RU2615412C1 - Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта - Google Patents

Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта Download PDF

Info

Publication number
RU2615412C1
RU2615412C1 RU2015148361A RU2015148361A RU2615412C1 RU 2615412 C1 RU2615412 C1 RU 2615412C1 RU 2015148361 A RU2015148361 A RU 2015148361A RU 2015148361 A RU2015148361 A RU 2015148361A RU 2615412 C1 RU2615412 C1 RU 2615412C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
liquid
gas
plates
vapor
Prior art date
Application number
RU2015148361A
Other languages
English (en)
Inventor
Рустем Руждиевич Везиров
Фаниль Абдулович Арсланов
Исмагил Рустемович Везиров
Original Assignee
Рустем Руждиевич Везиров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рустем Руждиевич Везиров filed Critical Рустем Руждиевич Везиров
Priority to RU2015148361A priority Critical patent/RU2615412C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2615412C1 publication Critical patent/RU2615412C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
    • B01D19/001—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid
    • B01D19/0015—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid in contact columns containing plates, grids or other filling elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/005—Processes comprising at least two steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils
    • C10G7/02—Stabilising gasoline by removing gases by fractioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/304—Hydrogen sulfide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1037—Hydrocarbon fractions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/207—Acid gases, e.g. H2S, COS, SO2, HCN

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к массообменным процессам и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других смежных отраслях промышленности при проведении процессов ректификации, отпарки, абсорбции и десорбции. Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта с использованием тарельчатой колонны с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствами тарелок включает ввод в колонну сырья одним или двумя потоками, формирование в колонне ниже уровня ввода сырья двух потоков жидкости, образование в низу колонны восходящего потока пара (газа) путем ввода отпаривающего агента и (или) нагрева и испарения части потоков жидкости, попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) колонны на полотнах только своей группы тарелок, транспортирование потоков жидкости до низа колонны путем обхода группы тарелок другого потока жидкости, вывод из колонны продуктов разделения в жидкой и паровой (газовой) фазах, при этом попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) осуществляют на полотнах смежных тарелок колонны с образованием паро(газо)жидкостной системы с высокой степенью монодисперсности и высокоразвитой поверхностью контакта фаз с использованием полотен с однонаправленными мелкопросечными элементами, транспортирование потоков жидкости до низа колонны осуществляют только по сливным устройствам тарелок. Технический результат - повышение пропускной способности по жидкости и разделительной способности колонны ниже уровня ввода сырья. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к массообменным процессам и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других смежных отраслях промышленности при проведении таких процессов, как ректификация, отпарка, абсорбция и десорбция.
Сведения о предшествующем уровне техники
Известен способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта с использованием тарельчатой колонны с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствами тарелок, включающий ввод сырья по меньшей мере одним потоком, формирование в колонне ниже уровня ввода сырья двух потоков жидкости, образование в низу колонны восходящего потока пара (газа) путем ввода отпаривающего агента или нагрева и испарения части потоков жидкости, параллельное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) колонны на двух участках полотен тарелок, транспортирование потоков жидкости до низа колонны по центральному и двум боковым сливным устройствам смежных тарелок путем попеременного смешивания и разветвления на две части, вывод из колонны продуктов разделения в жидкой и паровой (газовой) фазах (Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и конструирования. - 3-е изд., М.: Химия, 1978. - С. 182-183).
