Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ ШИРОКОЙ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ С НЕКОНДЕНСИРУЕМЫМИ КОМПОНЕНТАМИ

Изобретение относится к области нефтегазопереработки, в частности к фракционированию продуктов каталитического крекинга.

Из уровня техники известен способ фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, включающий разделение в сепараторе газо-жидкостной смеси на жидкую нефтепродуктовую и газовую фазы и реализацию процессов абсорбции и десорбции, где процесс абсорбции включает следующие этапы: подачу газовой фазы из сепаратора в абсорбционную колонну первой ступени, подачу первичного абсорбента в абсорбционную колонну первой ступени, абсорбцию целевых компонентов первичным абсорбентом, подачу насыщенного первичного абсорбента из абсорбционной колонны первой ступени в сепаратор, подачу газовой фазы из абсорбционной колонны первой ступени в абсорбционную колонну второй ступени, подачу вторичного абсорбента в абсорбционную колонну второй ступени, абсорбцию целевых компонентов вторичным абсорбентом, отвод насыщенного вторичного абсорбента из абсорбционной колонны второй ступени, отвод газовой фазы из абсорбционной колонны второй ступени; процесс десорбции включает следующие этапы: подачу жидкой нефтепродуктовой фазы из сепаратора в десорбционную колонну, нагрев жидкой нефтепродуктовой фазы в десорбционной колонне с отделением газовой фазы, подачу газовой фазы из десорбционной колонны в сепаратор, отвод регенерированной жидкой фазы из десорбционной колонны. Описанный способ выбран в качестве прототипа настоящего изобретения. Примером установки, реализующей указанный способ, является установка, входящая в состав секции абсорбции и газофракционирования комплекса каталитического крекинга модели Г-43-107М/1. Данная установка содержит соединенные посредством трубопровода абсорбционную колонну первой ступени, абсорбционную колонну второй ступени, десорбционную колонну и сепаратор, при этом подводящий патрубок сепаратора подсоединен к линии подачи фракционируемой газо-жидкостной смеси, патрубок отвода газовой фазы сепаратора подсоединен к патрубку подвода газа абсорбционной колонны первой ступени, патрубок отвода газа абсорбционной колонны первой ступени подсоединен к патрубку подвода газа абсорбционной колонны второй ступени, патрубки подвода абсорбентов абсорбционной колонны первой ступени подсоединены к линиям подачи первичных абсорбентов, патрубок подвода абсорбента абсорбционной колонны второй ступени подсоединен к линии подачи вторичного абсорбента, патрубок отвода насыщенного абсорбента абсорбционной колонны первой ступени подсоединен к подводящему патрубку сепаратора, патрубок отвода жидкой нефтепродуктовой фазы сепаратора подсоединен к патрубку подвода десорбируемой смеси десорбционной колонны, и патрубок отвода десорбированного газа десорбционной колонны подсоединен к подводящему патрубку сепаратора. На вход системы подаются нефтепродукты, полученные в ходе технологических процессов, протекающих на различных этапах процесса нефтепереработки, в частности, углеводородный газ и конденсат, полученные в результате смешения и компримирования очищенного углеводородного газа из секции очистки сырья каталитического крекинга и жирного углеводородного газа из секции каталитического крекинга и ректификации, нестабильный бензин и нефтепродуктовая смесь фракции 195-325 °C (легкий газойль) из секции каталитического крекинга и ректификации, а также стабильный бензин из установки стабилизации, входящей в состав секции абсорбции и газофракционирования. Поток нестабильного бензина, подаваемый на установку, разделяется на две части, одна из которых направляется непосредственно в абсорбционную колонну первой ступени в качестве первичного абсорбента, другая после смешения с потоками углеводородного газа и конденсата подается в качестве фракционируемой газо-жидкостной смеси в сепаратор. Стабильный бензин также подается в абсорбционную колонну первой ступени в качестве первичного абсорбента, а легкий газойль подается в абсорбционную колонну второй ступени в качестве вторичного абсорбента. На выходе системы получают сухой газ, преимущественно содержащий углеводроды С_2-, насыщенный вторичный абсорбент, возвращаемый в основную фракционирующую колонну секции каталитического крекинга и ректификации, и деэтанизированный бензин, подаваемый на установку стабилизации.

