Способ дистилляции сырых нефтей и установка для его осуществления

Изобретение относится к первичной нефтепереработке на перегонных установках AT, ABT с получением светлых нефтепродуктов и мазута в остатке. Способ осуществляется путем подачи нагретой нефти в первую атмосферную колонну, разделенную по середине глухой тарелкой, с верха которой отбирают низкокипящие углеводороды в газовой фазе, в виде бокового погона с глухой тарелки выводят конденсат углеводородов, направляемый в качестве верхнего питания во вторую колонну. Во вторую колонну также в качестве питания подают кубовый остаток из первой колонны. Далее проводят перегонку по последовательной схеме, отбирая в виде дистиллятов во второй колонне - фракцию Н.К. 85°С, в третьей - бензин, в четвертой - керосин, в пятой - дизельное топливо. Боковой погон с глухой тарелки из средней части второй колонны подают в верхнюю часть третьей колонны. Остаток перегонки - мазут выводят с низа пятой колонны. Установка может включать пять или более колонн, объединенных последовательно и имеющих от 7 до 12 тарелок. Каждая колонна позволяет получить один отбор из верхнего конденсатора. Количество колонн в установке равно количеству отборов дистиллятных товарных фракций. Две первые колонны разделены пополам глухими тарелками для создания в их верхних конденсаторах температур 35-45°С при повышенных давлениях. Нефть в установках подогревают только в нижних нагревателях колонн за исключением последней паровой колонны. Технический результат - применение последовательного отбора товарных продуктов из нефти и снижение давления в колоннах, уменьшает теплозатраты на перегонку нефти, увеличивает отбор светлых нефтепродуктов при высокой четкости их разделения. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к способу и установке по переработке сырых нефтей и может использоваться на установках AT и АВТ с двухколонной схемой перегонки нефти при атмосферном или близком к нему давлении.

Известен способ дистилляции сырых нефтей в двух последовательно работающих колоннах (пат. US №4274944), в котором исходная нагретая нефть испитывается в нижнюю секцию первой двухсекционной атмосферной колонны R-1. Сверху колонны R-1 отбирают газы и нестабильный бензин, из середины - товарный бензин, из поддона - отгон. Часть нестабильного бензина из верхнего конденсатора возвращают в R-1 на орошение.

В верхнюю секцию R-1 подают второе питание из верхнего конденсатора второй атмосферной колонны R-2. Отгон R-1 после нагрева испитывают в нижнюю секцию колонны R-2, которая выдает в боковых отборах светлые нефтепродукты, бензиновые фракции в верхнем конденсаторе и мазут в отгоне.

Боковые отборы R-2 чистят от легких углеводородов в боковых отпарных колоннах. В низ R-2 подают острый пар, конденсат которого удаляют из верхнего конденсатора.

Недостатки данного способа следующие:

- неэффективное использование разделительных мощностей обеих колонн, как следствие этого, необходимость применения отпарных колонн, боковых орошений, избыточного тепла;

- неоптимальный выбор количества отборов и их суммарной величины с каждой из колонн;

- неоптимальные режимы нагрева нефти и точки подачи ее в колонны;

- высокие давления в колоннах.

Известен более близкий по технической сути и достигнутым результатам "Способ первичной перегонки нефти" (пат. RU №2140957), представленный на фиг.1. Согласно фиг.1 в первой из двух последовательно расположенных атмосферных колонн R-1, R-2 отбирают из верхнего конденсатора газы и фракцию НК-85, а также бензино-керосиновую фракцию с полуглухой тарелки, установленной в верхней секции R-1. Отгон R-1 после нагрева в печи испитывают нижним питанием во вторую атмосферную колонну R-2. Верхнее питание R-2 - боковой отбор с полуглухой тарелки R-1.

Колонна R-2 выдает в отборах светлые нефтепродукты и мазут в отгоне. Ее боковые отборы чистят от легких углеводородов в отпарных колоннах. В поддон R-2 подают острый пар, конденсат которого удаляют из верхнего конденсатора.

