УСТАНОВКА ВАКУУМНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель относится к области нефтехимии, а именно к установкам для вакуумной перегонки нефтяного сырья, например мазута, и может быть использована в нефтеперерабатывающей промышленности для ректификации нефтяного сырья.
Известна установка вакуумной перегонки нефтяного сырья, содержащая вакуумную колонну, в которой пониженное давление создают с помощью пароводяного струйного аппарата (см., например, патент США №2680709, кл. 202/204, 1954).
Однако смешение фракций нефтяного сырья с водяным паром приводит к загрязнению конденсата водяного пара и к снижению экономичности установки.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является установка для вакуумной перегонки нефтяного сырья, содержащая емкость под вакуумом с магистралями подвода нефтяного сырья, отвода, по меньшей мере, одной жидкой фракции и магистралью отвода парогазовой фазы, подключенной к вакуумсоздающему устройству, включающему в себя основной и дополнительный струйные аппараты, основной и дополнительный сепараторы, насос и магистраль отвода жидкой среды из установки, при этом магистраль отвода парогазовой фазы подключена к входу по газу основного струйного аппарата, выход которого подключен к входу основного сепаратора, выход по газу основного сепаратора подключен к входу по газу дополнительного струйного аппарата, выход из дополнительного струйного аппарата подключен к входу дополнительного сепаратора, выход по газу из дополнительного сепаратора подключен к потребителю сжатого газа, а выход насоса подключен к входу по жидкости основного и дополнительного струйных аппаратов (см. международную заявку WO 96/16711, кл. B01D 3/10, 06.06.1996).
Основным недостатком известной установки является то, что выход по жидкости основного сепаратора соединен с дополнительным сепаратором посредством барометрической трубы, что не позволяет сжимать выходящую из дополнительного сепаратора углеводородную газовую среду до давления, при котором она может быть использована, например, в качестве топлива в котельной установке нефтеперерабатывающего завода или другим потребителем с высоким входным давлением газовой среды.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является обеспечение возможности одновременно создать требуемую величину разрежения в емкости под вакуумом, например в вакуумной ректификационной колонне, и сжать откачиваемую из емкости под вакуумом углеводородную газовую среду до давления при котором она может быть подана, например, в топливный коллектор нефтеперерабатывающего завода или другому потребителю с высоким входным давлением газовой среды.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является уменьшение загрязнения окружающей среды и сокращение энергетических затрат.
Поставленная техническая задача по первому варианту выполнения решается тем, что установка вакуумной перегонки нефтяного сырья содержит емкость под вакуумом с магистралями подвода нефтяного сырья, отвода по меньшей мере одной жидкой фракции и магистралью отвода парогазовой фазы, подключенной к вакуумсоздающему устройству, включающему в себя основной и дополнительный струйные аппараты, основной и дополнительный сепараторы, насос и магистраль отвода жидкой среды из установки, при этом магистраль отвода парогазовой фазы подключена к входу по газу основного струйного аппарата, выход которого подключен к входу основного сепаратора, выход по газу основного сепаратора подключен к входу по газу дополнительного струйного аппарата, выход из дополнительного струйного аппарата подключен к входу дополнительного сепаратора, выход по газу из дополнительного сепаратора подключен к потребителю сжатого газа, а выход насоса подключен к входу по жидкости основного и дополнительного струйных аппаратов, при этом выход по жидкости из основного сепаратора подключен к входу насоса, а магистраль отвода жидкой среды из установки подключена к основному и дополнительному сепараторам.
Выход по жидкости из основного сепаратора подключен к входу в насос, предпочтительно, через холодильник.
Магистраль отвода жидкой фракции из емкости под вакуумом может быть подключена к основному сепаратору или насосу.
Магистраль отвода жидкой среды из установки может быть подключена к основному и дополнительному сепараторам через второй насос.
Магистраль отвода жидкой среды из установки может быть подключена к основному сепаратору через второй насос, а к дополнительному сепаратору через третий насос.
На магистрали отвода парогазовой фазы из емкости под вакуумом может быть установлен вакуумный конденсатор.
