СПОСОБ РЕКТИФИКАЦИИ НЕФТИ
METHOD OF OIL RECTIFICATION

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к способам ректификации нефти.
Известен способ ректификации нефти, включающий подачу нагретой нефти в простую ректификационную колонну, с верха этой колонны отбирают легкую бензиновую фракцию, которую конденсируют и частично возвращают на верх колонны в качестве холодного орошения, остаток из простой колонны нагревают в трубчатой печи, частично возвращают в низ простой колонны в качестве горячей струи, а остальную часть подают в сложную ректификационную колонну, в которой с верха отбирают бензиновую фракцию, которую конденсируют, охлаждают и частично возвращают на верх колонны в качестве орошения, керосиновую и дизельную фракции отбирают в качестве боковых потоков, а в качестве остатка отбирают мазут (см. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М.: Химия, 1981, с.157).
По этой схеме перерабатывают нефть с большим содержанием легкокипящих компонентов. Извлечение из нефти части легкокипящих компонентов в простой колонне до нагрева в печи позволяет уменьшить нагреваемый поток, упростить конструкцию печи, избежать большого перепада давления в змеевике печи и уменьшить размеры сложной ректификационной колонны.
Однако известный способ отличается сложностью, так как для отделения легкокипящих компонентов используют простую колонну с сопутствующими системами конденсации, охлаждения, сепарации, подачи орошения на верху колонны, нагрева и подачи горячей струи в низу колонны.
По технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ перегонки нефти, включающий подачу нагретого сырья в простую ректификационную колонну, работающую с орошением на верху колонны и с обогревом куба с помощью циркуляции части кубового остатка через печь, отбором легкой бензиновой фракции с верха и выводом с низа колонны продукта с последующим его нагревом в печи и разгонкой в сложной ректификационной колонне с применением верхнего, среднего и нижнего циркуляционных орошений и подачей водяного пара в низ колонны, путем отбора бензиновой фракции с верха, частично возвращаемой в сложную колонну в виде орошения, керосиновой и дизельной фракций соответственно из верхней и нижней отпарных секций и вывода мазута из куба колонны, заключающийся в том, что пары легкого бензина с верха простой колонны направляют в промежуточное сечение сложной атмосферной колонны, между точками отбора бензиновой и керосиновой фракций, а в качестве орошения простой колонны используют часть верхнего циркуляционного орошения сложной ректификационной колонны (см. авторское свидетельство СССР №1685973, кл. С10G 7/02 от 19.06.1989 г.).
Однако известный способ отличается сложностью, так как для отделения легкокипящих компонентов используется простая колонна с соответствующими системами орошения, нагрева и подачи горячей струи, а сложная ректификационная колонна имеет дополнительную систему верхнего циркуляционного орошения.
В связи с тем, что паровая фаза из простой колонны подается в верхнюю часть сложной колонны, где смешивается с парами бензина, требования к четкости ее отделения от нефти значительно понижаются, а именно, конец ее кипения не должен значительно превышать конец кипения отбираемого бензина.
Количества тепла, поступающего с сырьем в простую колонну, достаточно для обеспечения необходимой степени отделения легких бензиновых фракций от нефти и обеспечения достаточной четкости деления, а подвод дополнительного тепла в низ простой колонны в виде горячей струи увеличивает энергетические затраты на процесс. Таким образом, в процессе имеет место расходование дополнительного тепла и применение дополнительного оборудования с целью разделения двух бензиновых фракций, которые далее смешиваются в сложной колонне.
Использование части верхнего циркуляционного орошения сложной колонны для орошения простой колонны требует применения дополнительного оборудования.
Кроме того, использование рассматриваемого способа не позволяет реализовать в полной мере возможности процесса ректификации по максимальному выделению дизельной фракции.
Техническим результатом является уменьшение удельных энергетических затрат на переработку нефти, упрощение схемы процесса за счет исключения оборудования для обеспечения верхнего циркуляционного орошения и увеличение отбора дизельной фракции.