Такой способ позволяет увеличить пропускную способность всей колонны (если колонна односекционная) или ее секции ниже точки ввода сырья (если колонна имеет несколько секций) по жидкости, однако это достигается за счет снижения эффективности тарелок и разделительной способности колонны в целом из-за уменьшения длины пути жидкости на полотне тарелок (она снижается в среднем в 2,2 раза) и увеличения неравномерности распределения потоков взаимодействующих фаз по участкам полотна тарелок при многократном попеременном смешении и разветвлении потока жидкости. Этот недостаток особенно сильно проявляется при использовании колонны относительно малого диаметра (менее 2,5 м). При большом диаметре колонны эффективность массообмена снижается из-за так называемой проблемы масштабного перехода. Дело в том, что при увеличении площади полотна тарелки степень неравномерности распределения фаз на полотне увеличивается и возникают такие явления, как провал жидкости через отверстия (щели) для пара (газа) и «проскок» пара (газа) без контакта с жидкой фазой. Следует также заметить, что в этом способе с использованием двухпоточных (по жидкости) тарелок отношение мольных расходов жидкости и пара (газа), которое сильно влияет на эффективность тарелок, остается практически таким же, как и в способе с использованием однопоточных тарелок: при допущении равномерности распределения фаз по участкам полотна тарелок на половину потока жидкости приходится половина потока пара (газа). При разделении смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта, получаемого в виде остатка колонны, и малом количестве восходящего потока пара (газа) отношение мольных расходов жидкости и пара (газа) в колонне может достигать 10 и более единиц. Эффективность большинства тарелок в таких случаях очень низка - в пределах 0,25…0,30 относительно теоретической (равновесной) тарелки, на которой отношение расходов жидкость/пар (газ) составляет 1,0 моль/моль.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта с использованием тарельчатой колонны с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствами тарелок, включающий ввод в колонну сырья одним или двумя потоками, формирование в колонне ниже уровня ввода сырья двух потоков жидкости, образование в низу колонны восходящего потока пара (газа) путем ввода отпаривающего агента и (или) нагрева и испарения части потоков жидкости, попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) колонны на полотнах только своей группы тарелок, транспортирование потоков жидкости до низа колонны путем обхода группы тарелок другого потока жидкости, вывод из колонны продуктов разделения в жидкой и паровой (газовой) фазах (Авт.св. SU №1182061, C10G 7/00, 30.09.85. БИ №36 - прототип).
Данный способ включает также вывод из колонны, нагрев и частичное испарение потоков жидкости при транспортировании до низа колонны и возврат паро(газо)жидкостной смеси в колонну под группу тарелок другого потока жидкости, то есть в способе производят рассредоточенный подвод тепла в нижнюю (отгонную, отпарную) секцию колонны.
Такой способ позволяет существенно снизить жидкостную нагрузку тарелок нижней секции колонны и повысить за счет этого производительность колонны по сырью. В представленных в описании данного изобретения примерах нагрузка колонны по жидкости снижается в 1,15…1,75 раза по сравнению со способом с использованием обычных однопоточных (по жидкости) тарелок. Эти цифры могут быть доведены до 2,0 за счет оптимизации пропорции между двумя потоками сырья и температур их нагрева.
Кроме того, эффективность тарелок и разделительная способность колонны в целом в этом способе выше, чем в способе с использованием двухпоточных тарелок, особенно в колоннах относительно малого диаметра, благодаря увеличению длины полотна тарелок. Хотя количество контактов каждого из потоков жидкости с потоком пара (газа) уменьшается примерно в два раза, увеличение длины полотна тарелок (в среднем в 2,2 раза) и благоприятное для процесса уменьшение мольного отношения потоков жидкости и пара обеспечивают повышение разделительной способности секции колонны ниже уровня ввода сырья.
Недостатки описанного способа (прототипа) заключаются в следующем:
1. Недостаточно полное использование возможности увеличения пропускной способности тарелок ниже точки ввода сырья - не более чем вдвое. Дело в том, что при одинаковом расстоянии между тарелками глубина сливного устройства в данном способе и в способе с использованием двухпоточных тарелок остается неизменной, равной расстоянию между тарелками. Между тем, глубина сливного устройства является одним из основных параметров, определяющих пропускную способность тарелок по жидкости: "захлебывание" тарелки наступает, когда уровень паро(газо)жидкостной смеси в сливном устройстве достигает уровня сливной планки тарелки или уровня тарелки, если тарелка не имеет сливную планку.
2. Сложность технологической схемы: многократный вывод из колонны и возврат в колонну потоков жидкости после нагрева и частичного испарения с использованием дополнительных нагревательных устройств, штуцеров, труб.
Сущность изобретения
Изобретение направлено на повышение пропускной способности по жидкости и разделительной способности колонны ниже уровня ввода сырья при разделении смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта, а также упрощение технологической схемы колонны относительно прототипа.