Поставленная техническая задача по второму варианту выполнения решается тем, что установка вакуумной перегонки нефтяного сырья содержит емкость под вакуумом с магистралями подвода нефтяного сырья, отвода по меньшей мере одной жидкой фракции и магистралью отвода парогазовой фазы, подключенной к вакуумсоздающему устройству, включающему в себя основной и дополнительный струйные аппараты, основной и дополнительный сепараторы, насос и магистраль отвода жидкой среды из установки, при этом магистраль отвода парогазовой фазы подключена к входу по газу основного струйного аппарата, выход которого подключен к входу основного сепаратора, выход по газу основного сепаратора подключен к входу по газу дополнительного струйного аппарата, выход из дополнительного струйного аппарата подключен к входу дополнительного сепаратора, выход по газу из дополнительного сепаратора подключен к потребителю сжатого газа, а выход насоса подключен к входу по жидкости основного и дополнительного струйных аппаратов, при этом выход по жидкости из основного сепаратора подключен к входу насоса, магистраль отвода жидкой среды из установки подключена к основному сепаратору, а выход по жидкости из дополнительного сепаратора подключен к основному сепаратору.
Выход по жидкости из основного сепаратора подключен к входу в насос, предпочтительно, через холодильник.
Магистраль отвода жидкой среды из установки может быть подключена к основному сепаратору через второй насос.
На магистрали отвода парогазовой фазы из емкости под вакуумом может быть установлен вакуумный конденсатор.
Установка вакуумной перегонки нефтяного сырья с вакуумсоздающим устройством, выполненным в виде основного и дополнительного струйных аппаратов, основного и дополнительного сепараторов и насоса, соединенных между собой как описано выше, позволяет эффективно откачивать газы и пары легколетучих нефтяных фракций из емкости под вакуумом с последующей конденсацией последних, как в проточной части струйных аппаратов, выполненных в виде жидкостно-газовых струйных аппаратов, так и в магистрали за ними, с одновременным сжатием несконденсированных газов (углеводородных газов в случае нефтепереработки). Причем важно, что сжатие газов в дополнительном струйном аппарате позволяет подавать потребителю сжатый газ под давление, при котором он может быть использован потребителем с высоким входным давлением газовой среды. Это дает возможность подавать из дополнительного сепаратора углеводородный газ на технологические нужды, а избыток жидкой фазы направлять в качестве полуфабриката для дальнейшей переработки.
Использование двух струйных аппаратов (основного и дополнительного) и двух сепараторов (основного и дополнительного), соединенных как описано выше, позволяет осуществить оптимальное двухступенчатое сжатие до давления 0,2-0,7 МПа откачиваемой из емкости парогазовой смеси с одновременной конденсацией пара.
Осуществление процесса циркуляции рабочей жидкости в замкнутом контуре вакуумсоздающего устройства позволяет использовать в качестве этой жидкости - жидкость родственную по своим химическим и физическим свойствам конденсату парогазовой фазы, откачиваемой из емкости под вакуумом, что упрощает его утилизацию. Установка холодильника позволяет понизить температуру рабочей жидкости, подаваемой в струйные аппараты, и тем самым увеличить их производительность.
Циркулирующая в вакуумсоздающем устройстве рабочая жидкость (в случае нефтепереработки смесь углеводородного конденсата с родственной ей по химическим и физическим свойствам жидкостью, например, вакуумным газойлем) постепенно насыщается растворяющимися в ней откачиваемыми из емкости газами (например, углеводородными газами разложения в случае нефтепереработки). Это снижает глубину вакуума в емкости из-за выделения этих газов в камере смешения струйного аппарата и приводит к увеличению энергозатрат на привод насоса рабочей жидкости вакуумсоздающего устройства. Поэтому для более глубокого вакуума и уменьшения энергозатрат на его создание, циркулирующую в замкнутом контуре вакуумсоздаюшего устройства рабочую жидкость постепенно обновляют жидкой фракцией, поступающей, например, из емкости под вакуумом в основной сепаратор или на вход насоса, и одновременно избыток жидкой среды из сепараторов отводят с помощью магистрали отвода жидкой среды из установки.
Установка вакуумного конденсатора на магистрали отвода парогазовой фазы из емкости под вакуумом позволяет конденсировать часть паровой фазы откачиваемой из емкости под вакуумом и тем самым уменьшить нагрузку по газу на основной струйный аппарат.
