СПОСОБ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ
OIL REFINING METHOD

Изобретение относится к способам первичной переработки нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен способ перегонки нефти, включающий рекуперативный нагрев нефти, ее частичное отбензинивание в первой атмосферной колонне с отбором с верха колонны легкой фракции бензина, нагрев остатка первой атмосферной колонны в печи с подачей его в зону питания второй атмосферной колонны для разделения отбензиненной нефти на тяжелую фракцию бензина, керосин, дизельное топливо и мазут, с отбором с низа первой атмосферной колонны части ненагретого остатка в виде бокового погона, вводимого в верхнюю часть второй атмосферной колонны между выводом дизельной фракции и вводом нагретого в печи остатка первой атмосферной колонны (заявка на изобретение RU 95105658 A1, C10G 7/00, B01D 3/16, 20.07.1996). Недостатком данного способа является существенное загрязнение ненагретым остатком, вводимым в виде бокового погона в верхнюю часть второй атмосферной колонны между выводом дизельной фракции и вводом нагретого в печи остатка первой атмосферной колонны, флегмы, стекающей по тарелкам верхней части второй атмосферной колонны между вводами ненагретого и нагретого остатка из первой атмосферной колонны, представляющей собой утяжеленную фракцию дизельного топлива, что приводит к снижению разделяющей способности тарелок в данной части колонны.
Известен также способ перегонки нефти, включающий рекуперативный нагрев нефти, ее частичное отбензинивание в первой атмосферной колонне с отбором с верха колонны легкой фракции бензина, нагрев части остатка первой атмосферной колонны в печи с подачей его в зону питания второй атмосферной колонны для разделения отбензиненной нефти на тяжелую фракцию бензина, керосин, дизельное топливо и мазут, с отбором из средней части первой атмосферной колонны жидкого бокового погона, вводимого в верхнюю часть второй атмосферной колонны между выводом дизельной фракции вместе с вводом не нагретой в печи части остатка первой атмосферной колонны (патент на изобретение RU 2063998 C1, C10G 7/02, B01D 3/14, 20.07.1996). Недостатком данного способа является то, что при смешении непосредственно во второй атмосферной колонне в точке ввода не нагретой в печи части остатка первой атмосферной колонны и жидкого бокового погона из первой атмосферной колонны, сопровождающемся частичным испарением жидкого бокового погона из первой атмосферной колонны за счет снижения давления и охлаждения в связи с этим не нагретой в печи части остатка первой атмосферной колонны происходит:
- существенное изменение составов паровой фазы, поднимающейся вверх по тарелкам второй атмосферной колонны, из-за обогащения ее бензиновыми компонентами, что приводит к снижению разделяющей способности тарелок в верхней части колонны;
- существенное изменение составов жидкой фазы, стекающей вниз по тарелкам второй атмосферной колонны между вводами смеси бокового погона и ненагретой части остатка и вводом нагретой части остатка, из-за обогащения ее мазутными компонентами остатка первой атмосферной колонны, что приводит к снижению разделяющей способности тарелок в нижней части колонны укрепляющей секции второй атмосферной колонны.
Наиболее близок к заявляемому изобретению способ перегонки нефти, включающий рекуперативный нагрев нефти, ее частичное отбензинивание в первой атмосферной колонне с отбором с верха колонны легкой фракции бензина, нагрев остатка первой атмосферной колонны в печи с подачей его в зону питания второй атмосферной колонны для разделения отбензиненной нефти на тяжелую фракцию бензина, керосин, дизельное топливо и мазут, с отбором из средней части укрепляющей секции первой атмосферной колонны жидкого бокового погона, вводимого в верхнюю часть второй атмосферной колонны между выводом ректификата и первого (или второго) бокового погона этой колонны (патент на изобретение RU 2140957 C1, C10G 7/00, 10.11.1999). При этом предпочтительно боковой погон выводят с уровня первой атмосферной колонны, в котором температура конца кипения флегмы соответствует температуре конца кипения первого (керосинового) или второго (дизельного) погона второй атмосферной колонны. Недостатком данного способа является то, что при вводе бокового погона первой атмосферной колонны на тарелки второй атмосферной колонны выше вывода соответствующего бокового погона второй атмосферной колонны при условии соответствия температур конца кипения вводимого бокового погона и выводимых продуктов приводит к ухудшению разделяющей способности тарелок между вводом бокового погона и выводом продуктов из второй атмосферной колонны в связи с загрязнением флегмы в этой зоне высококипящими компонентами выводимых продуктов.
