УСТАНОВКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВАКУУМА В ВАКУУМНОЙ КОЛОННЕ ПЕРЕГОНКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к установкам создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья с подачей в вакуумную колонну или/и в нефтяное сырье водяного пара и может быть использована в нефтеперерабатывающей промышленности для создания вакуума в вакуумной ректификационной колонне перегонки мазута.
Известна установка для создания вакуума в вакуумной ректификационной колонне перегонки нефтяного сырья, содержащая магистраль отвода парогазовой среды из вакуумной колонны, газо-газовый эжектор и конденсатор, при этом газо-газовый эжектор входом низконапорного газа сообщен с магистралью отвода парогазовой среды из вакуумной колонны, входом высоконапорного газа сообщен с внешним источником водяного пара, выходом парогазовой смеси сообщен с входом в конденсатор, который имеет выход газовой смеси и выход конденсата (см. опубликованную заявку US №2004/0188237, кл. B01D 3/14, 30.09.2004).
Недостатком известной установки является использование внешнего источника водяного пара и вывод конденсата водяного пара в смеси с нефтяными фракциями из установки, что приводит к загрязнению окружающей среды и потере продукта перегонки.
Недостатком также являются большие энергетические затраты, связанные с использованием большого количества пара и воды для организации многоступенчатого процесса сжатия парогазовой среды с помощью газо-газовых эжекторов и межступенчатой конденсации пара.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является установка для создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья,, содержащая магистраль отвода парогазовой среды из вакуумной колонны перегонки нефтяного сырья, газо-газовый эжектор, конденсатор, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, насос, дополнительный насос, парогенератор, второй сепаратор, магистраль подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья и магистраль вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья с установки, при этом газо-газовый эжектор входом низконапорного газа сообщен с магистралью отвода парогазовой среды из вакуумной колонны перегонки нефтяного сырья, а выходом парогазовой смеси сообщен с входом в конденсатор, который имеет выход конденсата и выход газовой смеси, сообщенный с ее входом в жидкостно-газовый струйный аппарат, который входом жидкости сообщен с выходом насоса и выходом газожидкостной смеси сообщен с сепаратором, имеющим выход сжатого газа и выход жидкости, сообщенный с входом в насос, вход второго сепаратора сообщен с выходом конденсата из конденсатора, выход углеводородсодержащего конденсата из второго сепаратора сообщен с магистралью отвода его с установки и выход водосодержащего конденсата из второго сепаратора сообщен с входом дополнительного насоса, выход. из которого сообщен с входом водосодержащего конденсата в парогенератор, а выход пара из парогенератора сообщен с входом высоконапорного газа в газо-газовый эжектор, причем парогенератор входом греющего теплоносителя подключен к магистрали подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья, а выходом греющего теплоносителя подключен к магистрали вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья с установки (см. патент RU №2354430, кл. B01D 3/10, 10.05.2009).
В данной установке в конденсаторе осуществляют конденсацию паров, преимущественно водяного пара, из парогазовой смеси с помощью охлаждающей жидкости поступающей в конденсатор от внешнего источника. Чаще всего в качестве охлаждающей жидкости подают в конденсатор охлажденную в градирне воду, температура которой сильно зависит от температуры окружающей среды.
Это не позволяет получать в конденсаторе хорошую полноту конденсации паров (преимущественно водяных) содержащихся в парогазовой смеси. Кроме того, степень конденсации паров в конденсаторе при этом сильно зависит от температуры окружающей жидкости. Все это приводит к повышенной и переменной по времени парогазовой нагрузке на жидкостно-газовый струйный аппарат и, как следствие, к увеличению затрат энергии на создание требуемого вакуума в вакуумной колонне.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является интенсификация процесса перегонки нефтяного сырья в присутствии водяного пара, путем сокращения энергетических затрат на создание глубокого вакуума в вакуумной колонне.
