ВАКУУМНАЯ СИСТЕМА УСТАНОВОК РЕКТИФИКАЦИИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к вакуумным системам и может быть использована в установках вакуумной ректификации нефтяного сырья.
Из предшествующего уровня техники, известна одноступенчатая вакуумная система, включающая вакуумную ректификационную колонну, жидкостно-газовый эжектор, сепаратор, холодильник и насос. В качестве активной (эжектирующей) среды эжектора использована нефтяная фракция, см. RU №2048156, B 01 D 3/10,95 г.
Недостатком этого аналога, является практическая невозможность работы вакуумной ректификационной колонны при абсолютном давлении на ее верху, составляющем 10-30 мм.рт.ст. с одновременной подачей в нее необходимого объема водяного пара в качестве отпаривающего агента (не менее 0,3% масс. на сырье ректификационной колонны). Это обусловлено низкой термодинамической эффективностью одноступенчатой схемы сжатия паров в жидкостно-газовом эжекторе, а также снижением его производительности при абсолютном давлении всасывания, составляющем 10-30 мм. рт.ст. из-за вскипания компонентов рабочей жидкости - нефтяной фракции. Кроме того, в газе, выводимом из установки присутствуют существенные количества опасных веществ, например сероводорода в случае вакуумной ректификации мазута.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предложенной полезной модели, является двухступенчатая вакуумсоздающая система, включающая вакуумную ректификационную колонну, верх которой подключен к газовому эжектору первой ступени, выходная линия которого подключена к газовому входу жидкостно-газового эжектора второй ступени, с выходной линией подключенной к сепаратору, линия отвода жидкой фазы которого оборудована насосом и холодильником и подключена к жидкостному входу эжектора второй ступени, см., RU №2115029, F 04 F 5/54, 98 г.
Однако, при таком подключении эжекторов, все количество газопаров, отсасываемых эжектором перовой ступени поступает эжектор второй ступени, что приводит к его перегрузке по газопару и снижению эффективности работы системы в целом. Кроме того, эта вакуумсоздающая система не экологична, поскольку не обеспечивает очистку отходящих неконденсируемых газов от опасных загрязнений.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности создания вакуума с повышением за счет этого выхода ценных продуктов ректификации, а также снижение вредных выбросов в окружающую среду.
Решение указанной задачи обеспечено тем, что вакуумная система установок ректификации нефтяного сырья, включающая вакуумную ректификационную колонну, верх которой подключен к газовому эжектору первой ступени двухступенчатой вакуумсоздающей системы, выходная линия которого подключена к газовому входу жидкостно-газового эжектора второй ступени, выходная линия которого подключена к сепаратору этой ступени, снабженного линией отвода газов и линией отвода жидкой фазы, оборудованной холодильником и насосом, подключенной к жидкостному входу жидкостно-газового эжектора, согласно полезной модели, первая ступень вакуумсоздающей системы дополнительно снабжена конденсатором, установленным на выходной линии газового эжектора, при этом газовый вход эжектора второй ступени подключен к конденсатору, снабженному линией отвода конденсата. В предпочтительных вариантах выполнения, первая ступень вакуумсоздающей системы дополнительно снабжена сепаратором с линиями отвода жидкой фазы и газов, при этом эжектор второй ступени подключен к конденсатору через упомянутый сепаратор, линия отвода газов которого подключена к всасывающему входу эжектора этой ступени; сепаратор второй ступени дополнительно снабжен линиями подачи свежей рабочей жидкости и отвода отработанной рабочей жидкости; в качестве рабочей жидкости использованы водные растворы аминов, например, водный раствор моноэтаноламина.
Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является повышение эффективности ректификации за счет сокращения энергозатрат на создание вакуума, а также обеспечения возможности создания более низкого абсолютного давления на верху ректификационной колонны при одновременной подаче в нее значительных количеств отпаривающего водяного пара.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 и 2 показаны варианты технологической схемы предложенной установки.
