установка фракционирования углеводородов

Формула изобретения

Установка фракционирования углеводородов, содержащая ректификационную колонну, вход которой соединен с линией подачи сырья, снабженной сырьевой емкостью и теплообменником, верх соединен с линией отвода пропан-бутановой фракции, а низ - с линией отвода пентан-гексановой фракции, подключенной к теплообменнику, отличающаяся тем, что теплообменник установлен перед сырьевой емкостью, установка дополнительно снабжена подогревателем, установленным между сырьевой емкостью и теплообменником, а сырьевая емкость соединена с линией отвода пропан-бутановой фракции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для переработки жидких углеводородов, в том числе сероводородсодержащих, а именно, к ректификационным установкам для фракционирования углеводородов, и может быть использовано на предприятиях газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности.

Известна ректификационная установка, содержащая колонну, соединенную с линией подачи исходной смеси (сырья), снабженной последовательно установленными емкостью для исходной смеси (сырья), насосом и теплообменником; верх ректификационной колонны соединен с линией отвода дистиллята (головного продукта), снабженной дефлегматором, холодильником дистиллята и емкостью для сбора дистиллята; а низ - с линией отвода кубовой жидкости, снабженной холодильником кубовой жидкости и емкостью для сбора кубовой жидкости и с линией отвода части кубовой жидкости на промежуточный огневой подогреватель (Г. С. Борисов и др. Основные процессы и аппараты химической технологии, М. , Химия, 1991, с. 226).

Использование известной ректификационной установки для разделения углеводородов характеризуется высокими удельными энергазотратами в холодный период вследствие значительной нагрузки на подогреватели.

Наиболее близкой к заявляемой по назначению и совокупности существенных признаков является установка фракционирования углеводородов, используемая при осуществлении способа разделения компонентов природного газа, применяемая в настоящее время на Оренбургском гелиевом заводе (ОГЗ). Известная установка представлена на фиг. 1. Установка содержит ректификационную колонну 1, вход которой соединен с линией 2 подачи сырья, снабженной сырьевой емкостью 3, и последовательно установленными после нее насосом 4 и теплообменником 5, верх соединен с линией 6 отвода головного продукта (пропан-бутановой фракции), снабженной последовательно установленными воздушным холодильником 7, дефлегматором 8, водяным холодильником 9 и емкостью 10 для сбора продукта, и с линией 11 передавливания части головного продукта в сырьевую емкость 3, а низ - с линией Т2 отвода кубовой жидкости (пентан-гексановой фракции), соединенной с теплообменником 5, установленным на линии подачи сырья (патент РФ 2147916, C1, 27.04.2000).

Известная установка фракционирования углеводородов работает следующим образом. После очистки от сернистых соединений широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) поступает по линии 2 подачи сырья в сырьевую емкость 3, откуда насосом 4 подается в ректификационную колонну 1 через теплообменник 5, где теплоносителем является кубовая жидкость - пентан-гексановая фракция (ПГФ). Головной продукт - пропан-бутановая фракция (ПБФ) отводится по линии 6 отвода головного продукта через воздушный холодильник 7, дефлегматор 8 и водяной холодильник 9 в емкость 10 для сбора головного продукта, из которой ПФБ идет на дальнейшее разделение (во вторую ректификационную колонну, на чертеже не показано). Из дефлегматора 8 тяжелые углеводороды, выделенные из ПБФ, в качестве флегмы подаются с помощью насоса в ректификационную колонну 1. Часть горячей ПБФ по линии 11 передавливания подается в сырьевую емкость. Необходимость смешивания части полученного продукта (ПБФ) с сырьем (ШФЛУ) обусловлена тем, что вследствие теплопотерь, особенно в холодный период, температура сырья в сырьевой емкости падает, что приводит к снижению парциального давления паров ШФЛУ, определяющего давление в сырьевой емкости, и к остановке насоса 4 (при снижении давления ниже допустимых 14 атмосфер). Подача части полученного в ректификационной колонне продукта - ПБФ (15 т/час), имеющего повышенную температуру, в сырьевую емкость 3 приводит к повышению температуры сырья и, следовательно, давления в сырьевой емкости. Это предотвращает остановку установленного после сырьевой емкости 3 насоса 4.

Недостатком известной установки разделения широкой фракции легких углеводородов является низкая производительность по ШФЛУ и снижение производительности по ПБФ вследствие направления части продукта в сырьевую емкость для смешивания с ШФЛУ, а также повышенные удельные энергозатраты.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения производительности установки фракционирования углеводородов и снижения удельных энергозатрат.

Указанная задача в заявляемой установке фракционирования углеводородов, содержащей ректификационную колонну, вход которой соединен с линией подачи сырья, снабженной сырьевой емкостью и теплообменником, верх соединен с линией отвода пропан-бутановой фракции, а низ - с линией отвода пентан-гексановой фракции, соединенной с теплообменником, решается за счет того, что теплообменник установлен перед сырьевой емкостью, установка дополнительно снабжена подогревателем, установленным между сырьевой емкостью и теплообменником, а сырьевая емкость соединена с линией отвода пропан-бутановой фракции.