Целью заявляемого изобретения является снижение энергозатрат на ведение процесса и увеличение отбора нефтепродуктов во второй атмосферной колонне.
Поставленная цель достигается тем, что, в способе перегонки нефти, включающем рекуперативный нагрев нефти, ее частичное отбензинивание в первой атмосферной колонне с отбором с верха колонны легкой фракции бензина, нагрев остатка первой атмосферной колонны в печи с подачей его в зону питания второй атмосферной колонны для разделения отбензиненной нефти на тяжелую фракцию бензина, керосин, дизельное топливо и мазут, с отбором из первой атмосферной колонны бокового погона, боковой погон первой атмосферной колонны отбирают с нижней полуглухой тарелки укрепляющей секции и подают на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции второй атмосферной колонны, с которой отводят дополнительным боковым погоном атмосферный газойль.
На фиг.1 приведена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ перегонки нефти.
Нефть по линии 1 подают в рекуперативный теплообменник 2 и по линии 3 подают в первую атмосферную ректификационную колонну 4. С верха колонны 4 по линии 5 выводят пары бензина, конденсируемые в конденсаторе 6 и поступающие в сепаратор 7. Часть конденсата из сепаратора 7 по линии 8 возвращают в колонну 4 на ее орошение, а балансовая часть конденсата по линии 9 отводится на дальнейшую переработку. Несконденсировавшиеся пары из сепаратора 7 отводятся по линии 10. С низа колонны 4 по линии 11 отводится остаток (отбензиненная нефть), нагревается в печи 12 и по линии 13 поступает во вторую атмосферную колонну 14. С верха колонны 14 по линии 15 выводят пары бензина, конденсируемые в конденсаторе 16 и поступающие в сепаратор 17. Часть конденсата из сепаратора 17 по линии 18 возвращают в колонну 14 на ее орошение, а балансовая часть конденсата по линии 19 отводится на дальнейшую переработку. Несконденсировавшиеся пары из сепаратора 17 отводятся по линии 20. Из укрепляющей части колонны 14 отводятся боковые погоны керосина по линии 21 и дизельного топлива по линии 22 в отпарные секции соответственно 23 и 24, из которых выводятся керосин и дизельное топливо по линиям соответственно 25 и 26, а отпаренные легкие фракции из отпарных секций 23 и 24 по линиям соответственно 27 и 28 возвращаются в колонну 14. Отпарка керосина и дизельного топлива обеспечивается подачей в отпарные секции 23 и 24 подачей водяного пара по линиям соответственно 29 и 30. С нижней полуглухой тарелки укрепляющей секции колонны 4 отводится жидкий боковой погон и за счет разности давлений в колоннах 4 и 14 по линии 31 вводится на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции колонны 14, с которой отводится дополнительным боковым погоном атмосферный газойль по линии 32. С низу колонны 14 по линии 33 отводится мазут в печь и далее в вакуумную колонну. В низ колонны 14 подается по линии 34 водяной пар на отпарку мазута.
За счет ввода жидкого бокового погона с нижней полуглухой тарелки укрепляющей секции колонны 4 на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции колонны 14 обеспечиваются следующие положительные эффекты:
1) боковой погон, поступающий из колонны 4 на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции колонны 14 в силу высоких температур и низкого давления на полуглухой тарелке укрепляющей секции колонны 14 практически нацело испаряется, увеличивая паровое число в пакете тарелок между вводом бокового погона и выводом дизельного топлива, что интенсифицирует процесс ректификации и повышает разделяющую способность тарелок в этой секции колонны 14;
2) испарение бокового погона, поступающего из колонны 4 на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции колонны 14, обеспечивает создание теплосъема, эквивалентного по своей сущности созданию в этом месте дополнительного циркуляционного орошения;
3) улучшение фракционирования, число теоретических тарелок в пакете между вводом бокового погона и выводом дизельного топлива в колонне 14 позволяет отводить из колонны 14 с глухой тарелки дополнительным боковым погоном атмосферный газойль;
4) вывод дополнительным боковым погоном атмосферного газойля из колонны 14 уменьшает вывод мазута с низа этой колонны и, как следствие, снижает расход тепла на нагрев мазута перед его подачей в последующую вакуумную колонну и улучшает условия работы вакуумной колонны.
