УСТАНОВКА ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Полезная модель относится к устройствам для переработки жидких углеводородов, в том числе сероводородсодержащих, а именно, к ректификационным установкам для фракционирования широкой фракции легких углеводородов, и может быть использована на предприятиях газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности.
Известна установка фракционирования углеводородов, используемая при осуществлении способа разделения компонентов природного газа, содержащая ректификационную колонну, вход которой соединен с линией подачи сырья, снабженной сырьевой емкостью и последовательно установленными после нее насосом и теплообменником, верх соединен с линией отвода головного продукта (пропан-бутановой фракции), снабженной последовательно установленными воздушным холодильником, дефлегматором, водяным холодильником и емкостью для сбора продукта, и с линией передавливания части головного продукта в сырьевую емкость, а низ - с линией отвода кубовой жидкости (пентан-гексановой фракции), соединенной с теплообменником, установленным на линии подачи сырья [патент РФ 2147916, МПК B 01 D 53/00, опубл. 27.04.2000].
Недостатком известной установки разделения широкой фракции легких углеводородов является низкая производительность по ШФЛУ и снижение производительности по ПБФ вследствие направления части продукта в сырьевую емкость для смешивания с ШФЛУ, а также повышенные удельные энергозатраты.
Наиболее близкой к заявляемой по назначению и совокупности существенных признаков является установка фракционирования углеводородов, применяемая в настоящее время на гелиевом заводе ООО «Оренбурггазпром».
Установка содержит ректификационную колонну, вход которой соединен с линией подачи сырья, снабженной последовательно установленными теплообменником, подогревателем и сырьевой емкостью; верх ректификационной колонны соединен с линией отвода головного продукта - пропан-бутановой фракции (ПБФ), а низ - с линией отвода пентан-гексановой фракции (ПГФ), соединенной с теплообменником, и с линией отвода части ПГФ, снабженной насосом и печью подогрева. На линии отвода ПГФ после теплообменника установлен воздушный теплообменник. Линия отвода головного продукта снабжена последовательно установленными воздушным холодильником, дефлегматором, водяным холодильником, емкостью сбора головного продукта и насосом для подачи в колонну флегмы. При этом в ректификационной колонне установлены стандартные ситчатые тарелки [патент РФ №2178325, МПК B 01 D 3/14, С 07 С 7/04, опубл. 20.01.2002].
После очистки от сернистых соединений ШФЛУ по линии подачи сырья проходит через теплообменник, где нагревается за счет рекуперации тепла ПГФ, через подогреватель поступает в сырьевую емкость в виде газожидкостного потока. В сырьевой емкости начинается процесс отделения ПБФ, которая поступает, минуя ректификационную колонну, на смешение с паровым продуктом с верха колонны и далее по линии отвода ПБФ в воздушный холодильник. Более тяжелые углеводороды из сырьевой емкости направляются в ректификационную колонну, где происходит основной процесс разделения ШФЛУ на пропан-бутановую и пентан-гексановую фракции. ПБФ с верха ректификационной колонны направляется в линию отвода головного продукта (ПБФ) и поступает для частичной конденсации в воздушный холодильник, а затем в дефлегматор, где происходит выделение из ПБФ остаточных количеств тяжелых углеводородов. Выделенные в дефлегматоре тяжелые углеводороды направляются в качестве флегмы с помощью насоса в ректификационную колонну. Паровая фаза из дефлегматора ПБФ доохлаждается в водяном холодильнике, направляется в емкость сбора головного продукта (ПБФ) и далее на дальнейшее разделение. Продукт низа ректификационной колонны
ПГФ направляется по линии отвода ПГФ через теплообменник и воздушный холодильник, установленный за ним по линии отвода ПГФ, на дальнейшую переработку или потребителю. Часть ПГФ циркулирует через печь подогрева с помощью насоса для подвода тепла, необходимого для процесса разделения ШФЛУ в ректификационной колонне.
Данная установка устойчиво работает при производительности по сырью (ШФЛУ) до 104 т/час.
Недостатком известной установки фракционирования углеводородов является снижение эффективности работы установки при увеличении объема поступающего на переработку сырья - широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) свыше 104 т/час, вследствие того, что установленные в ректификационной колонне стандартные ситчатые тарелки и подаваемая на них утяжеленная флегма не обеспечивают требуемую степень разделения в широком диапазоне нагрузок. Кроме того, в этих условиях установленные на входе в установку теплообменник, подогреватель и печь подогрева не обеспечивают необходимый температурный режим установки.
Заявляемая полезная модель решает задачу повышения эффективности работы установки фракционирования углеводородов в широком диапазоне нагрузок и снижения удельных энергозатрат.
Указанная задача в заявляемой установке фракционирования углеводородов, содержащей ректификационную колонну, вход которой соединен с линией подачи сырья, снабженной теплообменником, подогревателем и сырьевой емкостью, верх соединен с линией отвода пропан-бутановой фракции, снабженной воздушным холодильником, дефлегматором, а низ - с линией отвода пентан-гексановой фракции, подключенной к теплообменнику, решается за счет того, что установка дополнительно содержит холодильник-конденсатор, установленный параллельно теплообменнику и подключенный к линии отвода пропан-бутановой фракции перед воздушным холодильником, а в ректификационной колонне установлена перекрестноточная регулярная насадка.
Технический результат, получаемый за счет наличия холодильника-конденсатора, установленного параллельно теплообменнику по линии подачи сырья и подключенного к линии отвода пропан-бутановой фракции перед воздушным холодильником, состоит в обеспечении возможности передачи тепла паровой фазы ПБФ, отводимой с верха колонны, входящему потоку ШФЛУ и сокращении выбросов тепла в атмосферу. Кроме того, предварительное охлаждение и частичная конденсация паровой фазы ПБФ в холодильнике-конденсаторе облегчает процесс конденсации паров в воздушном холодильнике вплоть до полной их конденсации, что приводит к сокращению количества использующихся холодильников, а также исключению необходимости по сравнению с прототипом использования емкости для сбора ПБФ, роль которой выполняет дефлегматор.
Технический результат, получаемый от замены всех стандартных ситчатых тарелок в ректификационной колонне на перекрестноточную регулярную насадку, заключается в том, что за счет специального секционирования и перераспределения потоков поднимающегося пара и облегченной по сравнению с прототипом флегмы обеспечивается более качественное извлечение легких углеводородов (пропан-бутана) из пара, что приводит к увеличению производительности установки до 135 т/час с сохранением требуемого качества целевых продуктов ПБФ и ПГФ.
На фиг.1 приведена схема предлагаемой установки фракционирования углеводородов.
Установка содержит ректификационную колонну 1, вход которой соединен с линией 2 подачи сырья, снабженной теплообменником 3, параллельно установленным к нему холодильник-конденсатором 4, подогревателем 5 и сырьевой емкостью 6 с насосом 7. Верх ректификационной колонны 1 соединен по линии 8 отвода головного продукта ПБФ с последовательно установленными холодильником-конденсатором 4, воздушным холодильником 9 и дефлегматором 10. Сырьевая емкость 6 соединена с линией 8 отвода ПБФ между холодильником-конденсатором 4 и воздушным холодильником 9.
Дефлегматор 10 соединен через насос 11 с ректификационной колонной 1. Низ ректификационной колонны 1 соединен с линией 12 отвода ПГФ, соединенной с теплообменником 3, и с линией 13 отвода части ПГФ, снабженной насосом 14 и печью подогрева 15. Ректификационная колонна 1 оборудована перекрестно-точной регулярной насадкой 16.
Предлагаемая установка работает следующим образом.
После очистки от сернистых соединений (на чертеже не показано) широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) по линии 2 подачи сырья двумя параллельными потоками проходит через теплообменник 3 и холодильник-конденсатор 4, в которых нагревается за счет рекуперации тепла соответственно пентан-гексановой фракции (ПГФ) и пропан-бутановой фракции (ПБФ). Объединенный поток ШФЛУ поступает в подогреватель 5, далее в сырьевую емкость 6 в виде газо-жидкостного потока. В сырьевой емкости 6 начинается процесс отделения ПБФ, которая поступает, минуя ректификационную колонну 1, по линии 8 отвода головного продукта (ПБФ) в воздушный холодильник 9. Оставшаяся более тяжелая углеводородная смесь из сырьевой емкости 6 с помощью насоса 7 направляется в ректификационную колонну 1, где происходит основной процесс разделения ШФЛУ на пропан-бутановую и пентан-гексановую фракции. Паровая фаза ПБФ с верха ректификационной колонны 1 направляется в линию 8 отвода ПБФ, проходит сначала через холодильник-конденсатор 4, затем, объединившись с потоком ПБФ из сырьевой емкости, через воздушный холодильник 9, в которых происходит ее охлаждение и полная конденсация. Поток сконденсировавшейся ПБФ поступает в дефлегматор 10, по сути являющимся в отличие от прототипа одновременно и емкостью для сбора продукта. Часть ПБФ направляется в ректификационную колонну 1 в качестве флегмы с помощью насоса 11. При этом за счет увеличения содержания ПБФ в жидкости, подаваемой в качестве флегмы, и наличия в колонне установленной перекрестноточной регулярной насадки 16 даже при повышенных загрузках обеспечивается необходимый контакт между жидкостями, которые стекают вниз, и парами, который поднимаются вверх, что приводит к
обогащению пара легкими углеводородами (пропана-бутана) и извлечению из него жидкостью более тяжелых углеводородов (пентан-гексана) с получением ПБФ необходимого качества. Другая часть ПБФ с помощью того же насоса 11 направляется на дальнейшее разделение (на чертеже не показано) или потребителю. Продукт низа ректификационной колонны 1 ПГФ направляется по линии 12 отвода ПГФ в теплообменник 3, в котором охлаждается, отдавая тепло поступающему на установку сырью (ШФЛУ), до установленной нормы (не выше 45°С), и далее на дальнейшую переработку или потребителю. Часть ПГФ циркулирует по линии 13 через печь подогрева 15с помощью насоса 14 для подвода тепла, необходимого для процесса разделения ШФЛУ в ректификационной колонне 1.
Предлагаемая установка по сравнению с известной характеризуется более высокой эффективностью при более низких удельных энергозатратах.