Для достижения указанного технического результата в предложенном способе разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта с использованием тарельчатой колонны с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствам тарелок, включающем ввод в колонну сырья одним или двумя потоками, формирование в колонне ниже уровня ввода сырья двух потоков жидкости, образование в низу колонны восходящего потока пара (газа) путем ввода отпаривающего агента и (или) нагрева и испарения части потоков жидкости, попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) колонны на полотнах только своей группы тарелок, транспортирование потоков жидкости до низа колонны путем обхода группы тарелок другого потока жидкости, вывод из колонны продуктов разделения в жидкой и паровой (газовой) фазах, попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) осуществляют на полотнах смежных тарелок колонны с образованием паро(газо)жидкостной системы с высокой степенью монодисперсности и высокоразвитой поверхностью контакта фаз с использованием полотен с однонаправленными мелкопросечными элементами, транспортирование потоков жидкости до низа колонны осуществляют только по сливным устройствам тарелок.
При наличии доли отгона сырья и (или) орошаемых тарелок выше уровня его ввода формирование в колонне двух потоков жидкости осуществляют с использованием аккумулятора со вводом в него сырья.
При разделении жидкофазного сырья с использованием односекционной колонны сырье вводят двумя равными потоками на верхние смежные тарелки колонны.
Сырье с высоким содержанием низкокипящих газов, например водорода, предварительно подвергают горячей сепарации с выделением парогазовой смеси.
В предпочтительном варианте выделенную при горячей сепарации парогазовую смесь охлаждают и подвергают холодной сепарации с выделением подлежащих утилизации газов и конденсата.
В предпочтительном варианте выделенный при холодной сепарации конденсат подают в верх колонны вместо острого орошения или дополнительно к нему.
Осуществление попеременного контактирования потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) на полотнах смежных тарелок и транспортирование их до низа колонны только по сливным устройствам тарелок позволяют использовать на тарелках сливные устройства удвоенной глубины и существенно (не менее чем в 2 раза) повысить за счет этого пропускную способность тарелок по жидкости ниже зоны питания относительно прототипа, кроме того, упростить технологическую схему колонны за счет исключения линий ввода и вывода потоков жидкости и дополнительных устройств для их нагрева.
Контактирование фаз с образованием паро(газо)жидкостной системы с высокой степенью монодисперсности и высокоразвитой поверхностью контакта фаз путем использования полотен тарелок с однонаправленными мелкопросечными элементами позволяет повысить эффективность тарелок и разделительную способность колонны за счет интенсификации процесса массообмена между взаимодействующими фазами и практически исключения провала жидкости через щели для паровой (газовой) фазы в широком диапазоне работы колонны.
Использование аккумулятора со вводом в него сырья при наличии доли отгона и (или) орошаемых тарелок выше уровня ввода сырья облегчает формирование в колонне двух равных по объему потоков жидкости.
Ввод жидкофазного сырья двумя равными потоками в верхние смежные тарелки при использовании односекционной колонны позволяет осуществлять процесс без вовлечения в технологическую схему аккумулятора.
Осуществление предварительной горячей сепарации сырья с высоким содержанием низкокипящих газов, в частности, водорода, с выделением парогазовой смеси позволяет снизить содержание низкокипящих компонентов в жидкофазном продукте и уменьшить нагрузку колонны по газу и пару.
Осуществление охлаждения и холодной сепарации парогазовой смеси с выделением подлежащих утилизации газов и конденсата создает возможность их раздельного использования.
Подача в верх колонны выделенного при холодной сепарации конденсата вместо острого орошения или дополнительно к нему позволяет сократить расход острого орошения колонны.
Заявителю неизвестны способы разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта, в которых достигалось бы такое повышение показателей процесса.
Краткое описание чертежей
Предлагаемый способ поясняется тремя чертежами, представленными схематично на Фиг. 1, 2 и 3.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа
Представленные чертежи имеют следующие общие элементы.