Как известно, эффективность способов нефтепереработки, реализуемых на различных этапах технологического процесса, существенным образом зависит от свойств добываемого сырья, которые могут значительно разниться в зависимости от его месторождения. Так, например, анализ свойств сырьевых потоков секции абсорбции и газофрационирования одной из существующих установок Г-43-107М/1 выявил их характерную особенность – высокое содержание водорода (35,80 ÷ 84,10 % об.), главным источником которого является очищенный углеводородный газ секции очистки сырья каталитического крекинга. Водород, в свою очередь, характеризуется высоким значением коэффициента летучести, и, как следствие, способствует уносу более тяжелых компонентов, таким образом приводя к потерям целевых углеводородов С₃₊ с сухим газом в процессе фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции.

Согласно выбранному в качестве прототипа способу фракционирования, реализуемому на указанном предприятии, извлечение целевых углеводородов протекает в абсорбционных колоннах первой и второй ступени. При этом большую роль играет именно первая ступень, ввиду того, что здесь в качестве абсорбента используется дистиллят основной фракционирующей колонны (нестабильный бензин) и стабильный бензин, причем расход последнего существенно ниже. В такой конфигурации неизбежным является значительное количество возмущений, вносимых сырьем (первичными абсорбентами) в абсорбционную колонну первой ступени.

Кроме того, как известно, растворимость углеводородов газа тем выше, чем ниже молекулярная масса абсорбента. С этой точки зрения, использование легкого газойля в качестве вторичного абсорбента не является высокоэффективным.

Как видно, недостатком описанного выше способа являются высокие потери целевых углеводородов С₃₊ с сухим газом, существенным образом проявляющиеся при использовании сырья, характеризующегося высоким содержанием водорода.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание такого способа фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, реализация которого обеспечивала бы достижение технического результата, заключающегося в повышении степени абсорбции углеводородов С₃₊.

Поставленная задача решается тем, что разработан способ фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, включающий подачу фракционируемой газо-жидкостной смеси в сепаратор, разделение в сепараторе газо-жидкостной смеси на жидкую нефтепродуктовую и газовую фазы, реализацию процессов абсорбции и десорбции, где процесс абсорбции включает подачу газовой фазы из сепаратора в абсорбционную колонну первой ступени, подачу первичного абсорбента в абсорбционную колонну первой ступени, абсорбцию целевых компонентов первичным абсорбентом, подачу насыщенного первичного абсорбента из абсорбционной колонны первой ступени в сепаратор, подачу газовой фазы из абсорбционной колонны первой ступени в абсорбционную колонну второй ступени, подачу вторичного абсорбента в абсорбционную колонну второй ступени, абсорбцию целевых компонентов вторичным абсорбентом, отвод насыщенного вторичного абсорбента из абсорбционной колонны второй ступени, отвод газовой фазы из абсорбционной колонны второй ступени, процесс десорбции включает подачу жидкой нефтепродуктовой фазы из сепаратора в десорбционную колонну, нагрев жидкой нефтепродуктовой фазы в десорбционной колонне с отделением газовой фазы, подачу газовой фазы из десорбционной колонны в сепаратор, отвод регенерированной жидкой фазы из десорбционной колонны, при этом в качестве первичного и вторичного абсорбентов используют стабильный бензин, и процесс абсорбции включает смешение вторичного абсорбента с газовой фазой, отводимой из абсорбционной колонны второй ступени, с доабсорбцией целевых компонентов вторичным абсорбентом, охлаждение и разделение полученной смеси на жидкую и газовую фазы в конденсаторе и регулирование температурного режима абсорбционных колонн посредством их орошения, при котором для орошения абсорбционной колонны первой ступени используют насыщенный вторичный абсорбент, отводимый из абсорбционной колонны второй ступени, а для орошения абсорбционной колонны второй ступени используют жидкую фазу, отводимую из конденсатора.

