Процессы разделения с использованием колонн с разделительными стенками

Изобретение относится к массообменным аппаратам для проведения процесса ректификации компонентов из топливного газа. Ректификационная колонна содержит колонну, имеющую верхнюю секцию и нижнюю секцию. Верхняя секция имеет вертикальную разделительную стенку, которая делит верхнюю секцию на первую сторону и вторую сторону. Первый конденсатор сообщается по текучей среде с первой стороной колонны, второй конденсатор - со второй стороной колонны. Приемный резервуар головного продукта сообщается по текучей среде со вторым конденсатором. Рефлюксный насос сообщается по текучей среде с приемным резервуаром и второй стороной колонны. Первая сторона представляет собой сторону подачи сырья или сторону предварительного фракционирования. Вторая сторона представляет собой сторону выхода продукта. Первый конденсатор является парциальным конденсатором, а второй кондценсатор - полным конденсатором. Обеспечивается повышение выхода компонентов C3 и С3+ и снижение потребления энергии. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по дате подачи временной патентной заявки США 61/767,434, поданной 21 февраля 2013 г. в соответствии со Сводом законом США 35, §119(e), содержание которой вводится в настоящую заявку посредством отсылки.

Область техники

Заявленное изобретение (депропанизатор с ректификационной колонной, содержащей верхнюю разделительную стенку) обеспечивает новое техническое решение, в котором система из двух ректификационных колонн объединена в одну колонну. Легкие компоненты собираются на стороне предварительного фракционирования (сторона подачи сырья) колонны и выводятся как головной продукт из верха колонны. Среднекипящие компоненты выводятся как головной продукт с другой стороны разделительной стенки. По сравнению с традиционной установкой, содержащей две колонны, установка, предлагаемая в изобретении, требует меньших капитальных и эксплуатационных расходов для получения продукта с одинаковыми характеристиками.

Предпосылки создания изобретения

Перегонка и абсорбция - это наиболее распространенные способы разделения веществ, используемые в обрабатывающих отраслях. Оба способа отличаются большим потреблением энергии в связи с нагревом и охлаждением, которые используются в технологическом процессе. Эти технологии были разработаны более десяти лет назад, когда экономические и политические условия были совершенно другими. С точки зрения интересов экономики и общества желательно снизить стоимость потребляемой энергии.

Известны сложные перегонные конструкции, в которых обеспечивается существенное снижение капитальных расходов и затрат на энергию. Например, известны колонны с разделительными стенками. Колонны с разделительными стенками обычно используются в процессах перегонки. На фигуре 1 представлена схема известной конструкции. В колонне используется рабочее давление 2688955,34 Па и температура 35°C в ее верхней части. Такой традиционный депропанизатор осуществляет отделение компонентов С23 в качестве головного продукта и компонентов С44+ в качестве кубового продукта колонны. Однако известные технические решения имеют несколько недостатков. Более легкие компоненты в головном продукте невозможно сконденсировать при давлении 2413165.05 Па и с использованием охлаждающей воды в качестве среды охлаждения верха колонны. Сверху колонны установлен парциальный конденсатор. С2 и более легкие компоненты, используемые в качестве топливного газа, выводятся из парциального конденсатора в форме парообразного продукта. Продукт С3 выводится из парциального конденсатора в форме потока жидкости. Существенная часть компонентов С3 увлекается потоком паров топливного газа. Потерю компонентов С3 можно ограничить путем снижения температуры верхней части колонны, например, с использованием охлаждения, или путем повышения давления в колонне. Однако в этом случае повышаются эксплуатационные расходы. Хотя в известных установках осуществляется четкое разделение С3 и С3+, однако выход этих компонентов низок, поскольку они уносятся потоком топливного газа.