Сравнение предлагаемого способа и прототипа проводили путем математического моделирования.
Результаты расчетов по разделению во второй атмосферной колонне с 30 теоретическими тарелками отбензиненной нефти в количестве 331 т/час при вводе бокового погона во вторую колонну в количестве 12 т/час приведены в табл.1-4.
Как следует из табл.1, при неизменном распределении давления по тарелкам по прототипу и заявляемому изобретению, распределение температур по тарелкам в заявляемом изобретении с 1 по 22 тарелку в среднем на 1°С ниже, чем в прототипе за счет отпаривающего влияния вводимого на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции колонны бокового погона из первой атмосферной колонны, а с 23 по 26 тарелку температура по заявляемому изобретению снижается уже на 3-7°С за счет интенсивного испарения вводимого бокового погона, имеющего пределы выкипания 37,5-238,8°С (табл.2), при температуре на тарелке 26, равной 338°С.
Как следует из табл.3, ввод бокового погона из первой атмосферной колонны на последнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции второй атмосферной колонны приводит к увеличению потоков пара и жидкости практически по всем тарелкам укрепляющей секции в среднем на 5%, что со своей стороны увеличивает разделяющую способность колонны, обеспечивает возможности вывода атмосферного газойля с последней полуглухой тарелки укрепляющей секции.
В табл.4 приведены характеристики продуктов, получаемых во второй атмосферной колонне по прототипу и заявляемому изобретению, показывающие, что ввод бокового погона, поступающего из первой атмосферной колонны на нижнюю полуглухую тарелку укрепляющей секции второй атмосферной колонны позволяет существенно повысить четкость разделения в зоне получения дизельного топлива и получить 25.9 т/час атмосферного газойля за счет выделения тяжелых фракций дизельного топлива и легких фракций мазута.
Расчеты также показали, что при дальнейшем нагреве мазута до 390°С в печи для подачи мазута в вакуумную колонну необходимый теплоподвод в печи по заявляемому изобретению составляет 4,5 Мкал/час, а по прототипу - 6,14 Мкал/час. Теплоподвод в печи нагрева мазута снижается на 26,7% за счет снижения выхода мазута из второй атмосферной колонны на 27,5 т/час при увеличении его температуры на 1,2°С.
Снижение энергозатрат на ведение процесса и увеличение отбора нефтепродуктов во второй атмосферной колонне делает целесообразным использование заявляемого изобретения «Способ перегонки нефти» при фракционировании нефти на установках АВТ.
