RO110473B1 - Procedeu pentru separarea n-parafinelor - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un procedeu de separare a n-parafinelor, în fază vapori, dintr-o fracție petrolieră, utilizând, ca adsorbent, site moleculare 5 A, iar ca desorbent o n-parafină inferioară. Procedeul constă din contactarea vaporilor de fracție petrolieră, apoi purjarea patului de sită și desorbția n-parafinelor, cu același agent, într-un proces ciclic, cu durate ale fazelor și încărcări specifice, la alimentare determinate.

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru separarea «-parafinelor dintr-un amestec cu hidrocarburi nenormale, în fază de vapori, prin adsorbția selectivă pe site moleculare. Mai precis, invenția privește adsorbția «-parafinelor din domeniul C 9 - C 15 și desorția din sitele moleculare cu un desorbent «-hidrocarbură cu un număr redus de atomi de carbon în moleculă, în condiții stabilite.

Este cunoscut procedeul de separare a «-parafinelor de hidrocarburi ramificate și/sau ciclice, prin adsorbția lor pe site moleculare 5 A și desorbția lor cu desorbent «-parafină cu masă moleculară redusă. Procesul are loc în fază de vapori și are caracter ciclic cu faza de adsorbție și desorție.

Intre fazele de adsorbție a «parafinelor și cea de desorție cu «-parafină inferioară se intercalează o fază de spălare a patului de site moleculare cu un flux gazos, în scopul unei purități mai mari a «-parafinelor desorbite.

«-Parafinele 5 Â sunt desorbenți microcristalini, din categoria aluminosilicaților, a căror rețea cristalină conține cavități riguros constante, de o mărime care permite accesul în interiorul microcristalului numai al moleculelor de hidrocarburi cu structură normală, cu excluderea moleculelor cu structură ramificată sau ciclică.

Astfel, în intervalul /1/ se prezintă separarea «-parafinelor dintr-o fracțiune petrolieră, prin adsorbție în fază de vapori, în adsorbere cu site moleculare 5 A, urmată de purjare și desorție cu «-octan ca desorbent. Procesul acesta are dezavantajul desorbentului greu accesibil, ca și al consumului termic ridicat, la separarea «-octanului de fracțiunea denormalizată și de n-parafine desorbite, în vederea recirculării. De asemenea, procedeul sus-numit reclamă în plus, ca agent de spălare (purjare), un gaz ca azotul, care trebuie recirculat în proces, cu consum energetic ridicat la comprimare.

Este de asemenea cunoscut procedeul conform /2/ pentru separarea n-parafinelor dintr-o fracțiune petrolieră cu punct de fierbere 190 ... 230°C. Desorbentul utilizat este «pentan sau «-hexan. Procedeul folosește un număr de patru adsorbere cu site moleculare 5 A în flux, dintre care, la un moment dat, unul este în fază de adsorbție, unul în faza de purjare (spălare), iar ultimele două de desorbție. Aceasta înseamnă un consum mare de adsorbent pe unitate de produs (n-parafină).

Pe lângă aceasta, este necesară o mare cantitate de agent-desorbent, pentru realizarea desorbției suficient de complete, așa încât fracțiunea desorbită are un conținut redus de «parafine (circa 5%). De aceea, consumul termic la recuperarea desorbentului din desorbit este ridicat.

Mai este cunoscut procedeul conform /3/ de separare a «-parafinelor în fază de vapori, în care, după faza de adsorbție, se îndepărtează hidrocarburile neadsorbite în sita moleculară sau adsorbite superficial pe suprafața cristalelor de sită, cu substanțe ca hidrocarburile aromatice și heterociclice, printr-o operație de purjare, la care se utilizează agenți ca : metil izobutil-cetonă, o hidrocarbură ciclică sau aromatică inferioară, de exemplu benzenul, urmată de o operație de vidare a patului de sită sau de purjare cu azot, pentru îndepărtarea din sită a agentului de purjare. Desorbția «-parafinelor se realizează în faza următoare cu «-heptan ca agent. Procedeul are dezavantajele unei purități reduse a n-parafinelor obținute (maximum 98%), ca și acela al cocomplicării fluxului tehnologic, pentru a se separa, prin rectificare, agentul de purjare, de agentul de desorbție. De asemenea, se consumă timp neproductiv în timpul ciclului, iar unii agenți de purjare, precum cetonele, pot reacționa pe sita moleculară, reducându-i activitatea la separarea «-parafinelor.