Известна также установка первичной нефтепереработки AT, ABT (пат. RU №2205055), схема которой представлена на фиг.2. Из нее видно, что установка составлена из двух последовательно соединенных двух и трех (четырех) секционных атмосферных дистилляционных колонн (R-1, R-2), в которой

- обе колонны имеют верхние конденсаторы, нагреватели нефти, установленные перед колоннами, имеют по одному, два питания и по нескольку отборов со светлыми нефтепродуктами;

- колонна R-1 имеет нижний нагреватель, а колонна R-2 - струю острого пара в поддоне и боковые отпарные колонны.

Данный способ имеет меньшее теплопотребление при том же объеме выпускаемой продукции по сравнению с указанным выше патентом US №4274944. Однако недостатки его те же самые:

- неоптимальный выбор количества отборов и их суммарной величины с каждой колонны;

- неоптимальные режимы нагрева нефти и точки ее подачи в колонны, что сопровождается потерями части тепла в верхнем конденсаторе и боковых орошениях;

- высокие давления, применяемые в колоннах, приводят к росту теплопотребления колонн.

Недостатки известной дистилляционной установки следующие:

- применение неэффективных 2-4 секционных колонн, работающих на атмосферном или несколько выше давлении; в них сложно организовать оптимальную гидравлику и разделение с минимальным теплопотреблением;

- расположение нагревателей нефти перед колоннами неоптимально, т.к. приводит к бесполезным потерям части тепла в верхнем конденсаторе и боковых орошениях.

Основными задачами заявляемых способа и устройства являются устранение недостатков известного способа дистилляции и конструктивное совершенствование установок AT, ABT с целью лучшего использования их разделительной мощности при минимальном теплопотреблении.

Относительно способа дистилляции задача решена тем, что в известном способе (пат. RU №2140957), включающем:

- подачу в первую атмосферную колонну R-1 сжатой и нагретой сырой нефти с отбором из ее верхнего конденсатора газов, фракции НК-85 и бензино-керосиновой фракции в боковом погоне;

- подачу горячей струи в поддон R-1 из ее нижнего нагревателя и нагретого отгона R-1 в колонну R-2 нижним питанием;

- подачу бокового отбора R-1 без изменения его температуры во вторую атмосферную паровую колонну R-2 верхним питанием с отбором из нее светлых нефтепродуктов и мазута в отгоне;

- в новом способе исходную нефть подают в нижнюю часть первой односекционной колонны R-1, разделенной по середине глухой тарелкой; в нижней части R-1 давление атмосферное, в верхней - выше атмосферного;

- паровую фазу из нижней части R-1 сжимают в компрессоре и испитывают в верхнюю часть R-1, извлекая из ее верхнего конденсатора газы с температурой 35-40°С, а с глухой тарелки - конденсат углеводородов, который испитывают первым питанием в нижнюю часть второй атмосферной колонны R-2;

- нагретый отгон R-1 также испитывают в нижнюю часть R-2, колонна R-2 разделена надвое глухой тарелкой; в нижней ее части - давление атмосферное, в верхней - выше атмосферного;

- пары из нижней части R-2 сжимают в компрессоре и подают в верхнюю часть R-2, где из них получают фракцию НК-85 в верхнем конденсаторе с температурой 35-45°С и конденсат углеводородов на глухой тарелке;

- последний испитывают верхним питанием в третью атмосферную или несколько ниже колонну R-3, отгон R-2 подают в R-3 ее нижним питанием; колонна R-3 выдает вверху товарный бензин, внизу нагретую отбензиненную нефть;

- отгон R-3 испитывается в четвертую атмосферную или несколько ниже колонну R-4 с получением из нее вверху товарного керосина, внизу - нагретого отгона;

- отгон R-4 испитывают в пятую паровую колонну с давлением ниже атмосферного, в ней нефть делится на дизельное топливо вверху колонны и на мазут внизу.