Таблица 1
Технологический режим второй атмосферной колонны
Прототип
Заявляемое изобретение
Номер тарелки
Примечания
Температура, °С
Давление, кг/см<sup>2</sup>
Температура, °С
Давление, кг/см<sup>2</sup>
1
60,0
1,50
60,0
1,50
Конденсатор
2
144,4
1,75
142,6
1,75
3
163,6
1,76
162,2
1,76
4
171,9
1,78
170,6
1,78
5
176,6
1,79
175,4
1,79
6
179,9
1,81
178,8
1,81
7
182,8
1,82
181,7
1,82
8
186,0
1,84
184,9
1,84
9
190,0
1,85
188,9
1,85
10
195,9
1,86
194,9
1,86
11
205,0
1,88
204,2
1,88
Вывод керосина
12
217,7
1,89
216,9
1,89
13
236,3
1,91
235,5
1,91
14
248,9
1,92
248,0
1,92
15
256,8
1,94
255,8
1,94
16
263,5
1,95
262,6
1,95
17
270,9
1,96
270,2
1,96
18
281,5
1,98
280,9
1,98
Вывод дизтоплива
19
296,8
1,99
296,5
1,99
20
315,2
2,01
314,9
2,01
21
324,5
2,02
324,2
2,02
22
328,9
2,04
328,2
2,04
Ввод бокового погона по прототипу
23
336,7
2,05
330,5
2,05
24
339,9
2,06
332,2
2,06
25
342,4
2,08
334,4
2,08
26
345,8
2,09
338,0
2,09
Ввод бокового погона и вывод газойля по изобретению
27
350,8
2,11
352,4
2,11
Ввод сырья
28
349,1
2,12
350,5
2,12
29
347,1
2,14
348,5
2,14
30
341,8
2,15
343,0
2,15
Таблица 2
Фракционный состав, разгонка ASTM D-86, бокового погона, вводимого во вторую атмосферную колонну с полуглухой тарелки первой атмосферной колонны
Параметры
Температура, °С
Начало кипения
37,5
Выкипание 5%
97,1
Выкипание 10%
129,8
Выкипание 30%
176,4
Выкипание 50%
194,7
Выкипание 70%
213,0
Выкипание 90%
256,9
Выкипание 95%
268,8
Конец кипения
283,8
Таблица 3
Характеристика потоков второй атмосферной колонны
Номер тарелки
Прототип
Заявляемое изобретение
Примечания
Жидкость, кг
Пар, кг
Жидкость, кг
Пар, кг
1
63150,3
69750,8
2
88728,3
110282,9
97016,2
119003,2
3
95563,6
135860,8
104736,4
146268,7
4
97748,9
142696,2
107264,4
153988,8
5
98375,0
144881,4
108034,1
156516,8
6
98248,9
145507,5
107962,0
157286,6
7
97498,9
145381,4
107204,4
157214,4
8
95918,7
144631,4
105544,1
156456,8
9
93037,1
143051,3
102476,8
154796,6
10
88471,7
140169,7
97619,0
151729,3
11
17986,1
135086,6
27066,6
146466,0
Вывод керосина
12
243834,1
129625,4
251594,2
140748,5
13
140891,1
231868,8
149319,9
241565,3
14
142389,1
252530,4
150943,4
263001,8
15
139132,6
254028,4
147663,5
264625,3
16
131895,2
250771,9
140223,7
261345,5
17
118620,9
243534,5
126496,3
253905,6
18
12240,7
229951,8
18521,8
239932,0
Вывод дизтоплива
19
127574,3
210513,8
133341,0
219856,9
20
69055,7
264757,8
74867,6
273546,5
21
66201,7
267328,8
71125,1
276202,8
22
75403,4
262711,2
67391,4
272460,3
Ввод бокового погона по прототипу
23
73084,6
261676,5
63587,5
268726,5
24
67987,4
259357,7
58339,5
264922,6
25
58795,2
254260,6
51768,0
248920,7
26
31700,1
245068,4
1,0
240585,7
Ввод бокового погона и вывод газойля по изобретению
27
164360,5
28762,6
133689,0
24495,6
Ввод сырья
28
160361,3
19584,8
130269,2
16345,3
29
156348,6
15585,6
126920,5
12915,6
30
11572,9
9576,8
Таблица 4
Характеристики продуктов, разгонка ASTM D-86, получаемых во второй атмосферной колонне по прототипу и заявляемому изобретению
Параметры
Прототип
Заявляемое изобретение
Бензин
Выход, т/ч
44,2
44,9
Выкипание 5%, °С
61,0
61,0
Выкипание 95%, °С
165,0
165,0
Керосин
Выход, т/ч
64,5
64,4
Выкипание 5%, °С
162,0
163,0
Выкипание 95%, °С
250,0
250,0
Дизельное топливо
Выход, т/ч
86,6
87,7
Выкипание 5%, °С
219,0
222,0
Выкипание 95%, °С
366,0
360,0
Атмосферный газойль
Выход, т/ч
-
25,9
Выкипание 5%, °С
-
347,0
Выкипание 95%, °С
-
470,0
Мазут
Выход, т/ч
147,8
120,3
Начало кипения, °С
328,0
335,0
Выкипание 5%, °С
354,0
365,0