Получаемый за счет отличительных признаков заявляемого изобретения технический результат, а именно за счет изменения места установки теплообменника: не перед ректификационной колонной, как в известной установке (по прототипу), а перед сырьевой емкостью, и снабжение установки подогревателем, установленным между теплообменником и сырьевой емкостью, заключается в обеспечении повышенной температуры, а значит, и давления в сырьевой емкости без подачи в нее части горячего продукта (ПБФ) из ректификационной колонны, причем на уровне, позволяющем исключить необходимость применения насоса для подачи сырья в ректификационную колонну. Более того, процесс разделения углеводородов начинается уже в сырьевой емкости, что позволяет использовать ее в качестве тарелки ректификационной колонны. Соединение сырьевой емкости с линией отвода ПБФ позволяет выводить выделенные легкие углеводороды из сырьевой емкости, минуя ректификационную колонну.

Исключение необходимости подачи в сырьевую емкость части полученной ПБФ и использование сырьевой емкости в качестве тарелки ректификационной колонны позволяет повысить производительность установки фракционирования углеводородов, а исключение необходимости использования насоса для подачи ШФЛУ в ректификационную колонну снижает удельные энергозатраты.

Сведений о технических решениях, позволяющих повысить производительность установки фракционирования углеводородов за счет использования сырьевой емкости в качестве придатка ректификационной колонны, когда наряду с присущей функцией сырьевая емкость выполняет несвойственные ей функции тарелки ректификационной колонны, в доступных источниках патентной и другой научно-технической информации не выявлено. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 2 приведена схема предлагаемой установки разделения широкой фракции легких углеводородов.

Установка содержит ректификационную колонну 1, вход которой соединен с линией 2 подачи сырья, снабженной последовательно установленными теплообменником 3, подогревателем 4 и сырьевой емкостью 5; верх ректификационной колонны 1 соединен с линией 6 отвода головного продукта - ПБФ, а низ - с линией 7 отвода ПГФ, соединенной с теплообменником 3. На линии 7 отвода ПГФ после теплообменника 3 установлен теплообменник 8; линия 6 отвода головного продукта снабжена воздушным холодильником 9, дефлегматором 10, водяным холодильником 11, емкостью 12 сбора головного продукта и насосом 13. Второй выход ректификационной колонны 1 соединен с линией 14 отвода части ПГФ, снабженной насосом 15 и промежуточным теплообменником 16.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

После очистки от сернистых соединений (на чертеже не показано) ШФЛУ с температурой 20^oC по линии 2 подачи сырья проходит через теплообменник 3, где нагревается до температуры 47,5^oC за счет рекуперации тепла ПГФ, через подогреватель 4 и при достижении температуры 90^oC поступает в сырьевую емкость 5 в виде газожидкостного потока. В сырьевой емкости 5 начинается процесс отделения ПБФ, которая поступает, минуя ректификационную колонну 1, по линии 6 отвода головного продукта через воздушный холодильник 9 в дефлегматор 11 для отделения тяжелых углеводородов (C 5+), которые используются в качестве флегмы в ректификационной колонне 1, и далее через водяной холодильник 10 в емкость 12 сбора головного продукта, откуда направляется на дальнейшее разделение (во вторую ректификационную колонну, на чертеже не показано); при этом более тяжелые углеводороды из сырьевой емкости 5 при достижении в ней значения давления паров, превышающего рабочее давление в ректификационной колонне 1 с учетом гидросопротивления, без помощи насоса направляются в ректификационную колонну 1, где происходит основной процесс разделения ШФЛУ на пропан-бутановую и пентан-гексановую фракции. Таким образом, сырьевая емкость 5 работает как одна из тарелок ректификационной колонны 1. ПБФ с верха ректификационной колонны 1 направляется в линию 6 отвода головного продукта и поступает через воздушный холодильник 9 в дефлегматор 11, где происходит выделение из ПБФ остаточных количеств тяжелых углеводородов. Выделенные в емкости 11 тяжелые углеводороды направляются в качестве флегмы с помощью насоса 13 в ректификационную колонну 1. Из емкости 11 ПБФ через водяной холодильник 10 направляется в емкость 12 сбора головного продукта (ПБФ) и далее на дальнейшее разделение (во вторую ректификационную колонну, на чертеже не показано). Продукт низа ректификационной колонны 1 ПГФ направляется по линии 7 отвода ПГФ через теплообменники 3 и 8, на дальнейшую переработку или потребителю. Часть ПГФ по линии 14 направляется через промежуточный теплообменник 16 в ректификационную колонну 1 с помощью насоса 15 для регулирования температуры процесса ректификации.

Предлагаемая установка по сравнению с известной характеризуется более высокой производительностью при более низких удельных энергозатратах. Расчеты показали, что применение предлагаемого изобретения в реальных промышленных условиях на ОГЗ позволит повысить общую производительность установки по ШФЛУ с 90 т/час до 135 т/час (на 50%) и производительность по ПБФ на 20 т/час.