По второму варианту исполнения установки, подключение выхода жидкости из дополнительного сепаратора к основному сепаратору позволяет частично дегазировать эту жидкость за счет понижения давления и тем самым улучшить свойства жидкой среды выводимой из установки.
Такое выполнение установки обеспечивает значительное сокращение энергозатрат и делает установку более экологически чистой по сравнению с известными установками.
Подключение магистрали отвода жидкой среды из установки к основному и/или дополнительному сепаратору через насос позволяет подавать потребителю образующийся избыток рабочей жидкости при необходимом давлении.
На фиг.1 представлена схема установки вакуумной перегонки нефтяного сырья по первому варианту ее исполнения с отводом жидкой среды из основного и дополнительного сепараторов с помощью второго насоса.
На фиг.2 представлена схема установки вакуумной перегонки нефтяного сырья по первому варианту ее исполнения с отводом жидкой среды из основного и дополнительного сепараторов с помощью, соответственно, второго и третьего насосов.
На фиг.3 представлена схема установки вакуумной перегонки нефтяного сырья по второму варианту ее исполнения.
Установка вакуумной перегонки нефтяного сырья по первому варианту выполнения содержит емкость 1 под вакуумом с магистралью 2 подвода нефтяного сырья, магистралью 3 отвода жидкой фракции и магистралью 4 отвода парогазовой фазы, подключенной к вакуумсоздающему устройству, включающему в себя основной 5 и дополнительный 6 струйные аппараты, основной 7 и дополнительный 8 сепараторы, насос 9 и магистраль 10 отвода жидкой среды из установки. Магистраль 4 отвода парогазовой фазы подключена к входу 11 по газу основного струйного аппарата 5, выход 12 которого подключен к входу 13 основного сепаратора 7, выход 14 по газу основного сепаратора 7 подключен к входу 15 по газу дополнительного струйного аппарата 6. Выход 16 из дополнительного струйного аппарата 6 подключен к входу 17 дополнительного сепаратора 8. Выход 18 по газу из дополнительного сепаратора 8 подключен к потребителю сжатого газа (на чертеже не показан), а входы 19 и 20 по жидкости, соответственно, основного 5 и дополнительного 6 струйных аппаратов, подключены к выходу насоса 9. Выход 21 по жидкости из основного сепаратора 7 подключен к входу насоса 9, а магистраль 10 отвода жидкой среды из установки подключена к основному 7 и дополнительному 8 сепараторам.
Выход 21 по жидкости из основного сепаратора 7 подключен к входу в насос 9, предпочтительно, через холодильник 22.
Магистраль 3 отвода жидкой фракции из емкости 1 под вакуумом может быть подключена к основному сепаратору 7 или к насосу 21.
Магистраль 10 отвода жидкой среды из установки может быть подключена к основному 7 и дополнительному 8 сепараторам через второй насос 23.
Магистраль 10 отвода жидкой среды из установки может быть подключена к основному сепаратору 7 через второй насос 23, а к дополнительному сепаратору 8 через третий насос 24 (см. фиг.2).
На магистрали 4 отвода парогазовой фазы из емкости 1 под вакуумом может быть установлен вакуумный конденсатор 26.
Установка вакуумной перегонки нефтяного сырья по второму варианту выполнения отличается от установки по первому варианту выполнения тем, что магистраль 10 отвода жидкой среды из установки подключена к основному сепаратору 7, а выход 25 по жидкости из дополнительного сепаратора 8 подключен к основному сепаратору 7.
Магистраль 10 отвода жидкой среды из установки может быть подключена к основному сепаратору 7 через второй насос 23.
Работа установки вакуумной перегонки нефтяного сырья осуществляется следующим образом.
Нагретое нефтяное сырье (например, мазут) подают по магистрали 2 в емкость (например, вакуумную ректификационную колонну) 1 с давлением 5-60 мм рт. ст. Из нижней части емкости 1 отводят остаток вакуумной перегонки (гудрон).
По магистрали 3 отводят жидкую фракцию (например, вакуумный газойль). Жидкая фракция разделяется на два потока, один из которых идет потребителю, а второй поток поступает в основной сепаратор 7 или на вход насоса 9 для обновления рабочей жидкости, циркулирующей в вакуумсоздающем устройстве. Рабочая жидкость перемешивается в основном 5 и дополнительном 6 струйных аппарата с газами, откаченными из емкости 1 под вакуумом, и постепенно насыщается этими газами (например, углеводородными газами). Это ведет к снижению величины разряжения в емкости 1 под вакуумом, вследствие выделения этих газов в камере смешения струйного аппарата 5. Обновление рабочей жидкости, например, жидкой фракцией из магистрали 3, позволяет стабилизировать ее насыщение газами разложения и, следовательно, ведет к снижению энергозатрат на достижение и поддержание требуемой величины разрежения.