Технический результат заключается в повышении экономичности, стабильности и надежности работы установки вакуумной перегонки нефтяного сырья при обеспечении экологической чистоты вакуумной перегонки.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что установка для создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья содержит магистраль отвода парогазовой среды из вакуумной колонны перегонки нефтяного сырья, газо-газовый эжектор, конденсатор, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, насос, дополнительный насос, парогенератор, второй сепаратор, магистраль подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья и магистраль вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья с установки, при этом газо-газовый эжектор входом низконапорного газа сообщен с магистралью отвода парогазовой среды из вакуумной колонны перегонки нефтяного сырья, а выходом парогазовой смеси сообщен с входом в конденсатор, который имеет выход конденсата и выход газовой смеси, сообщенный с ее входом в жидкостно-газовый струйный аппарат, который входом жидкости сообщен с выходом насоса и выходом газожидкостной смеси сообщен с сепаратором, имеющим выход сжатого газа и выход жидкости, сообщенный с входом в насос, вход второго сепаратора сообщен с выходом конденсата из конденсатора, выход углеводородсодержащего конденсата из второго сепаратора сообщен с магистралью отвода его с установки и выход водосодержащего конденсата из второго сепаратора сообщен с входом дополнительного насоса, выход из которого сообщен с входом водосодержащего конденсата в парогенератор, а выход пара из парогенератора сообщен с входом высоконапорного газа в газо-газовый эжектор, причем парогенератор входом греющего теплоносителя подключен к магистрали подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья, а выходом греющего теплоносителя подключен к магистрали вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья с установки, последняя включает абсорбционную холодильную машину, имеющую вход и выход греющего теплоносителя, вход нагретой охлаждающей жидкости и выход охлаждающей жидкости, на магистрали вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья установлен теплообменник, выполненный с входом нагреваемого теплоносителя, подключенным к выходу греющего теплоносителя из абсорбционной холодильной машины, и выходом нагретого теплоносителя, подключенным к входу греющего теплоносителя в абсорбционную холодильную машину, а конденсатор входом охлаждающей жидкости подключен к выходу охлаждающей жидкости из абсорбционной холодильной Машины и выходом нагретой охлаждающей жидкости подключен к входу нагретой охлаждающей жидкости в абсорбционную холодильную машину.
Предпочтительно установка дополнительно содержит второй жидкостно-газовый струйный аппарат и третий сепаратор, при этом второй жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкости сообщен с выходом насоса, входом газа сообщен с выходом сжатого газа из сепаратора и выходом газожидкостной смеси сообщен с третьим сепаратором, имеющим выход сжатого газа и выход жидкости.
Описываемая установка позволяет при минимальных энергетических затратах поддерживать требуемый по технологии глубокий уровень вакуума в вакуумной колонне путем сжатия откачиваемой парогазовой сред в две ступени с промежуточной конденсацией большей части водяных паров и паров углеводородов (в случае нефтепереработки) в конденсаторе, в данном случае поверхностном конденсаторе, за счет подачи в него охлаждающей жидкости, выходящей из абсорбционной холодильной машины, с более низкой температурой (5-10°С) по сравнению с температурой оборотной воды выходящей из градирни. В проточной части жидкостно-газового струйного аппарата, а также в напорной магистрали за ним, проводится дальнейшая конденсация оставшихся после поверхностного конденсатора паров и сжатие неконденсирующихся газов до давления, при котором они могут быть поданы на технологические нужды потребителя. Жидкой рабочей средой жидкостно-газового струйного аппарата является жидкая среда предпочтительно того же состава, что и конденсируемые углеводородные пары, откачиваемые из вакуумной колонны. Это предотвращает загрязнение окружающей среды, так как отсутствуют выбросы в окружающую среду углеводородного конденсата парогазовой среды.
Выполнение установки описанным выше образом с подключением конденсатора по охлаждающей жидкости к абсорбционной холодильной машине (предпочтительно, бромистолитиевой), в сочетании с откачкой и частичной конденсацией оставшейся после конденсатора части парогазовой смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате, позволяет уменьшить потребление электроэнергии насосом на второй ступени сжатия. Все это повышает экономичность работы установки.
Важно, что при этом представляется возможность конденсировать большее количество водяного пара в конденсаторе и создавать с помощью газо-газового эжектора более глубокий вакуум в вакуумной колонне без увеличения затрат энергии на установку создания вакуума.