Относительно установки для осуществления способа дистилляции задачи решены тем, что в известной установке первичной дистилляции нефти AT, ABT (пат. RU №2205055), включающей:

- две последовательно соединенные двух- и трех(четырех)секционные атмосферные колонны (R-1, R-2) с верхними конденсаторами, нижним нагревателем в первой и струей острого пара во второй, предварительными нагревателями нефти, установленными перед каждой колонной, имеющие по несколько отборов со светлыми нефтепродуктами в каждой колонне;

- новая установка AT, ABT (см. фиг.3) составлена из пяти или более последовательно соединенных 7-12 тарельчатых атмосферных или близких к ней колонн с верхними конденсаторами и нижними нагревателями в первых четырех (или более) колоннах и струей острого пара в последней пятой (или более) колонне;

- первая атмосферная 7-тарельчатая колонна (R-1) с глухой тарелкой по середине соединена своей нижней половиной с трубой 1, подводящей сырую нефть, поддон R-1 соединен трубой 5 с нагревателем H1, из которого по трубе 6 горячую струю возвращают в поддон R-1, а ее нагретый отгон подводят по трубе 7 к нижней части колонны R-2;

- нижняя половина R-1 соединена через компрессор К-1 трубой 2 с верхней половиной R-1, из которой сверху выводят газы по трубе 3, а с глухой тарелки конденсат углеводородов подают трубой 4 в нижнюю часть колонны R-2;

- вторая атмосферная 9-тарельчатая колонна R-2 тоже разделена надвое глухой тарелкой, труба 8 через компрессор К-2 соединяет нижнюю часть R-2 с ее верхней частью, где трубой 12 выводят фракцию НК-85 из верхнего конденсатора cond2, а трубой 13 с глухой тарелки конденсат испитывают на верхние тарелки атмосферной или несколько ниже 9-тарельчатой колонны R-3;

- нефть из поддона R-2 по трубе 9 подают в нагреватель Н2 и далее по трубе 10 часть ее возвращают в R-2, а отгон по трубе 11 подводят к нижним тарелкам бензиновой колонны R-3;

- бензин из верхнего конденсатора cond3 по трубе 17 выводят из R-3, а ее нагретый отгон по трубе 16 подают в четвертую атмосферную или ниже колонну (R-4);

- четвертая 12-тарельчатая колонна выдает из верхнего конденсатора cond4 по трубе 19 товарный керосин, а по трубе 18 нагретый отгон R-4 подводят к нижним тарелкам пятой паровой колонны с пониженным давлением;

- в пятой 9-тарельчатой паровой колонне из ее конденсатора cond5 по трубе 21 выводят дизельное топливо, по трубе 22 конденсат воды, а из поддона по трубе 20 - мазут; пар подают по трубе 23.

Работает заявляемая дистилляционная установка AT, ABT следующим образом. Исходная сырая нефть с атмосферным давлением и температурой 20°С по трубе 1 поступает в нижнюю часть 7-тарельчатой колонны R-1, разделенной глухой тарелкой пополам. В R-1 нефть нагревают в нижнем нагревателе H1 "горячей струей", подаваемой по трубе 6, а нагретый отгон из H1 по трубе 7 подают на нижние тарелки R-2. Паровая фаза из нижней части R-1 после ее сжатия в компрессоре К-1 испитывается в верхнюю часть R-1 при повышенном давлении. Здесь из верхнего конденсатора cond1 по трубе 3 отводят газы с температурой 35-40°С, а с глухой тарелки R-1 по трубе 4 отводят конденсат вторым питанием R-2 в ее нижнюю часть.

Эта 9-тарельчатая колонна также разделена глухой тарелкой надвое. Внизу R-2 давление - атмосферное, вверху - выше атмосферного. Его величина определяется температурой конденсации в конденсаторе cond2. Нефть, поданная вниз R-2, делится на паровую фазу, отводимую по трубе 8 через компрессор К-2 в верхнюю часть R-2, и жидкую фазу, которая по трубе 9 поступает в нагреватель Н2 и далее часть ее в виде "горячей струи" по трубе 10 возвращается обратно в R-2, а остальная часть (отгон R-2) по трубе 11 подается в нижние тарелки колонны R-3 ее нижним питанием.

В верхней части R-2 питание, пришедшее с потоком 8, делится на фракцию НК-85 в верхнем конденсаторе cond2 и на конденсат с глухой тарелки, подаваемый трубой 13 вторым, верхним питанием R-3.