Из верхней части емкости 1 под вакуумом парогазовая фаза поступает к входу 11 по газу основного струйного аппарата 5. Насосом 9 рабочая жидкость подается одновременно в рабочие сопла основного и дополнительного струйных аппаратов 5, 6. В струйном аппарате 5, в результате передачи энергии в процессе смешения от рабочей жидкости к пассивному парогазовому потоку, образуется двухфазная смесь с полным давлением 0,05-0,1 МПа, которая поступает в основной сепаратор 7. В двухфазной смеси и проточной части основного струйного аппарата 5 происходит частичная конденсация пара, содержащегося в парогазовой фазе. В основном сепараторе 7 происходит разделение двухфазной смеси на жидкую и парогазовую фазы. Жидкая фаза, представляющая собой смесь рабочей жидкости и конденсата паров, поступает из основного сепаратора 7 на вход насоса 9. Избыток жидкой фазы отводится из основного сепаратора 7 по магистрали 10, а не сконденсировавшаяся парогазовая фаза откачивается дополнительным струйным аппаратом 6. В дополнительном струйном аппарате 6 за счет энергии рабочей среды происходит сжатие парогазовой фазы с одновременной частичной конденсацией пара. Образующаяся на выходе из дополнительного струйного аппарата 6 двухфазная смесь поступает в дополнительный сепаратор 8 с давлением до 10 раз большим давления в основном сепараторе 7. В дополнительном сепараторе 8 двухфазная смесь разделяется на газовую и жидкую фазы. Газовая фаза, сжатая до требуемого по технологии производства давления, подается потребителю (на чертеже не показан), а жидкая фаза отводится в магистраль 10.
За счет конденсации паров в основном и дополнительном струйных аппаратах 5, 6 и поступления по магистрали 3 жидкой фракции в основной сепаратор 7 или на вход насоса 9 создается избыток жидкой фазы, который отводится, как отмечалось выше, из сепараторов 7 и 8, например, в приемник нефтепродукта (не показан на чертеже).
В случае большого содержания водяного пара в парогазовой фазе, на магистрали 4 отвода ее из емкости 1 под вакуумом может быть установлен вакуумный конденсатор 26. В последнем проводят конденсацию пара из парогазовой фазы, что уменьшает нагрузку на вакуумсоздающее устройство и понижает мощность потребляемую насосом 9.
В случае необходимости отбора избытка тепла от рабочей жидкости между основным сепаратором 7 и входом в насос 9 размещают холодильник 22.
Использование второго 23 и третьего 24 насосов позволяет регулировать отвод жидкой фракции из основного 7 и дополнительного 8 сепараторов.
В начальный момент запуска вакуумсоздающего устройства в качестве рабочей жидкости может быть использована иная жидкость, отличная от смеси конденсата паров и жидкой фракции, отводимой по магистрали 3 в основной сепаратор 7. Но постепенно происходит замена ее смесью конденсата паров и жидкой фракции, накапливаемой в сепараторе 7 по мере работы установки.
Работа установки по второму варианту выполнения отличается только тем, что избыток жидкой фракции из дополнительного сепаратора 8 отводят в основной сепаратор 7, что в ряде случаев бывает более целесообразно, т.к. позволяет дегазировать жидкую среду и тем самым улучшать свойства жидкой среды выводимой из установки.
Таким образом, предложенная установка вакуумной перегонки жидкого продукта решает актуальные задачи в нефтеперерабатывающей промышленности: реализуется экологически чистая технология вакуумной переработки нефтепродуктов, уменьшаются энергозатраты на получение вакуума в колонне перегонки нефтяного сырья и подается сжатая газообразная среды для дальнейшего полезного использования.
Настоящая полезная модель может быть использована для получения продукта вакуумной перегонки другого, отличного от нефтяного сырья, например, в химической, пищевой или фармацевтической промышленности.