Кроме того, представляется возможность использовать тепло ректификационных колонн, сбрасываемое в окружающую среду при охлаждении дистиллятов перегонки нефтяного сырья, для получения в теплообменнике нагретого теплоносителя подаваемого в абсорбционную холодильную машину для совершения работы по производству холода.
На чертеже представлена схема установки для создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья.
Установка для создания вакуума в вакуумной колонне 1 перегонки нефтяного сырья, с подключенными к ней магистралью 2 подвода нефтяного сырья, магистралью 3 отвода парогазовой среды и магистралью 4 отвода дистиллята перегонки нефтяного сырья, содержит газо-газовый эжектор 5, конденсатор 6, жидкостно-газовый струйный аппарат 7, сепаратор 8, насос 9, дополнительный насос 10, парогенератор 11, второй сепаратор 12, магистраль 13 вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья с установки и магистраль 40 подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья в установку. Газо-газовый эжектор 5 входом низконапорного газа сообщен с магистралью 3 отвода парогазовой среды из вакуумной колонны 1 перегонки нефтяного сырья, а выходом парогазовой смеси сообщен с входом 14 в конденсатор 6, который имеет выход 15 конденсата и выход 16 газовой смеси, сообщенный с ее входом в жидкостно-газовый струйный аппарат 7, который входом жидкости сообщен с выходом насоса 9 и выходом газожидкостной смеси сообщен с сепаратором 8, имеющим выход 17 сжатого газа и выход 18 жидкости, сообщенный с входом в насос 9. Вход второго сепаратора 12 сообщен с выходом 15 конденсата из конденсатора 6, выход 19 углеводородсодержащего конденсата из второго сепаратора 12 сообщен с магистралью 20 отвода углеводородсодержащего конденсата с установки и выход 21 водосодержащего конденсата из второго сепаратора 12 сообщен с входом дополнительного насоса 10. Выход из дополнительного насоса 10 сообщен с входом водосодержащего конденсата в парогенератор 11 и выход пара из парогенератора 11 сообщен с входом высоконапорного газа в газо-газовый эжектор 5, причем парогенератор 11 входом греющего теплоносителя подключен к магистрали 40 подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья в установку, а выходом греющего теплоносителя подключен к магистрали 13 вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья с установки. Установка для создания вакуума включает абсорбционную холодильную машину 22, имеющую вход 23 и выход 24 греющего теплоносителя, вход 25 нагретой охлаждающей жидкости и выход 26 охлаждающей жидкости, а также теплообменник 27, установленный на магистрали 13 вывода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья. Теплообменник 27 выполнен с входом 28 нагреваемого теплоносителя, подключенным к выходу 24 греющего теплоносителя из абсорбционной холодильной машины 22, и выходом 29 нагретого теплоносителя, подключенным к входу 23 греющего теплоносителя в абсорбционную холодильную машину 22. Конденсатор 6 входом 30 охлаждающей жидкости подключен к выходу 26 охлаждающей жидкости из абсорбционной холодильной машины 22 и выходом 31 нагретой охлаждающей жидкости подключен к входу 25 охлаждающей жидкости в абсорбционную холодильную машину 22.
Магистраль 40 подвода дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья в установку для создания вакуума подключена к магистрали 4 отвода дистиллята из вакуумной колонны 1 и/или к магистрали 33 отвода дистиллята из колонны 32 перегонки нефти под избыточным или атмосферным давлением.
Установка дополнительно содержит второй жидкостно-газовым струйным аппаратом 34 и третий сепаратор 35. Второй жидкостно-газовый струйный аппарат 34 входом жидкости сообщен с выходом насоса 9, входом газа сообщен с выходом 17 сжатого газа из сепаратора 8 и выходом газожидкостной смеси сообщен с третьим сепаратором 35, имеющим выход 36 сжатого газа и выход 37 жидкости.
Установка для создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья работает следующим образом.