Достигается это тем, что подают нагретую нефть в простую ректификационную колонну, отбирают пары легкой бензиновой фракции с верха простой колонны и подают их в сложную ректификационную колонну, на верх простой колонны подают орошение, нижний продукт простой колонны нагревают в печи и подают в сложную ректификационную колонну, отбирают бензиновую фракцию с верха сложной колонны, конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике, выводят из него охлажденную бензиновую фракцию, возвращают ее частично в сложную ректификационную колонну в виде орошения, балансовое количество бензиновой фракции выводят с установки, в сложной колонне отбирают дизельную фракцию в виде бокового потока и выводят мазут из куба сложной колонны, в низ которой подают водяной пар, причем подачу нагретой нефти в простую ректификационную колонну осуществляют в ее низ, пары легкой бензиновой фракции из простой колонны подают в сложную ректификационную колонну над точкой ввода орошения, а в качестве орошения простой колонны используют часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны, кроме того, часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны используют в количестве 5-7% от общей ее массы.
Сущность изобретения заключается в том, что нагретую нефть подают в низ простой ректификационной колонны, пары легкой бензиновой фракции из которой подают в сложную ректификационную колонну над точкой ввода орошения, в качестве орошения простой ректификационной колонны используют часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны, что приводит к уменьшению удельных энергетических затрат на процесс и к упрощению схемы процесса.
Сравнение предложенного способа с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию «Новизна», а отсутствие в аналогах отличительных признаков говорит о соответствии критерию «Изобретательский уровень».
Предварительные расчеты позволяют судить о возможности широкого промышленного использования.
На чертеже представлена функциональная блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый способ ректификации нефти.
Нагретую нефть (1) подают в простую ректификационную колонну (2), отбирают пары легкой бензиновой фракции (3) с верха простой колонны (2) и подают их в сложную ректификационную колонну (7). На верх простой ректификационной колонны (2) подают орошение (12), нижний продукт (4) простой ректификационной колонны (2) нагревают в печи (5) и подают (6) в сложную ректификационную колонну (7), с верха которой отбирают бензиновую фракцию (8), конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике (9), из которого выводят охлажденную бензиновую фракцию (10) и возвращают ее частично в колонну (7) в виде орошения (11). Балансовое количество бензиновой фракции (13) выводят с установки, в сложной колонне (7) отбирают дизельную (14) фракцию в виде бокового потока и выводят мазут (15) из куба сложной колонны (7), в низ которой подают водяной пар (16).
Следует отметить, что нагретую нефть (1) подают в низ простой ректификационной колонны (2), пары легкой бензиновой фракции (3) из простой колонны (2) подают в сложную ректификационную колонну (7) над точкой ввода орошения (11), а в качестве орошения простой ректификационной колонны (2) используют часть бензиновой фракции (12) из системы орошения (11) сложной колонны (7).
При этом часть бензиновой фракции из системы орошения сложной ректификационной колонны (7) используют в количестве 5-7% от общей ее массы.
Результаты процесса ректификации нефти по предлагаемому и известному способам получены расчетным путем.
В простой колонне принято 10 тарелок (в предлагаемом способе все 10 тарелок находятся в укрепляющей секции, а для аналога принято 6 в укрепляющей секции и 4 в отгонной). В сложной ректификационной колонне принято 36 тарелок, из них 30 в укрепляющей и 6 в отгонной частях (как для предлагаемого способа, так и для аналога).
Давление на верху простой колонны 0,2 МПа, а на верху сложной 0,13 МПа.
Пример 1 (по предлагаемому способу). Нагретую нефть (1) подают в низ простой ректификационной колонны (2), с верха которой отбирают пары легкой бензиновой фракции (3) и подают их в сложную ректификационную колонну (7) над точкой ввода орошения (11), наверх простой ректификационной колонны (2) подают орошение (12), в качестве которого используют часть бензиновой фракции из системы орошения (11) сложной ректификационной колонны (7) в количестве 800 кг/ч, нижний продукт (4) простой ректификационной колонны (2) нагревают в печи (5) и подают (6) в сложную ректификационную колонну (7), с верха которой отбирают бензиновую фракцию (8), конденсируют и охлаждают ее в конденсаторе-холодильнике (9), выводят из него охлажденную бензиновую фракцию (10), часть которой возвращают в сложную ректификационную колонну (7) в виде орошения (11), балансовое количество бензиновой фракции (13) выводят с установки, в сложной ректификационной колонне (7) отбирают дизельную фракцию (14) в виде бокового потока и выводят мазут (15) из куба сложной ректификационной колонны (7), в низ которой подают водяной пар (16).
Основные показатели работы установки по примеру 1 приведены в таблице 1.
Пример 2 (по известному способу-прототипу). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что в качестве орошения простой колонны используют часть верхнего циркуляционного орошения сложной колонны, обогрев куба простой колонны ведут с помощью циркуляции части кубового остатка этой колонны через печь, в сложной колонне применяют верхнее циркуляционное орошение.