На фигуре 2 представлена схема другой известной конструкции. В этом случае установка содержит две колонны. Первая колонна представляет собой абсорбционную колонну с ребойлером, которая предназначена для разделения несконденсировавшихся продуктов из исходного материала. Неконденсирующиеся компоненты, используемые в качестве топливного газа, представляют собой пары, отбираемые из верхней части этой колонны. Кубовый остаток из первой колонны подается во вторую колонну. Продукт С3 отбирается из второй колонны в качестве головного продукта, а С44+ выводятся в качестве кубового продукта. Такая установка обеспечивает высокий выход продукта С33+. Недостатками такой установки являются высокие капитальные затраты и повышенное потребление энергии.

Таким образом, существует потребность в установке, в которой устранены недостатки известных технических решений.

Сущность изобретения

Один из вариантов осуществления изобретения относится к способу, в котором операции двух разных блоков (абсорбции и перегонки) осуществляются с разных сторон стенки, разделяющей верхнюю часть ректификационной колонны. В одном из вариантов ректификационная колонна с разделительной стенкой используется в качестве депропанизатора, который осуществляет извлечение компонентов С3 из топливного газа.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 - схема известной установки для процесса разделения по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фигура 2 - схема известной установки с двумя колоннами для процесса разделения по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

фигура 3 - схема установки для процесса разделения по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Один из вариантов осуществления изобретения относится к способу, в котором операции двух разных блоков (абсорбции и перегонки) осуществляются по обеим сторонам стенки, разделяющей верхнюю часть ректификационной колонны.

Идея изобретения объясняется на примере традиционной пропаноотгонной установки.

В заявленном изобретении предлагается новое техническое решение, в котором две колонны установки для перегонки объединены в одну колонну. В некоторых вариантах осуществления изобретения легкие компоненты собираются на стороне предварительного фракционирования (сторона подачи сырья) колонны и выводятся как головной продукт из ее верхней части. Среднекипящие компоненты выводятся как головной продукт с другой стороны разделительной стенки. Таким образом, по сравнению с традиционной установкой, содержащей две колонны, установка, предлагаемая в изобретении, требует меньших капитальных и эксплуатационных расходов для получения продукта с одинаковыми характеристиками.

На фигуре 3 приведена схема установки по настоящему изобретению. На схеме показана ректификационная колонна, в верхней части которой установлена разделительная стенка. Колонна с разделенной верхней частью имеет сторону подачи сырья, находящуюся с одной стороны разделительной стенки, и сторону выхода продукта, находящуюся с другой стороны разделительной стенки. Нижняя часть колонны с разделенной верхней частью является ее основной секцией.

В одном из вариантов технологическая схема заявленного изобретения разработана для разделения С2 (неконденсирующиеся пары), С3 (промежуточный компонент) и С3+ (тяжелые компоненты) в одной колонне с разделенной верхней частью. Поток исходных продуктов подается на сторону предварительного фракционирования этой колонны. Вертикальная разделительная стенка делит верхнюю часть колонны на две половины. Та половина, в которую подаются исходные продукты, указывается как секция предварительного фракционирования. Неконденсирующиеся пары, используемые в качестве топливного газа, отбираются в качестве головного продукта из конденсатора выпара. В некоторых вариантах давление в верхней части колонны устанавливается на уровне 2413165,05 Па с помощью регулятора давления, установленного вверху в линии отбора топливного газа. Секция, расположенная выше линии подачи сырья, действует в качестве абсорбера, который используется прежде всего для минимизации потерь компонентов С3. Сторона предварительного фракционирования содержит рефлюкс, поступающий из двух источников: поток жидких компонентов из конденсатора выпара и поток тяжелых компонентов из насоса кубового остатка.

В одном из вариантов пар из верхней части основной секции конденсируется и охлаждается до температуры 35°С в теплообменнике с воздушным охлаждением, после которого установлен конденсатор с водяным охлаждением. Выход конденсатора соединен с приемным резервуаром верхней фракции. Легкие жидкие компоненты С3 откачиваются из резервуара рефлюксными насосами. Часть легких жидких компонентов возвращается в колонну в качестве рефлюкса, а остальная часть отбирается как продукт С3.