Сырье вводят по линии 1 в колонну 2, снабженную однопоточными тарелками 3 с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствами, аккумулятором 4, каплеотбойником 5. Под нижнюю тарелку колонны по линии 6 вводят отпаривающий агент и (или) паровой (газовый) поток, образованный за счет нагрева и частичного испарения потоков жидкости, поступающих в низ колонны. Осуществляют сквозной проход парового (газового) потока снизу вверх с контактированием на полотнах всех тарелок с потоками жидкости с последующим выводом из колонны по линии 7. Формирование двух потоков жидкости и транспортирование их порознь (без смешения) до низа колонны осуществляют путем подачи жидкости из аккумулятора двумя равными частями на две нижерасположенные смежные тарелки и направления каждой из них в обход смежных тарелок по сливным устройствам удвоенной глубины после контактирования с восходящим потоком пара (газа) колонны. Жидкофазный продукт получают путем смешения двух потоков жидкости в низу (в кубе) колонны и выводят по линии 8. Тарелки ниже ввода сырья прикреплены к вертикальным перегородкам, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда с окнами для обеспечения перетока жидкости в обход смежных тарелок. Полотна тарелок выполнены из тонкой стали и усилены каркасом. Отогнутые вниз просечные элементы в виде мелких жалюзи имеют форму удлиненного прямоугольника. Относительное свободное сечение тарелок варьируется в зависимости от паровой нагрузки. Размеры просечных элементов практически идентичны во всех примерах, соответствующих Фиг. 1, 2 и 3.
На Фиг. 1 представлен самый простой вариант принципиальной технологической схемы колонны, реализующей предлагаемый способ применительно к использованию односекционной колонны. Подачу сырья можно производить как в аккумулятор (при наличии доли отгона) по линии 1, так и двумя равными потоками по линиям 1' и 1'' на две верхние смежные тарелки (при отсутствии доли отгона).
На Фиг. 2 представлена принципиальная технологическая схема двухсекционной колонны, которая отличается от предыдущей схемы наличием верхней (укрепляющей) секции с однопоточными перекрестноточными тарелками и подачей по линии 9 орошения, образованного путем охлаждения и частичной конденсации выходящих из колонны паров (газов).
На Фиг. 3 представлена еще более сложная принципиальная технологическая схема колонны, реализующей предлагаемый способ. Сырье в виде парогазожидкостной смеси подвергают предварительной (горячей) сепарации путем ввода по линии 10 в сепаратор 11, жидкую фазу из которой направляют по линии 12 для нагрева в теплообменный аппарат 13, по линии 14 в печь 15 и в виде парожидкостной смеси по линии 1 в колонну. Парогазовую смесь из сепаратора 11 подвергают холодной сепарации путем подачи по линии 16 в теплообменный аппарат 17 и далее по линии 18 в сепаратор 19. Выделенные в этом сепараторе газы направляют для дальнейшего использования по линии 20, жидкую фазу подают по линии 21 в качестве верхнего орошения колонны совместно с острым орошением или вместо него. Отличием является также осуществление промежуточного съема тепла в верхней (укрепляющей) секции путем вывода части потока жидкости колонны по линии 22, охлаждения ее в теплообменном аппарате 23, вывода по линии 24 с последующим разветвлением на два потока, возврата одного из них в колонну по линии 25 на несколько тарелок выше точки вывода, отбора другого из них по линии 26 в качестве бокового погона колонны.
Предлагаемый способ иллюстрируется тремя расчетными примерами, принципиальные схемы которых соответствуют представленным на Фиг. 1, 2 и 3 чертежам.
Пример 1 (см. Фиг. 1)
В соответствии с постановкой задачи необходимо удалить сероводород из остатка висбрекинга путем отпарки перегретым водяным паром с обеспечением остаточного содержания не более 2 ppm масс. (2 млн-1) при исходном содержании в сырье 300 ppm.
Предложено следующее решение этой задачи, обеспечивающее требуемую степень очистки сырья.