Нагретый жидкий продукт (в случае перегонки нефтяного сырья, например, мазут) подают в вакуумную колонну 1 по магистрали 2 подвода нефтяного сырья. Боковым погоном по магистрали 4 из вакуумной колонны 1 отводят дистиллят (например, вакуумный газойль), а с низа вакуумной колонны 1 отводится остаток перегонки - гудрон. Через верх вакуумной колонны 1, находящейся под давлением 5-50 мм. рт.ст. по магистрали 3 отводится парогазовая среда, представляющая собой смесь газа, паров легких углеводородных фракций и водяного пара. Парогазовая среда по магистрали 3 поступает в газо-газовый эжектором 5, в который в качестве высоконапорного газа подается водяной пар из парогенератора 11. В газо-газовом эжекторе 5 происходит сжатие откачиваемой парогазовой среды за счет передачи кинетической энергии от высоконапорного газа (водяного пара). к низконапорному газу (парогазовой среде). В процессе смешения потоков в газо-газовом эжекторе 5 давление парогазовой смеси на выходе из газо-газового эжектора 5 становится больше давления парогазовой среды на входе в него (первая ступень сжатия).
Из газо-газового эжектора 5 парогазовая смесь поступает в конденсатор 6, где она охлаждается с помощью охлаждающей жидкости, поступающей из абсорбционной холодильной машины 22. Абсорбционная холодильная машина 22 поддерживает температуру охлаждающей жидкости, подаваемой в конденсатор 6, на уровне 5-10°С, что позволяет конденсировать основную часть водяных паров из парогазовой смеси поступающей в конденсатор 6. Это позволяет снизить газовую нагрузку на жидкостно-газовый струйный аппарат 7 и соответственно уменьшить затраты энергии потребляемой установкой для создания вакуума (снизить потребление электроэнергии насосом 9).
Из конденсатора 6 конденсат паровой фазы через выход 15 поступает во второй сепаратор 12.
Во втором сепараторе 12 конденсат паровой фазы разделяют на водосодержащий конденсат (водяной конденсат в случае 100% разделения фаз) и углеводородсодержащий конденсат (углеводородный конденсат в случае 100% разделения фаз). Из второго сепаратора 12 углеводородсодержащий конденсат через выход 19 выводят в магистраль 20 отвода его с установки, а водосодержащий конденсат через выход 21 откачивают дополнительным насосом 10 и подают в парогенератор 11. Избыток водосодержащего конденсата отводят с установки по магистрали 38. В парогенераторе 11 к водосодержащему конденсату подводят тепло от греющего теплоносителя - дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья и получают из него пар (водяной пар), который подают в газо-газовый эжектор 7 в качестве высоконапорного (эжектирующего) газа. Греющий теплоноситель поступает на вход парогенератора 11 по магистрали 40 подвода дистиллята перегонки нефтяного сырья и/или нефти к установке, подключенной к магистрали 4 отвода дистиллята из вакуумной колонны 1 и/или к магистрали 33 отвода дистиллята из колонны 32 перегонки нефти под избыточным или атмосферным давлением. Отработанный в парогенераторе 11 греющий теплоноситель выводят в магистраль 13 отвода дистиллята с установки.
Из первой ступени сжатия, а именно из конденсатора 6, газовая смесь с давлением 20÷250 мм. рт.ст. поступает через выход 16 на вход жидкостно-газового струйного аппарата 7 (вторая ступень сжатия). Газовая смесь состоит из газа и не сконденсировавшихся в конденсаторе 6 паров воды и углеводородных фракций. В жидкостно-газовом струйном аппарате 7 газовая смесь сжимается за счет энергии жидкости, подаваемой в него насосом 9. В теплообменнике-холодильнике 41 второй ступени сжатия происходит отвод от жидкости тепла в окружающую среду, что обеспечивает температурную стабилизацию жидкости в контуре ее циркуляции.
