СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR SELECTIVE PURIFICATION OF PETROLEUM OIL FRACTIONS (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в процессах жидкостной экстракции, например, в нефтепереработке на установках селективной очистки нефтяных масляных фракций такими избирательными растворителями, как фенол, фурфурол, N-метилпирролидон и другие.
Уровень техники
Известен способ селективной очистки [1, с.100], осуществляемый путем противоточного контактирования сырья с избирательным растворителем в экстракторе, получением в нем рафинатного и экстрактного растворов и последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината (целевого продукта процесса) и экстракта.
Основным недостатком данного способа является низкий отбор рафината, поскольку с экстрактным раствором уносятся желательные компоненты, особенно при недостаточном температурном градиенте по экстрактору, что в промышленных условиях часто связано со сложностью охлаждения сырья при очистке таких вязких продуктов, как нефтяные вакуумные погоны и деасфальтизаты.
Второй аналог [2, с.99] - это способ селективной очистки, осуществляемый путем противоточного контактирования сырья с избирательным растворителем в экстракторе, с получением в нем рафинатного и экстрактного растворов и последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта, с охлаждением и вводом части экстрактного раствора в многоступенчатый экстрактор.
Этот способ направлен на охлаждение нижней части экстрактора и создание внутреннего потока рафинатного раствора ниже ввода сырья (рисайкла). Основным недостатком этого способа является малое количество рисайкла, которое не позволяет интенсифицировать процесс экстракции, в результате чего отбор рафината низок.
В качестве наиболее близкого аналога по технической сущности и существенным признакам к предлагаемым способам, то есть прототипом, можно выбрать второй аналог.
Сущность изобретения
Сущность изобретения по п.1 заключается в том, что растворитель вне экстракционной колонны взаимодействует с частью рафинатного раствора и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит дальнейшее взаимодействие с сырьем и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.2 заключается в том, что дополнительно к взаимодействию потоков по способу по п.1 сырье вне экстракционной колонны взаимодействует с частью экстрактного раствора и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с потоками и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.3 заключается в том, что дополнительно к взаимодействию потоков по способу по п.2 сырье, взаимодействующее вне экстракционной колонны с частью экстрактного раствора, взаимодействует с газом и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с потоками и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.4 заключается в том, что дополнительно к взаимодействию потоков по способу по п.1 сырье вне экстракционной колонны взаимодействует с частью экстрактного раствора и частью экстракта и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с потоками и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.5 заключается в том, что дополнительно к взаимодействию потоков по способу по п.4 сырье, взаимодействующее вне экстракционной колонны с частью экстрактного раствора и частью экстракта, взаимодействует с газом и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с потоками и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.6 заключается в том, что сырье вне экстракционной колонны взаимодействует с частью экстрактного раствора и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с растворителем и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.7 заключается в том, что дополнительно к взаимодействию потоков по способу по п.6 сырье, взаимодействующее вне экстракционной колонны с частью экстрактного раствора, взаимодействует с газом и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с растворителем и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.8 заключается в том, что сырье вне экстракционной колонны взаимодействует с частью экстрактного раствора и частью экстракта и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с сырьем и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Сущность изобретения по п.9 заключается в том, что дополнительно к взаимодействию потоков по способу по п.8 сырье, взаимодействующее вне экстракционной колонны с частью экстрактного раствора и частью экстракта, взаимодействует с газом и получившаяся смесь подается в экстракционную колонну, где происходит ее дальнейшее взаимодействие с растворителем и получение рафинатного и экстрактного растворов с последующей регенерацией растворителя из этих растворов с получением рафината и экстракта.
Поставленная цель достигается тем, что при противоточном контактировании потоков в экстракционной колонне растворитель предварительно вне экстрактора взаимодействует с частью рафинатного раствора и/или сырье взаимодействует вне экстрактора с частью экстрактного раствора и/или экстракта и/или с газом.
Под газом имеется в виду инертный газ, подаваемый в количестве от 0 до 50% объемных на сырье. Термин инертный газ здесь означает, что он не вступает в химическую реакцию с растворителем, сырьем, а следовательно, и с рафинатными и экстрактными растворами при условиях протекания процесса экстракции. В качестве инертного газа могут использоваться азот, гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, воздух, сероводород, углеводородные газы, например метан, этан, пропан, этилен, пропилен, бутан и подобные им, а также смеси газов. Выбор газа осуществляется в каждом конкретном случае с точки зрения доступности к использованию (экономической и производственной).