Сырье (243847 кг/ч; 250°С) подают двумя равными потоками на две верхние смежные тарелки колонны, водяной пар (3000 кг/ч; 250°С) подают в низ колонны. Колонна диаметром 2,2 м снабжена 36 однопоточными струйными тарелками мелкожалюзийного типа, при этом первая группа тарелок (с нечетным номерами) и вторая группа тарелок (с четными номерами) содержат по 18 тарелок без сливных планок. Вертикальные перегородки, на которых прикреплены тарелки, выполнены в виде прямоугольного параллелепипеда (без верхней и нижней граней), вписанного в цилиндрическую часть колонны. Расстояние между тарелками составляет 500 мм, глубина сливных устройств - 1000 мм, а в зоне расположения люков-лазов - 800 мм и 1300 мм соответственно. Давление верха колонны равно 0,2 МПа (здесь и далее - давление абсолютное), перепад давления в колонне - 0,02 МПа. Разница между температурами верха и низа небольшая (1,6°С). Использование такой конструкции полотна тарелки с просечными элементами мелкожалюзийного типа обеспечивает беспровальность и высокую эффективность массообмена между фазами. Расчеты, выполненные по специальной методике, разработанной для описанных технологической схемы колонны и конструкции тарелок, показали достижимость практически полной очистки данного вида сырья от сероводорода: остаточное содержание его в очищенном продукте составляет менее 0,1 ppm. В приведенных условиях отбор концентрата сероводорода с верха колонны составляет 1184 кг/ч (4,6 мас.%), отбор очищенного продукта в жидкой фазе - 235663 кг/ч (95,4 мас.%). Отсюда ясно, что основным фактором, определяющим диаметр колонны в данном примере, является высокая нагрузка по жидкости.
В способе по прототипу пропускная способность колонны по жидкости была бы ниже, и, как следствие, ниже производительность колонны по сырью из-за разницы в глубине сливных устройств тарелок: в прототипе их глубина равна расстоянию между тарелками (500 мм), а в предложенном способе - больше в 2 раза (1000 мм). В зоне размещения люков-лазов эти величины составляют соответственно,800 и 1300 мм. При проектировании колонн уровень заполнения сливных устройств вспененной жидкостью при номинальной производительности принимают обычно равной 50%. Запас уровня в сливном устройстве при глубине 500 мм составляет 250 мм, который нужен для предотвращения захлебывания тарелок при колебаниях режима работы колонны. При таком же запасе (250 мм) в сливном устройстве глубиной 1000 мм допустимый уровень жидкости будет составлять 750 мм против 250 мм по прототипу. Отсюда следует, что пропускная способность тарелок (и колонны) может быть повышена в 3 раза при отсутствии других ограничивающих факторов. Таким фактором может быть максимально допустимая напряженность слива. Для абсолютного большинства тарелок величина этого параметра не превышает 70 м3/(ч*м), а достигнутый на опытно-промышленных испытаниях результат для используемой в предлагаемом способе тарелок (далеко не предельный) - 140 м3/(ч*м). Этот параметр важен не сам по себе: он определяет высоту слоя жидкости над сливной планкой тарелки. Высоту последней принимают обычно равной 40 мм. Поскольку в предлагаемой к использованию конструкции тарелки сливная планка отсутствует, то и уровень жидкости на тарелке будет ниже на соответствующую величину, что позволяет повысить пропускную способность тарелок по жидкости. Поэтому напряженность слива в предлагаемом способе может быть повышена, как показывают расчеты, до предельного значения 210 м3/(ч*м). В таком случае пропускная способность колонны по жидкости может быть увеличена втрое относительно прототипа.
Пример 2 (см. Фиг. 2)
В соответствии с постановкой задачи необходимо стабилизировать прямогонный бензин с обеспечением остаточного содержания газов в стабильном бензине не более 1 мас.% и добиться такой же чистоты дистиллята - не более 1 мас.% - жидких углеводородов.
Предложено следующее решение этой задачи, гарантирующее получение таких результатов.
