AT402406B

AT402406B - Verfahren zur destillation von komplexen gemischen

Info

Publication number: AT402406B
Application number: AT55494A
Authority: AT
Inventors: Ute Dipl Ing Seifert; Bernd Dipl Ing Schroeder; Gerhard Dr Kleemann
Original assignee: Leuna Raffineriegesellschaft M
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1997-05-26
Also published as: FR2703600B1; FR2703600A1; DE4311717C1; ATA55494A

Description

AT 402 406 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Destillation von komplexen Gemischen, insbesondere zur atmosphärischen Destillation von Rohöl, bei dem der Hauptkolonne eine oder mehrere Vorkolonnen vorgeschaltet sind, das Sumpfprodukt der letzten Vorkolonne der Hauptkolonne über einen Strahlungsvor-heizer zugeführt wird, das zu destillierende komplexe Gemisch bis zur ersten Vorkolonne und zwischen den Vorkolonnen ausschließlich mit der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkolonne vorgewärmt wird. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen bei Verfahren wie der Destillation von Hydrospaltprodukten sowie dem FCC-Verfahren.

Es ist seit langem bekannt, daß bei Verfahren zur Destillation von Rohöl der Hauptkolonne in der atmosphärischen Destillation eine oder mehrere Vorkolonnen vorgeschaltet sind. Die Kopplung der Vorkolonnen untereinander und mit der Hauptkolonne und die in diesen Vorkolonnen erzielten Siedeschnitte für die Kopfprodukte sind sehr unterschiedlich.

Das Sumpfprodukt der letzten Vorkolonne gelangt über einen Öl- oder gasbeheizten Strahlungsvorhei-zer, in dem es auf die erforderliche Eintrittstemperatur der Hauptkolonne aufgeheizt wird, zur Flashzone der Hauptkolonne. Die Vorwärmung des Rohöls bis zur ersten Vorkolonne und zwischen den Vorkolonnen erfolgt mit der Abwärme der Produkte und den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkolonne. Es werden Schaltungen mit einer oder mehreren Vorkolonnen mit Sumpfheizung (US 4 274 944, SU 1 253 984) oder ohne Sumpfheizung (DE 3 205 802, US 4 664 785) benutzt, bei denen das Kopfprodukt der Vorkolonne als separates Produkt aus der Anlage abgeführt wird. Als Rücklauf für die Vorkolonnen wird kondensiertes Kopfprodukt eingesetzt (SU 484 244) oder Fremdrücklauf bereitgestellt (DD 260 400, DD 204 707).

Der Mangel der bekannten Lösungen besteht darin, daß trotz der Anwendung von Vorkolonnen und einer effektiven Nutzung der Abwärme der Produkte und der abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen ein hoher spezifischer Energieaufwand in Form von Fremdenergie im Vorheizer notwendig ist.

Es bestand die Aufgabe, durch eine zweckentsprechende verfahrenstechnische Lösung die Kopplung einer oder mehrerer Vorkolonnen mit der Hauptkolonne zur Destillation von komplexen Gemischen, insbesondere zur atomsphärischen Destillation von Rohöl, so vorzunehmen, daß der spezifische Energieverbrauch des Verfahrens gesenkt wird. Die Aufgabe wird durch eine neue Kopplungsstruktur zwischen Vorkolonne(n) und Hauptkolonne erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer oder mehreren Vorkolonnen Seitenströme entnommen werden und der Hauptkolonne unterhalb solcher Einbauten zugeführt werden, bei denen sich die Siedelagen und Temperaturen der von den Einbauten ablaufenden Flüssigkeiten und der Seitenströme der Vorkolonnen möglichst nahe kommen, damit die Menge des im Strahlungsvorheizer aufzuheizenden Sumpfproduktes der letzten Vorkolonne so weit reduziert wird, daß sie die Siedelagen der aus der Obersäule der Hauptkolonne zur Flashzone ablaufenden Flüssigkeit und dem Zulauf der Hauptkolonne möglichst nahe kommen und dadurch die zugeführte Fremdenergie im Strahlungsvorheizer verringert wird.