Контактирование указанных выше взаимодействующих потоков вне экстрактора, например при реализации их взаимодействия в смесителях разного типа, создает дополнительные ступени контакта для взаимодействия фаз вне экстрактора и позволяет осуществить селективное перераспределение сырьевых компонентов, связанное с их различной растворимостью во взаимодействующих между собой потоках, до ввода в экстрактор. В результате этого перераспределения происходит извлечение ценных сырьевых компонентов из экстрактного раствора и увеличение отбора целевого продукта. Повышение эффективности процесса экстракции достигается также за счет увеличения движущей силы процесса сепарации встречных взаимодействующих потоков (разности плотностей), возможности увеличения температурного градиента и увеличения количества внутренних потоков рафинатного раствора, способствующих улучшению гидродинамической структуры потоков в промышленных экстракторах. Увеличение суммарных взаимодействующих потоков внутри экстракторов приводит к их более эффективному взаимодействию, что позволяет интенсифицировать процесс экстракции.
Также интенсификация процесса экстракции осуществляется за счет подачи газа, повышающего эффективность взаимодействия потоков как вне экстрактора, так и в самом экстракторе за счет барботирования взаимодействующих фаз. Данный подход взаимодействия газа с вводимыми потоками и его распределения в них решает также задачу эффективного распределения газа по сечению колонны, которая при непосредственном вводе газа в колонну затруднена. Сочетание указанных способов с предварительным контактированием сырья и экстрактного раствора вне экстрактора позволяет снизить вязкость сырьевого потока и создает возможность снижения температуры подаваемого сырьевого потока для обеспечения температурного градиента экстракции. Это особенно актуально при селективной очистке таких продуктов, как деасфальтизат и дистилляты из парафинистых нефтей, охлаждение которых до необходимых температур в промышленной практике затруднено из-за их высокой вязкости, а их подача при высоких температурах не позволяет создать необходимый температурный градиент экстракции.
В качестве селективного растворителя может использоваться любой избирательный растворитель, например N-метилпирролидон, фурфурол, фенол и др.
Совокупность отличительных признаков, описанных выше, обеспечивает новые технические свойства предлагаемых способов: увеличение отбора рафината; снижение кратности растворителя и соответственно снижение энергозатрат на регенерацию; создание дополнительных технологических "рычагов" для регулирования качества и количества получаемых продуктов; интенсификацию процесса за счет увеличения внутренних взаимодействующих потоков в экстракторе; улучшение гидродинамических условий процесса взаимодействия потоков.
Перечень чертежей
В приложении приведены следующие чертежи:
фиг.1 - принципиальная схема селективной очистки сырья по известному способу - первому аналогу;
фиг.2 - принципиальная схема селективной очистки сырья по известному способу - второму аналогу (прототипу);
фиг.3 - принципиальная схема селективной очистки сырья по предлагаемому способу по п.1;
фиг.4 - принципиальная схема селективной очистки сырья по предлагаемым способам по п.п.2, 3;
фиг.5 - принципиальная схема селективной очистки сырья по предлагаемым способам по п.п.4, 5;
фиг.6 - принципиальная схема селективной очистки сырья по предлагаемым способам по п.п.6, 7;
фиг.7 - принципиальная схема селективной очистки сырья по предлагаемым способам по п.п.8, 9.
На фиг.1 представлена схема селективной очистки сырья (F) путем противоточного контактирования сырья F с избирательным растворителем (S) в экстракционной колонне (1) и регенерацией растворителя из рафинатного (R) и экстрактного (Е) растворов в соответствующих блоках регенерации (2 и 3) с получением рафината (r) и экстракта (е).
На фиг.2 представлена схема селективной очистки сырья (F) путем противоточного контактирования сырья F с избирательным растворителем (S) в экстракционной колонне (1), с рециркуляцией первой части экстрактного раствора (Е1) и регенерацией растворителя из рафинатного (R) и второй части экстрактного (Е2) растворов в соответствующих блоках регенерации (2 и 3) с получением рафината (r) и экстракта (е).
На фиг.3 представлена схема селективной очистки сырья (F) по предлагаемому способу по п.1 путем предварительного взаимодействия вне экстракционной колонны (1) растворителя (S) с первой частью рафинатного раствора (R1) в ступени контакта растворителя (4), вводом получившейся смеси (С1) в экстракционную колонну 1, где происходит дальнейшее взаимодействие с сырьем F и получение рафинатного (R) и экстрактного (Е) растворов с последующей регенерацией растворителя из второй части рафинатного раствора (R2) и экстрактного раствора (Е) с получением рафината (r) и экстракта (е).
