EA010729B1 - Method for distilling a hydrocarbon material and a plant for carrying out said method - Google Patents
Method for distilling a hydrocarbon material and a plant for carrying out said method Download PDFInfo
- Publication number
- EA010729B1 EA010729B1 EA200801088A EA200801088A EA010729B1 EA 010729 B1 EA010729 B1 EA 010729B1 EA 200801088 A EA200801088 A EA 200801088A EA 200801088 A EA200801088 A EA 200801088A EA 010729 B1 EA010729 B1 EA 010729B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- evaporator
- distillation
- cyclone
- vapor
- fraction
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/26—Multiple-effect evaporating
-
- 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
- B01D3/30—Fractionating columns with movable parts or in which centrifugal movement is caused
-
- 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
- C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
- C10G2400/02—Gasoline
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке нефти на малотоннажных модульных установках (мининефтеперерабатывающих заводах (НПЗ)) для получения моторных и котельно-печных топлив (бензин, дизельное топливо, мазут).The invention relates to the processing of oil at low-tonnage modular units (mini refineries) for the production of engine and boiler-furnace fuels (gasoline, diesel fuel, fuel oil).
Современные крупнотоннажные способы перегонки углеводородного сырья в своем аппаратурном оформлении включают насосы, теплообменники, трубчатые печи, ректификационные колонны. Малотоннажные установки первичной перегонки повторяют принципиальные технологические решения аналогичных крупнотоннажных установок. При этом аппаратурное оформление процесса перегонки отличается высокой металлоемкостью и требует значительных капитальных вложений.Modern large-tonnage methods for the distillation of hydrocarbon raw materials in their hardware design include pumps, heat exchangers, tube furnaces, distillation columns. Low-tonnage primary distillation units repeat the fundamental technological solutions of similar large-tonnage plants. In this case, the instrumentation of the distillation process is characterized by high metal consumption and requires significant capital investments.
Учитывая высокую стоимость и сложность эксплуатации малотоннажных установок, выполненных по схеме крупнотоннажных НПЗ, постоянно разрабатываются нетрадиционные технологические решения перегонки углеводородного сырья с отказом, прежде всего, от ректификационных колонн.Considering the high cost and complexity of operating low-tonnage plants made according to the scheme of large-tonnage refineries, unconventional technological solutions for the distillation of hydrocarbons with refusal, primarily from distillation columns, are constantly being developed.
Известен способ первичной перегонки углеводородного сырья (патент РФ № 2200182, опубл. 2003.03.10), при котором разделение нефти на фракции осуществляют с использованием циклонного фазового разделителя и контактного испарителя. При этом получают либо бензиновую фракцию и отбензиненный тяжелый остаток в непрерывном режиме, либо отбирают бензиновую фракцию, дизельное топливо и котельно-печное топливо при периодическом режиме работы установки. Сырье нагревают в рекуперативных теплообменниках и разделяют в фазоразделителе на жидкую и паровую фазы. Жидкая фаза в дисперсном состоянии противотоком поступает в паровое пространство контактного испарителя. Паровая фаза дополнительно подогревается на 30-50°С выше температуры жидкой фазы и подается в качестве отпаривающего агента через барботажный распределитель в объем жидкой фазы, находящейся в нижней зоне контактного испарителя. Бензиновую фракцию получают при конденсации паровой фазы из испарителя. Для получения дизельного топлива отбензиненный остаток циркулируют через паровой подогреватель и фазовый разделитель, в результате чего перегретые пары дизельного топлива в контактном испарителе при 250-300°С используются для отпарки котельно-печного топлива (остатки обработки сырья).The known method of primary distillation of hydrocarbons (RF patent No. 2200182, publ. 2003.03.10), in which the separation of oil into fractions is carried out using a cyclone phase separator and contact evaporator. At the same time, either a gasoline fraction and a stripped heavy residue are obtained in a continuous mode, or a gasoline fraction, diesel fuel and boiler-furnace fuel are taken off during periodic operation of the installation. The feedstock is heated in recuperative heat exchangers and is divided into liquid and vapor phases in a phase separator. In the dispersed state, the liquid phase flows in countercurrent into the vapor space of the contact evaporator. The vapor phase is additionally heated at 30-50 ° C above the temperature of the liquid phase and is fed as a stripping agent through a bubble distributor into the volume of the liquid phase in the lower zone of the contact evaporator. The gasoline fraction is obtained by condensation of the vapor phase from the evaporator. To produce diesel fuel, the topped residue is circulated through a steam heater and a phase separator, as a result of which superheated diesel fuel vapors in a contact evaporator at 250-300 ° C are used for stripping boiler and furnace fuel (raw material processing residues).
