Способ осушки растворителей и сырья в процессах депарафинизации и обезмасливания нефтепродуктов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

pi)937507 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 07.05 ° 80 (21) 2925298/23-04 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликовано 2306.82. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 23.06.82

t$1) M. NA.З

С 10 G 73/06

С 10 G 7/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (33) УДК 665 ° 637 . 73 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю.Н. Рощин и I Ï. Важнова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОСУШКИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ И СЫРЬЯ В ПРОЦЕССАХ

ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ И ОБЕЗМАСЛИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Изобретение относится к способу осушки растворителей и сырья в процессах депарафинизации и обезмасливания нефтепродуктов с применением избирательных растворителей, в том числе с обработкой карбамидом, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение распространяется на группу растворителей, ограниченно смешивающихся с водой и образующих при перегонке с водой азеотропные смеси с минимальной температурой кипения. К числу этих растворителей относятся метилэтилкетон, метилпропилкетон, метилизопропилкетон,диэтилкетон, метилбутилкетон, метилизобутилкетон, зтилпропилкетон и их смеси, смеси метилэтилкетона с бензолом, толуолом и другими углеводородами, углеводороды и их галоидпроизводные, спирты С -Су и теде

Известные способы осушки растворителей включают экстракцию воды из азеотропной смеси или влажного раст- 25 ворителя крепкими растворами щелочей (1), зкстракцию растворителя из азеотропной смеси монохлорбензолом, изопропилбензолом, 1,1,2-трихлорэтаном (2), разделение растворителя и 30 воды на твердых адсорбентах, в частности на цеолитах (3).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ осушки растворителя и сырья в процессе депарафинизации °

Согласно этому способу растворитель, образующий азеотропную смесь с водой с минимальной температурой кипения, отделившийся в результате расслоения сконденсированной смеси растворителя с водой, полученной при отгоне примеси растворителя из депарафинированного нефтепродукта, парафина(или концентрата параФина)в колоннах,работающих с вводом водяного пара,в смеси с содержащим воду сырьем,направляют в верхнюю часть сушильной колонны. Осушку растворителя и сырья в сушильной колонне осуществляют путем отгона в виде дистиллята колонны азеотропной смеси растворителя и воды, в результате чего оста-. ток от перегонки — смесь сырья с растворителем — имеет низкое содержание воды, и направляется на дальнейшую переработку. Дистиллят сушильней колонны после конденсации направляют в сепаратор, в котором его разделяют

937507

55 отстоем на фазу влажного растворителя и водную фазу. Фазу влажного растворителя рециркулируют в сушильную колонну, а водную фазу направляют в систему для удаления примеси растворителя иэ воды (4). 5 Недостатком известного способа является повышение нагрузки на сушильную колонну. При содержании воды в сырье 0,02Ъ нагрузка на сушильную колонну возрастает на 18%. 10

Переработка более обводненного сырья известным способом повлечет за собой неоправданно большие энергетические и капитальные затраты.

Кроме того, другим недостатком известного способа является невозможность осушки с его помощью растворителей, образующих гомогенные азеC отропные смеси с водой, т.е. смеси, содержание воды в которых равно или ниже растворимости воды в растворителе при температуре охлаждения на выходе из конденсатора-холодильника сушильной колонны. Примером такого растворителя является метилэтилкетон (МЭК 5 азеотропная смесь которого с водой содержит 11 вес.Ъ воды, а растворимость воды в МЭКе при обычной температуре охлаждения (50OС) составляет

11,1 вес.Ъ. Невозможность осушки таких растворителей известным способом объясняется тем, что сконденсированная азеотропная смесь не образует при огстое двух фаз, вследствие чего коли— чество ее, циркулирующее в системе сушильной колонны, непрерывно увели- чивается.