Согласно заявляемому способу, использование в качестве первичного абсорбента только стабильного бензина и исключение из процесса абсорбции нестабильного бензина позволит нивелировать количество возмущений, вносимых нестабильным бензином в абсорбционную колонну первой ступени. Кроме того, как было описано выше, с целью повышения растворимости углеводородов газа в абсорбенте, более целесообразным является использование абсорбента с меньшей молекулярной массой, каковым в сравнении с легким газойлем является стабильный бензин. Однако эффективное осуществление процесса абсорбции углеводородов С₃₊ стабильным бензином требует регулирования температурного режима абсорбционных колонн, а именно понижения средней температуры абсорбции. С этой целью заявляемый способ включает орошение абсорбционных колонн, при этом, как видно, процесс орошения организован оптимальным для заявляемого способа образом. Качественно улучшить процесс абсорбции также позволяет доабсорбция, осуществляемая в результате смешения вторичного абсорбента с газовой фазой, предварительно прошедшей две ступени абсорбции в колоннах, и последующей конденсации охлажденной смеси с отделением неконденсируемого газа, который преимущественно содержит только углеводороды С_2-. Указанные выше действия позволят увеличить количество контактов газовой и жидкой фаз и, таким образом, повысить степень абсорбции углеводородов С₃₊.

Должно быть понятно, что заявляемый способ, несмотря на наличие определенной закономерной последовательности этапов, его образующих, характеризуется, во-первых, циклическими повторениями некоторых из них, во-вторых, возможным их распараллеливанием. Так, в частности, этапы, составляющие процесс абсорбции, и этапы, составляющие процесс десорбции, в предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения осуществляются параллельно и циклически повторяются.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации заявляемого способа процесс абсорбции организован таким образом, что в начале работы установки, реализующей заявляемый способ, на момент подачи вторичного абсорбента в абсорбционную колонну второй ступени еще не происходит его смешение с газовой фазой, отводимой из абсорбционной колонны второй ступени, ввиду того, что ее отвод возможен только после осуществления этапа абсорбции целевых компонентов вторичным абсорбентом в данной колонне. При этом перед подачей вторичного абсорбента в абсорбционную колонну второй ступени происходит его охлаждение в конденсаторе. Однако далее в процессе работы установки (при условии цикличности и непрерывности ее работы) при подаче вторичного абсорбента его сначала используют для смешения с отводимой газовой фазой с целью доабсорбции целевых компонентов, а в абсорбционную колонну второй ступени уже подают образовавшуюся в результате охлаждения полученной смеси в конденсаторе жидкую фазу. Таким образом, в таком варианте реализации заявляемого способа получается, что на определенных этапах подача вторичного абсорбента в абсорбционную колонну и ее орошение, по сути, совпадают.

Также должно быть понятно, что реализация заявляемого способа на конкретной установке может потребовать выполнения дополнительных этапов, направленных на поддержание требуемых для данного технологического процесса температурных режимов, что может быть реализовано использованием дополнительного теплообменного оборудования.

Так, в предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения при подаче насыщенного первичного абсорбента из абсорбционной колонны первой ступени в сепаратор осуществляют охлаждение насыщенного первичного абсорбента, при подаче газовой фазы из десорбционной колонны в сепаратор осуществляют охлаждение газовой фазы, при подаче жидкой нефтепродуктовой фазы из сепаратора в десорбционную колонну осуществляют нагрев жидкой нефтепродуктовой фазы.

Указанные предпочтительные варианты реализации способа фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами согласно настоящему изобретению приведены в качестве примера и не ограничивают объем притязаний по данной заявке, при этом заявляемый способ может быть реализован любым другим образом, характеризующимся заявляемым набором существенных признаков.