На фиг.4 представлены схемы селективной очистки сырья (F) по предлагаемым способам по п.п.2, 3 путем предварительного взаимодействия вне экстракционной колонны (1) растворителя (S) с первой частью рафинатного раствора (R1) в ступени контакта растворителя (4), вводом получившейся смеси (С1) в экстракционную колонну 1, предварительного взаимодействия сырья F вне экстракционной колонны 1 в ступени контакта сырья (5) с первой частью экстрактного раствора (Е1) по п.2 и газом (G) по п.3, вводом получившейся смеси (С2) в экстракционную колонну 1, где происходит дальнейшее взаимодействие потоков и получение рафинатного и экстрактного растворов, с последующей регенерацией растворителя из второй части рафинатного раствора (R2) и второй части экстрактного раствора (Е2) в соответствующих блоках регенерации растворителя (2 и 3) с получением рафината (r) и экстракта (е).
На фиг.5 представлены схемы селективной очистки сырья (F) по предлагаемым способам по п.п.4, 5 путем предварительного взаимодействия вне экстракционной колонны (1) растворителя (S) с первой частью рафинатного раствора (R1) в ступени контакта растворителя (4), вводом получившейся смеси (С1) в экстракционную колонну 1, предварительного взаимодействия сырья F вне экстракционной колонны 1 в ступени контакта сырья (5) с первой частью экстрактного раствора (Е1) и первой частью экстракта (е1) по п.4 и газом (G) по п.5, вводом получившейся смеси (С2) в экстракционную колонну 1, где происходит дальнейшее взаимодействие потоков и получение рафинатного и экстрактного растворов, с последующей регенерацией растворителя из второй части рафинатного раствора (R2) и второй части экстрактного раствора (Е2) в соответствующих блоках регенерации растворителя (2 и 3) с выводом рафината (r) и экстракта (е2).
На фиг.6 представлены схемы селективной очистки сырья (F) по предлагаемым способам по п.п.6, 7 путем предварительного взаимодействия сырья F вне экстракционной колонны (1) в ступени контакта сырья (5) с первой частью экстрактного раствора (Е1) по п.6 и газом (G) по п.7, вводом получившейся смеси (С2) в экстракционную колонну 1, где происходит дальнейшее взаимодействие потоков и получение рафинатного и экстрактного растворов, с последующей регенерацией растворителя из второй части рафинатного раствора (R2) и второй части экстрактного раствора (Е2) в соответствующих блоках регенерации растворителя (2 и 3) с получением рафината (r) и экстракта (е).
На фиг.7 представлены схемы селективной очистки сырья (F) по предлагаемым способам по п.п.8, 9 путем предварительного взаимодействия сырья F вне экстракционной колонны (1) в ступени контакта сырья (5) с первой частью экстрактного раствора (Е1) и первой частью экстракта (е1) по п.8 и газом (G) по п.9, вводом получившейся смеси (С2) в экстракционную колонну 1, где происходит дальнейшее взаимодействие потоков и получение рафинатного и экстрактного растворов, с последующей регенерацией растворителя из второй части рафинатного раствора (R2) и второй части экстрактного раствора (Е2) в соответствующих блоках регенерации растворителя (2 и 3) с выводом рафината (r) и экстракта (е2).
В таблице представлены данные, подтверждающие достижение поставленной задачи, - показатели процесса экстракции по известному и предлагаемым способам.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Для проверки предлагаемых способов проведены лабораторные исследования селективной очистки промышленного сырья (дистиллятного вакуумного погона) с получением рафината. Условия проведения процесса экстракции - кратность растворителя (N-метилпирролидон) к сырью, температуры соответствовали промышленным параметрам ведения процесса. Результаты исследований представлены в таблице.
Полученные данные показывают, что использование предлагаемых способов позволяет увеличить отбор рафината, снизить кратность растворителя, регулировать качество и отборы продуктов.
Источники информации
1. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Ч. 3. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов/ Под. ред. А.А.Гуреева и Б.И.Бондаренко. - 6-е изд., пер. и доп. - М.: Химия, 1978. - 424 с., ил.
2. Казакова Л.П., Крейн С.Э. Физико-химические основы производства нефтяных масел. - М.: Химия, 1978. - 320 с., ил.