На выходе из жидкостно-газового струйного аппарата 7, в результате передачи энергии от жидкости к газовой смеси в процессе их смешения, образуется газожидкостная смесь с давлением, превышающим давление газовой смеси на входе жидкостно-газового струйного аппарата 7. Образовавшаяся двухфазная смесь поступает в сепаратор 8 с давлением, предпочтительно, более 0,11 МПа. В газожидкостной смеси продолжается конденсация паровых фракций газовой смеси, которые не успели сконденсироваться в проточной части жидкостно-газового струйного аппарата 7, и растворение части газа в жидкости. В сепараторе 8 газожидкостная смесь разделяется на сжатый газ и жидкость. Сжатый газ через выход 17 отводится из сепаратора 8 и может быть направлена, например, в топливную систему завода, или в третью ступень сжатия сформированную с помощью второго жидкостно-газового струйного аппарата 34 и третьего сепаратора 35, а жидкость из сепаратора 8 поступает на вход насоса 9, замыкая тем самым контур циркуляции жидкости. В этом контуре жидкость течет от насоса 9 в жидкостно-газовый струйный аппарат 7, далее в сепаратор 8 и из последнего возвращается на вход насоса 9. Избыток жидкости, образованный за счет сконденсировавшихся паров углеводородных фракций и водяного пара, поступивших в жидкостно-газовый струйный аппарат 7 с газовой смесью, и, возможно, за счет подачи на вход насоса 9 или в сепаратор 8 свежей жидкости (не показано на чертеже) от внешнего источника, выводится из сепаратора 8 по магистрали 39.
Как показано выше, может быть организована третья ступень сжатия. В этом случае во второй жидкостно-газовый струйный аппарат 34 поступает жидкость с выхода насоса 9 и сжатый газ из сепаратора 8. Во втором жидкостно-газовом струйном аппарате 34, в результате передачи энергии от жидкости к газовой смеси, образуется газожидкостная смесь с давлением превышающим давление газовой смеси на входе во второй жидкостно-газовый струйный аппарат 34. Образовавшаяся двухфазная смесь поступает в третий сепаратор 35. В газожидкостной смеси продолжается конденсация паровых фракций газовой смеси, которые не успели сконденсироваться во второй ступени сжатия, и дальнейшее растворение части газа в жидкости в процессе роста давления.
В третьем сепараторе 35 газожидкостная смесь разделяется на сжатый газ и жидкость. Сжатый газ через выход 36 отводится из третьего сепаратора 35 и может быть направлен, например, в топливную систему завода. Жидкость из третьего сепаратора 35 через выход 37 поступает на вход насоса 9, замыкая тем самым контур циркуляции жидкости в третье ступени сжатия, или выводится из установки по магистрали 42.
В качестве жидкости предпочтительно использовать углеводородсодержащую жидкость близкую по физико-химическим свойствам конденсату паров углеводородных фракций, поступающих с газовой смесью в жидкостно-газовый струйный аппарат 7, например, дизельную фракцию.
В теплообменнике 27 предпочтительно генерировать пар (водяной пар), который поступает в качестве греющего теплоносителя в абсорбционную холодильную машину 22 и нагреваете в ее десорбере бинарный раствор. Источником тепловой энергии для генерации водяного пара в теплообменнике 27 является горячий поток дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья, выходящий из вакуумной колонны 1 и/или колонны 32 перегонки нефти под избыточным или атмосферным давлением. Предпочтительно использовать горячий дистиллят (греющий теплоноситель) отработанный в парогенераторе 11. Желательно использовать такой дистиллят, тепло от которого сбрасывается в окружающую среду без совершения полезной работы. Охлажденная в теплообменнике 27 жидкая фракция перегонки нефти или нефтяного сырья отводится из установки.
Таким образом, с помощью абсорбционной холодильной машины 22, тепловая энергия, взятая от горячего дистиллята перегонки нефти или нефтяного сырья, используется для получения охлаждающей жидкости (воды) температурой 5-10°С поступающей из абсорбционной холодильной машины в конденсатор 6, что исключает сброс тепловой энергии от фракции перегонки нефти и/или нефтяного сырья в окружающую среду и реализуется процесс ее утилизации путем получения холода, который используется для повышения эффективности установки для создания вакуума в вакуумной колонне перегонки нефтяного сырья.
Настоящая полезная модель, кроме нефтеперерабатывающей промышленности, может быть использована в химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.