Problema pe care o rezolvă invenția de față este obținerea «-parafinelor printr-un procedeu de separare care folosește intensiv încărcătura de sită moleculară, utilizează un singur agent pentru purjare și desorție și reduce cantitatea de energie ce trebuie consumată din exterior.

Procedeul de separare a «-parafinelor conform invenției înlătură dezavantajele procedeelor precedente, prin aceea că are loc următoarea succesiune de faze și operații:

a) alimentarea fracțiunii de petrol și evacuarea unei fracțiuni denormalizate ;

b) oprirea alimentării și introducerea unui agent de purjare și evacuarea unei fracțiuni de purjare ;

c) introducerea unui flux de agent de desorbție și evacuarea unei fracțiuni de desorbit;

d) separarea agentului de desorbție și a celui de purjare ;

e) evacuarea din flux a fracțiunii rezultate după îndepărtarea agentului de desorție;

f) recircularea și amestecarea cu fracțiunea de petrol de alimentare a fracțiunii rezultate după îndepărtarea agentului rezultat la b) ;

g) condensarea fracționată a desorbitului și separarea unui condensat ;

h) condensarea totală a fracțiunii de vapori ;

i) separarea desorbentului ;

j) evacuarea parafinelor ;

k) combinarea fluxurilor de agent de desorbție și purjare și recircularea lor.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje :

- o recuperare avansată a «-parafinelor din fracțiunea de alimentare ;

- puritatea ridicată a «-parafinelor obținute ; *

- consumul redus de sită moleculară ;

- consum energetic redus pe unitate de produs, prin recuperări termice ;

- fracțiunea denormalizată are un conținut redus de «-parafine, de unde și un punct de congelare scăzut ;

- flexibilitate în relația recuperarepuritate «-parafine.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a procedeului conform invenției, în legătură cu fig.l, care prezintă schema instalației realizării procedeului.

O fracțiune petrolieră, conținând normal parafine, este alimentată din exterior printr-o conductă 1, dintr-un recuperator de căldură 6, unde se încălzește prin schimb de căldură cu o fracțiune de rafinat. Fracțiunea petrolieră preâncălzită se amestecă cu fracțiunea recirculată, conținând «-parafine, adusă pe o conductă 14. Amestecul celor două fracțiuni printr-o conductă 2 este adus, vaporizat și supraîncălzită într-un cuptor 3, de unde, pe o conductă 4, se alimentează într-un adsorber cu sită moleculară 5 A, aflat în starea din poziția I din fig.l, cu un debit și pe o durată determinate ; fracțiunea a fost supraîncălzită la o temperatură egală cu cea din adsorberul I. Rafinatul, lipsit de «parafinele care s-au adsorbit în sită moleculară, părăsește adsorbentul I printr-o conductă 5. După trecerea duratei de adsorbție, adsorberul care a fost pe adsorbție se comutează, prin intermediul unor robinete automate, comandate după un program, într-o situație reprezentată de adsorberul din poziția

II. Adsorberul este purjat cu un agent de purjare, intrând printr-o conductă 10 și ieșind printr-o conductă 11, în același sens cu alimentarea la faza precedentă de adsorbție și pe o durată determinată. Prin această purjare se îndepărtează fracțiunea parțial epuizată dintre granulele de adsorbent și cele adsorbite superficial pe cristalele de sită moleculară. După trecerea acestei durate de purjare, fluxul de agent se comutează, cu același debit, în sens invers celui din timpul purjării, intrând acum pe o conductă 20 și ieșind pe o conductă 21, pe o durată egală, cu diferența dintre durata fazei prime, de adsorbție și cea a fazei de purjare. După trecerea acestei durate se admite în continuare agentul, în adsorberul aflat acum în situația din poziția III cu un debit egal cu cel de purjare și desorbție din faza precedentă, și cu o durată egală cu cea de adsorbție. Fluxurile din conductele 21 și 23 se amestecă și se evacuează printr-o conductă 24, constituind fracțiaunea de desorbit.

în timpul funcționării alimentarea cu fracțiunea petrolieră cu «-parafine și cu agent de purjare și desorbție sunt continue. Fiecare adsorber, I, II, III trece succesiv în una din situațiile de alimentare și evacuare, arătate mai sus.

Temperatura adsorberelor este egală și constantă în timp. Presiunea în adsorbere este esențial aceeași, cu mici variații datorate căderii de presiune.