Вакуумная система установок ректификации нефтяного сырья, включает вакуумную ректификационную колонну 1, с боковой и верхней линиями 2 и 3, соответственно ввода сырья и отвода газопаров. Линия 3 подключена к двухступенчатой системе создания вакуума. Первая ступень этой системы снабжена газовым (паровым) эжектором 4, всасывающий вход которого подключен к линии 3, выход подключен по напорной линии 5 к конденсатору 6, снабженному линиями отвода 7 и 8, соответственно, жидкости и газа. Активной (эжектирующей) средой эжектора 4 является пар, который подается по линии 9. Вторая ступень
вакуумной системы снабжена жидкостно-газовым эжектором 10, газовый вход которого подключен к линии 8 первой ступени. Кроме того, вторая ступень системы снабжена сепаратором 12 и холодильником 13. Выход эжектора 10 подключен по линии 11 к входу сепаратора 12, снабженного линиями отвода 14, 15, соответственно, газовой и жидкой фракций, а также линией 16 отвода рабочей жидкости, подключенной через холодильник 13 к напорной линии 17, оборудованной насосом 18. Вход по жидкости эжектора 10 подключен к линии 17, соответственно, активной средой этого эжектора является рабочая жидкость, поступающая в него по этой линии. В качестве рабочей жидкости может быть использована как нефтяная фракция (углеводородсодержащая жидкость), так и водные растворы аминов, в частности, водный раствор моноэтаноламина (водный раствор моноэтаноламина применяется при очистке отходящих газов). Свежая рабочая жидкость подается в сепаратор 12 по линии подпитки 19 от источника этой жидкости (условно не показан), а линии 14, 16 и 15 отвода из этого сепаратора, являются, соответственно, линиями отвода газа, циркулирующей и отработанной рабочей жидкости.
В варианте выполнения, см. фиг.2, первая ступень системы дополнительно снабжена сепаратором 20 с линиями отвода 21, 22, соответственно газа и газожидкостной смеси. В этом варианте всасывающий вход эжектора 10 подключен к линии 21.
Работа вакуумной системы осуществляется следующим образом.
При подаче пара в эжектор 4 и рабочей жидкости в эжектор 10, образующаяся в процессе ректификации, газопаровая смесь отсасывается с верха колонны 1 по линии 3, поступая в эжектор 4 и смешиваясь с активной средой (паром) этого эжектора. Образующаяся газопаровая смесь из эжектора 4 поступает в конденсатор 6, из которого конденсат отводится по линии 7, а несконденсированные газопары отсасываются эжектором 10. В эжекторе 10 несконденсированные газопары смешиваются с рабочей жидкостью, в качестве которой могут быть использованы или нефтяные фракции, или водный раствор моноэтаноламина (в случае очистки сбросных газов), при этом образующаяся газожидкостная смесь поступает в сепаратор 12. При контакте несконденсированных газопаров с рабочей жидкостью (водным раствором моноэтаноламина), вредные неконденсируемые примеси вступают в химическую реакцию, связываются и переходят в рабочую жидкость. Очищенные от вредных примесей, неконденсируемые газы отводятся из сепаратора 12 по линии 14, при этом жидкая фаза отводится по линиям 15,16. Свежая рабочая жидкость подается непрерывно (или по мере необходимости) по линии 19.
В варианте выполнения, в сепаратор 20 поступает парогазожидкостная смесь, откуда несконденсированные газопары отсасываются эжектором 10 по линии 21, а жидкая фаза отводится по линии 22. В остальном, работа этого варианта аналогична вышеописанному.
Анализ работы предложенной вакуумной системы показал, что, например, при вакуумной ректификации мазута при абсолютном давлении на верху вакуумной ректификационной колонны, составляющим 10-30 мм рт.ст. с одновременной подачей в колонну отпаривающего водяного пара (не менее 0,3% масс. на сырье колонны), в случае, например, вакуумной ректификации мазута при абсолютном давлении на верху вакуумной ректификационной колонны 10-30 мм рт.ст. с одновременной подачей в колонну отпаривающего водяного пара (не менее 0,3% масс. на сырье колонны) является более выгодным с энергетической точки зрения (по сравнению с прототипом), поскольку за счет предварительной конденсации газопаров, значительно снижена газопаровая нагрузка на эжектор второй ступени. Кроме того, за счет применения водного раствора моноэтаноламина в качестве активной рабочей жидкости эжектора второй ступени, обеспечивается возможность селективного извлечения из газового потока опасных примесей, например сероводорода (в случае вакуумной ректификации мазута), что улучшает экологию окружающей среды.
В целом техническим результатом от использования предложенного устройства является обеспечение повышенного выхода наиболее ценных продуктов ректификации, например, вакуумного газойля в случае вакуумной ректификации мазута, снижение энергетических затрат на ректификацию и снижение количества вредных выбросов в окружающую среду.
Предложенная вакуумная система может быть с успехом использована в установках ректификации нефтяных фракций на заводах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.