Заявляемое изобретение поясняется при помощи графических материалов, приведенных ниже. Для наглядности заявляемый способ и способ-прототип представлены на фигурах с привязкой к предпочтительным вариантам конструкции установок, реализующих данные способы. Таким образом, в настоящей заявке раскрыт не только способ, но и предпочтительный вариант конструкции установки, реализующей заявляемый способ.

На фиг. 1 представлена структурная схема комплекса каталитического крекинга модели Г-43-107М/1, включающего установку фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, реализующую способ, являющийся прототипом настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлена структурная схема установки фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, реализующей способ, являющийся прототипом настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлена структурная схема установки фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, осуществляющей предпочтительную реализацию заявляемого способа.

На фиг. 1 представлена структурная схема комплекса каталитического крекинга модели Г-43-107М/1, включающего установку фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, реализующую способ, являющийся прототипом настоящего изобретения. Комплекс содержит секцию 1 очистки сырья каталитического крекинга, секцию 2 каталитического крекинга и ректификации и секцию 3 абсорбции и газофракционирования, детализировано изображенную на данной фигуре. Секция 3 абсорбции и газофракционирования содержит установку 4 компримирования, установку 5 фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами и установку 6 стабилизации бензина. Из секции 1 на установку 4 поступает очищенный углеводородный газ 7; из секции 2 на установку 4 поступает жирный углеводородный газ 8, на установку 5 поступает нестабильный бензин 9 и легкий газойль 10; с установки 4 на установку 5 поступают углеводородный газ 11 и конденсат 12; с установки 5 на установку 6 подается нестабильный бензин 13, насыщенный вторичный абсорбент 14 направляется в секцию 2, а также отводится сухой газ 15; на выходе установки 6 получают пропан-пропиленовую фракцию 16, бутан-бутиленовую фракцию 17 и стабильный бензин 18, часть 19 которого направляется назад, на установку 5.

На фиг. 2 представлена структурная схема установки фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, реализующей способ, являющийся прототипом настоящего изобретения. Установка содержит сепаратор 20, абсорбционную колонну 21 первой ступени, абсорбционную колонну 22 второй ступени, десорбционную колонну 23. Линия подачи нестабильного бензина 9 разделена на два потока 24 и 25: поток 24 подведен к патрубку подвода абсорбента абсорбционной колонны 21, а поток 25 подведен к подводящему патрубку сепаратора 20. Линии подачи углеводородного газа 11 и конденсата 12 также подведены к подводящему патрубку сепаратора 20. Патрубок отвода газовой фазы сепаратора 20 подсоединен по линии 26 трубопровода к патрубку подвода газа абсорбционной колонны 21, патрубок отвода газа абсорбционной колонны 21 подсоединен по линии 27 трубопровода к патрубку подвода газа абсорбционной колонны 22, патрубок подвода абсорбента абсорбционной колонны 21 подсоединен к линии подачи стабильного бензина 19, патрубок отвода насыщенного абсорбента абсорбционной колонны 21 подсоединен по линии 28 трубопровода, проходящей через теплообменники 29 и 30, к подводящему патрубку сепаратора 20, патрубок отвода жидкой нефтепродуктовой фазы сепаратора 20 подсоединен по линии 31 трубопровода, проходящей через теплообменник 32, к патрубку подвода десорбируемой смеси десорбционной колонны 23, патрубок отвода десорбированного газа десорбционной колонны 23 подсоединен по линии 33 трубопровода, проходящей через теплообменники 34 и 35, к подводящему патрубку сепаратора 20, патрубок подвода абсорбента абсорбционной колонны 22 подсоединен по линии 36 трубопровода, проходящей через теплообменники 37, 38 и 39, к линии подачи легкого газойля 10. Установка также содержит насосы 40, 41 и 42, установленные на линиях подачи нестабильного бензина 9, подачи стабильного бензина 19 и отвода нестабильного бензина 13 соответственно.