Исходное сырье (140278 кг/ч; 120°С) подают одним потоком в аккумулятор, расположенный в среднем по высоте сечении колонны. Верхняя (укрепляющая) секция колонны снабжена 22 однопоточными тарелками мелкожалюзийного типа, нижняя (отгонная) секция снабжена 24 однопоточными тарелками такого же типа, которые имеют две группы тарелок по 12 шт., причем смежные тарелки относятся к разным группам, соответствующим образованным в колонне двум потокам жидкости. В обеих секциях колонны тарелки не имеют сливных планок. Из аккумулятора жидкость, представляющая собой смесь жидкофазного сырья и жидкости, стекающей с нижней тарелки верхней секции (22524 кг/ч; 127,3°С), делят на две равные по объему части (по 82301 кг/ч), одну часть которой подают на первую сверху тарелку нижней секции, а вторую - на вторую смежную тарелку этой секции. Далее эти два потока жидкости транспортируют порознь (без смешения) до низа колонны по соответствующей группе тарелок. Контактирование потоков жидкости с потоком парогазовой смеси осуществляют на полотнах всех тарелок при сквозном проходе этого потока по нижней секции колонны снизу вверх, и далее, после аккумулятора (33550 кг/ч; 141,5°С), через верхнюю секцию колонны. Парогазовую смесь с верха колонны (32092 кг/ч; 81,2°С) охлаждают до 40°С и частично конденсируют в воздушном холодильнике-конденсаторе. Полученную парогазожидкостную смесь сепарируют в рефлюксной емкости, из которой выводят газы (637,5 кг/ч), воду (38,5 кг/ч), рефлюкс (9322 кг/ч). Балансовый избыток (22094 кг/ч) возвращают в верх колонны в качестве острого орошения. Жидкость из укрепляющей секции (22524 кг/ч; 127,3°С) подают в аккумулятор. Стабильный бензин требуемого качества получают в количестве 132080 кг/ч. Процесс проводят при давлении верха 1,275 МПа, давление низа составляет 1,310 МПа. Температура верха составляет 81,2°С, низа - 185,5°С. Подвод тепла в низ колонны осуществляют с использованием термосифонного теплообменника (испарителя). Расстояние между тарелками в зависимости от расположения 500-800 мм, а в зоне расположения люков-лазов - 800 мм. Глубина сливных устройств в верхней секции составляет 500 мм, в нижней - 1000 мм, а в зоне расположения люков-лазов - 800 и 1300 мм соответственно. Конструкция нижней секции колонны имеет по сравнению с приведенной в примере 1 особенность, заключающуюся в том, что параллелепипед полотна тарелки с вертикальными сливными перегородками не является вписанным в цилиндрическую часть корпуса колонны, а имеет меньший размер, что позволяет увеличить размеры сливных устройств за счет уменьшения полотна тарелок и уменьшить диаметр колонны за счет более рационального использования его свободного сечения. В данном конкретном случае меньший размер параллелепипеда полотна тарелки позволяет увеличить площадь переливных устройств на 75%, при этом длина полотна тарелок обеспечивает достаточно высокую эффективность тарелки (0,995) с учетом обеспечения очень благоприятного отношения расходов жидкость/пар (1,05 моль/моль). В верхней секции эффективность тарелок составляет 0,945, т.е. все тарелки колонны работают почти как теоретические.
Пример 3 (см. Фиг. 3)
В соответствии с постановкой задачи необходимо разделить гидрогенизат гидроочистки нефтяных фракций широкого фракционного состава с получением газов, нестабильного бензина с концом кипения не более 180°С, стабильного дизельного топлива с концом кипения не более 350°С и котельного топлива в виде остатка колонны с концом кипения не ниже 350°С. При разделении сырья такого вида (гидрогенизаты гидроочистки и риформинга), содержащего значительное количество водорода (в данном случае 9,7 мас.%), рекомендуется технологическая схема с предварительным выделением водорода путем сочетания горячей и холодной сепараций (Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. - М.: Химия, 1981. - С. 231, 232).
Предлагается следующее решение поставленной задачи.
