СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ БЕНЗИНА
METHOD OF GASOLINE STABILISATION

Изобретение относится к способам стабилизации бензиновых фракций и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для снижения давления насыщенных паров до нормативного значения.
Известна установка стабилизации углеводородных смесей [Патент РФ №2194739, МПК C10G 7/02, C10G 49/00, опубл. 20.12.2001 г.], при использовании которой стабилизацию осуществляют путем подачи нестабильного сырья в трехфазный сепаратор, вывода отделившегося газа и воды для дальнейшей переработки, разделения выделенного нестабильного сырья на два потока, большая часть которого проходит через рекуперативный теплообменник, где обменивается теплом с отходящим из колонны стабильным продуктом, и поступает в зону питания, расположенную в средней части стабилизационной колонны. Остальную часть нестабильного потока смешивают с парами стабилизации, выводимыми с верха стабилизационной колонны, и подают в воздушный холодильник, затем - в водяной холодильник, а затем - в рефлюксную емкость. Из рефлюксной емкости выводят газ стабилизации, углеводородный конденсат, который возвращают на орошение на верх стабилизационной колонны, и воду, которую выводят для дальнейшей переработки. Тепло в низ стабилизационной колонны подают за счет циркуляции горячей струи через печь огневого нагрева. С низа стабилизационной колонны выводят стабильный продукт, который последовательно охлаждают в рекуперативном теплообменнике, воздушном холодильнике, водяном холодильнике и выводят с установки.
Однако способ разработан для стабилизации гидрогенизата дизельного топлива и не может быть использован для стабилизации бензина, поскольку смешение части нестабильного сырья, содержащего тяжелые углеводороды, с парами стабилизации и возврат их после конденсации на верх стабилизационной колонны, что приводит к нарушению режима фракционирования в стабилизационной колонне и, соответственно, росту энергозатрат на нагрев низа и охлаждение верха стабилизационной колонны с целью увеличения парового и флегмового числа для компенсации ухудшения эффективности фракционирования. Кроме того, способ неэффективен при стабилизации бензина из-за больших затрат электроэнергии на охлаждение и конденсацию смеси паров стабилизации и части нестабильного продукта вследствие необходимости поддержания большого расхода охлаждающего воздуха из-за малого температурного напора в воздушном холодильнике. Недостатком описанного способа является также снижение эффективности разделения из-за использования "горячей струи" для обогрева низа стабилизационной колонны вместо нагревательного аппарата с поверхностью раздела фаз (рибойлера).
Наиболее близок к заявляемому способу по технической сущности и принят в качестве прототипа способ стабилизации бензина коксования [Патент РФ №2051950, МПК C10G 7/02, C10G 5/04, опубл. 10.01.1996 г.] путем подачи нестабильного бензина в среднюю часть (зону питания) стабилизационной колонны, подачи в низ колонны паров, полученных за счет частичного испарения в рибойлере жидкости, выводимой с низа стабилизационной колонны, за счет тепла охлаждаемого тяжелого газойля, и вывод из рибойлера стабильного бензина. С верха стабилизационной колонны выводят пары стабилизации. Тяжелый газойль выводят с низа ректификационной колонны, в которой фракционируют пары из реакторов коксования и тяжелый газойль, выводимый из низа абсорбционной колонны, а с верха ректификационной колонны выводят нестабильный бензин. Тяжелый газойль после охлаждения в рибойлере подают в абсорбционную колонну для абсорбции паров от стадии прогрева, пропарки и охлаждения реакторов коксования и выводят тяжелый газойль в ректификационную колонну.
Однако способ характеризуется низким выходом стабильного бензина вследствие потерь легких компонентов из-за отсутствия охлаждения верхней части стабилизационной колонны, а также высокими энергозатратами вследствие отсутствия рекуперации тепла нагретого стабильного бензина. Кроме того, способ сложен и предусматривает использование большого количества оборудования.
Задача изобретения - упрощение способа, повышение выхода стабильного продукта и снижение энергозатрат.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа:
- упрощение способа за счет уменьшения числа стадий,
- увеличение выхода стабильного бензина за счет снижения потерь легких компонентов с парами стабилизации,
- снижение энергозатрат за счет рекуперации тепла нагретого стабильного бензина.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем подачу нестабильного бензина в зону питания стабилизационной колонны (фракционирующего аппарата), вывод паров стабилизации с верха стабилизационной колонны и вывод жидкости с низа стабилизационной колонны, особенностью является то, что
стабилизацию проводят в вертикальном фракционирующем аппарате с падающей пленкой и тремя тепло-массообменными секциями, одна из которых - верхняя расположена выше зоны питания, а две других - средняя и нижняя расположены ниже зоны питания,
при этом верхнюю тепло-массообменную секцию фракционирующего аппарата охлаждают, подавая хладоагент в верхнюю часть и выводя его из нижней части верхней тепло-массообменной секции,
а среднюю и нижнюю тепло-массообменные секции фракционирующего аппарата нагревают, подавая теплоноситель в нижнюю часть и выводя его из верхней части нижней тепло-массообменной секции, а также подавая стабильный бензин из низа фракционирующего аппарата в нижнюю часть и выводя его из верхней части средней тепло-массообменной секции.