Бензиновая колонна R-3 делит нефть на товарный бензин (поток 17) и на нагретую отбензиненную нефть (поток 16), который испитывают в четвертую керосиновую 12-тарельчатую колонну R-4. Колонна R-4 работает вблизи атмосферного или несколько ниже давления. Она выдает из верхнего конденсатора cond4 товарный керосин, а внизу - нагретый отгон, который испитывают в пятую паровую колонну R-5, работающую при давлении несколько ниже атмосферного.

Дизельная 9-тарельчатая колонна R-5 делит поступающую нефть (поток 18) на дизельное топливо (поток 21) и мазут (поток 20). Пар подают в поддон R-5 по трубе 23, а конденсат воды отводят из верхнего конденсатора cond5 по трубе 22.

Из представленных материалов видно, что в заявляемой дистилляционной установке

- количество колонн равно количеству отбираемых с нее отборов,

- на двух первых колоннах использованы глухие тарелки, что позволило поднять давление только в верхней части колонн R-1, R-2 для организации нужных по технологии температур в их верхних конденсаторах (35-45°С),

- количество тарелок в колоннах установки меняется от 7 до 12 и определяется летучестью разделяемых фракций и величиной отбора колонн.

Ниже сравнивается эффективность работы известной и заявляемой установок при дистилляции сырой пермской нефти. Все расчеты выполнены по программе "Hysys Plant".

Пример

Сравнивается теплопотребление двух способов и установок дистилляции сырой нефти: (вариант 1) известной и (вариант 2) заявляемой. Известные способ и установка приведены на фиг.1 и 2, заявляемые - на фиг.3. Обе установки перерабатывают 940,5 кгмоль/час пермской нефти известного фракционного состава. Из нее в обоих вариантах получают продукты одинакового фракционного состава в одинаковом количестве.

Ниже в таблице 1 приведен укрупненный состав товарных продуктов и величины отбираемых с установки потоков. Они одинаковы для обоих вариантов. В следующих таблицах 2 и 3 дано теплопотребление двух вариантов.

Таблица 1
Температура кипения фракций, °С	Обозначение фракций	Фракционные составы отбираемых продуктов
		Газы	НК-85	Бензин	Керосин	Дизельное топливо	Мазут
% мол.	% мол.	% мол.	% мол.	% мол.	% мол.
-	G	94,16	48,19	6,04
43-85	NK	5,82	51,51	56,16	1,07
85-120	В	0,02	0,3	35,02	9,34
120-240	К			2,78	86,79	11,98
240-360	DT				2,80	84,17	12,12
360-836	М					3,85	87,88
Величины отборов	Кгмоль/ час	67	132	133	255	160	193,5

Таблица 2 Теплопотребление известного способа и установки (вариант 1)
Источник тепла	Единица изм.	H1	Н2	Н3	Н4	Н5	Н6	Итого
Тепловой поток		12,945	9,434	15,831	1,231	1,342	0,410	41,193
Темпера тура источника	°С	140	222,7	222,7	380	350	380
Таблица 3 Теплопотребление заявляемого способа и установки (вариант 2)
Источник тепла	Единица изм.	К1	H1	K2	Н2	Н3	Н4	Н5	Итого
Тепловой поток		0,085	5,964	0,084	6,825	4,814	14,214	2,399	34,385
Температура источника	°С		80,9		140,6	173,7	301,9	360

Снижение теплопотребления заявляемого способа и установки составило

Понижение давления в заявляемой установке в колоннах R-4, R-5 с 0,8 атм до 0,5 атм позволяет снизить ее теплопотребление на ˜20,7%.

1. Способ дистилляции сырых нефтей, включающий

подачу в первую атмосферную колонну R-1 сжатой и нагретой сырой нефти с отбором из ее верхнего конденсатора газов, фракции НК-85 и бензино-керосиновой фракции в боковом погоне;

подачу горячей струи в поддон R-1 из ее нижнего нагревателя и нагретого отгона R-1 в колонну R-2 нижним питанием;

подачу бокового отбора R-1 без изменения его температуры во вторую атмосферную паровую колонну R-2 верхним питанием, с отбором из нее светлых нефтепродуктов и мазута в отгоне;