Основные показатели работы установки по примеру 2 приведены в таблице 1.
Пример 3 (сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что орошение простой колонны подают в количестве 750 кг/ч.
Основные показатели работы установки по примеру 3 приведены в таблице 2.
Пример 4 (сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что орошение простой колонны подают в количестве 1050 кг/ч.
Пример 5 (сравнительный). Процесс проводят в условиях примера 1, за исключением того, что орошение простой колонны подают в количестве 1100 кг/ч.
Основные показатели работы установки по примерам 4 и 5 приведены в таблице 2.
Как следует из данных, приведенных в табл.1, применение предложенного способа ведет к незначительному увеличению отбора светлых нефтепродуктов. При этом значительно возрастает отбор дизельной фракции - на 2940 кг/ч или на 22,46%, а тепловая нагрузка печи уменьшается на 421 кВт или на 12,22%.
Из данных табл.2 следует, что уменьшение количества орошения простой колонны с 800 до 750 кг/ч (т.е. с 5,33 до 5,0% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны) незначительно увеличивает отбор бензиновой фракции и незначительно уменьшает отбор дизельной фракции. Суммарный отбор светлых нефтепродуктов практически не изменяется. При этом тепловая нагрузка печи незначительно уменьшается. Дальнейшее уменьшение количества орошения в простой колонне приводит к ее неустойчивому режиму работы, что недопустимо.
Данные табл.2 также показывают, что увеличение количества орошения простой колонны с 800 до 1050 кг/ч (т.е. с 5,0 до 7,0% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны) увеличивает отбор бензиновой фракции на 219 кг/ч или на 3,74% и уменьшает отбор дизельной фракции на 230 кг/ч или на 1,43%. При этом суммарный отбор светлых нефтепродуктов практически не изменяется. Тепловая нагрузка печи практически незначительно увеличивается. Дальнейшее увеличение количества орошения простой колонны до 1100 кг/ч (т.е. с 7,0 до 7,33% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны) увеличивает отбор бензиновой фракции на 68 кг/ч или на 1,12% и уменьшает отбор дизельной фракции на 70 кг/ч или на 0,44%. При этом суммарный отбор светлых нефтепродуктов практически не изменяется. Тепловая нагрузка печи продолжает незначительно увеличиваться.
Из приведенных выше данных следует, что целесообразно для сохранения максимального выхода дизельной фракции не повышать количество орошения простой колонны выше 7% и не понижать его ниже 5% от общей массы орошения сложной ректификационной колонны.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении достигается поставленный технический результат:
- уменьшение удельных энергетических затрат на переработку нефти, упрощение схемы процесса за счет исключения оборудования для обеспечения верхнего циркуляционного орошения и увеличение отбора дизельной фракции.
Таблица 1
Показатели
Предлагаемый способ (пример 1)
Известный способ (пример 2)
Расход, кг/ч:
Нефть
31270
31270
Бензиновая фракция
5857
8721
Дизельная фракция
16030
13090
Мазут
9383
9456
Верхнее циркуляционное орошение сложной колонны
-
25710
Горячая струя в простую колонну
-
6254
Орошение на верх простой колонны
800
3600
Водяной пар в низ сложной колонны
680
680
Температура, °С:
Ввода нефти
202
221
Верха простой колонны
172
177
Низа простой колонны
203
243
Верха сложной колонны
90
138
Низа сложной колонны
300
243
Горячей струи в простую колонну
-
360
Тепловая нагрузка, печи кВт
3023
3444
Таблица 2
Показатели
Предлагаемый способ (пример 3 сравнительный)
Предлагаемый способ (пример 4 сравнительный)
Предлагаемый способ (пример 5 сравнительный)
Расход, кг/ч:
Нефть
31270
31270
31270
Бензиновая фракция
5866
6076
6144
Дизельная фракция
16020
15800
15730
Мазут
9384
9394
9396
Верхнее циркуляционное орошение сложной колонны
-
-
-
Горячая струя в простую колонну
-
-
-
Орошение на верх простой колонны
750
1050
1100
Водяной пар в низ сложной колонны
680
680
680
Температура, °С:
Ввода нефти
202
202
202
Верха простой колонны
173
169
167
Низа простой колонны
203
203
203
Верха сложной колонны
90
91
91
Низа сложной колонны
300
300
300
Горячей струи в простую колонну
-
-
-
Тепловая нагрузка, печи кВт
3020
3030
3034