Conform descrierii, procesul de separare are caracter ciclic, cu trei faze. Succesiunea fazelor ciclului în adsorbere este astfel încât durata fazelor de purjare și desorbție este dublă față de durata fazei de adsorbție. Prin aceasta, se realizează continuitatea alimentării cu fracțiune cu «parafine de rafinat, purjat și desorbit din adsorbere.

Fluxul de rafinat pe conducta 5, conținând hidrocarburi nenormale, puține «-parafine rămase neadsorbite și agent de desorbție, rămas în sita moleculară de la desorbția precedentă, se evacuează, se răcește preîncălzind fracțiunea de alimentare, în recuperatorul 6, și se alimentează la o coloană de rectificare 7, de unde fracțiunea petrolieră denormalizată este evacuată din instalație printr-o conductă 8, pe la blazul coloanei 7, iar desorbentul recuperat se evacuează pe la vârf, printr-o conductă 9.

Fluxul de purjat, conținând n-parafine neadsorbite, hidrocarburi nenormale purjate și agentul de purjare, se evacuează din adsorber printr-o conductă 11 la coloana de rectificare 12, în care se separă la blaz o fracțiune de petrol, conținând n-parafine în proporție apropiată de cea din alimentare și care se amestecă cu această fracțiune adusă pe conducta 1, în conducta comună 2.

Agentul de purjare, care distilăează la vârful coloanei 12, se evacuează printr-o conductă 13.

Fluxul reunit de desorbit conținând nparafinele desorbite și agent de desorbție, prin conducta 24, intră la un schimbător 16, unde se răcește preâncălzind fluxul de desorbent, venit printr-o conductă 15. în spațiul de desorbit al acestui schmibător are loc o condensare fracționată adesorbitului, rezultând o fracțiune lichidă, cu n-parafine, care conține desorbent la nivelul de concentrație al fracțiunilor de rafinat și purjat. Aceasta este separată, ca fază lichidă, într-un vas 26 și, prin conducta 27, este trimisă la o coloană de rectificare 28, de unde rezultă la blaz nparafine, ce se evacuează din instalație printr-o conductă 33. Agentul de desorbție este evacuat din coloana 28 pe la vârf, printr-o conductă 29.

Fracțiunea ca vapori necondensați rezultați din vasul 26, conținând desorbent cu foarte puține n-parafine, se evacuează printr-o conductă 30 și se condensează total într-un schimbător 31, de unde se evacuează ca desorbent lichid, printr-o conductă 32.

Fluxurile de desorbent lichid, din conductele 9, 13, 29 și 32 se reunesc, se completează printr-o conductă 34, cu agent de desorbție, în locul celui pierdut în proces și agentul de desorție astfel obținut se preîncălzește în recuperatorul 16 și prin conducta 17 se trimite la un cuptor de vaporizare și supraîncălzire 18, de unde, printr-o conductă 19, este condus la purjarea și desorbția adsorberelor.

Conform prezentei invenții, agentul de purjare este și agent de desorbție și nu mai sunt necesare măsuri de evitare a amestecării în proces sau a separării lor, în vederea recirculării, și nici evacuarea din sită a agentului de purjare, înainte de desorbție.

Exemplul de realizare a invenției, de mai sus, ilustrează, dar nu limitează, posibilitatea acesteia la separarea unei fracțiuni de «-parafine în domeniul nC|₀-C₁₄, utilizând o sită moleculară 5 Â ca adsorbent și npentanul ca desorbent, într-un proces ciclic, conform celui arătat în descrierea de mai sus.

Un flux de fracțiune de petrol, având intervalul ASTM de distilare 180 ... 240°C, conținând 19,6 % g «-parafine în domeniul nC₉-C₁₅, ramificate și ciclice, este vaporizat și supraîncălzit la 340 °C și alimentat într-un adsorber încărcat cu 400 g sită moleculară tip 5 Â , sub formă de granule cilindrice cu diametrul de 3 mm. Temperatura patului de sită este de 340°C, iar presiunea absolută este de 1,8 at. Debitul de alimentare cu fracțiune este corespunzător unei încărcări de 1,4 g fracție pe g sită și oră. Alimentarea cu fracțiune vaporizată este în sens descendent. După 5 min se oprește alimentarea cu petrol și se admite un flux de purjare din n-pentan, vaporizat și supraîncălzit la temperatura adsorberului, cu același sens de parcurgere a patului de sită ca și la adsorbție, și cu o încărcare de 1,39 g pentan/g sită și oră. După 1 min de purjare se comută același flux de vapori de «-pentan la aceeași temperatură, cu sens invers purjării pentru efectuarea desorbției.