В одном из вариантов рабочее давление ректификационной колонны регулируется контуром регулирования давления, установленным на линии подачи топливного газа в верхнюю часть колонны, в то время как давление в приемном резервуаре верхней фракции регулируется перепускным контуром регулирования давления.

В одном из вариантов температура в верхней секции основной ректификационной колонны регулируется по каскадной схеме с контуром управления расходом рефлюкса. Это обеспечивает возможность регулирования качества продукта С3 путем подавления тенденции более тяжелых компонентов подниматься в верхнюю часть ректификационной колонны.

В одном из вариантов к основной секции подсоединен ребойлер, представляющий собой термосифонный паровой ребойлер, в котором в качестве нагревающей среды используется пар. Подача тепла в ребойлер регулируется путем регулирования расхода пара по каскадной схеме с регулятором температуры нижней тарелки ректификационной колонны. Кубовый продукт С3 регулируется контуром управления уровнем по каскадной схеме с управлением расходом кубового продукта.

Все аспекты настоящего изобретения относятся к способам повышения эффективности использования энергии в процессе перегонки с использованием ректификационной колонны с разделенной верхней частью. Специалистам в данной области техники после ознакомления с настоящим описанием будет понятно, что в вышеописанные способы могут быть внесены различные изменения без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Примеры, используемые для объяснения теоретических или полученных эффектов или результатов, должны рассматриваться лишь как иллюстративные, никоим образом не ограничивающие объем изобретения, определяемый прилагаемой формулой.

1. Ректификационная колонна, содержащая:

колонну, имеющую верхнюю секцию и нижнюю секцию, причем верхняя секция имеет вертикальную разделительную стенку, которая делит верхнюю секцию на первую сторону и вторую сторону,

первый конденсатор, сообщающийся по текучей среде с первой стороной колонны;

второй конденсатор, сообщающийся по текучей среде со второй стороной колонны;

приемный резервуар головного продукта, сообщающийся по текучей среде со вторым конденсатором;

основной рефлюксный насос, сообщающийся с приемным резервуаром и второй стороной колонны;

нижний насос, сообщающийся по текучей среде с нижней секцией колонны и первой стороной колонны;

причем первая сторона представляет собой сторону подачи сырья или сторону предварительного фракционирования, которая получает поток сырья и разделяет поток сырья на легкие компоненты и среднекипящие компоненты,

причем вторая сторона представляет собой сторону выхода продукта, которая получает среднекипящие компоненты, полученные со стороны подачи сырья или стороны предварительного фракционирования,

причем нижняя секция представляет собой основную секцию, которая извлекает тяжелые компоненты из потока сырья, причем первый конденсатор является парциальным конденсатором, а второй кондценсатор - полным конденсатором.

2. Ректификационная колонна по п. 1, в которой первый конденсатор удаляет неконденсирующиеся компоненты легких компонентов из первой стороны в виде головного парообразного продукта и направляет сконденсированную жидкость легких компонентов обратно в первую сторону в виде рефклюкса.

3. Ректификационная колонна по п. 1, в которой второй конденсатор получает среднекипящие компоненты и извлекает легкие жидкие компоненты С3 из среднекипящих компонентов.

4. Ректификационная колонна по п. 1, дополнительно содержащая ребойлер, сообщающийся по текучей среде с нижней секцией колонны.

5. Ректификационная колонна по п. 1, дополнительно содержащая теплообменник с воздушным охлаждением, сообщающийся по текучей среде со вторым конденсатором и второй стороной колонны.

6. Ректификационная колонна по пп. 1 и 3, в которой приемный резервуар головного продукта собирает жидкие компоненты С3 из второго конденсатора и направляет часть жидких компонентов С3 обратно в колонну через основной рефлюксный насос в качестве рефлюкса, а остальная часть отбирается в качества продукта С3.