Цель изобретения — разработка такого способа осушки растворителей и сырья, который обеспечил сокращение. энергетических затрат, и позволил 40 обезвоживать растворители, образующие как гетерогенные, так и гомогенные аэеотропные смеси с водой.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу осушки раствори- 45 телей и сырья в процессах депарафинизации и обезмасливания нефтепродуктов путем смешения насыщенного водой растворителя и влажного сырья с последующей азеотропной перегонкой смеси с получением в виде дистиллята азеотропной смеси растворителя с водой и в виде остатка — осушенного раствора сырья в растворителе, согласно изобретению смесь влажного сырья с насьпценным водой растворителем перед азеотропной перегонкой подвергают разделению отстоем на сырьевую фазу, направляемую на азеотропную перегонку, и водную фазу, направляемую на удаление примеси растворителя, причем в случае осушки растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, на смешение с сырьем и отстой подают дополнительно гомогенную азеотропную смесь растворителя и воды.55

В результате экстракции растворителя сырьем из насыщенного водой растворителя отделяется дополнительное количество водной фазы, которую непосредственно, минуя сушильную колонну, направляют на удаление примеси растворителя из воды. Вследствие уменьшения количества воды, поступающей в сушильную колонну, уменьшается ее нагрузка и сокращаются энергетические затраты, связанные с процессом сушки °

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Сырье, содержащее воду, подают в переработку по линии 1 и смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2, поступающей по линии 3. При обезвоживании растворителей, образующих гомогенные аэеотропные смеси с водой, на смешение с сырьем подают также азеотропную смесь растворителя с водой с минимальной температурой кипения, поступающую по линии 4 иэ сушильной колонны 5 через конденсатор-холодильник 6.Смесь этих продуктов направляют на разделение в сепаратор 7. В результате экстракции растворителя сырьем и отстоя в сепараторе 7 образуются две фазы: сырьевая фаза, в которую переходит основное количество растворителя и незначительное количество растворенной воды, и водная фаза с небольшим содержанием растворителя.

Принципиальная схема предусматривает, что плотность применяемого растворителя ниже плотности воды, при этом в сепараторе 7 сырьевая фаза образует верхний, а водная — нижний слой. Сырьевую фазу из сепаратора 7 подают по линии 8 в теплообменник 9 и далее в сушильную колонну 5. Подвод тепла в низ колонны 5 осуществляют путем циркуляции остатка от перегонки по линии

10 через подогреватель 11, обогрева-. емый закрытым паром. Азеотропную смесь растворителя и воды конденсй— руют и охлаждают в конденсаторе-холодильнике 6. При обезвоживании растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, азеотропную смесь из конденсатора-холодильника 6 направляют по линии 4 частично на орошение сушильной колонны 5, а остальную часть — на смешение с сырьем, при этом открывают задвижки 1-2,13 и закрывают задвижки 14,15. При осушке растворителей, образующих гетерогенные аэеотропные смеси с водой, азеотронную смесь иэ конденсатора-холодильника 6 по линии 16 направляют в сепаратор 2, открывая задвижки 15,14 и закрывая задвижки 12 и 13. Смесь продуктов, поступающих по линии 16, в сепараторе 2 разделяют на фазу влажного растворителя (верхний слои) и водную фазу с примесью растворителя

937507 (нижний слой) . Часть фазы влажного растворителя направляют по линии 17 на орошение сушильной колонны 5, а остальную часть — по линии 3 на смешение с сырьем.

Остаток от перегонки иэ низа су- 5 шильной колонны 5, представляющий собой обеэвоженную смесь растворителя с сырьем, направляют в теплообменник 9 и затем по линии 18 - на дальнейшую переработку. 10

Водную фазу из сепараторов 2 и 7 по линии 19,20 направляют в стриппинг 21 для удаления примеси растворителя. В нижнюю часть стриппинга 21 вводят водяной пар по линии 22. Смесь|g паров растворителя и воды из верха стриппинга 21 после конденсации и охлаждения в конденсаторе-холодильнике

23 по линии 16 направляют на отстой в сепаратор 2. Освобожденную от примеси растворителя воду из низа стриппинга 21 по линии 24 отводят из системы.

В качестве сырья в способе могут быть использованы самые разнообраэ 25 ные нефтепродукты, аналогичные тем, которые применяют в качестве сырья в известном способе.