Гидрогенизат (92414 кг/ч; 195°С; 6,3 МПа) подвергают горячей сепарации. Жидкую фазу после нагрева в теплообменнике и печи (80806 кг/ч; 393°С; 0,175 МПа) подают в колонну. Выделенную парогазовую смесь подвергают холодной сепарации (11608 кг/ч; 28°С; 0,15 МПа). Газовую смесь (8528 кг/ч), представляющую собой концентрат водорода (94 мас.%), используют повторно в процессе гидроочистки, жидкую фазу (1558 кг/ч) подают в верх колонны в качестве дополнительного орошения. На стадии холодной сепарации из парогазожидкостной смеси удаляют также основную часть воды (1522 кг/ч). С верха колонны выводят парогазовую смесь (17004 кг/ч; 0,15 МПа; 142°С), из которой путем охлаждения с частичной конденсацией и сепарации (40°С) выделяют газы (1532 кг/ч), воду (998 кг/ч), бензиновую фракцию с концом кипения не выше 180°С (1254 кг/ч), остальную часть (13220 кг/ч) подают в верх колонны в качестве острого орошения. Осуществляют съем тепла циркуляционным орошением (27000 кг/ч; 282°С на входе и 200°С на выходе) и отбор стабильного дизельного топлива с концом кипения не выше 350°С (16000 кг/ч) боковым погоном. Жидкость, стекающая с нижней тарелки укрепляющей секции колонны (23668 кг/ч; 363°С), а также жидкая фаза сырья, образовавшаяся в результате однократного испарения (62624 кг/ч; 388°С), образуют в аккумуляторе жидкое орошение нижней (отпарной) секции колонны (86292 кг/ч; 381°С). Половину этого потока жидкости (43146 кг/ч) подают на верхнюю тарелку отпарной секции колонны, вторую половину (43146 кг/ч) - на вторую тарелку по сливным устройствам, глубина которых равна двум расстояниям между тарелками. Далее, после контакта с восходящими потоками пара на полотнах соответствующих тарелок потоки жидкости направляют по аналогичным сливным устройствам на следующие две смежные тарелки и так до низа колонны. Остаток колонны (котельное топливо с началом кипения не ниже 350°С) образуют путем смешения этих потоков жидкости (63680 кг/ч; 369°С). Паровое орошение отпарной секции образуют путем ввода перегретого водяного пара (1100 кг/ч; 400°С). Паровой поток из укрепляющей секции (23712 кг/ч; 367°С) в смеси с паровой фазой сырья (181182 кг/ч; 367°С) образует паровое орошение укрепляющей секции колонны (41894 кг/ч; 376°С). Количество тарелок в укрепляющей секции колонны составляет 22 шт., в том числе над зоной питания до вывода циркуляционного орошения - 8 шт., в зоне циркуляционного орошения - 4 шт., выше этой зоны - 10 шт. В этой секции установлены модифицированные клапанно-трапециевидные тарелки (с дополнительными мелкопросечными щелями) и с депарогазирующими устройствами из-за высокой нагрузки по пару. Тарелки снабжены сливной планкой. Средняя эффективность тарелок - 0,727. Расстояние между тарелками - 500 мм. В отпарной секции установлено 8 тарелок мелкожалюзийного типа (без сливных планок). Расчетное значение эффективности составляет 118% относительно теоретической тарелки благодаря практически идеальному отношению расходов жидкость/пар (0,99 моль/моль) и беспровальности тарелок, а также значительной длине полотна тарелок.
В этом примере, как и в двух предыдущих примерах, глубина сливных устройств тарелок ниже зоны питания колонны составляет 1000 мм против 500 мм в способе по прототипу. Соответственно и пропускная способность этих тарелок по жидкости выше по меньшей мере вдвое.
На основе вышеприведенных примеров можно сделать вывод о том, что предложенный способ разделения смесей в тарельчатой колонне с высоким содержанием жидкофазного продукта позволяет существенно (по меньшей мере вдвое) повысить пропускную способность по жидкости и разделительную способность колонны ниже уровня ввода сырья, а также упростить технологическую схему колонны относительно прототипа.

Claims (6)

1. Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта с использованием тарельчатой колонны с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствами тарелок, включающий ввод в колонну сырья одним или двумя потоками, формирование в колонне ниже уровня ввода сырья двух потоков жидкости, образование в низу колонны восходящего потока пара (газа) путем ввода отпаривающего агента и (или) нагрева и испарения части потоков жидкости, попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) колонны на полотнах только своей группы тарелок, транспортирование потоков жидкости до низа колонны путем обхода группы тарелок другого потока жидкости, вывод из колонны продуктов разделения в жидкой и паровой (газовой) фазах, отличающийся тем, что попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) осуществляют на полотнах смежных тарелок колонны с образованием паро(газо)жидкостной системы с высокой степенью монодисперсности и высокоразвитой поверхностью контакта фаз с использованием полотен с однонаправленными мелкопросечными элементами, транспортирование потоков жидкости до низа колонны осуществляют только по сливным устройствам тарелок.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при наличии доли отгона сырья и (или) орошаемых тарелок выше уровня его ввода формирование в колонне двух потоков жидкости осуществляют с использованием аккумулятора с вводом в него сырья.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при разделении жидкофазного сырья с использованием односекционной колонны сырье вводят двумя равными потоками в верхние смежные тарелки колонны.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырье с высоким содержанием низкокипящих газов, например водорода, предварительно подвергают горячей сепарации с выделением парогазовой смеси.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что выделенную при горячей сепарации парогазовую смесь охлаждают и подвергают холодной сепарации с выделением подлежащих утилизации газов и конденсата.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что выделенный при холодной сепарации конденсат подают в верх колонны совместно с острым орошением или без него.