7. Ректификационная колонна по п. 1, в которой нижний насос направляет тяжелые компоненты в нижней секции колонны обратно в первую сторону колонны в качестве рефлюкса, причем тяжелые компоненты представляют собой С3+компоненты.

8. Ректификационная колонна по п. 4, в которой ребойлер представляет собой термосифонный паровой ребойлер, который использует пар в качестве нагревающей среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к противоточной колонне с распределителем жидкости. Противоточная колонна содержит динамически управляемый распределитель жидкости, включающий в себя трубу для подачи жидкости и множество распределительных органов, которые расположены в колонне над набивкой с возможностью образования в протекающем вверх газе на высоте распределительных органов нескольких частичных потоков, причем между набивкой и распределительными органами имеются зоны подпора, при этом распределительные органы представляют собой накопительные объемы жидкости 3, расположенные на опорной плите, каждый из которых включает множество отверстий в днище для прохождения жидкости, соосных с множеством отверстий в опорной плите, уровнемер 11, трубу для подачи жидкости 9, содержащую насос 16, расходомер, состоящий из первичного преобразователя расходомера 12 и вычислителя расходомера 13, входной клапан 4, причем накопительные объемы жидкости разделены между собой окнами в опорной плите для протекающего вверх газа.

Изобретение предназначено для распределения жидкости в массообменной колонне. Распределитель жидкости имеет множество удлиненных основных желобов и множество вторичных желобов, которые располагают смежно с основными желобами в определенных местоположениях для того, чтобы принимать по меньшей мере некоторые из отдельных основных выпускаемых потоков из основных желобов.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к очистке светлых нефтепродуктов от сернистых соединений. Сущность изобретения заключается в том, что очистку нефтепродуктов ведут на ректификационной колонне в режиме циклически меняющегося давления, при котором в сепарационный объем каждой тарелки последовательно, начиная с верхней, подают порцию паров очищаемого бензина под давлением, превышающим давление пара в данном сепарационном объеме, в количестве, достаточном для полной конденсации находящихся там паров, при этом каждый элементарный объем пара при перемещении от куба до дефлегматора подвергается воздействию от 5 до 30 таких краткодействующих импульсов.

Изобретение относится к аппаратам, применяемым для концентрирования растворов кислот, и может быть использовано в различных областях химической промышленности, в частности в производстве и переработке неорганических кислот, удобрений.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для распределения сырья в ректификационных колоннах. Секция контактной колонны содержит устройство, содержащее: впуск линии подачи сырья, которое является жидким, в устройство распределения сырья, камеру между впуском линии подачи и колонной, средство для обеспечения условия дросселирования и испарения потока до поступления во внутреннюю часть секции колонны.

Изобретение относится к химической промышленности. Поперечно-точные тарелки снабжены опорной системой (62), которая соединяет верхнюю поперечно-точную тарелку (22) с переливом нижней поперечно-точной тарелки (24).

Изобретение относится к устройству распределения жидкости. Устройство распределения жидкости включает корпус, размещенный внутри дистилляционной колонны, верхнюю и нижнюю решетки, собирательный поддон, расположенный в верхней части внутренней стороны корпуса для направления жидкости, поступающей через верхнюю решетку, дырчатую пластину, расположенную в верхней части собирательного поддона и обеспеченную множеством сквозных отверстий, через которые протекает направленная жидкость, распределительную коробку, расположенную на нижней стороне дырчатой пластины и выполненную с возможностью дозировать жидкость, прошедшую сквозь дырчатую пластину, при прохождении через выходную трубку, установленную с обеих сторон распределительной коробки, за пределы корпуса, распределитель жидкости, расположенный на нижней стороне распределительной коробки и выполненный с возможностью равномерного распределения и подачи жидкости, отделенной с помощью распределительной коробки к нижней стороне, соединительную трубку, служащую для протекания жидкости между распределительной коробкой и распределителем жидкости, входную трубку, служащую для пропускания жидкости, поступающей снаружи корпуса, в распределитель жидкости, и разделительную стенку, установленную вертикально на нижней стороне корпуса для разделения пространства в нижней части корпуса на первую и вторую камеры.