Полученный в результате переработки сырья раствор депарафинированного нефтепродукта (фильтрата) в растворителе подают по линии 25 в подогреватель 26, обогреваемый закрытым паром, и далее в колонну 27. Сухой растворитель из верха колонны 27 поступает в конденсатор-холодильник 28 35 и далее по линии 29 в емкость сухоro растворителя (на схеме на пока1зана). Остаток от перегонки из низа колонны 27 подают в подогреватель 30, обогреваемый закрытым паром, и далее 4р по линии 31 в колонну 32. Сухой растворитель из верха колонны 32 поступает в конденсатор-холодильник 33 и далее по линии 29 в емкость. Остаток от перегонки из низа колонны 32 подают 45 по линии 34 в стриппинг 35, в ниэ которого по линии 36 вводят водяной пар. Смесь паров растворителя и воды иэ верха стриппинга 35 поступает в конденсатор-холодильник 37 и далее 50 по линии 16 в сепаратор 2. Освобожденный от примеси растворителя депарафинированный нефтепродукт (фильтрат) иэ низа стриппинга 35 по линии 38 откачивают в парк.

Полученный в результате переработки раствор парафина или концентрата парафина в растворителе подают по линии 39 в подогреватель 40, обогреваемый закрытым паром, и далее в колонну 41. Сухой растворитель из верха колонны 41 поступает в конденсатор-холодильник 42 и далее по линии 43 в емкость сухого растворите" ля. Остаток от перегонки из низа колонны 41 подают в подогреватель 44, 65 обогреваемый закрытым паром, и далее по линии 45 в колонну 46. Сухой растворитель из верха колонны 46 поступает в конденсатор-холодильник 47 и далее по линии 43 в емкость. Остаток от перегонки из низа колонны 46 по линии 48 подают в стриппинг 49,в ниэ которого по линии 50 вводят водяной пар. Смесь паров растворителя и воды из верха стриппинга 49 поступает в конденсатор-холодильник 51 и далее по линии 16 в сепаратор 2. Освобожденный от примеси растворителя парафин или концентрат парафина из низа стриппинга 49 по линии 52 откачивают в парк.

В связи с тем, что в промышленных условиях имеют место дополнительные источники поступления воды в систему регенерации растворителя (абсорбция или конденсация воды из инертного газа или воздуха, наличие воды в аппаратуре, включаемой в работу после ремонта, нарушение герметичности теплообменной аппаратуры и т.п.), в способе предусматривается воэможность дополнительной сушки части циркулирующего растворителя. Поскольку большая часть поступающей таким путем воды концентрируется в составе фильтровальных осадков парафина (концентрата парафина) и наибольшее содержание воды характерно для растворителя из верха колонны 41, предусматривается возможность подачи части этого растворителя в сушильную колонну 5 по линии 54 с помощью задвижки 53.

Следует отметить, что обезвоживание растворителей, образующих гетерогенные илн гомогенные азеотропные смеси с водой, по предлагаемому способу требует внесения изменений только в схему переработки дистиллята сушильной колонны 5 и не затрагивает схем работы стриппннгов 21,35 и 49, поскольку дистилляты этих стриппингов всегда имеют гетерогенный характер, ввиду того, что содержание в них воды всегда выае, чем в соответствующих азеотропных смесях ° По этой причине дистилляты стриппингов 21,35, 49 направляют на разделение фаз в сепаратор 2 независимо от природы осушаемого растворителя.

Как следует из описания, отличительной .особенностью предлагаемого способа по сравнению с известным, является то, что в результате смешения фазы растворителя из сепаратора 2 с влажным сырьем и отстоя и разделения полученной смеси в сепараторе 7, от этой смеси отделяют большую часть воды, которую направляют непосредственно в стриппинг 21 для удаления примеси растворителя,тем самым . освобождая сушильную колонну 5 от бесполезной нагрузки. Далее,при обеэ937507 воживании растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, в результате смешения азеотропной смеси с сырьем обеспечивается экстракция большей части растворителя сырьем и выделение в одной фазы,что по- 5 эволяет предотвратить накапливание азеотропной смеси в системе сушильной колонны и эффективно осушить такие растворители.

Пример 1. Берут 240 r смеси метилпропилкетона (МПК) с водой, полученной в виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49, с содержанием воды

50 вес.% и 17,8 г гетерогенной азеотропной смеси МПК-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны

5, с содержанием воды 13,5 вес.% и подвергают отстою в сепараторе 2. В результате отстоя при 50" С получают фазу растворителя и водную фазу следующего состава, r.:

Фаза МПК 137,4

В том числе: МПК 131,1

Вода 6,3

Водная фаза 120,4

В том числе: МПК 4, 3

Вода 116, 1

Берут 1000 г гача, с содержанием воды 0,1%, смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2 и подвергают отстою в cer араторе 7. В результате отстоя получают сырьевую и водяную фазы следующего состава, г:

Сырьевая фаза 1132,4

В том числе: гач 999,0

МПК 131,0

Вода 2,4

Водная фаза 5,0

В том числе: МПК 0,1

Вода 4,9 40

Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют в сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята колонны получают аэ еотропную смесь

МПК-вода, а в виде остатка — осушен- 45 ную смесь гача и МПК. Количество этих продуктов составит, r:

Дистиллят 17,8

В том числе: МПК 15 4

Вода 2 4

Остаток 1114,6

В том числе: гач 999,0

МПК 115,6

Вода С.леды

При осушке растворителя и сырья известным способом, когда смесь фазы растворителя из сепаратора 2 и сырья не подвергают отстою и фаэовому раз делению, а направляют непосредственно в сушильную колонну 5, количество дистиллята этой колонны составляет 60 (2,4+4,9):0,135=54,1 r.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность уменьшить нагрузку сушильной колонны по паровой фазе в (54,1:17,8) =3 раза, уменьшить диаметр сушильной колонны в 1,73 раза, и соответственно сократить энергетические затраты.

Пример 2. Берут 280 г с;меси метилизобутилкетона (МИБК) с водой, полученной в,виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49 с содержанием воды

50 вес.% и 6,8 г гетерогенной азеотропной смеси МИБК-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны

5, с содержанием воды около 25%, и подвергают отстою в сепараторе 2. В результате остоя при 50ОС получают фазу растворителя и водную фазу следующего состава, г:

Фаза МИБК 147,40

В том числе: МИБК 143,15

Вода 4,25

Водная фаза 139,40

В том числе: МИБК 1,95

Вода 137,45

Берут 1000 r гача с содержанием воды 0,1%, смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2 и подвергают отстою в сепараторе 7. В результате отстоя получают сырьевую и водную фазы следующего состава, r:

Сырьевая фаза 1143,82

В том числе, гач 999,0

МИБК 143,12

Вода 1,7

Водная фаза 3,58

В том числе: МИБК 0,03

Вода 3,55

Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют в сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята получают азеотропную смесь МИБК-вода, а в виде остатка — осушенную смесь гача и МИБК. Количество этих продуктов составит, г:

Дистиллят

В том числе: МИБК

Вода

Остаток

В том числе, гач

МИБК

Вода

При осушке растворителя и сырья известным способом, когда смеси фазы растворителя из сепаратора 2 и сырья не подвергают отстою и фазовому разделению, а направляют непосредственно в сушильную колонну 5, количество дистиллята этой колонны составляет (1,7+3,55):0,25=21,0 г. Таким образом, предлагаемый способ дает возможность уменьшить нагрузку сушильной колонны в (21,0:6,8) =3,1 раза, уменьшить диаметр сушильной колонны в 1,76 раза и соответственно сократить энергетические затраты.

Пример 3. Берут 200 r смеси метилэтилкетона (МЭК) с водой, полученной в виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49 с содержанием М3К

50 вес.%, и подвергают отстою в се937507

Формула изобретения

91,2

45,2

1,4

Способ осушки растворителей и

65 сырья в процессах депарафинизации и параторе 2. В результате отстоя при

50 С получают фазу растворителя и водную фазу следующего состава, г:

Фаза МЭК 91,0

В том числе: МЭК 80,9

Вода 10,1 5

Водная фаза 109,0

В том числе: МЭК 19,1

Вода 89,9

Берут 91,0 г фазы МЭК из сепаратора 2 и 12,7 r гомогенной азеотроп- )p ной смеси МЭК-вода, полученной в виде дистиллята сушильной колонны 5, с содержанием воды 11Ъ, и смешивают с

1000 r гача с содержанием воды 0,1Ъ.

Смесь направляют на отстой в сепаратор 7. В результате отстоя получают сырьевую и водную фазы следующего состава, г:

Сырьевая фаза 1092, 1

В том числе: гач 999,0

МЭК 91,7

Вода 1,4

Водная фаза 11,6

В том числе: МЭК 0,5

Вода 11,1

Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют э сушильную колонну 5 . В результате осушки в виде дистиллята получают азеотропную смесь МЭК-вода, а в виде остатка — осушенный раствор гача в МЭК. Количество этих продуктов составит, г:

Дистиллят 12,7

В том числе: МЭК 11,3

Вода 1,4

Остаток 1079,4 35

В том числе: гач 999,0

МЭК 80,4

Вода . Следы

Из пРимеРа 3 следУет, что предла- 40 гаемый способ позволяет эффективно осушить смесь сырья с МЭКом, тогда как известный способ не дает такой возможности ввиду гомогенного характера аэеотропной смеси МЭК-вода, вследствие этого в известном способе имело бы место непрерывное увеличение количества азеотропной смеси

МЭК-вода в системе регенерации.