Недостатком известного способа является то, что применение центробежной силы в фазовом разделителе служит лишь интенсивному разделению паровой и жидкой фаз, но при этом вместо декларируемой четкости разделения на топливные фракции за счет трехкратного отпаривания жидкой фазы перегретыми парами отбираемой легкой фракции произойдет трехкратное обогащение легкой фракции парами тяжелой фракции. При этом жидкость (тяжелая фракция) будет обогащена легкими фракциями. Это следует из классических законов Дальтона и Рауля (Лебедев П.Д., Теплообменные, сушильные и холодильные установки, М., Энергия, 1966, с. 138-140) применительно к используемым конструкциям фазового разделителя и испарителя, в которых концентрация паров тяжелых фракций всегда больше концентрации легких фракций (в силу значительного постоянного объема жидкой фазы тяжелой фракции в этих емкостях), а, значит, при конденсации этих паров получатся, вместо бензина - смесь бензина и солярки; вместо дизельного топлива - смесь бензиновых, керосиновых и масляных фракций. И эти смеси будут неприменимы в качестве моторных топлив.The disadvantage of this method is that the use of centrifugal force in the phase separator is only an intensive separation of the vapor and liquid phases, but instead of the declared clarity of separation into fuel fractions due to three-time stripping of the liquid phase with superheated vapors of the light fraction being taken off, the light fraction will be enriched three times in heavy steam fractions. In this case, the liquid (heavy fraction) will be enriched with light fractions. This follows from the classical laws of Dalton and Raul (PD Lebedev, Heat exchange, drying and refrigeration units, M., Energia, 1966, p. 138-140) in relation to the used structures of the phase separator and evaporator, in which the concentration of vapors of heavy fractions always greater than the concentration of light fractions (due to the significant constant volume of the liquid phase of the heavy fraction in these tanks), which means that if these vapors condense, they will produce a mixture of gasoline and diesel fuel instead of gasoline; instead of diesel fuel - a mixture of gasoline, kerosene and oil fractions. And these mixtures will not be applicable as motor fuels.
Кроме того, подобное применение центробежного разделителя фаз имеет еще один существенный недостаток, снижающий четкость разделения углеводородного сырья на фракции, - это охлаждение парожидкостной смеси в результате работы расширения. При этом часть легких фракций может сконденсироваться и перейти в жидкую фазу к тяжелым фракциям. Расчеты показывают, что ширина этого диапазона сконденсировавшихся фракций на шкале температур кипения составляет около 2°С. Кроме того, вдвое большие потери легких фракций на конденсацию и уход в жидкую фазу происходят из-за теплопотерь в окружающую среду, даже для хорошо теплоизолированного центробежного разделителя фаз - циклона. В зависимости от состава сырья, итоговые потери и воздействие на качественные показатели могут достигать 5-10%, а это для нефтяной промышленности весьма существенно.In addition, such a use of a centrifugal phase separator has another major drawback, which reduces the clarity of separation of hydrocarbons into fractions, is the cooling of the vapor-liquid mixture as a result of expansion work. In this part of the light fractions can condense and go into the liquid phase to the heavy fractions. Calculations show that the width of this range of condensed fractions on the boiling point scale is about 2 ° C. In addition, twice the large losses of light fractions on condensation and withdrawal into the liquid phase occur due to heat losses to the environment, even for a well-insulated centrifugal phase separator - a cyclone. Depending on the composition of the raw materials, the total losses and the impact on the quality indicators can reach 5-10%, and this is very significant for the oil industry.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявлямому является способ, описанный в свидетельстве № 17004 от 10.03.2001 на полезную модель «Нефтеперерабатывающая станция для разгонки многокомпонентных смесей». Известный способ включает несколько ступеней перегонки, в котором сырье подогревают до температуры нижнего предела кипения первой фракции, образовавшуюся парожидкостную смесь подают на ступени перегонки, в каждой из которых парожидкостную смесь разделяют на паровую и жидкую фазы, отводят жидкую фракцию как целевой продукт, а паровую фазу охлаждают до температуры нижнего предела кипения следующей фракции. Паровую фазу последней ступени перегонки конденсируют и отводят как целевой продукт.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is described in certificate No. 17004 dated March 10, 2001 for the useful model “Oil refinery station for distillation of multicomponent mixtures”. The known method includes several distillation steps, in which the raw material is heated to the lower boiling point of the first fraction, the resulting vapor-liquid mixture is fed to the distillation steps, in each of which the vapor-liquid mixture is separated into the vapor and liquid phases, the liquid phase is withdrawn as a target product, and the vapor phase cooled to the temperature of the lower boiling point of the next fraction. The vapor phase of the last distillation stage is condensed and taken away as the desired product.
Недостатком известного способа является невозможность получения четкого разделения компонентов на фракции, а, значит, получения качественных моторных топлив. Причина заключается в том, что в испарителе находится большой объем жидкости с тяжелыми фракциями, а поступающих в парожидкостной смеси легких фракций очень мало. Но согласно законам Дальтона и Рауля (Лебедев П.Д., Теплообменные, сушильные и холодильные установки, М., Энергия, 1966, с. 138-140) концентрация паров тяжелых фракций над поверхностью жидкости в испарителе будет выше, чем паров легких фракций, а, значит, и в охладитель пойдет наряду с легкими фракциями значительное количество тяжелых фракций. При этом часть легких фракций по тем же законам Дальтона и Рауля останется в жидкой фазе в испарителе.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining a clear separation of components into fractions, and, therefore, obtain high-quality motor fuels. The reason is that there is a large volume of liquid with heavy fractions in the evaporator, and the light fractions entering the vapor-liquid mixture are very small. But according to the laws of Dalton and Raul (PD Lebedev, Heat Exchangers, Drying and Refrigeration Units, M., Energia, 1966, p. 138-140), the concentration of vapors of heavy fractions above the surface of the liquid in the evaporator will be higher than the vapors of light fractions, which means that a significant amount of heavy fractions will go to the cooler along with the light fractions. In this case, part of the light fractions according to the same laws of Dalton and Raul will remain in the liquid phase in the evaporator.
Известна установка для разгонки тройной смеси (Лебедев П.Д., Теплообменные, сушильные и хоKnown installation for the distillation of the ternary mixture (Lebedev PD, Heat exchangers, drying and ho
- 1 010729 лодильные установки, М., Энергия, 1966, с. 151, рис. 5-11). Установка содержит конденсатор и две ступени разгонки, каждая из которых включает перегонный куб, ректификационную колонну, дефлегматор, сепаратор, подогреватели смеси и емкости для сбора компонентов смеси. В первой ступени установки в остатке получается смесь с большим содержанием высококипящего компонента, а часть дистиллята с более летучими компонентами поступает во вторую ступень. Во второй ступени в остатке получается другой компонент, а самый летучий из трех компонентов поступает в конденсатор.- 1 010729 lodny installation, M., Energy, 1966, p. 151, fig. 5-11). The installation contains a condenser and two stages of distillation, each of which includes a still cube, a distillation column, a reflux condenser, a separator, mixture preheaters and tanks for collecting the mixture components. In the first stage of installation, a mixture with a high content of a high-boiling component is obtained in the residue, and part of the distillate with more volatile components is fed to the second stage. In the second stage in the remainder another component is obtained, and the most volatile of the three components enters the condenser.
Недостатком известной установки являются большие масса и габариты, т.к. ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилиндр, изготовленный из стали, чугуна или керамики, высота которого достигает 30 м, диаметр 5 м. Такую установку невозможно переместить к месту переработки, она может работать только стационарно. Известная установка требует использования водяного пара при высоких давлениях, что усложняет ее эксплуатацию и обслуживание.The disadvantage of the known installation are large mass and dimensions, because The distillation column is a vertical cylinder made of steel, cast iron or ceramics, the height of which reaches 30 m, diameter 5 m. Such an installation cannot be moved to the processing site, it can work only stationary. Known installation requires the use of water vapor at high pressures, which complicates its operation and maintenance.
Наиболее близкой к заявляемой является нефтеперерабатывающая станция для разгонки многокомпонентных смесей (свидетельство РФ № 17004 от 10.03.2001 на полезную модель), содержащая линию подвода нефтяной смеси и линии отвода жидких фракций, последовательно соединенные трубопроводами несколько ступеней разгонки нефтяной смеси, каждая из которых включает конденсатор и подогреватель нефтяной смеси, и последовательно установленные на линии подвода нефтяной смеси теплообменники, представляющие собой комбинированные рекуперативные подогреватели нефтяной смеси и охладители, а также насос и печь для подогрева нефтяной смеси. Каждая ступень разгонки нефтяной смеси снабжена испарителем со встроенным подогревателем нефтяной смеси, выполненным в виде топочного устройства для сжигания жидкого или газообразного топлива.Closest to the claimed is an oil refining station for the distillation of multicomponent mixtures (RF certificate № 17004 from 10.03.2001 to the utility model), containing the line for supplying the oil mixture and the line for withdrawing the liquid fractions, sequentially connected by pipelines to several stages of the distillation of the oil mixture, each of which includes a condenser and an oil mixture preheater, and heat exchangers, which are combined recuperative heaters, installed in series on the oil supply line and oil mixture and coolers, as well as pump and oven for heating the oil mixture. Each stage of the distillation of the oil mixture is equipped with an evaporator with a built-in oil mixture heater, made in the form of a combustion device for burning liquid or gaseous fuels.
Недостатком такой установки является то, что в ней невозможно получить четкое разделение компонентов на фракции, а, значит, и получить качественные моторные топлива (бензин и дизельное топливо). Причина заключается в том, что в испарителе находится большой объем жидкости с тяжелыми фракциями, а поступающих в парожидкостной смеси легких фракций очень мало. Но согласно законам Дальтона и Рауля концентрация паров тяжелых фракций над поверхностью жидкости в испарителе будет выше, чем паров легких фракций, а, значит, и в охладитель пойдет наряду с легкими фракциями значительное количество тяжелых фракций. При этом часть легких фракций по тем же законам Дальтона и Рауля останется в жидкой фазе в испарителе. Определенный уровень жидкости в испарителе поддерживается работой клапанного устройства, через которое отводятся излишки образовавшейся жидкости. Очевидно, что в результате работы такой установки будут получены бензин, дизельное топливо и мазут очень низкого качества.The disadvantage of this installation is that it is impossible to obtain a clear separation of components into fractions, and, therefore, to get high-quality motor fuels (gasoline and diesel fuel). The reason is that there is a large volume of liquid with heavy fractions in the evaporator, and the light fractions entering the vapor-liquid mixture are very small. But according to the laws of Dalton and Raul, the concentration of vapors of heavy fractions above the liquid surface in the evaporator will be higher than the vapors of the light fractions, and, therefore, a significant amount of heavy fractions will go to the cooler along with the light fractions. In this case, part of the light fractions according to the same laws of Dalton and Raul will remain in the liquid phase in the evaporator. A certain level of liquid in the evaporator is supported by the operation of the valve device, through which excess liquid formed is discharged. Obviously, as a result of the operation of such an installation, gasoline, diesel fuel and fuel oil of very poor quality will be obtained.
Основной задачей предлагаемой группы изобретений является создание способа перегонки углеводородного сырья и установки для его осуществления, позволяющих получать нефтепродукты высокого качества на компактной и малогабаритной установке.The main objective of the proposed group of inventions is the creation of a method for distilling hydrocarbon feedstock and an installation for its implementation, which allows to obtain high quality petroleum products in a compact and compact installation.
Поставленная задача решается тем, что в способе перегонки углеводородного сырья, включающем несколько ступеней перегонки, сырье подогревают до нижнего предела температуры кипения первой фракции, образовавшуюся парожидкостную смесь подают на ступени перегонки, в каждой из которых парожидкостную смесь разделяют на паровую и жидкую фазы, отводят жидкую фракцию как целевой продукт, а паровую фазу охлаждают до нижнего предела температуры кипения следующей фракции.The task is solved by the fact that in the method of distillation of hydrocarbons, including several stages of distillation, the raw materials are heated to the lower limit of the boiling point of the first fraction, the resulting vapor-liquid mixture is fed to the stages of distillation, in each of which the vapor-liquid mixture is divided into vapor and liquid phases, divert liquid the fraction as the desired product, and the vapor phase is cooled to the lower boiling point of the next fraction.
Новым является то, что разделение на паровую и жидкую фазу на всех ступенях перегонки проводят в циклонных испарителях с цилиндрической вертикальной стенкой, при этом осуществляют подогрев вертикальной стенки каждого испарителя.New is the fact that the separation into vapor and liquid phases at all stages of distillation is carried out in cyclone evaporators with a cylindrical vertical wall, while the vertical wall of each evaporator is heated.
Оптимальным является то, что уровень вывода целевого продукта из циклонного испарителя относительно поверхности земли должен находиться не ниже максимально возможного уровня целевого продукта в промежуточной емкости-накопителе, а ввод целевого продукта в промежуточную емкостьнакопитель должен находиться ниже минимально возможного уровня целевого продукта.The optimal is that the level of output of the target product from the cyclone evaporator relative to the earth's surface should be no lower than the maximum possible level of the target product in the intermediate storage tank, and the input of the target product into the intermediate capacitance drive should be below the minimum possible level of the target product.
Целесообразно мощность подогрева вертикальной цилиндрической стенки каждого циклонного испарителя регулировать таким образом, чтобы температура парожидкостной смеси на входе циклонного испарителя была равна температуре паровой фазы на его выходе.It is advisable to adjust the heating capacity of the vertical cylindrical wall of each cyclone evaporator so that the temperature of the vapor-liquid mixture at the inlet of the cyclone evaporator is equal to the temperature of the vapor phase at its outlet.
Оптимально осуществлять охлаждение паровой фазы в воздушном калорифере регулируемым потоком воздуха.It is optimal to carry out the cooling of the vapor phase in an air heater with controlled air flow.
Количество получаемых фракций целевого продукта по температурам кипения равно п+1, где п количество циклонных испарителей.The number of obtained fractions of the target product boiling point is equal to n + 1, where n is the number of cyclone evaporators.
Поставленная задача решается также тем, что установка для перегонки углеводородного сырья содержит линию подвода сырья и линии отвода целевых продуктов, последовательно установленные на линии подвода сырья теплообменники, насос и печь для подогрева сырья, а также последовательно соединенные трубопроводами по меньшей мере одну или несколько ступеней перегонки сырья, каждая из которых включает последовательно соединенные трубопроводами испаритель и охладитель, причем испаритель каждой ступени сообщен трубопроводом с соответствующим теплообменником.The task is also solved by the fact that the installation for the distillation of hydrocarbon raw materials contains a line for supplying raw materials and a line for tapping target products, heat exchangers installed on the raw materials supply line, a pump and furnace for heating raw materials, and also at least one or more distillation stages sequentially connected by pipelines raw materials, each of which includes serially connected pipelines, an evaporator and a cooler, the evaporator of each stage being connected by pipeline with the corresponding heat exchanger.
Новым является то, что установка дополнительно содержит промежуточные емкости-накопители для целевых продуктов, установленные на линиях отвода целевых продуктов после теплообменников, а испаритель выполнен в виде теплоизолированного от внешней среды циклонного испарителя с подогреNew is that the installation additionally contains intermediate storage tanks for the target products, installed on the exhaust lines of the target products after the heat exchangers, and the evaporator is designed as a thermally insulated cyclone evaporator insulated from the external environment.
- 2 010729 ваемой, например, электронагревателями вертикальной цилиндрической стенкой.- 2 010729 wise, for example, electric heaters vertical cylindrical wall.
Целесообразно на входе и на выходе из циклонного испарителя каждой ступени перегонки установить датчики температуры.It is advisable to install temperature sensors at the inlet and at the exit from the cyclone evaporator of each distillation stage.
Оптимально охладитель каждой ступени перегонки выполнить в виде водовоздушного калорифера.Optimally, the cooler of each distillation stage should be made in the form of a water-air heater.
Заявленные способ перегонки углеводородного сырья и установка для его осуществления имеют отличия от наиболее близких аналогов, следовательно, заявленные решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения «новизна».The claimed method of distillation of hydrocarbons and installation for its implementation have differences from the closest analogues, therefore, the claimed solutions satisfy the condition of patentability of the invention of "novelty."
Анализ уровня техники на соответствие заявленных решений условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень» показал следующее.Analysis of the level of technology for compliance with the stated solutions to the condition of patentability of the invention "inventive step" showed the following.
В представленном способе перегонки углеводородного сырья и установке, работающей на его основе, в отличие от известных, для разделения на паровую и жидкую фазу используется циклонный испаритель с цилиндрической вертикальной стенкой, которую подогревают до нижнего предела кипения фракции, предназначенной для отвода как целевого продукта. Скорость (около 20 м/с) парожидкостной смеси на входе в циклон и эпюры скоростей в циклоне таковы, что с парами легких фракций из циклонного испарителя может уйти лишь небольшая часть паров тяжелых фракций за счет турбулентности на границе областей с парами легких и тяжелых фракций. Сочетание этого эффекта с дополнительной возможностью компенсации теплопотерь, вызванных работой расширения паров на входе в циклонный испаритель, и теплоотдачей в окружающую среду с помощью подогрева вертикальной цилиндрической стенки позволяет получить четкое разделение углеводородного сырья на фракции и получение качественных целевых продуктов.In the presented method of distillation of hydrocarbon raw materials and installation, working on its basis, unlike the known, for separation into vapor and liquid phase uses a cyclone evaporator with a cylindrical vertical wall, which is heated to the lower boiling point of the fraction intended for removal as the target product. The velocity (about 20 m / s) of the vapor-liquid mixture at the cyclone inlet and velocity plot in the cyclone is such that only a small fraction of the heavy fraction vapors can escape from the light fractions from the cyclone evaporator due to turbulence at the boundary with light vapor and heavy fraction. The combination of this effect with the additional ability to compensate for heat loss caused by the expansion of the vapors at the inlet to the cyclone evaporator and heat transfer to the environment by heating the vertical cylindrical wall allows for a clear separation of the hydrocarbon feedstock into fractions and obtaining high-quality target products.
Вследствие свободного истечения жидкой фазы по стенкам циклонного испарителя в трубопровод в теплообменники и промежуточные емкости-накопители за счет гравитационных сил и избыточного давления паров в циклонных испарителях, в них не происходит образования стационарного уровня жидкости тяжелых фракций, а, значит, не происходит накопления паров тяжелых фракций и прорыва заметного количества паров тяжелых фракций в продукцию с легкими фракциями, что также способствует получению качественных целевых продуктов.Due to the free flow of the liquid phase along the walls of the cyclone evaporator into the pipeline into heat exchangers and intermediate storage tanks due to gravitational forces and excessive pressure of the vapor in the cyclone evaporators, they do not form a stationary level of the liquid of heavy fractions, and therefore there is no accumulation of heavy vapor fractions and breakthrough of a noticeable amount of vapors of heavy fractions into products with light fractions, which also contributes to obtaining high-quality target products.
Заявленные изобретения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел, так как одно из них предназначено для осуществления другого, поэтому данная группа изобретений удовлетворяет требованию единства изобретения.The claimed inventions are interconnected so that they form a single inventive concept, since one of them is intended for the implementation of the other, therefore this group of inventions meets the requirement of unity of the invention.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена технологическая схема установки для перегонки углеводородного сырья; на фиг. 2 - циклонный испаритель в разрезе; на фиг. 3 - эпюры скоростей паров легких и тяжелых фракций в циклонном испарителе; на фиг. 4 - схема соединения циклонного испарителя с промежуточной емкостью-накопителем.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a flowchart of an installation for the distillation of hydrocarbons; in fig. 2 - sectional cyclone evaporator; in fig. 3 - plot of the velocity of the vapors of light and heavy fractions in a cyclone evaporator; in fig. 4 is a diagram of the connection of a cyclone evaporator with an intermediate storage tank.
Установка для перегонки углеводородного сырья (фиг. 1) содержит соединенные последовательно трубопроводами 1-ю, 2-ю и 3-ю ступени перегонки сырья, линию 4 подвода сырья, насос 5 и печь 6 для подогрева сырья, соединенную трубопроводом с 1-й ступенью перегонки. Теплообменники 7, 8 и 9 установлены последовательно на линии 4 подвода сырья. 1-я ступень перегонки сырья содержит циклонный испаритель 10, охладитель 11, 2-я ступень перегонки сырья - циклонный испаритель 12, охладитель 13, 3-я ступень перегонки сырья - циклонный испаритель 14, охладитель 15. Циклонные испарители 10, 12, 14 каждой ступени перегонки сообщены трубопроводами, соответственно, с охладителями 11, 13, 15. Теплообменники 7, 8, 9 соединены соответственно с циклонными испарителями 10, 12, 14 1-й, 2-й, 3-й ступеней перегонки. На линиях отвода целевых продуктов после теплообменников 7, 8, 9 установлены промежуточные емкости-накопители 16, 17, 18 для сбора мазута, дизельного топлива и лигроина, соответственно. Установка содержит емкость 19 для сбора целевого продукта бензина. На входе и выходе циклонного испарителя каждой ступени перегонки установлены датчики температуры 20, 21, 22, 23, 24, 25 и 26.Installation for the distillation of hydrocarbons (Fig. 1) contains connected in series pipelines 1 st, 2 nd and 3 rd stages of the distillation of raw materials, line 4 supply of raw materials, pump 5 and furnace 6 for preheating the raw material, connected by pipeline with 1 st level distillation. Heat exchangers 7, 8 and 9 are installed in series on line 4 for supplying raw materials. The 1st stage of distillation of raw materials contains cyclone evaporator 10, cooler 11, 2nd stage of distillation of raw materials - cyclone evaporator 12, cooler 13, 3rd stage of distillation of raw materials - cyclone evaporator 14, cooler 15. Cyclone evaporators 10, 12, 14 each stages of distillation are communicated by pipelines, respectively, with coolers 11, 13, 15. Heat exchangers 7, 8, 9 are connected respectively with cyclone evaporators 10, 12, 14 of the 1st, 2nd, 3rd stages of distillation. On the lines of removal of the target products after the heat exchangers 7, 8, 9 are installed intermediate storage tanks 16, 17, 18 for collecting fuel oil, diesel fuel and naphtha, respectively. The installation contains a container 19 for collecting the target gasoline product. Temperature sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 and 26 are installed at the inlet and outlet of the cyclone evaporator of each distillation stage.
Циклонный испаритель (фиг. 2) каждой ступени перегонки состоит из цилиндрической и конической частей и содержит кожух 27, утеплитель 28, электронагреватели 29, входной патрубок 30, выходной патрубок 31, выходной канал 32 для паровой фазы, выход 33 для жидкой фазы. В установке используется классическая конструкция циклонного испарителя, которая выражается в пропорциях соотношений геометрических размеров входного патрубка, диаметров и длины цилиндрической части циклона, а также длины его конической части.The cyclone evaporator (Fig. 2) of each distillation stage consists of cylindrical and conical parts and contains a casing 27, a heater 28, electric heaters 29, an inlet 30, an outlet 30, an outlet 32 for the vapor phase, an exit 33 for the liquid phase. The installation uses the classic design of a cyclone evaporator, which is expressed in proportions of the ratios of the geometric dimensions of the inlet nozzle, the diameters and length of the cylindrical part of the cyclone, as well as the length of its conical part.
Теплообменники 7, 8, 9 представляют собой комбинированные рекуперативные подогреватели и охладители, охладители 11, 13, 15 представляют собой водовоздушные калориферы, в которых охлаждение паров осуществляется регулируемым потоком воздуха от вентиляторов, насос использован шестеренчатый, а печь трубчатая. В качестве датчиков температуры можно использовать, например, термопары.Heat exchangers 7, 8, 9 are combined recuperative heaters and coolers, coolers 11, 13, 15 are water-air heaters, in which the vapor is cooled by controlled air flow from the fans, the pump is gear, and the tube furnace. Thermocouples, for example, can be used as temperature sensors.
Установка работает следующим образом.The installation works as follows.
Углеводородное сырье с помощью насоса 5 подается в печь 6 для подогрева, где нагревается до температуры нижнего предела кипения первой фракции (мазута), например 360°С. Из печи 6 подогретое сырье поступает в циклонный испаритель 10 1-й ступени перегонки, в котором поддерживается температура 360°С за счет подогрева вертикальной цилиндрической стенки электронагревателями 29 и в котором образовавшуюся парожидкостную смесь разделяют на паровую и жидкую фазу. Для разделения паHydrocarbons using a pump 5 is fed into the furnace 6 for heating, where it is heated to the temperature of the lower boiling point of the first fraction (fuel oil), for example 360 ° C. From the furnace 6, the preheated raw material enters the cyclone evaporator 10 of the 1st distillation stage, in which the temperature is maintained at 360 ° C by heating the vertical cylindrical wall by electric heaters 29 and in which the resulting vapor-liquid mixture is divided into vapor and liquid phases. To separate the pas
- 3 010729 рожидкостной смеси используется центробежная сила. Так, например, при подаче предварительно диспергированного нагревом потока парожидкостной смеси на криволинейную поверхность при скорости 10 м/с и радиусе кривизны 5 см создается искусственное поле тяжести, примерно в 200 раз превышающее земное тяготение. При этом быстрая коагуляция жидкости с резким уменьшением поверхности разделения фаз препятствует обратному поглощению углеводородных компонентов из паровой фазы. По подогреваемой вертикальной цилиндрической стенке циклонного испарителя в виде тонкой пленки стекает жидкая фаза перерабатываемого сырья.- 3 010729 liquid mixture is used centrifugal force. So, for example, when applying a vapor-liquid mixture pre-dispersed by heating a stream onto a curved surface at a speed of 10 m / s and a radius of curvature of 5 cm, an artificial field of gravity is created that is approximately 200 times greater than the earth's intensity. At the same time, rapid coagulation of the liquid with a sharp decrease in the surface of phase separation prevents the reverse absorption of hydrocarbon components from the vapor phase. On the heated vertical cylindrical wall of the cyclone evaporator in the form of a thin film flows the liquid phase of the processed raw materials.
Жидкая фаза (мазут) из циклонного испарителя 10 поступает в трубчатый теплообменник 7, где его охлаждают и затем сливают в промежуточную емкость-накопитель 16. Паровую фазу охлаждают в охладителе 11 до температуры нижнего предела кипения второй фракции, например 200°С, и подают в циклонный испаритель 12 2-й ступени перегонки, в котором парожидкостную смесь разделяют на паровую и жидкую фазы. Жидкую фазу (дизельное топливо) подают в трубчатый теплообменник 8, где ее охлаждают и затем сливают в промежуточную емкость-накопитель 17. Паровая фаза из циклонного испарителя 12 2-й ступени перегонки поступает в охладитель 13, где ее охлаждают до температуры нижнего предела кипения третьей фракции, например 170°С, и подают в циклонный испаритель 143-й ступени перегонки, в котором парожидкостную смесь разделяют на паровую и жидкую фазы. Жидкую фазу (лигроин) подают в трубчатый теплообменник 9, где ее охлаждают и затем сливают в промежуточную емкость-накопитель 18. Паровая фаза из циклонного испарителя 14 поступает в охладитель 15, после чего образовавшийся бензин сливают в емкость 19. Мощность электронагревателей вертикальной цилиндрической стенки циклонных испарителей регулируется датчиками температуры 20-26 на входе и выходе в циклонные испарители 10, 12, 14, причем показания термодатчика на выходе должны совпадать с показаниями термодатчика на входе в циклонный испаритель. Движение жидкой фазы из циклонных испарителей в емкости-накопители через теплообменники осуществляется за счет действия гравитационных сил и избыточного давления паров углеводородов.The liquid phase (fuel oil) from the cyclone evaporator 10 enters the tubular heat exchanger 7, where it is cooled and then poured into the intermediate storage tank 16. The vapor phase is cooled in the cooler 11 to the temperature of the lower boiling point of the second fraction, for example 200 ° C, and served in cyclone evaporator 12 2nd stage distillation, in which the vapor-liquid mixture is divided into vapor and liquid phases. The liquid phase (diesel fuel) is fed to the tubular heat exchanger 8, where it is cooled and then poured into the intermediate storage tank 17. The vapor phase from the cyclone evaporator 12 of the 2nd distillation stage enters the cooler 13, where it is cooled to the third boiling point fractions, for example 170 ° C, and fed to the cyclone evaporator of the 143rd distillation stage, in which the vapor-liquid mixture is divided into vapor and liquid phases. The liquid phase (ligroin) is fed to the tubular heat exchanger 9, where it is cooled and then poured into the intermediate storage tank 18. The vapor phase from the cyclone evaporator 14 enters the cooler 15, after which the gasoline formed is poured into the container 19. The power of the vertical cylindrical cyclone electric heaters The evaporators are controlled by temperature sensors 20-26 at the inlet and outlet to the cyclone evaporators 10, 12, 14, and the temperature sensor reading at the output must match the temperature sensor reading at the cyclone evaporator input. The movement of the liquid phase from cyclone evaporators in storage tanks through heat exchangers is carried out due to the action of gravitational forces and excessive pressure of hydrocarbon vapors.
Таким образом, выполнение циклонных испарителей в виде теплоизолированных от внешней среды циклонов с подогреваемой, например, электронагревателями вертикальной цилиндрической стенкой, регулирование мощности подогрева, введение промежуточных емкостей-накопителей, при этом уровень выхода жидкости из циклона относительно поверхности земли должен находиться не ниже максимально возможного уровня жидкости в промежуточной емкости-накопителе, а ввод жидкости в промежуточную емкость-накопитель должен осуществляться под возможный минимальный уровень жидкости, позволяет обеспечить свободное истечение жидкой фазы по стенкам циклона в трубопровод, затем в теплообменники, а из теплообменников в промежуточные емкости-накопители за счет гравитационных сил и избыточного давления паров в циклонных испарителях.Thus, the implementation of cyclone evaporators in the form of thermally insulated from the external cyclones with a heated vertical cylindrical wall, for example, electric heaters, heating power control, the introduction of intermediate storage tanks, while the level of liquid discharge from the cyclone relative to the surface of the earth should not be lower than the maximum possible level liquids in the intermediate storage tank, and the input of the liquid in the intermediate storage tank should be carried out under the possible minimum The liquid level makes it possible to ensure free flow of the liquid phase along the walls of the cyclone into the pipeline, then into heat exchangers, and from heat exchangers to intermediate storage tanks due to gravitational forces and excessive vapor pressure in cyclone evaporators.