Durata acestei faze, de desorbție a nparafinelor, este de 9 min.

Fracțiunea rezultată la adsorbție (rafinatul), în cantitate de 35 g, conține 1,6 % «-parafine (raportat la fracțiunea de petrol după separarea «-pentanului) și 24 % «-pentan. Efluentul de la faza de purjare, 19,8 g, conține

18,6 % «-parafine și 34,8 % «-pentan. Fracțiunea de desorbit (81,3 g), rezultată la desorbție, conține 8/ «-parafine, ea se condensează la temperatura de 67 °C și la presiunea de 1,5 at. Rezultă un condens lichid care conține 57% «-parafine C₁₀-C₁₄, restul «-pentan.

Prin rectificarea n-pentanului din acest condens, se obține un concentrat de 6,6 g nparafine, conținând 98,8 % «-parafine din intervalul nC₁₀-nC₁₄, 0,87 % hidrocarburi aromatice, restul nenormale și «-pentan, 5

Vaporii rămași necondensafi, conținând 0,56% «-parafine, se amestecă cu «-pentanul recuperat prin distilare, din fracțiunea de la adsorbție și de la purjare și se recirculă la purjare și desorbție. Fracțiunea de la purjare, 10 separată de n-pentan, care are un conținut de n-parafine apropiat de cel al fracțiunii de petrol alimentate din exterior, se amestecă cu această fracțiune, pentru a fi supusă separării.

Pe baza rezultatelor de mai sus rezultă 15 un randament de recuperare a «-parafinelor, fată de potențialul lor din alimentare, de 93,5 %. Fracțiunea denormalizată de la adsorbție conține 1,6 % «-parafine.

Conform invenției, durata fazei de 20 purjare și sensul agentului de purjare prin adsorbere sunt importante prin puritatea «parafinelor desorbite și conținutul de «parafine al fracțiunii de purjare. In graficul din fig.2 s-a reprezentat modul cum se modifică 25 puritatea «-parafinelor obținute la desorbție (curba a), și concentrația «-parafinelor în funcțiunea purjată (curba b), funcție de durata purjării. în timpul purjării are loc și un început de desorbție astfel încât, odată cu depășirea duratei optime de purjare, fracțiunea de purjare conține mai multe «-parafine decât fracțiunea de alimentare, ceea ce, prin recircularea acestei fracțiuni, scade randamentul de recuperare a «-parafinelor la adsorbție.

Influenta sensului agentului de purjare rezultă din tabelul de mai jos. Când purjarea se execută în același sens cu absorbția, agentul de purjare deplasează fracțiunea cu «-parafine, parțial adsorbite, din zona patului de adsorbent de la intrarea fracțiunii, spre zona de ieșire a fracțiunii de normalizare, unde patul de sită este numai parțial saturat cu «-parafine. în această zonă «-parafinele dislocuite de agentul de purjare se adsorb în continuare, saturând uniform patul de sită și reducând concentrația «-parafinelor în fracțiunea de purjare fată de cazul purjării în sens invers alimentării.

Efectul direcției de circulație a agentului la purjare, față de cel al fracțiunii la adsorbție. Condiții de purjare: temperatura 340° C, durata = 1 min, încărcarea cu agent: 1,39 g n-pentan/g sită-oră.

Sensul purjării fată de adsorbție :	% «-parafine în fracțiunea de purjare
- Invers	24,5
- Același	18,6

Importanta mărimii încărcării specifice 35 la adsorbție (în g fracțiunea alimentată la adsorbție pe g adsorbent și oră) asupra purității «-parafinelor de la desorbție și a randamentului de recuperare a «-parafinelor din alimentare în desorbit, în aceleași condiții de purjare, rezultă 40 din fig.3, unde în abscisă s-a luat valoarea încărcării specifice sus-numite, iar pe ordonată valoarea purității «-parafinelor rezultate la desorbtie/curba (a)/, respectiv valoarea randamentului de recuperare n-parafine, față 45 de cantitatea lor în alimentare /curba (b)/. Rezultă că odată cu creșterea încărcării specifice la alimentare, puritatea «-parafinelor scade în mică măsură, în timp ce randamentul de recuperare scade semnificativ. Așadar, valoarea optimă este în domeniul redus al încărcării specifice, în domeniul 1,3 ... 1,5 g fracțiunea alimentată/g sită-oră.