II р и м е р 4. Берут 220 г смеси

МЭК-толуол-вода, полученной в виде дистиллята стриппингов 21, 35, 49, следующего состава, вес.Ъ: МЭК 30; толуол 20; вода 50 и 3,2 г гетерогенной азеотропной смеси МЭК-толуол-вода, полученной в виде дистиллята су- 55 шильной колонны 5, следующего состава, вес. Ъ: МЭК 71,8; толуол 18,8; вода 9,4. Эти продукты смешивают и направляют на отстой в сепаратор 2.

В результате отстоя получают фазу 60 растворителя и водную фазу следующего состава, r:

Фаза растворителя

В том числе: МЭК

Вода

Толуол 44,6

Водная фаза 132,0

В том числе: МЭК 23,1

Вода 108,9

Толуол Следы

Берут 1000 г гача с содержанием воды 0,1%, смешивают с фазой растворителя из сепаратора 2 и подвергают. отстою в сепараторе 7. В результате отстоя получают сырьевую и водную фазы следующего состава, г-.

Сырьевая фаза 1089,0

В том числе: гач 999,0

МЭК 45,1

Толуол 44,6

Вода 0,3

Водная фаза 2,2

В том числе: МЭК 0,1

Толуол Следы

Вода 2,1

Сырьевую фазу из сепаратора 7 направляют в сушильную колонну 5. В результате осушки в виде дистиллята получают азеотропную смесь МЭК-толуол-вода, а в виде остатка — осушенный раствор гача в смеси МЭК-толуол. Количество этих продуктов составит, г:

Дистиллят 3,2

В том числе: МЭК 2,3

Толуол 0,6

Вода 0,3

Остаток 1085,8

В том числе: гач 999,0

МЭК 42,8

Толу ол 44,0

Вода Следы

При осушке данного растворителя и сырья известным способом, когда смесь фазы растворителя из сепаратора " и сырья не подвергают отстою и фазовому разделению, а направляют непосредственно в сушильную колонну

5, количество дистиллята этой колонны составляет (0,3+2,1):0,094=25,5 r.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность уменьшить нагрузку сушильной колонны в (25,5:3,2) =

=8 раз, уменьшить диаметр сушильной колонны в 2,8 раза и соответственно сократить энергетические затраты.

Следует отметить, что при использовании способа работа сушильной колонны значительно облегчается также и вследствие того, что содержание воды в смеси сырья и растворителя, поступающей в сушильную колонну, по сравнению с известным способом, уменьшается в несколько раэ, по этой причине, при прочих равных условиях, предлагаемый способ даст возможность достичь большей степени обезвоживания.

937507

1б

1б

Составитель Л. Иванова

Техред Л. Пекарь Корректор М. Коста

Редактор Г. Волкова

Заказ 4377/34 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 обезмасливания нефтепродуктов путем смешения насыщенного водой растворителя и влажного сырья с последующей азеотропной перегонкой смеси с получением в виде дистиллята аэеотропной смеси растворителя с водой и в 5 виде остатка — осушенного раствора сырья в растворителе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат, смесь влажного сырья с насыщенным водой ð растворителем предварительно подвергают разделению отстоем на сырьевую фазу, направляемую на аэеотропную перегонку, и водную фазу, направляемую на удаление примеси. растворителя, причем в случае осушки растворителей, образующих гомогенные азеотропные смеси с водой, на смешение с сырьем и отстой дополнительно подают гомогенную азеотропную смесь растворителя и воды.

Ф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 2668863, кл. 203-34, оцублик. 1954, 2. Патент США 9 2582214, кл. 202-06, опублик. 1952.

3. Химия и технология топлив и масел, 1965, М 8, с. 25-27.

4. Патент США М 4033855, кл. 208-25, опублик,1978 (прототип).