Способ, выбранный в качестве прототипа настоящего изобретения, реализуется посредством изображенной на фигуре 2 установки следующим образом. В сепаратор 20 подают фракционируемую газо-жидкостную смесь, первоначально состоящую из нестабильного бензина 9, углеводородного газа 11 и конденсата 12, далее, в сепараторе 20 разделяют полученную газо-жидкостную смесь на жидкую нефтепродуктовую и газовую фазы. Далее, реализуют процессы абсорбции и десорбции, где процесс абсорбции включает следующие этапы: подачу газовой фазы из сепаратора 20 в абсорбционную колонну 21 по линии 26, подачу первичных абсорбентов – нестабильного бензина 9 по линии 24 и стабильного бензина 19 – в абсорбционную колонну 21, абсорбцию целевых компонентов – углеводородов С₃₊ – первичными абсорбентами, подачу насыщенных первичных абсорбентов из абсорбционной колонны 21 в сепаратор 20 по линии 28, подачу газовой фазы из абсорбционной колонны 21 в абсорбционную колонну 22 по линии 27, подачу вторичного абсорбента – легкого газойля 10 – в абсорбционную колонну 22, абсорбцию целевых компонентов – углеводородов С₃₊ – вторичным абсорбентом, отвод насыщенного вторичного абсорбента 14 из абсорбционной колонны 22, отвод газовой фазы – сухого газа 15 – из абсорбционной колонны 22; процесс десорбции включает следующие этапы: подачу жидкой нефтепродуктовой фазы из сепаратора 20 в десорбционную колонну 23, нагрев жидкой нефтепродуктовой фазы в десорбционной колонне 23 с отделением газовой фазы, подачу газовой фазы по линии 33 из десорбционной колонны 23 в сепаратор 20, отвод регенерированной жидкой фазы – нестабильного бензина 13 – из десорбционной колонны 23, при этом часть нестабильного бензина 13 подогревается в паровом кипятильнике 43 и возвращается в десорбционную колонну 23.

На фиг. 3 представлена структурная схема установки фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, осуществляющей предпочтительный вариант реализации заявляемого способа.

С целью облегчения понимания отличительных признаков заявляемого способа от способа-прототипа реализации данных способов представлены на установках, содержащих лишь минимально необходимые отличия, обеспечивающие реализацию соответствующих способов. При этом на фиг. 3 элементы, идентичные изображенным на фигурах 1 и 2, обозначены одинаково.

Как видно, в отличие от установки, изображенной на фиг. 2, в установке, осуществляющей предпочтительную реализацию заявляемого способа, поток нестабильного бензина 9 в полном объеме направляется по линии 25 в сепаратор 20, линия подачи стабильного бензина 19 разделяется на две части: одна подведена к патрубку подвода абсорбента абсорбционной колонны 21, а другая направляется в линию отвода газовой фазы из абсорбционной колонны 22, патрубок отвода насыщенного абсорбента абсорбционной колонны 22 подсоединен к патрубку подвода орошения абсорбционной колонны 21 по линии 44, на которой установлен насос 45. Установка также содержит конденсатор 46, установленный на выходе газовой фазы из абсорбционной колонны 22, при этом патрубок отвода газа абсорбционной колонны 22 подсоединен к патрубку подвода охлаждаемого продукта конденсатора 46, патрубок отвода жидкой фазы конденсатора 46 подключен к патрубку подвода орошения абсорбционной колонны 22, который в данном варианте реализации заявляемого способа и установки, его осуществляющей, одновременно является и патрубком подвода абсорбента в колонну 22, а из патрубка отвода газовой фазы конденсатора 46 отводится сухой газ 15. Следует принять во внимание, что в данной установке отсутствует линия подачи легкого газойля 10 и линия отвода насыщенного вторичного абсорбента 14, что, в свою очередь, обеспечивает оптимизацию технологического процесса, реализуемого с использованием данной установки.