отличающийся тем, что

исходную нефть подают в нижнюю часть первой односекционной колонны R-1, разделенной посередине глухой тарелкой; в нижней части R-1 давление атмосферное, в верхней - выше атмосферного;

паровую фазу из нижней части R-1 сжимают в компрессоре и испитывают в верхнюю часть R-1, извлекая из ее верхнего конденсатора газы с температурой 35-40°С, а с глухой тарелки - конденсат углеводородов, который испитывают первым питанием в нижнюю часть второй атмосферной колонны R-2;

нагретый отгон R-1 также испитывают в нижнюю часть R-2, колонна R-2 разделена надвое глухой тарелкой, в нижней ее части давление атмосферное, в верхней - выше атмосферного;

пары из нижней части R-2 сжимают в компрессоре и подают в верхнюю часть R-2, где из них получают фракцию НК-85 в верхнем конденсаторе с температурой 35-45°С и конденсат углеводородов на глухой тарелке;

последний испитывают верхним питанием в третью атмосферную или несколько ниже колонну R-3, отгон R-2 подают в R-3 ее нижним питанием, колонна R-3 выдает вверху товарный бензин, внизу - нагретую отбензиненную нефть;

отгон R-3 испитывается в четвертую атмосферную или несколько ниже колонну R-4 с получением из нее товарного керосина вверху и нагретого отгона внизу;

отгон R-4 испитывают в пятую паровую колонну с давлением ниже атмосферного, в ней нефть делится на дизельное топливо вверху колонны и на мазут внизу.

2. Установка для осуществления способа первичной дистилляции сырых нефтей AT, ABT, включающая две последовательно соединенные двух и трех(четырех)секционные атмосферные колонны (R-1, R-2) с верхними конденсаторами, нижним нагревателем в первой и струей острого пара во второй, предварительными нагревателями нефти, установленными перед каждой колонной, и имеющих по несколько отборов со светлыми нефтепродуктами в каждой колонне, отличающаяся тем, что

новая установка AT, ABT (см. фиг.3) составлена из пяти (или более) последовательно соединенных 7-12 тарельчатых атмосферных или близких к ней колонн с верхними конденсаторами и нижними нагревателями в первых четырех (или более) колоннах и струей острого пара в последней пятой (или более) колонне;

первая атмосферная 7-тарельчатая колонна (R-1) с глухой тарелкой посередине соединена своей нижней половиной с трубой 1, подводящей сырую нефть, поддон R-1 соединен трубой 5 с нагревателем HI, из которого по трубе в горячую струю возвращают в поддон R-1, а ее нагретый отгон подводят по трубе 7 к нижней части колонны R-2;

нижняя половина R-1 соединена через компрессор К-1 трубой 2 с верхней половиной R-1, из верхнего конденсатора которой cond1 выводят газы по трубе 3, а с глухой тарелки конденсат углеводородов подают трубой 4 в нижнюю часть колонны R-2;

вторая атмосферная 9-тарельчатая колонна R-2 также разделена надвое глухой тарелкой, труба 8 через компрессор К-2 соединяет нижнюю часть R-2 с ее верхней частью, где трубой 12 выводят фракцию НК-85 из верхнего конденсатора cond2, а трубой 13 с глухой тарелки конденсат испитывают на верхние тарелки атмосферной или несколько ниже 9 - тарельчатой колонны R-3;

нефть из поддона R-2 по трубе 9 подают в нагреватель Н2 и далее по трубе 10 часть ее возвращают в R-2, а отгон по трубе 11 подводят к нижним тарелкам бензиновой колонны R-3;

бензин из верхнего конденсатора cond3 по трубе 17 выводят из R-3, а ее нагретый отгон по трубе 16 подают в четвертую атмосферную или ниже колонну R-4;

четвертая 12-тарельчатая колонна выдает из верхнего конденсатора cond4 по трубе 19 товарный керосин, а по трубе 18 нагретый отгон R-4 подводят к нижним тарелкам пятой паровой колонны с пониженным давлением;

в пятой 9-тарельчатой паровой колонне из ее конденсатора cond5 по трубе 21 выводят дизельное топливо, по трубе 22 - конденсат воды, а из ее поддона по трубе 20 - мазут; пар подают по трубе 23.