Um gleichzeitig die Steuerung des Siedeendes und ein Senken des Energiebedarfs zu ermöglichen, wird vorzugsweise in einer Vorkolonne mit Aufgabe eines Teilstromes eines zirkulierenden Rücklaufes der Hauptkolonne als Fremdrücklauf zum Kopf der Vorkolonne, ein Seitenstrom entnommen und der Hauptkolonne im Bereich oberhalb der Flashzone der Hauptkolonne und unterhalb der Aufgabe des Kopfproduktes der Vorkolonne zur Hauptkolonne unterhalb solcher Einbauten zugeführt, bei denen sich die Siedelage und die Temperatur der von den Einbauten ablaufenden Flüssigkeit und des Seitenstromes der Vorkolonne möglichst nahe kommen.

Bei Vorhandensein von mindestens zwei Vorkommen wird vorteilhafter Weise in einer ersten Vorkolonne ein Seitenstrom entnommen, der entsprechend seiner Siedelage der Hauptkolonne im Bereich oberhalb der Aufgabe des Kopfproduktes einer zweiten Vorkolonne zur Hauptkolonne und unterhalb der Aufgabe des äußeren Rücklaufes der Hauptkolonne zugeführt wird, das Sumpfprodukt der ersten Vorkolonne mit der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkolonne weiter erwärmt, der zweiten Vorkolonne zugeführt, die als Flashkolonne, Strippkolonne oder Entspannungsbehälter ausgeführt ist, deren Sumpfprodukt eine Siedelage hat, die der Siedelage und der Temperatur der aus der Obersäule der Hauptkolonne zur Flashzone der Hauptkolonne ablaufenden Flüssigkeit möglichst nahe kommt und der Hauptkolonne über den Strahlungsvorheizer zugeführt und deren Kopfprodukt unterhalb des Einlaufes des Seitenstromes der ersten Vorkolonne der Hauptkolonne zugeführt, wodurch der Bedarf an Fremdenergie niedrig gehalten wird.

Alternativ kann es vorgesehen sein, daß in einer ersten Vorkolonne ein Seitenstrom entnommen wird, der entsprechend seiner Siedelage der Hauptkolonne im Bereich oberhalb der Aufgabe des Kopfproduktes einer zweiten Vorkolonne zur Hauptkolonne und unterhalb der Aufgabe des äußeren Rücklaufes der Hauptkolonne zugeführt wird, das Sumpfprodukt der ersten Vorkolonne mit der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkoionne weiter erwärmt 2

AT 402 406 B wird, der zweiten Vorkolonne zugeführt wird, bei der am Kopf der Teilstrom eines zirkulierenden Rücklaufes der Hauptkolonne als Fremdrücklauf der zweiten Vorkolonne aufgegeben wird, bei der ein Seitenstrom entnommen wird und entsprechend seiner Siedelage der Hauptkolonne im Bereich oberhalb der Flashzone der Hauptkolonne und unterhalb der Aufgabe des Kopfproduktes der zweiten Vorkolonne der Hauptkolonne zugeführt wird, deren Sumpfprodukt eine Siedelage hat, die der Siedelage der aus der Obersäule der Hauptkolonne zur Flashzone der Hauptkolonne ablaufenden Flüssigkeit möglichst nahe kommt und der Hauptkolonne über den Vorheizer zugeführt wird und deren Kopfprodukt unterhalb des Einlaufes des Seitenstromes der ersten Vorkolonne der Hauptkolonne zugeführt wird, wodurch zusätzlich zur Energieeinsparung noch das Siedeende gesteuert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Destillation von komplexen Gemischen wird an folgenden zwei Ausführungsbeispielen zur atmosphärischen Destillation von Rohöl erläutert.