Изобретение предназначено для распределения жидкости. Устройство распределения жидкости включает корпус, в котором предусмотрено пространство для распределения жидкости, поступающей из входной трубы; горизонтально расположенную перегородку внутри корпуса, которая разделяет внутреннее пространство корпуса на верхнее и нижнее пространства, причем верхняя поверхность перегородки делится на первый разделительный участок и второй разделительный участок, которые имеют различные степени распределения жидкости; коллекторный гребешок, имеющий прямоугольную шестигранную форму, предназначенный для прохода вверх и вниз через перегородку, который имеет множество сквозных отверстий, расположенных на его боковой стенке и позволяющих жидкости затекать вовнутрь, причем на первом разделительном участке и на втором разделительном участке расположено множество коллекторных гребешков, а дно коллекторного гребешка открыто; первую разделительную стенку, которая делит нижнее пространство на первый отсек и второй отсек; множество вторых разделительных стенок, которые делят второй отсек на множество единичных отсеков; множество стоков, которые соединены с дном единичного отсека, через которые сливается жидкость, содержащаяся в единичном отсеке; и клапан, который установлен на каждом из стоков и управляет открытием и закрытием стока.

Изобретение относится к фиксатору. Сосуд для гидроочистки содержит корпус, ограничивающий внутренний объем, по меньшей мере одну внутреннюю структуру, содержащую опорное кольцо, тарелку, приспособленную к установке в сосуде и удалению из него, и фиксатор, имеющий вытянутый по существу цилиндрический вал, соединенный с винтовым выступом для сцепления тарелки с опорным кольцом и расцепления с ним.

Изобретение касается секции контактной колонны и способа эксплуатации контактной колонны с использованием устройства для распределения сырья. Секция контактной колонны содержит по меньшей мере один впуск для сырья во внутреннюю часть указанной секции колонны, по меньшей мере одно устройство для распределения сырья, расположенное в указанной внутренней части колонны.

Изобретение относится к устройствам подготовки путем отбензинивания попутного нефтяного газа и газа дегазации конденсата. Блок отбензинивания низконапорного тяжелого углеводородного газа включает компрессор, установленный на линии сырьевого газа, и дефлегматор с линией вывода конденсата и тепломассообменным блоком, охлаждаемым хладагентом.

Изобретение относится к области производства изотопа кислорода-18 для ПЭТ-томографии и также может быть использовано для производства воды, обогащенной по изотопу кислорода-18.

Изобретение относится к области энергетики, а именно установке по перегонке углеводородного сырья, в которой реализуют процесс постепенного непрерывного испарения сырья с получением в виде дистиллятов бензиновых, керосиновых и дизельных топливных фракций, и может быть использована в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и в других отраслях промышленности.

Изобретение описывает устройство для дефлегмации газа, включающее вертикальный аппарат с верхней и нижней дефлегматорными секциями, расположенными в верхней части аппарата, и сепарационной зоной в нижней части аппарата с линией подачи сырьевого газа и линиями вывода конденсатов, в котором верхняя дефлегматорная секция соединена линиями ввода/вывода хладоагента с холодильной машиной, оснащенной линиями ввода/вывода теплоносителя, а нижняя дефлегматорная секция соединена с верхом аппарата линиями ввода/вывода подачи подготовленного газа в качестве хладоагента, при этом холодильная машина соединена линиями ввода/вывода теплоносителя с теплообменником, установленным на линии вывода подготовленного газа.