В заявляемом способе охлаждение верхней части фракционирующего аппарата за счет подачи хладоагента в верхнюю тепло-массообменную секцию уменьшает потери легких бензиновых фракций за счет их конденсации, что увеличивает выход стабильного бензина.
Нагрев нижней части фракционирующего аппарата за счет подачи стабильного бензина в среднюю тепло-массообменную секцию и подачи теплоносителя в нижнюю тепло-массообменную секцию позволяет отпарить легкие углеводороды паров стабилизации от стабильного бензина без использования рибойлера.
Подача нагретого стабильного бензина, отбираемого из низа фракционирующего аппарата, в качестве теплоносителя в низ средней тепло-массообменной секции позволяет уменьшить расходы энергии на стабилизацию за счет рекуперации тепла горячего стабильного бензина и использования его для фракционирования.
В качестве тепло-массообменных секций используют, например, устройства, состоящие из распределителя жидкости и блока тепло-массообменных элементов спирально-радиального типа с вертикальными массообменными поверхностями.
Способ осуществляют следующим образом.
Нестабильный бензин I подают в зону питания 1 фракционирующего аппарата 2, а теплоноситель II подают в нижнюю часть и выводят из верхней части нижней тепло-массообменной секции 3. Стабильный бензин III с целью рекуперации тепла из низа фракционирующего аппарата 2 подают в качестве теплоносителя в нижнюю часть и выводят из верхней части средней тепло-массообменной секции 4. С целью снижения потерь бензиновых фракций в верхнюю часть верхней тепло-массообменной секции 5 подают, а из нижней части выводят хладоагент IV. С верха фракционирующего аппарата 1 выводят пары стабилизации V.
Пример 1 (по прототипу). Нестабильный бензин (100% масс), содержащий, масс.%: этан 0,22; пропан 2,40; бутаны 12,40; пентан и высшие 84,98, при температуре 20°С и давлении 1,013 МПа изб. вводят в жидком виде в зону питания тарельчатой стабилизационной колонны с разделительной способностью 16 теоретических тарелок, оборудованной рибойлером. С верха стабилизационной колонны при температуре 97,9°С отбирают пары стабилизации в количестве 17,5% масс. Из рибойлера при температуре 169,5°С отбирают стабильный бензин с давлением паров по Рейду 66,7 кПа в количестве 82,5% масс.
Расход тепла составил 380 МДж/т продукта.
Пример 2. Нестабильный бензин (100% масс), содержащий, масс.%: этан 0,22; пропан 2,40; бутаны 12,40; пентан и высшие 84,98, с температурой 20°С и давлении 1,013 МПа изб. вводят в жидком виде в зону питания тарельчатой стабилизационной колонны с разделительной способностью верхней и нижней части колонны по 8 теоретических тарелок, оборудованной рибойлером и системой подачи острого орошения на верх колонны. Кратность орошения 1:1. С верха стабилизационной колонны при температуре 55,6°С отбирают пары стабилизации в количестве 13,1% масс. С низа стабилизационной колонны при температуре 169,0°С отбирают стабильный бензин с давлением паров по Рейду 66,7 кПа в количестве 86,9% масс
Расход холода составил 87 МДж/т продукта, тепла - 414 МДж/т продукта. Суммарные энергозатраты составили 501 МДж/т.
Пример 3. Нестабильный бензин (100% масс), содержащий, масс.%: этан 0,22; пропан 2,40; бутаны 12,40; пентан и высшие 84,98, с температурой 20°С и давлении 1,013 МПа изб. подают в жидком виде в зону питания, расположенную в средней части стабилизационной колонны, представляющей собой фракционирующий аппарат с падающей пленкой, с верхней тепло-массообменной секцией, имеющей разделяющую способность 8 теоретических тарелок, средней тепло-массообменной секцией, имеющей разделяющую способность 2 теоретических тарелок, и нижней тепло-массообменной секцией, имеющей разделяющую способность 6 теоретических тарелок. Верхнюю часть стабилизационной колонны нагревают, подавая теплоноситель в нижнюю часть нижней тепло-массообменной секции и подавая в нижнюю часть средней тепло-массообменной секции стабильный бензин с температурой 169,1°С, отбираемый из низа стабилизационной колонны. С верха стабилизационной колонны при температуре 68,7°С отбирают пары стабилизации в количестве 13,2% масс, из верхней части средней тепло-массообменной секции при температуре 119,0°С отбирают стабильный бензин с давлением паров по Рейду 66,7 кПа в количестве 86,8% масс.
Расход холода составил 235 МДж/т продукта, расход тепла составил 146 МДж/т продукта. Суммарные энергозатраты составили 381 МДж/т.
Сопоставление примеров 1 и 3 свидетельствует, что предлагаемый способ позволяет повысить выход стабильного бензина при близких энергозатратах, сравнение примеров 2 и 3 показывает, что при практически равном выходе стабильного бензина предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты.
Предлагаемый способ стабилизации бензина может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности для снижения давления насыщенных паров до нормативного значения.