RU2015148361A 2015-11-10 2015-11-10 Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта RU2615412C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148361A RU2615412C1 (ru) 2015-11-10 2015-11-10 Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015148361A RU2615412C1 (ru) 2015-11-10 2015-11-10 Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615412C1 true RU2615412C1 (ru) 2017-04-04

Family

ID=58506968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148361A RU2615412C1 (ru) 2015-11-10 2015-11-10 Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615412C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2871275A (en) * 1953-08-17 1959-01-27 Universal Oil Prod Co Separation of selected components from hydrocarbon mixtures
SU1182061A1 (ru) * 1983-10-06 1985-09-30 Предприятие П/Я В-8338 Способ переработки нефти и нефтепродуктов
RU2409609C1 (ru) * 2009-08-05 2011-01-20 Общество с ограниченной ответственностью Проектно-технологический институт НХП Способ стабилизации сероводород- и меркаптансодержащей нефти

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2871275A (en) * 1953-08-17 1959-01-27 Universal Oil Prod Co Separation of selected components from hydrocarbon mixtures
SU1182061A1 (ru) * 1983-10-06 1985-09-30 Предприятие П/Я В-8338 Способ переработки нефти и нефтепродуктов
RU2409609C1 (ru) * 2009-08-05 2011-01-20 Общество с ограниченной ответственностью Проектно-технологический институт НХП Способ стабилизации сероводород- и меркаптансодержащей нефти

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЛЕКСАНДРОВ И.А., Перегонка и ректификация в нефтепереработке, Москва, "Химия", 1981, стр.230-235. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9345988B2 (en) Devices and method for continuous distillative separation of a mixture containing one or more alkanolamine(s)
JP6033050B2 (ja) 芳香族炭化水素製造装置
EP0010253B1 (en) Continuous distillation apparatus and method of operation
KR101583145B1 (ko) 증류 장치
US10016699B2 (en) Distillation column
KR101804637B1 (ko) 증류 장치
KR101792347B1 (ko) 증류 장치
CN105969421B (zh) 石脑油加氢精制低压脱氧及进料换热优化的方法及***
EP2732859B1 (en) Distillation apparatus and method for controlling the same
US20080146857A1 (en) Water quench fitting for pyrolysis furnace effluent
EP3223969B1 (en) Method for recycling liquid waste
RU2735687C2 (ru) Новое устройство распределения газа и жидкости в колоннах каталитической дистилляции
RU2615412C1 (ru) Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта
RU2546677C1 (ru) Способ и установка гидрокрекинга с получением моторных топлив
RU2425090C1 (ru) Способ стабилизации и очистки нефти от легких меркаптанов и сероводорода
US5200040A (en) Method for rectification and apparatus therefor
CN107699278A (zh) 一种烃类连续重整的产品分离方法
RU2479620C1 (ru) Способ разделения газов в процессе каталитического крекинга бензинового направления
US20190060783A1 (en) Method for distilling liquids in an inert gas environment
RU2493897C1 (ru) Способ разделения газового конденсата и легкой нефти и установка для его осуществления
EA029247B1 (ru) Способ усовершенствования установки синтеза мочевины
RU2202590C1 (ru) Способ разделения газового конденсата
US20090288940A1 (en) Distillation Process
US20220134252A1 (en) Enclosed partition dividing wall distillation column and uses thereof
RU2614452C1 (ru) Способ получения дистиллята

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191111

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210602