Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФРАКЦИЙ

Изобретение относится к способам стабилизации углеводородных фракций и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности для получения керосина, дизельного топлива, минерального масла с нормативным значением температуры вспышки или бензина с нормативным значением давления насыщенных паров.

Известен способ стабилизации гидрогенизата на узле стабилизации установки гидроочистки дизельного топлива [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа, под редакцией Б.И. Бондаренко, М.: Изд-во РГУ, 2003 г., с.72], включающий сепарацию реакционной массы процесса гидроочистки на циркулирующий водородсодержащий газ и нестабильный гидрогенизат, который стабилизируют путем отдувки острым водяным паром в отпарной колонне с получением углеводородного газа, бензина, очищенной (стабильной) дизельной фракции и нефтезагрязненного конденсата водяного пара, а также рекуперацию тепла стабильной дизельной фракции.

Недостатками известного способа являются: использование водяного пара, образование нефтезагрязненных водных стоков, необходимость использования большого количества оборудования с высокой металлоемкостью.

Наиболее близка к заявляемому способу по технической сущности и принята в качестве прототипа установка стабилизации углеводородных смесей [Патент RU 2194739, МПК C10G 7/02, C10G 49/00, опубл. 20.12.2001 г.]. В патенте описан способ стабилизации нестабильного гидрогенизата дизельного топлива путем разделения на два потока нестабильного сырья (нестабильной углеводородной фракции), полученного при сепарации гидрогенизата, больший поток нагревают в рекуперативном теплообменнике кубовым продуктом (стабильной углеводородной фракцией) и подают в среднюю часть стабилизационной колонны, остальной поток смешивают с газовой смесью, выходящей с верха стабилизационной (парами стабилизации), охлаждают в воздушном и водяном холодильниках, и сепарируют в рефлюксной емкости с получением рефлюкса, который рефлюксным насосом подают на верх стабилизационной колонны, газа стабилизации и кислой воды, которые направляют на утилизацию. В низ стабилизационной колонны подают тепло за счет "горячей струи", получаемой путем циркуляции кубового продукта через печь огневого нагрева с помощью циркуляционного насоса. С низа стабилизационной колонны выводят стабильный кубовый продукт, который последовательно охлаждают в рекуперативном теплообменнике, воздушном и водяном холодильниках и выводят с установки.

Недостатками известного способа являются: использование "горячей струи" для обогрева низа стабилизационной колонны, что снижает эффективность фракционирования, и попадание тяжелых углеводородов в укрепляющую часть стабилизационной колонны, что также снижает эффективность фракционирования и приводит к росту энергозатрат на нагрев низа и охлаждение верха стабилизационной колонны для увеличения парового и флегмового числа с целью компенсации ухудшения эффективности разделения. Способ также требует применения большого количества оборудования и характеризуется высокой металлоемкостью аппаратурного оформления.

Задача изобретения - упрощение аппаратурного оформления и снижение его металлоемкости, исключение затрат электроэнергии, уменьшение энергозатрат, повышение промышленной безопасности.

Технический результат, который достигается при осуществлении способа:

- упрощение аппаратурного оформления и снижение его металлоемкости за счет уменьшения числа единиц оборудования,

- исключение затрат электроэнергии на подачу рефлюкса на верх стабилизационной колонны и на циркуляцию кубового продукта через печь огневого нагрева за счет использования фракционирующего аппарата пленочного типа с внутренними тепломассообменными элементами,

- уменьшение энергозатрат за счет исключения огневого нагрева,

- повышение промышленной безопасности за счет исключения огневого нагрева.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем подачу нагретой нестабильной углеводородной фракции в среднюю часть стабилизационной колонны, верхнюю часть которой охлаждают, а нижнюю часть нагревают, вывод паров стабилизации с верха, а стабильной углеводородной фракции - с низа стабилизационной колонны, особенностью является то, что

в качестве стабилизационной колонны используют вертикальный фракционирующий аппарат с падающей пленкой, включающий верхний и нижний блоки вертикально расположенных тепломассообменных элементов, и зону питания, расположенную между ними,

причем тепломассообменные элементы, например, радиально-спирального типа, включают профилированные вертикальные поверхности, образующие внутреннее пространство для прохода теплоносителя или хладоагента, и наружное пространство для противоточного движения жидкости и пара,

нижнюю часть фракционирующего аппарата нагревают путем подачи в низ внутреннего пространства тепломассообменных элементов нижнего блока в качестве теплоносителя нагретой нестабильной углеводородной фракции, которую выводят из его верха, дросселируют до давления стабилизации и подают в зону питания,

верхнюю часть фракционирующего аппарата охлаждают путем подачи хладоагента в верх внутреннего пространства тепломассообменных элементов верхнего блока, который выводят из его низа,

а в качестве паров стабилизации с верха фракционирующего аппарата выводят газ стабилизации.

