве 1000 т/ч. подвергается ректификации на установке первичной переработки нефти.

Нефть через теплообменник поступает в колонну предварительного испарения. Из рефлюксной емкости колонны предварительного испарения уходит жирный газ в количестве 8 т/ч. и легкий бензин (условно фракция НК-85^oC) в количестве 82 т/ч. Давление в колонне предварительного испарения 4 кгс/см². Температура низа 240^oC. Из рефлюксной емкости основной атмосферной колонны уходит тяжелый бензин (фракция 85-180^oC) в количестве 86,8 т/ч. Давление в атмосферной колонне 1,8 ата. Температура низа 331^oC. В низ колоны подается в качестве испаряющего агента водяной пар в количестве 10-12 т/ч.

Легкий бензин подвергается стабилизации. Из рефлюксной емкости стабилизатора уходит сухой газ в количестве 3,4 т/ч. и сжиженный газ в количестве 10 т/ч. Снизу стабилизатора уходит стабильный легкий бензине в количестве 73 т/ч. Давление в стабилизаторе 10,2 кгс/см². температура низа 179^oC.

Присутствие газа в колонне предварительного испарения и малое флегмовое число приводит к нечеткости ректификации в этой колонне, ввиду этого бензин этой колонны после стабилизации смешивается с бензином основной колонны и подвергается вторичной разгонке на фракции НК-85^oC и 85-180^oC (сырье риформинга).

После вторичной разгонки фракция 85-180^oC в количестве 117,7 т/ч. направляется на риформинг. Фракция НК-85^oC в количестве 42,7 т/ч. и сжиженный газ в количестве 10 т/ч. направляются на пиролиз. Возможно направить на пиролиз также газы первой колонны (после дополнительного компримирования) в количестве 8 т/ч. и газ стабилизации в количестве 3,4 т/ч.

Общее количество сырья пиролиза - 64,1 т/ч.

Энергозатраты на процесс (без собственно пиролиза): Водяной пар, т/ч. - 10 Топливный газ, т/ч. - 16,8 Электроэнергия, кВт·ч. - 1720 Количество водяного пара-разбавителя в процессе пиролиза 32 т/ч.

Пример 2 (заявляемый способ). На пиролиз отбираем газобензиновую фракцию сверху колонны 4 (см. чертеж) в количестве 64,1 т/ч.

Через стриппинг 7 колонны 4 выводится сырье риформинга (фр. 85-180^oC) в количестве 117,7 т/ч.

В низ колонны 4 подается водяной пар в количестве 22,5 т/ч.

Водяной пар в дальнейшем используется в качестве разбавителя сырья пиролиза.

По линии 13 в сырье пиролиза подается дополнительное количество пара-разбавителя в количестве 9,5 т/ч.

Энергозатраты составят (без собственно пиролиза): Топливный газ, т/ч. - 9,1 Электроэнергия, кВч·ч. - 670 Давление в колонне, ата - 9-10 Температура низа, ^oC - 376 Давление на входе в секцию 12 6-7 кгс/см².

Гидравлическое сопротивление трубопровода 11 3-4 кгс/см² (с установленной на нем арматурой).

Пример 3. Сырье пиролиза - фракцию C₁-85^oC отбираем в отдельной колонне с вводом вниз ее водяного пара. Стриппинги отсутствуют.

Давление в колонне 9-10 ата. Температура низа 198^oC. Количество водяного пара 8 т/ч.

Сверху колонны уходят пары газобензиновой фракции в количестве 64,1 т/ч. и водяной пар. Дополнительное количество пара-разбавителя 24 т/ч.

Полуотбензиненная нефть подается в атмосферную колонну (аналогично примеру 1), сверху которой отбираются пары фракции 85-180^oC (сырье риформинга) в количестве 117,7 т/ч.

Давление в колонне 1,8 ата.

Температура низа 332^oC.

В низ колонны подается водяной пар в количестве 9,6 т/ч.

Таким образом, условия работы атмосферной колонны в примере 3 близки к примеру 1.

Энергозатраты на процессе (без собственно пиролиза):
Водяной пар, т/ч. - 9,6
Топливный газ, т/ч. - 10,2
Электроэнергия, кВт·ч. - 730
Гидравлическое сопротивление трубопровода, соединяющего колонну с нагревательно-реакционной секцией пиролизной печи, включая установленную на нем арматуру, 3-4 кгс/см².

Давление на входе в эту секцию 6-7 кгс/см².

Сравнение примеров 1 и 2 показывает, что капитальные затраты на осуществление способа резко сокращаются за счет исключения из схемы отбензинивающей и стабилизационной колонн, большого количества конденсаторов-холодильников, уменьшения размера нагревательных печей.

Значительно уменьшаются энергетические затраты (по топливному газу на 7,7 т/ч., по электроэнергии на 10050 кВт·ч., по водяному пару на 10 т/ч).

Способ по примеру 3 менее эффективен, чем по примеру 2, однако может быть применен при реконструкции действующих установок, так как требует меньших капзатрат при реконструкции. В качестве колонны 4 в этом случае могут быть применены действующие стабилизаторы бензиновой фракции (в низ которых вводится водяной пар или горячая струя).

Таким образом, заявляемый способ является более простым и дешевым, позволяющим рационально комбинировать два разнородных процесса - первичной переработки нефти и пиролиз полученных при первичной переработке газобензиновых фракций.

Формула изобретения

Способ получения низших олефинов из нефти путем ректификации нефти с использованием испаряющего агента с выделением газобензиновых фракций и последующим их пиролизов в присутствии водяного пара в нагревательно-реакционной секции пиролизной печи, отличающийся тем, что ректификацию нефти проводят под давлением, превышающим давление в нагревательно-реакционной секции на величину гидравлических потерь в подающих трубопроводах, и выделенную газобензиновую смесь совместно с испаряющим агентом в паровом виде направляют в нагревательно-реакционную секцию пиролизной печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1