Заявляемый способ в данном предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения осуществляется при помощи установки, представленной на фиг. 3, следующим образом. В сепаратор 20 подают фракционируемую газо-жидкостную смесь, первоначально состоящую из нестабильного бензина 9, углеводородного газа 11 и конденсата 12, далее, в сепараторе 20 разделяют полученную газо-жидкостную смесь на жидкую нефтепродуктовую и газовую фазы. Далее, реализуют процессы абсорбции и десорбции, где процесс абсорбции включает следующие этапы: подачу газовой фазы из сепаратора 20 в абсорбционную колонну 21 по линии 26, подачу первичного абсорбента – стабильного бензина 19 – в абсорбционную колонну 21, абсорбцию целевых компонентов – углеводородов С₃₊ – первичным абсорбентом, подачу насыщенного первичного абсорбента из абсорбционной колонны 21 в сепаратор 20 по линии 28, подачу газовой фазы из абсорбционной колонны 21 в абсорбционную колонну 22 по линии 27, подачу вторичного абсорбента – стабильного бензина 19 – в абсорбционную колонну 22, абсорбцию целевых компонентов – углеводородов С₃₊ – вторичным абсорбентом, отвод насыщенного вторичного абсорбента из абсорбционной колонны 22, отвод газовой фазы из абсорбционной колонны 22; процесс десорбции включает следующие этапы: подачу жидкой нефтепродуктовой фазы из сепаратора 20 в десорбционную колонну 23, нагрев жидкой нефтепродуктовой фазы в десорбционной колонне 23 с отделением газовой фазы, подачу газовой фазы по линии 33 из десорбционной колонны 23 в сепаратор 20, отвод регенерированной жидкой фазы – нестабильного бензина 13 – из десорбционной колонны 23, при этом часть нестабильного бензина 13 подогревается в паровом кипятильнике 43 и возвращается в десорбционную колонну 23. При этом в процессе абсорбции осуществляют смешение вторичного абсорбента с газовой фазой, отводимой из абсорбционной колонны 22 второй ступени, в линии ее отвода, с доабсорбцией целевых компонентов вторичным абсорбентом, охлаждение и разделение полученной смеси на жидкую и газовую фазы в конденсаторе 46 и регулирование температурного режима абсорбционных колонн 21 и 22 посредством их орошения, при котором для орошения абсорбционной колонны 21 используют насыщенный вторичный абсорбент, отводимый из абсорбционной колонны 22, осуществляя его подачу по линии 44, а для орошения абсорбционной колонны 22 используют жидкую фазу, отводимую из конденсатора 46. В таком варианте реализации заявляемого способа на определенных этапах работы установки, его реализующей, подача вторичного абсорбента в абсорбционную колонну и ее орошение, по сути, совпадают.

В результате проведения испытаний на одной из существующих установок Г-43-107М/1 после ее модернизации с целью возможности реализации заявляемого способа были получены результаты, приведенные в таблице 1 в виде сравнения материальных балансов технологических процессов, реализованных в соответствии с заявляемым способом и способом-прототипом с использованием одной сырьевой базы. Как можно видеть, заявляемый способ имеет улучшенные значения по всем показателям, что и подтверждает эффективность его применения, в частности, в аспекте достижения указанного технического результата.

Таблица 1. Сравнение материальных балансов технологических процессов

Таким образом, настоящее изобретение представляет собой способ фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, реализация которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении степени абсорбции углеводородов С₃₊.

Должно быть понятно, что заявляемый способ фракционирования нефтепродуктов широкой бензиновой фракции с неконденсируемыми компонентами, как он определен в прилагаемой формуле изобретения, не обязательно ограничен конкретными признаками и вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, конкретные признаки и варианты осуществления, описанные выше, раскрыты в качестве примеров, реализующих формулу, и другие эквивалентные признаки могут быть охвачены формулой настоящего изобретения.