Использование в качестве стабилизационной колонны вертикального фракционирующего аппарата с падающей пленкой, включающего верхний и нижний блоки тепломассообменных элементов, и зону питания, расположенную между ними, с использованием тепломассообменных элементов, например, радиально-спирального типа, имеющих профилированные вертикальные поверхности, образующие внутреннее пространство для прохода теплоносителя или хладоагента, и наружное пространство для противоточного движения жидкости и пара, позволяет исключить использование холодильника паров стабилизации, рефлюксной емкости, рефлюксного и циркуляционного насоса, за счет чего упростить аппаратурное оформление и снизить его металлоемкость, а также исключить расход электроэнергии на циркуляцию рефлюкса и кубового продукта.

Кроме того, уменьшается высота и металлоемкость самого фракционирующего аппарата за счет создания благоприятных гидродинамических условий для массообмена и предотвращения перекрестного движения жидкости и пара за счет секционирования внутреннего пространства фракционирующего аппарата вертикально расположенными тепломассообменными элементами.

Нагрев нижней части фракционирующего аппарата путем подачи в низ внутреннего пространства тепломассообменных элементов нижнего блока в качестве теплоносителя нагретой нестабильной углеводородной фракции, которую выводят из его верха, дросселируют до давления стабилизации и подают в зону питания, позволяет осуществить стабилизацию за счет использования тепла нестабильной углеводородной фракции и тем самым исключить огневой нагрев и уменьшить энергозатраты на стабилизацию. Дросселирование приводит к испарению легких компонентов из нестабильной углеводородной фракции, за счет чего снижается давление насыщенных паров и происходит ее стабилизация. Кроме того, из состава оборудования исключается печь огневого нагрева, что уменьшает металлоемкость аппаратурного оформления и повышает промышленную безопасность.

Охлаждение верхней части фракционирующего аппарата путем подачи хладоагента в верх внутреннего пространства тепломассообменных элементов верхнего блока позволяет уменьшить энергозатраты за счет исключения потребления электроэнергии на подачу насосом рефлюкса на верх колонны.

Давление стабилизации зависит от фракционного состава и температуры нестабильного сырья и рассчитывается исходя из необходимой доли отгона легких компонентов из нестабильного сырья и требуемой температуры вспышки (или давления насыщенных паров) стабильной углеводородной фракции.

Способ осуществляют следующим образом (фиг.1). В низ внутреннего пространства нижнего блока тепломассообменных элементов 1 фракционирующего аппарата 2 подают нагретую нестабильную углеводородную фракцию (I), которую затем выводят (II) из его верха, дросселируют до давления стабилизации на дроссельном вентиле 3 и подают в зону питания 4. Верхнюю часть фракционирующего аппарата 2 охлаждают, подавая хладоагент (III) в верх внутреннего пространства верхнего блока тепломассообменных элементов 5. С верха фракционирующего аппарата 2 выводят газ стабилизации (IV), а с низа - стабильную углеводородную фракцию (V).

Пример 1. Нестабильную дизельную фракцию состава: н.к. - 44,4°C, 10% об. выкипает при 145,4°C, 50% об. выкипает при 283,2°C, 90% об. выкипает при 353,2°C, 98% об. выкипает при 389°C, температура вспышки 44,1°C, при давлении 4,0 МПа изб. вводят в низ внутреннего пространства нижнего блока тепломассообменных элементов фракционирующего аппарата с температурой 280°C, выводят его с температурой 252,6°C из верха трубного пространства нижней тепломассообменной секции, дросселируют до давления 0,4 МПа изб. и подают в виде парожидкостной смеси с массовой долей отгона 0,052 в зону питания. В верх внутреннего пространства верхнего блока тепломассообменных элементов подают охлаждающую воду с температурой 55°C.

С верха фракционирующего аппарата при температуре 170,5°C отбирают 4,7 т/час паров стабилизации, с низа при температуре 274,0°C отбирают 80,3 т/час стабильной дизельной фракции с температурой вспышки 63,4°C.

Расход холода составил 5,8 кДж/т продукта, тепло и электроэнергия не расходовались.

В условиях прототипа при получении 80,8 т/час стабильной дизельной фракции с температурой вспышки 63,3°C расход холода составил 31,6 кДж/т продукта, расход тепла составил 18,9 кДж/т продукта, расчетный расход электроэнергии на подачу рефлюкса (полезная мощность) составил 0,4 кВт.

Таким образом, приведенный пример показывают, что предлагаемый способ позволяет упростить аппаратурное оформление, снизить металлоемкость, исключить затраты электроэнергии, уменьшить энергозатраты, повысить промышленную безопасность и может быть использован в нефтеперерабатывающей промышленности.