СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОПЕНТАН-ПЕНТАН-ИЗОГЕКСАН-ГЕКСАНОВОЙ ФРАКЦИИ, СНИЖАЮЩИЙ ДОЛЮ РЕЦИКЛОВЫХ ПОТОКОВ В СИСТЕМЕ
METHOD FOR SEPARATION OF ISOPHETIC-PENTAN-ISOHEXAN-HEXANE FRACTION, REDUCING THE SHARE OF RECYCLE FLOWS IN THE SYSTEM

Изобретение относится к области вторичной переработки нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности, в частности в процессе изомеризации.
Известно, что изомеризация на данный момент считается наиболее эффективным способом производства чистых высокооктановых компонентов бензинов (Шакун А.Н. Российская технология изомеризации «Изомалк-2» -лучшее технологическое решение для производства автобензинов ЕВРО-4 и ЕВРО-5 / А.Н. Шакун, Е.В. Демидова // Нефть. Газ. Новации. - 2010. - №9. - С. 44-46). Октановое число изомеризата определяется глубиной изомеризации сырья, которая в значительной степени зависит от схемы разделения продуктов реакции и степени рециркуляции непревращенных нормальных парафиновых углеводородов (Иванчина Э.Д., Киргина М.В., Чеканцев Н.В., Долганов И.М., Шарова Е.С. Методы оптимизации и организации энерго- и ресурсосберегающих химико-технологических систем нефтеперерабатывающих производств. Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2013. - 159 с.).
Выделение нормальных углеводородов из продуктов изомеризации требует дополнительной установки колонн деизопентанизации и деизогексанизации. Технологические схемы изомеризации усложняются, что соответственно влечет за собой увеличение энергозатрат на разделение продуктов изомеризации. Известен способ разделения изопентан-пентан-гексановой фракции в процессе изомеризации, базирующийся на четырех простых ректификационных колоннах фракционирования исходного сырья - фракции НК-70°C прямогонного бензина и продуктов реакции с выделением бутана, изопентана, пентана, изогексана и гексана, возвращением пентана в реактор в качестве рецикла, сепарации и стабилизации продуктов реакции в блоке обработки изомеризата из сепаратора и двух ректификационных колонн с возвращением изомеризата после смешения с исходным сырьем в первую ректификационную колонну блока разделения (Жоров Ю.М. Изомеризация углеводородов. Химия и технология. - М.: Химия, 1983, 304 с.).
Недостатками данного способа являются:
- необходимость использования большого количества фракционирующего оборудования (шесть ректификационных колонн, конденсаторов-холодильников и кипятильников, сепаратора), что приводит к существенным капитальным затратам на реализацию способа разделения и увеличению себестоимости конечных продуктов разделения;
- полученный в четвертой ректификационной колонне блока разделения гексан исходного сырья не подвергается изомеризации, что снижает выход ценного конечного продукта изогексана в процессе, поскольку в реакторе изомеризации измеризация пентана и гексана протекает совместно.
Наиболее близким по технической сущности является способ разделения изопентан-пентан-гексановой фракции в процессе изомеризации, в котором из первой ректификационной колонны подготовки сырья дистиллятом отводится балластный продукт, содержащийся в сырье, остаток с низа ректификационной колонны направляется на превращение пентанов и гексанов в изомеры в реактор изомеризации; продукты изомеризации направляются во вторую ректификационную колонну стабилизации, откуда с верха колонны отводится бутан, а с низа колонны отводится изомеризат, содержащий реакционные изомеры, полученные в процессе реакции, которые направляются на разделение в третью ректификационную колонну деизопентанизации, из которой последовательно отводятся изопентан, пентановый рецикл и гексановая фракция, пентановый рецикл возвращается в реактор изомеризации. В качестве балластного продукта с верха первой ректификационной колонны отводится содержащийся в сырье изопентан, реакционный изопентан отводится с верха третьей ректификационной колонны деизопентанизации, с низа колонны деизопентанизации отводится смесь изогексана и нормального гексана, которая в качестве сырья подается в дополнительную четвертую ректификационную колонну деизогексанизации, из которой дистиллятом выводится изогексановая фракция, боковым погоном - гексановый рецикл, который отправляется на повторное превращение в реактор изомеризации, а остатком - высококипящие компоненты (Способ разделения изопентан-пентан-гексановой фракции. Патент №2478601 RU, заявл. 23.01.2012, опубл. 10.04.2013).
Недостатком данного способа является значительное количество изопентана в рецикловой фракции, которая является балластовой; большое количество рецикловых потоков при выводе бокового погона и, как следствие, нечеткое разделение.
Задачей изобретения является разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии фракционирования на установках нефтеперерабатывающего комплекса, заключающаяся в повышении качества разделения между нормальными компонентами и изокомпонентами, а также снижение расхода рецикловых потоков.
Поставленная задача решается тем, что в способе разделения изопентан-пентан-изогексан-гексановой фракции, который заключается в выделении товарного изомеризата из сырьевого потока, путем последовательного прохождения последним колонны стабилизации, колонны деизопентанизации и колонны деизогексанизации, и отличается от прототипа тем, что вывод бокового погона из колонны деизопентанизации осуществляют в стриппинг-секцию; для обогрева стриппинг-секции используют тепло остатка колонны стабилизации. Был проведен анализ результатов расчета фактической работы колонны деизопентанизации, который показал, что процесс разделения н-пентана и изопентана осуществляется в колонне недостаточно эффективно, так как содержание низкооктановых компонентов (нормальных углеводородов) в составе рецикловых потоков недостаточно высоко, а содержание изокомпонентов велико, что приводит к неоптимальной работе установки изомеризации в целом.
На фигуре показана принципиальная схема разделения продуктов изомеризации на установке.
На фигуре обозначены:
1 - колонна стабилизации; 2 - колонна деизопентанизации; 3 - колонна деизогексанизации; 4 - стриппинг-секция; I - продукты реакций изомеризации; II - рефлюкс; III - стабильный изомеризат; IV - фракция изопентана; V - фракция н-пентана; VI - депентанизированный изомеризат; VII - фракция изогексана; VIII - фракция н-гексана; IX - кубовый продукт колонны деизогексанизации; X - рецикл (фракция н-пентана и н-гексана)
В этой связи было предложено организовать вывод бокового погона колонны деизопентанизатора через дополнительную стриппинг-секцию. Для создания ресурсо-энергосберегающей технологии предлагалось использовать следующие варианты подвода тепла:
- за счет подачи кубового продукта колонны деизопентанизации в качестве теплоносителя в кипятильник стриппинг-секции;
- за счет подачи кубового продукта колонны стабилизации в качестве теплоносителя в кипятильник стриппинг-секции.
В программном пакете UniSim Design были созданы математические модели работы колоны деизопентанизации по обоим указанным вариантам.
Как показали расчеты фактической работы установки, колонна деизогексанизации работает достаточно эффективно, обеспечивая необходимую степень разделения между н-гексаном и его высокооктановыми изомерами. В этой связи изменение системы выделения н-гексана в данном случае не требуется.
Поскольку согласно поставленной задаче предлагаемые варианты совершенствования существующей технологии разделения изомеризата должны быть ресурсо-энергосберегающими, то основным принципом при организации работы новой отпарной колонны не могло быть использование дополнительных энергоресурсов. С целью увеличения степени рекуперации тепла на установке в качестве теплоносителей в стриппинг-секцию рассматривалось использование внутренних высокотемпературных технологических потоков.
Установка стриппинг-секции позволит повысить качество фракционирования за счет отпарки легких изопентановых компонентов и снизить количество рециклового потока.