Figur 1: Verfahren mit einer Vorkolonne

Das Rohöl strömt durch Leitung 1 und wird in einem Wärmeübertragersystem, symbolisiert durch den Wärmetauscher 2, mittels der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen auf etwa 250 °C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 3 zur mit Einbauten ausgerüsteten Vorkolonne 4, die bei einem Druck von etwa 2,5 bis 3,5 bar absolut arbeitet.

Die am Kopf der Vorkolonne 4 abgezogenen Dämpfe werden über die Leitung 5 der Hauptkolonne 6 unter dem oberen zirkulierenden Rücklauf 7 zugeführt. Zur Steuerung des Siedeendes wird ein Teilstrom des oberen zirkulierenden Rücklaufes 7 als Fremdrücklauf über die Leitung 8 am Kopf der Vorkolonne 4 aufgegeben.

Das Sumpfprodukt der Vorkolonne 4 wird über die Leitung 9 dem Strahlungsvorheizer 10 zugeführt und auf etwa 340 bis 350 *C aufgeheizt und teilverdampft der Hauptkolonne 6 über die Leitung 11 zugeführt. Die Hauptkolonne 6 arbeitet bei einem Druck von etwa 1,5 bis 2,5 bar absolut.

In der Vorkolonne 4 wird ein Seitenstrom über die Leitung 12 entnommen, der vorwiegend Komponenten der Siedelage im DK- und Gasölbereich enthält und entsprechend dieser Siedelage der Hauptkolonne 6 oberhalb des unteren zirkulierenden Rücklaufes 13 aufgegeben.

Die Entnahme von Seitenströmen aus der Hauptkolonne 6, die Zuführung zu den Strippkolonnen 14, 15 und 16, die Kondensation des Kopfproduktes der Hauptkolonne im Kondensator 17, die Abtrennung des anfallenden Prozeßwassers aus dem Kopfprodukt und die Bereitstellung des äußeren Rücklaufes über die Leitung 18 zum Kopf der Hauptkolonne 6 entspricht hinsichtlich der Schaltung und der technischen Ausführung dem Stand der Technik.

Die Zufuhr von Strippdampf zur Hauptkolonne 6 und zu den Strippkolonnen 14, 15 und 16 erfolgt über die Leitungen 19, 20, 21 und 22.

Die Produkte Destillationsgas, Leichtbenzin, Schwerbenzin, Dieselkraftstoff, Gasöl und atmosphärischer Rückstand werden über die Leitungen 23, 24, 25, 26, 27 und 28 abgeführt.

Figur 2: Verfahren mit zwei Vorkolonnen

Das Rohöl strömt durch Leitung 29 und wird in einem Wärmeübertragersystem, symbolisiert durch den Wärmetauscher 30, mittels der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen auf etwa 200 *C vorgewärmt und gelangt über die Leitung 31 zur mit Einbauten ausgerüsteten ersten Vorkolonne 32, die bei einem Druck von etwa 3,5 bar absolut arbeitet.

Die Kondensation des Kopfproduktes der ersten Vorkolonne 32 im Kondensator 33, die Abtrennung des anfallenden Prozeßwassers aus dem Kopfprodukt und die Bereitstellung des äußeren Rücklaufes über die Leitung 34 zum Kopf der ersten Vorkolonne 32 entspricht hinsichtlich der Schaltung und der technischen Ausführung dem Stand der Technik.

Die am Kopf der ersten Vorkolonne 32 anfallenden Produkte Destillationsgas und Leichtbenzin werden über die Leitungen 35 und 36 abgegeben.

In der ersten Vorkolonne 32 wird ein Seitenstrom über die Leitung 37 entnommen, der vorwiegend Komponenten der Siedelage im Benzinbereich enthält und entsprechend dieser Siedelage der Hauptkolonne 38 über dem oberen zirkulierenden Rücklauf 39 und unterhalb des Schwerbenzinabzuges aufgegeben wird.

Das Sumfprodukt der Vorkolonne 32 strömt durch die Leitung 40 und wird in einem Wärmeübertragersystem, symbolisiert durch den Wärmetauscher 41, mittels der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen weiter auf etwa 230 *C erwärmt und über die Leitung 42 der zweiten Vorkolonne 43 zugeführt. 3

Claims

AT 402 406 B Die am Kopf der Vorkolonne 43 abgezogenen Dämpfe werden über die Leitung 44 der Hauptkolonne 38 unter dem unteren zirkulierenden Rücklauf 45 zugeführt. Zur Steuerung des Siedeendes wird ein Teilstrom des unteren zirkulierenden Rücklaufes 45 als Fremdrücklauf über die Leitung 46 am Kopf der zweiten Vorkolonne 43 aufgegeben. Das Sumpfprodukt der Vorkolonne 43 wird über die Leitung 47 dem Strahlungsvorheizer 48 zugeführt und auf etwa 330 bis 340 *C aufgeheizt und teilverdampft der Hauptkolonne 38 über die Leitung 49 zugeführt. Die Hauptkolonne 38 arbeitet bei einem Druck von etwa 1,5 bis 2,5 bar absolut. In der Vorkolonne 43 wird ein Seitenstrom über die Leitung 50 entnommen, der vorwiegend Komponenten der Siedelage im Gasölbereich enthält und entsprechend dieser Zusammensetzung der Hauptkolonne 38 im Bereich unterhalb des Gasölabzuges und über der Flashzone der Hauptkolonne 38 aufgegeben. Die Entnahme von Seitenströmen aus der Hauptkolonne 38, die Zuführung zu den Strippkolonnen 51, 52 und 53, die Kondensation des Kopfproduktes der Hauptkolonne im Kondensator 54, die Abtrennung des anfallenden Prozeßwassers aus dem Kopfprodukt und die Bereitstellung des äußeren Rücklaufes über die Leitung 55 zum Kopf der Hauptkolonne 38 entspricht hinsichtlich der Schaltung und der technischen Ausführung dem Stand der Technik. Die Zufuhr von Strippdampf zur Hauptkolonne 38 und zu den Strippkolonnen 51,52 und 53 erfolgt über die Leitungen 56, 57, 58 und 59. Die Produkte Destillationsgas, Leichtbenzin, Schwerbenzin, Dieselkraftstoff, Gasöl und atmosphärischer Rückstand werden über die Leitungen 60, 61, 62, 63, 64 und 65 abgeführt. Eine weitere Verfahrensvariante besteht darin, daß die Vorkolonne 43 ohne die Ströme 46 (Rücklauf) und 50 (Seitenstrom) betrieben wird. Das Verfahren gemäß dem Stand der Technik entspricht dem in Figur 1 dargestellten Verfahren ohne Seitenstrom aus der Vorkolonne 4 über die Leitung 12 zur Hauptkolonne 6. Im Vergleich zum Stand der Technik wird im Ausführungsbeispiel 1 eine Energieeinsparung im Strahlungsvorheizer von etwa 6 kJ/(kg Einsatzprodukt) und im Ausführungsbeispiel 2 von etwa 20 kJ/(kg Einsatzprodukt) erreicht. Patentansprüche 1. Verfahren zur Destillation von komplexen Gemischen, insbesondere zum atmosphärischen Destillation von Rohöl, bei dem der Hauptkolonne eine oder mehrere Vorkolonnen vorgeschaltet sind, das Sumpfprodukt der letzten Vorkolonne der Hauptkolonne über einen Strahlungsvorheizer zugeführt wird, das zu destillierende komplexe Gemisch bis zur ersten Vorkolonne und zwischen den Vorkolonnen ausschließlich mit der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkolonne vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Vorkolonnen (4, 32, 43) Seitenströme (12, 37, 50) entnommen werden und der Hauptkolonne (6, 38) unterhalb solcher Einbauten zugeführt werden, bei denen sich die Siedelagen und Temperaturen der von den Einbauten ablaufenden Flüssigkeiten und der Seitenströme (12, 37, 50) der Vorkolonnen (4, 32, 43) möglichst nahe kommen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Vorkolonne (4, 43) mit Aufgabe eines Teilstromes eines zirkulierenden Rücklaufes (7, 45) der Hauptkolonne (6, 38) als Fremdrücklauf (8, 46) zum Kopf der Vorkolonne (4, 43), ein Seitenstrom (12, 50) entnommen wird und der Hauptkolonne (6, 38) im Bereich oberhalb der Flashzone der Hauptkolonne (6, 38) und unterhalb der Aufgabe (5, 44) des Kopfproduktes der Vorkolonne (4, 43) zur Hauptkolonne (6, 38) unterhalb solcher Einbauten zugeführt wird, bei denen sie die Siedelage und die Temperatur der von den Einbauten ablaufenden Flüssigkeit und des Seitenstromes (12, 50) der Vorkoionne möglichst nahe kommen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Vorkolonne (32) ein Seitenstrom (37) entnommen wird, der entsprechend seiner Siedelage der Hauptkolonne (32) im Bereich oberhalb der Aufgabe (44) des Kopfproduktes einer zweiten Vorkolonne (43) zur Hauptkolonne (38) und unterhalb der Aufgabe des äußeren Rücklaufes (55) der Hauptkolonne (38) zugeführt wird, das Sumpfprodukt (40) der ersten Vorkolonne (32) mit der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkolonne weiter erwärmt, der zweiten Vorkolonne (43) zugeführt wird, die als Flashkolonne, Strippkolonne oder Entspannungsbehälter ausgeführt ist, deren Sumpfprodukt (47) eine Siedelage hat, die der Siedelage und der Temperatur der aus der Obersäule der Hauptkolonne (38) zur Flashzone der Hauptkolonne (38) ablaufenden Flüssigkeit möglichst nahe kommt und der Hauptkolonne (38) über den Strahlungsvorheizer (48) zugeführt wird und 4 AT 402 406 B deren Kopfprodukt (44) unterhalb des Einlaufes des Seitenstromes (37) der ersten Vorkolonne (32) der Hauptkolonne (38) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Vorkolonne (32) ein Seitenstrom (37) entnommen wird, der entsprechend seiner Siedelage der Hauptkolonne (38) im Bereich oberhalb der Aufgabe des Kopfproduktes (44) einer zweiten Vorkolonne (43) zur Hauptkolonne (38) und unterhalb der Aufgabe des äußeren Rücklaufes (55) der Hauptkolonne (38) zugeführt wird, das Sumpfprodukt (40) der ersten Vorkolonne (32) mit der Abwärme der Produkte und/oder den abzuführenden Energien von zirkulierenden Rückläufen der Hauptkolonne weiter erwärmt wird, der zweiten Vorkolonne (43) zugeführt wird, bei der am Kopf der Teilstrom (46) eines zirkulierenden Rücklaufes (45) der Hauptkolonne (38) als Fremdrücklauf der zweiten Vorkolonne (43) aufgegeben wird, bei der ein Seitenstrom (50) entnommen wird und entsprechend seiner Siedelage der Hauptkolonne (38) im Bereich oberhalb der Flashzone der Hauptkolonne (38) und unterhalb der Aufgabe des Kopfproduktes (44) der zweiten Vorkolonne (43) der Hauptkolonne (38) zugeführt wird, deren Sumpfprodukt (47) eine Siedelage hat, die der Siedelage der aus der Obersäule der Hauptkolonne (38) zur Flashzone der Hauptkolonne (38) ablaufenden Flüssigkeit möglichst nahe kommt und der Hauptkolonne (38) über den Vorheizer (48) zugeführt wird und deren Kopfprodukt (44) unterhalb des Einlaufes des Seitenstromes (37) der ersten Vorkolonne (32) der Hauptkolonne (38) zugeführt wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5