Группа изобретений относится к способам подготовки газа путем низкотемпературной конденсации и может быть использована в газовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к способу дистилляции сырых нефтей. Способ дистилляции сырой нефти включает следующие стадии: i) пропускают углеводородную сырую нефть в сосуд предварительного мгновенного испарения, поддерживаемый в условиях, которые обеспечивают разделение сырой нефти на жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, и пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, ii) пропускают жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, в печь, поддерживаемую в условиях, которые обеспечивают нагревание и частичное испарение указанной жидкости, iii) пропускают нагретый поток, выходящий из печи, в нижнюю часть атмосферной дистилляционной колонны, поддерживаемой в условиях фракционирования, iv) пропускают пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, в зону указанной дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, расположенной ниже зоны ввода выходящего из печи потока, и v) пропускают водяной пар в зону указанной дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, таким образом, что выходящий из печи жидкий поток подвергается контактированию с водяным паром и паром, образующимся в результате предварительного мгновенного испарения, в зоне отпаривания в условиях, достаточных для отпаривания выходящего из печи жидкого потока, причем указанный пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, содержит не более 30 мас.% воды и/или водяного пара.

Изобретение предназначено для получения соли метионина с щелочным металлом. Реакционная система для получения соли метионина включает реакционно-ректификационную колонну с высотой переливной перегородки от 100 до 1000 мм, с расстоянием между тарелками от 500 до 1000 мм, с отношением диаметра колонны к длине переливной перегородки от 1,1 до 1,3, с отношением площади поперечного сечения к газопроточной площади от 1,5 до 2 и с количеством тарелок от 15 до 25, предпочтительно от 18 до 20.

Изобретение относится к дистилляции метанола и может быть использовано в химической промышленности. Способ очистки потока сырого метанола включает предварительную обработку сырого метанола на ступени отбензинивания 100 для отделения летучих компонентов при давлении отбензинивания (p1) и дистилляцию 200 метанола из раствора дегазированного сырого метанола.

Изобретение относится к способам промысловой подготовки газа методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности. Предложен способ, согласно которому газ осушают, предварительно редуцируют и сепарируют на первой ступени сепарации с получением водного и углеводородного конденсатов, а также газа, который подвергают дефлегмации за счет охлаждения конденсатом и газом третьей ступени с получением конденсата и газа второй ступени.

Изобретение относится к массообменным процессам и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других смежных отраслях промышленности при проведении процессов ректификации, отпарки, абсорбции и десорбции.

Изобретение относится к устройствам для разделения многокомпонентных смесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической и пищевой промышленности. Фракционирующая колонна представляет собой поднимающуюся под углом к горизонту гофрированную трубу, постепенно охлаждаемую естественным или принудительным образом. Сливные устройства для конденсата, снабженные запорными вентилями и термометрами, делят гофрированную трубу на участки, количество которых не меньше числа требуемых фракций. Для повышения флегмового числа допускается часть сливаемого с участка конденсата передать на один из нижележащих участков для повторной разгонки. Компактность устройства достигается сворачиванием гофрированной трубы в спираль, цилиндрическую или коническую. Технический результат: снижение габаритов и материалоемкости устройства, уменьшение себестоимости фракционирования многокомпонентных смесей в целом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к массообменным аппаратам для проведения процесса ректификации компонентов из топливного газа. Ректификационная колонна содержит колонну, имеющую верхнюю секцию и нижнюю секцию. Верхняя секция имеет вертикальную разделительную стенку, которая делит верхнюю секцию на первую сторону и вторую сторону. Первый конденсатор сообщается по текучей среде с первой стороной колонны, второй конденсатор - со второй стороной колонны. Приемный резервуар головного продукта сообщается по текучей среде со вторым конденсатором. Рефлюксный насос сообщается по текучей среде с приемным резервуаром и второй стороной колонны. Первая сторона представляет собой сторону подачи сырья или сторону предварительного фракционирования. Вторая сторона представляет собой сторону выхода продукта. Первый конденсатор является парциальным конденсатором, а второй кондценсатор - полным конденсатором. Обеспечивается повышение выхода компонентов C3 и С3+ и снижение потребления энергии. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх