СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
OIL REFINING METHOD

Изобретение относится к способам переработки нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен способ переработки нефти, включающий нагрев и ввод сырья в ректификационную колонну с подачей паров с верха колонны после частичной конденсации в газосепаратор с получением газа и легкой бензиновой фракции и выделение боковыми погонами через отпарные секции бензиновой и дизельной фракций, а с низа - мазута с использованием острого и циркуляционного орошения и ввода нагретых потоков в колонну и отпарные секции (И.А.Александров. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М.: Химия, 1981, с.148, рис.III-1a).
Недостатком данного способа является низкая производительность по сырью.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки нефти, включающий ввод нагретого сырья в колонну частичного отбензинивания с отбором с верха колонны легкой бензиновой фракции, также используемой в качестве флегмы, и отбор кубового остатка при подаче в куб колонны подогретого потока, нагрев кубового остатка в печи и его перегонку в сложной атмосферной колонне, оборудованной боковыми отпарными секциями, с подачей в низ секций и сложной колонны водяного пара, отбор с верха колонны тяжелой бензиновой фракции, боковыми погонами через отпарные секции, керосиновой, легкой и тяжелой дизельных фракций и с низа сложной колонны мазута (И.А.Александров. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М.: Химия, 1981, с.157, рис.III-6а).
Недостатками известного способа являются низкая производительность по сырью и высокие энергетические и капитальные затраты в связи с выводом большого количества остатка колонны частичного отбензинивания и подачей в сложную атмосферную колонну, что снижает пропускную способность колонны, печей и конденсаторов-холодильников.
Задачей настоящего изобретения является увеличение производительности по сырью и снижение энергетических и капитальных затрат.
Указанная задача решается тем, что в способе переработки нефти, включающем ввод нагретого сырья в колонну частичного отбензинивания с отбором с верха колонны легкой бензиновой фракции, также используемой в качестве флегмы, и отбор кубового остатка, нагрев кубового остатка в печи и его перегонку в сложной атмосферной колонне, оборудованной боковыми отпарными секциями, с подачей в низ секций и сложной колонны водяного пара, отбор в сложной колонне балансового количества тяжелой бензиновой фракции, боковыми погонами через отпарные секции - керосиновой, легкой и тяжелой дизельных фракций и с низа сложной колонны - мазута, согласно изобретению нагретое сырье вводят в виде верхнего и нижнего потоков в колонну частичного отбензинивания, при этом нижний поток, который нагревают в печи и подают в куб колонны, представляет собой более половины сырья, балансовое количество тяжелой бензиновой фракции возвращают на орошение колонны частичного отбензинивания нефти и отводят вместе с легкой бензиновой фракцией и боковым погоном колонны частичного отбензинивания, подаваемым в сложную колонну в сечение между отборами из нее в отпарные секции керосиновой и легкой дизельной фракций, причем в секции выше отбора бокового погона колонны частичного отбензинивания необходимо иметь 64%, а в отгонной секции, расположенной выше ввода подогретого потока в куб колонны, - 9% от общего количества тарелок, установленных в колонне.
За счет использования в качестве нижнего подогретого потока, подаваемого в куб колонны частичного отбензинивания нефти, вместо горячей струи, которая имеет низкую долю отгона на входе в колонну, более половины всего сырья после нагрева в печи, удается существенно поднять паровые и жидкостные нагрузки в колонне и в связи с этим вывести из колонны боковой погон в количестве, приблизительно равном сумме отборов керосиновой и легкой дизельной фракций. Отбор бокового погона колонны частичного отбензинивания нефти в таком большом количестве разгружает как колонну частичного отбензинивания, так, в особенности, и сложную атмосферную колонну, в которой уже доиспаряется очень незначительное количество керосиновой и легкой дизельной фракций и практически все количество тяжелой дизельной фракции, количество которой существенно меньше, чем легкой. Возврат балансового количества тяжелой бензиновой фракции на орошение колонны частичного отбензинивания позволяет отвести тяжелую ее часть с боковым погоном колонны частичного отбензинивания, что улучшает четкость разделения по грани бензиновая - керосиновая фракции, чему способствует также установка в секции выше отбора бокового погона колонны частичного отбензинивания 64% от общего числа тарелок, установленных в колонне. Установка в отгонной секции колонны только 9% от общего количества тарелок, установленных в колонне, при достаточной отпарке легких фракций из частично отбензиненной нефти препятствует конденсации необходимых в боковом погоне легких дизельных фракций не нагретым в печи потоком нефти. Все это приводит к увеличению производительности по сырью и снижению энергетических и капитальных затрат.
На прилагаемом чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.
Верхний поток нефти нагревают в теплообменнике 1 и по линии 2 вводят в колонну частичного отбензинивания нефти 3 (К-1). Нижний поток нефти нагревают в теплообменнике 4, в печи 5 и по линии 6 вводят в низ колонны 3. Пары с верха колонны 3 частично конденсируют в конденсаторе-холодильнике 7, а затем по линии 8 вводят в газосепаратор 9. С верха газосепаратора 9 по линии 10 выводят газ. С низа газосепаратора 9 отводят жидкость по линии 11.
Часть жидкости по линии 12 возвращают на верх колонны 3, а балансовый избыток отводят по линии 13 в качестве бензина. Остаток колонны 3 направляют в печь 14 (П-2) и по линии 15 вводят в колонну 16 (К-2).
Пары с верха колонны 16 частично конденсируют в конденсаторе-холодильнике 17, а затем по линии 18 вводят в газосепаратор 19. С верха газосепаратора 19 по линии 20 выводят газ. С низа газосепаратора 19 по линии 21 отводят жидкость. Часть жидкости по линии 22 возвращают на верх колонны 16, а балансовый избыток по линии 23 подают на верх колонны 3. Верхний боковой погон колонны 16 по линии 24 подают на верх верхней отпарной секции 25 (К-3). Средний боковой погон колонны 16 по линии 26 подают на верх средней отпарной секции 27 (К-4). Нижний боковой погон колонны 16 по линии 28 подают на верх нижней отпарной секции 29 (К-5). С низа верхней 25, средней 27 и нижней 29 отпарных секций выводят соответственно по линиям 30, 31 и 32 керосин, легкое и тяжелое дизельные топлива. Пары с верха отпарных секций 25, 27 и 29 соответственно по линиям 33, 34 и 35 возвращают в колонну 16. С низа колонны 16 по линии 36 выводят мазут. В низ колонны 16 и отпарных секций 25, 27 и 29 соответственно по линиям 37, 38, 39 и 40 подают водяной пар. Из газосепаратора 19 по линии 41 отводят воду. Из колонны 3 выводят боковой погон и по линии 42 вводят в колонну 16.
Сравнительные показатели работы схем переработки нефти по прототипу и предлагаемому способу приведены в прилагаемой таблице.
Как видно из таблицы, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволит увеличить производительность по сырью с 18,75 до 37,50 т/час, то есть в 2 раза. Кроме того, снижаются энергетические затраты. Суммарный подвод тепла в печах снижается с 5,357 до 4,856 Гкал/час, то есть на 13,4%. Суммарный отвод тепла в конденсаторах - холодильниках - с 5,564 до 4,586 Гкал/час, то есть на 21,3%. Также снижаются капитальные затраты. Диаметр первой колонны 3 (К-1) снижается с 2,2 до 2,0 м, второй колонны 16 (К-2) - с 1,4 до 1,2 м.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить производительность по сырью и снизить энергетические и капитальные затраты.
Таблица 1
Основные показатели работы колонн
Показатели
Вариант прототип
Вариант предл. способ
1
2
3
Расход, т/час
- общего потока сырья, в т.ч.
18,75
37,50
- верхнего потока сырья
-
16,00
- нижнего потока сырья
-
21,50
- горячей струи
25,54
-
- паров с верха К-1
36,93
27,58
- бензина К-1
3,15
8,30
- острого орошения К-1
33,78
21,28
- бокового погона К-1 в линию ввода циркуляционного орошения (ЦО) К-2
-
14,00
- остатка К-1 в К-2
15,60
17,20
- паров с верха К-2
- балансовое количество тяжелой бензиновой
11,63
9,78
фр. из К-2
1,00
2,00
- суммарного бензина
4,15
8,30
- острого орошения К-2
9,91
7,06
- бокового погона К-2 в К-3
4,24
7,39
- паров с верха К-3 в К-2
1,59
1,88
- керосина
2,85
5,71
- бокового погона К-2 в К-4
6,35
10,98
- паров с верха К-4 в К-2
2,20
2,49
- легкого дизельного топлива
4,35
8,69
- бокового погона К-2 в К-5
1,18
2,29
- паров с верха К-5 в К-2
0,20
0,31
- тяжелого дизельного топлива
1,00
2,00
- мазута
6,40
12,80
- ЦО К-2
6,98
-
- водяного пара в низ К-2
0,30
0,30
- водяного пара в низ К-3
0,20
0,20
- водяного пара в низ К-4
0,20
0,20
- водяного пара в низ К-5
0,02
0,02
Температура, °C
- верхнего потока сырья К-1
-
200
- нижнего потока сырья К-1
-
350
- общего потока сырья К-1
200
-
- ввода горячей струи
350
-
- ввода острых орошений
40
40
- верха К-1
87
104
- низа К-1
216
304
Продолжение таблицы 1
1
2
3
- ввода остатка К-1 в К-2
297
350
- вывода бокового погона К-1 в К-2
-
180
- верха К-2
114
110
- низа К-2
283
333
- вывода бокового погона К-2 в К-3
151
148
- верха К-3
137
142
- низа К-3
113
122
- вывода бокового погона К-2 в К-4
220
217
- верха К-4
209
213
- низа К-4
185
195
- вывода бокового погона К-2 в К-5
285
313
- верха К-5
281
312
- низа К-5
272
303
- вывода ЦО из К-2
185
-
ввода ЦО в К-2
140
-
ввода водяного пара
350
350
Давление, ата
- в емкости орошения К-1
1,70
1,70
- верха К-1
2,00
2,00
- низа К-1
2,20
2,20
- в емкости орошения К-2
1,20
1,20
- верха К-2
1,50
1,50
- низа К-2
1,90
1,90
- верха К-3
1,75
1,75
- низа К-3
1,85
1,85
- верха К-4
1,87
1,87
- низа К-4
1,97
1,97
- верха К-5
2,00
2,00
- низа К-5
2,08
2,08
Тепло, Гкал/час
- общего потока сырья
2,339
-
- верхнего потока сырья
-
1,991
- нижнего потока сырья
-
5,326
- вводимое с горячей струей
3,202
-
- отводимое с верха К-1
3,702
2,947
- подводимое в печи для нагрева остатка К-1 перед вводом в К-2
1,260
0,688
- отводимое с верха К-2
1,862
1,639
- вводимое с водяным паром в низ
- К-2
0,308
0,308
- К-3
0,205
0,205
- К-4
0,205
0,205
- К-5
0,021
0,021
Продолжение таблицы 1
1
2
3
- отводимое ЦО
0,185
-
- суммарный подвод тепла в печах
5,357
4,856
- суммарный отвод тепла в конденсаторах
5,564
4,586
- передаваемое сырью остатком К-2
0,622
2,031
Доля отгона
- общего потока сырья К-1
0,312
-
- верхнего потока сырья К-1
-
0,308
- нижнего потока сырья К-1
-
0,763
- остатка К-1 после П-2 в К-2
0,489
0,137
- горячей струи
0,861
-
Диаметр, м
- К-1
2,2
2,0
- К-2
1,4
1,2
- К-3
0,6
0,6
- К-4
0,6
0,6
- К-5
0,6
0,6
Число теоретических тарелок (односливные клапанные, расстояние между тарелками 500 мм)
в 1 секции К-1
7
7
во 2 секции К-1
4
3
в 3 секции К-1
-
1
в 1 секции К-2
6
6
во 2 секции К-2
3
2
в 3 секции К-2
1
5
в 4 секции К-2
3
6
в 5 секции К-2
6
3
в 6 секции К-2
3
2
в 7 секции К-2
2
-
в К-3
7
7
в К-4
7
7
в К-5
5
5
Число теоретических тарелок в % от общего количества тарелок в колонне частичного отбензинивания
-
64
- в секции выше отбора бокового погона колонны частичного отбензинивания (1 секция)
- в секции между отбором бокового погона и вводом верхнего потока сырья (2 секция)
-
27
- в отгонной секции, расположенной вышеввода подогретого нижнего потока сырья в куб колонны (3 секция)
36
9
Продолжение таблицы 1
1
2
3
Линейная/максимально-допустимая скорость пара, м/с
в 1 секции К-1
0,59-0,61/0,65-0,71
0,37-0,55/0,65-0,70
во 2 секции К-1 (отгонной)
0,37-0,46/0,65
0,27/0,67
в 1 секции К-2
0,37-0,77/0,72-0,86
0,34-0,85/0,70-0,89
во 2 секции К-2 (отгонной)
0,10-0,13/1,01-1,25
0,17-0,23/0,82-0,98
в К-5
0,03-0,05/0,82-1,03
0,05-0,06/0,72-0,81
Содержание фракций, % масс.
в бензине фр. >140°C
2,33
1,75
в керосине фр. <140°C
10,74
9,88
в легком дизельном топливе фр. <200°C
6,00
10,31
в керосине фр. >230°C
0,02
1,55
в легком дизельном топливе фр. >320°C
1,69
0,87
в тяжелом дизельном топливе фр. <240°C
2,14
0,81
в тяжелом дизельном топливе фр. >350°C
26,54
8,39
в мазуте фр. <320°C
13,24
9,54
в мазуте фр. <350°C
24,84
22,04
Высота подпора слива, мм
в К-1
31-38
5-29
в К-2
1-27
5-26
в К-3
13-16
21-24
в К-4
17-21
27-32
в К-5
7
11-12
Таблица 2
Фракционный состав сырья и продуктов разделения колонн, % масс.
Компоненты ифракции, °C
Сырье
По варианту 1 (прототип)
По варианту 2 (предлагаемый способ)
бензин
керосин
легкое дизельное топливо
тяжелое дизельное топливо
мазут
бензин
керосин
легкое дизельное топливо
тяжелое дизельное топливо
мазут
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>
0,34
1,54
-
-
-
-
1,54
-
-
-
-
iC<sub>4</sub>H<sub>10</sub>
0,45
2,03
-
-
-
-
2,03
-
-
-
nС<sub>4</sub>Н<sub>10</sub>
0,86
3,89
-
-
-
-
3,89
-
-
-
iC<sub>5</sub>H<sub>12</sub>
0,40
1,81
-
-
-
-
1,81
-
-
-
nC<sub>5</sub>Н<sub>12</sub>
0,70
3,16
-
-
-
-
3,16
-
-
-
-
40-50
1,75
7,91
-
-
-
-
7,91
-
-
-
-
50-60
1,83
8,27
-
-
-
-
8,27
-
-
-
60-70
1,91
8,63
-
-
-
-
8,63
-
-
-
70-80
1,97
8,90
-
-
-
-
8,89
0,01
-
-
-
80-90
2,02
9,13
-
-
-
-
9,11
0,03
-
-
-
90-100
2,09
9,13
-
-
-
-
9,9
0,07
-
-
-
100-110
2,15
9,67
0,05
-
-
-
9,58
0,19
-
-
-
110-120
2,21
9,54
0,64
-
-
-
9,59
0,56
-
-
120-130
2,26
8,50
2,47
-
-
8,97
1,79
-
-
130-140
2,32
5,25
7,58
0,02
5,48
7,23
0,02
-
-
140-150
2,36
1,88
12,69
0,05
0,01
1,50
13,20
0,07
-
-
150-160
2,40
0,35
15,00
0,15
0,01
0,01
0,20
15,09
0,26
-
-
160-170
2,44
0,08
15,40
0,32
0,02
0,02
0,04
14,99
0,63
-
-
170-180
2,47
0,02
15,09
0,69
0,03
0,02
0,01
13,94
1,48
0,01
-
180-190
2,49
-
14,10
1,42
0,06
0,03
-
11,98
2,85
0,02
0,01
190-200
2,50
-
11,18
3,35
0,11
0,05
-
8,93
4,90
0,03
0,01
200-210
2,51
-
4,65
7,62
0,20
0,07
-
5,45
7,21
0,06
0,02
210-220
2,51
-
0,96
9,95
0,34
0,11
-
3,16
8,68
0,11
0,03
220-230
2,50
-
0,17
10,28
0,53
0,16
-
1,83
9,46
0,20
0,05
230-240
2,49
-
0,02
10,14
0,84
0,26
-
0,91
9,93
0,38
0,09
240-250
2,47
-
-
9,79
1,21
0,39
-
0,39
10,05
0,65
0,15
Продолжение таблицы 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
250-260
2,44
-
-
9,35
1,60
0,55
-
0,16
9,87
0,99
0,22
260-270
2,40
-
-
8,85
1,99
0,71
-
0,07
9,55
1,41
0,30
270-280
2,37
-
-
8,23
2,54
0,95
-
0,02
9,06
2,19
0,44
280-290
2,33
-
-
6,95
3,78
1,52
-
-
7,62
5,10
0,86
290-300
2,29
-
-
4,98
6,06
2,38
-
_
4,11
13,47
1,82
300-310
2,24
-
-
3,64
7,98
2,85
-
-
2,16
16,34
2,55
310-320
2,19
-
-
2,53
10,01
3,14
-
-
1,22
16,74
2,98
320-330
2,14
-
-
1,33
12,31
3,45
-
-
0,60
15,47
3,45
330-340
2,09
-
-
0,31
13,05
3,88
-
-
0,19
11,47
4,20
340-350
2,04
-
-
0,04
10,79
4,27
-
-
0,05
6,97
4,85
350-360
1,99
-
-
0,01
8,70
4,47
-
-
0,02
4,42
5,13
360-370
1,88
-
-
-
6,91
4,43
-
_
0,01
2,60
5,10
370-380
1,80
-
-
-
5,29
4,45
-
-
-
1,14
5,09
380-390
1,71
-
-
-
3,21
4,51
-
-
-
0,17
4,98
390-400
1,63
-
-
-
2,36
4,41
-
-
-
0,06
4,76
>400
18,06
-
-
0,07
52,90
-
-
-
-
52,91
Σ
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
Таблица 3
Основные свойства продуктов разделения колонн
Показатели
Вариант 1 (прототип)
Вариант 2 (предлагаемый способ)
бензин
керосин
легкое дизельное топливо
тяжелое дизельное топливо
мазут
бензин
керосин
легкое дизельное топливо
тяжелое дизельное топливо
мазут
Температура выкипания по ГОСТ, % об.
НК, °C
-10
144
198
243
254
-10
140
194
255
281
2% выкипает при
16
148
210
266
284
16
148
204
278
307
5% выкипает при
32
151
217
280
302
32
151
211
289
318
10% выкипает при
52
154
221
294
316
52
154
217
294
329
30% выкипает при
72
162
232
312
353
72
162
230
303
358
50% выкипает при
86
169
243
323
399
86
169
242
309
400
70% выкипает при
101
177
258
333
495
101
178
255
317
496
90% выкипает при
119
188
280
353
616
118
194
274
332
616
95% выкипает при
125
193
291
362
639
124
203
283
340
638
98% выкипает при
133
198
301
371
650
130
215
294
349
650
КК, °C
137
201
308
379
656
134
225
304
355
656
Температура вспышки в закрытом тигле, °C
39
84
121
130
39
81
122
135
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
700,9
777,8
821,0
856,9
898,8
700,9
779,5
819,0
851,2
900,6