Claims (8)

1. Revendicări

   1. Procedeu în fază de vapori pentru separarea «-parafinelor C₉-C₁₅dintr-o fracțiune de petrol, în fază de vapori, prin absorbția lor pe site moleculare 5Â, urmată de desorbția cu //-hidrocarburi inferioare, caracterizat prin aceea că, pentru a reduce numărul de adsorbere în flux și a mări eficiența desorbției, are loc în următoarea succesiune de faze și operații :

   a) alimentarea fracțiunii de petrol, conținând //-parafine, vaporizată și supraîncălzită, la partea superioară a unui adsorber cu sită moleculară, un timp determinat, și evacuarea unei fracțiuni denormalizate, la partea inferioară a sus-zisului adsorber ;

   b) oprirea alimentării și introducerea unui agent de purjare, vaporizat și suprîncălzit, la aceeași temperatură ca și la sus-zisa alimentare, în același sens descendent, pe o durată determinată, diferită ca valoare de durata sus-zisei alimentări, și evacuarea unei fracțiuni de purjare la partea inferioară ;

   c) oprirea alimentării cu agent de purjare și introducerea, prin adsorberul pe la partea inferioară, a unui flux de agent de desorbție, vaporizat și supraîncălzit, la aceeași temperatură ca cea de adsorbție și purjare, în sens ascendent, invers celui de la fazele anterioare, pe durată determinată, și evacuarea unei fracțiuni de desorbit, conținând desorbent și //-parafine desorbite, pe la partea superioară a sus-zisului adsorber ;

   d) separarea agentului de desorție din fracțiunea evacuată la faza (a) și a agentului de purjare din fracțiunea rezultată la faza (b) ;

   e) evacuarea din flux a fracțiunii rezultate după îndepărtarea agentului de desorbție din fracțiunea rezultată la faza (a), ca petrol denormalizat ;

   f) recircularea și amestecarea cu fracțiunea de petrol de alimentare a fracțiunii rezultate după îndepărtarea agentului de purjare din fluxul rezultat la faza (b) ;

   g) condensarera fracționată a desorbitului de la faza (c) și separarea unui condensat ;

   h) condensarea totală a fracțiunii de vapori, obținută de la separarea condensului la faza (g) ;

   j) evacuarea din flux a fracțiunii rezultate după separarea desorbentului de la faza (i), ca //-parafine ;

   i) separarea desorbentului din condensatul de la faza (g) ;

   k) combinarea fluxurilor de agent de desorbție și purjare, provenite de la fazele : d, h, i și recircularea lor la alimentarea fazelor (b) și (c) ;

   l) repetarea fazelor de la a la j ciclic, deplasând alimentările cu fluide de intrare și evacuările de fluide rezultate, de la un adsorber la un alt adsorber adiacent .
2. 2. Procedeu, conform revendicării 1.1a care raportul duratelor fazelor : purjare + desorbție/adsorbție este de 2/1.
3. 3. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 2, la care numărul de adsorbere, pentru realizarea continuității alimentărilor și evacuărilor de fluxuri, este de trei.
4. 4. Procedeu, confonn revendicărilor 1 și 2, conform căruia raportul duratei fazelor de purjare poate fi variat independent în cadrul aceleiași durate totale a fazelor purjare plus desorbție.
5. 5. Procedeu, conform revendicării 1, în care agentul de purjare este același cu agentul de desorbție.
6. 6. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 6, în care agentul de purjare și de desorbție este n-pentanul.
7. 7. Procedeu, conform revendicării 1 și 6, la care temperatura adsorberelor pe toată durata fazelor a, b și c este în intervalul 320 ... 360°C, dar mai ales între 340 și 350°C, iar presiunea adsorberelor este în jurul valorii de

   1.5 ... 3,5 at.
8. 8. Procedeu ,conform revendicărilor 1 ... 7, la care încărcarea specifică cu fracțiunea de petrol la adsorbție este între 1,2 și 1,6 g petrol pe g sită și oră, iar încărcarea specifică cu agent de purjare și desorție este între 1,3 și

   1.6 g/100 g sită și oră.

   Președintele comisiei de examinere: ing. Barbu Mara Examinator: ing. Bondar Elena