Таким образом, в классической конструкции циклонного испарителя при работе циклона в оптимальном режиме (скорость парожидкостной смеси на входе в циклон около 20 м/с) эпюры скоростей в циклонном испарителе таковы, что с парами легких фракций из циклонного испарителя может уйти лишь небольшая часть паров тяжелых фракций за счет турбулентности на границе областей с парами легких и тяжелых фракций. Сочетание этого эффекта с интенсивным неравновесным разделением жидкой и паровой фаз в циклоне, с дополнительной возможностью компенсации теплопотерь, вызванных работой расширения паров на входе в циклон и теплоотдачей в окружающую среду, с помощью подогрева стенки циклона, позволяет построить эффективную малогабаритную установку с четким разделением углеводородного сырья на фракции и получением качественных продуктов, в том числе моторных топлив, без применения ректификационных колонн.Thus, in the classical design of a cyclone evaporator when the cyclone operates in the optimal mode (the velocity of the vapor-liquid mixture at the cyclone entrance is about 20 m / s), the velocity diagrams in the cyclone evaporator are such that only a fraction of the heavy vapor from the cyclone evaporator can escape from the light fractions fractions due to turbulence at the boundary of areas with pairs of light and heavy fractions. The combination of this effect with intense non-equilibrium separation of liquid and vapor phases in a cyclone, with the additional ability to compensate for heat losses caused by the work of expanding the vapors at the cyclone inlet and heat transfer to the environment, using a heated cyclone wall, allows you to build an effective small-sized installation with a clear separation of hydrocarbons into fractions and obtaining high-quality products, including motor fuels, without the use of distillation columns.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101935/04A RU2301250C1 (en) | 2006-01-24 | 2006-01-24 | Hydrocarbon feedstock distillation process and plant |
| PCT/RU2006/000370 WO2007086774A1 (en) | 2006-01-24 | 2006-07-12 | Method for distilling a hydrocarbon material and a plant for carrying out said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200801088A1 EA200801088A1 (en) | 2008-08-29 |
| EA010729B1 true EA010729B1 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=38309476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200801088A EA010729B1 (en) | 2006-01-24 | 2006-07-12 | Method for distilling a hydrocarbon material and a plant for carrying out said method |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101360807B (en) |
| EA (1) | EA010729B1 (en) |
| RU (1) | RU2301250C1 (en) |
| WO (1) | WO2007086774A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103436283A (en) * | 2013-09-12 | 2013-12-11 | 扬中市金元化工电力设备厂 | Distillation kettle |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2458297C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" | Gas mixture separation method |
| RU2458298C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" | Gas mixture separation method |
| CN103768818B (en) * | 2012-10-24 | 2017-03-29 | 辽宁左旋节能科技有限公司 | Negative-pressure type hydrocarbon solvent distilling machinery |
| EA030309B1 (en) * | 2013-12-02 | 2018-07-31 | Игорь Иванович ГЛИНЯСТИКОВ | Hydrocarbon raw material distillation method |
| RU2607089C2 (en) * | 2013-12-18 | 2017-01-10 | Надежда Васильевна Копыл | Method of controlling process control and list of produced oil products during oil refining (versions) |
| RU2628508C1 (en) * | 2015-04-29 | 2017-08-17 | Надежда Васильевна Копыл | Processing method of heavy vacuum gasoil |
| RU2683267C1 (en) * | 2018-10-01 | 2019-03-27 | Александр Владимирович Данилов | Installation for processing liquid hydrocarbons |
| RU2701860C1 (en) | 2019-03-19 | 2019-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЭТН-Циклон" | Pyrolysis method of liquid and gaseous hydrocarbons and device for its implementation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043779C1 (en) * | 1994-02-28 | 1995-09-20 | Александр Васильевич Пушмынцев | Installation for refining of crude oil and oil products |
| RU2091432C1 (en) * | 1995-05-26 | 1997-09-27 | Научно-производственная фирма "Южуралнеруд" | Method of producing stable long fraction of light hydrocarbons from oil-gas condensate |
| RU2186085C2 (en) * | 1998-07-20 | 2002-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект" | Method of producing motor fuels from hydrocarbon raw materials |
| RU2211853C2 (en) * | 2001-07-23 | 2003-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект" | Atmospheric-and-vacuum distillation unit for producing fuel fractions from hydrocarbon feedstock |
-
2006
- 2006-01-24 RU RU2006101935/04A patent/RU2301250C1/en not_active IP Right Cessation
- 2006-07-12 WO PCT/RU2006/000370 patent/WO2007086774A1/en active Application Filing
- 2006-07-12 EA EA200801088A patent/EA010729B1/en not_active IP Right Cessation
- 2006-07-12 CN CN200680051680.3A patent/CN101360807B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043779C1 (en) * | 1994-02-28 | 1995-09-20 | Александр Васильевич Пушмынцев | Installation for refining of crude oil and oil products |
| RU2091432C1 (en) * | 1995-05-26 | 1997-09-27 | Научно-производственная фирма "Южуралнеруд" | Method of producing stable long fraction of light hydrocarbons from oil-gas condensate |
| RU2186085C2 (en) * | 1998-07-20 | 2002-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект" | Method of producing motor fuels from hydrocarbon raw materials |
| RU2211853C2 (en) * | 2001-07-23 | 2003-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект" | Atmospheric-and-vacuum distillation unit for producing fuel fractions from hydrocarbon feedstock |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103436283A (en) * | 2013-09-12 | 2013-12-11 | 扬中市金元化工电力设备厂 | Distillation kettle |
| CN103436283B (en) * | 2013-09-12 | 2015-05-13 | 扬中市金元化工电力设备厂 | Distillation kettle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101360807A (en) | 2009-02-04 |
| RU2301250C1 (en) | 2007-06-20 |
| EA200801088A1 (en) | 2008-08-29 |
| CN101360807B (en) | 2012-12-12 |
| WO2007086774A1 (en) | 2007-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA010729B1 (en) | Method for distilling a hydrocarbon material and a plant for carrying out said method | |
| JP6643769B2 (en) | Cogeneration of delayed coking plant | |
| SU959631A3 (en) | Method for cooling cracking gases | |
| MXPA04008942A (en) | A compact rectifying unit for separation of mixed fluids and rectifying process for separation of such mixed fluids. | |
| NO314042B1 (en) | Process and plant for refining spent oil and cyclone vacuum evaporator for treating the oil | |
| RU2544994C1 (en) | Method and unit for oil preliminary distillation | |
| RU2694771C1 (en) | Method of heat recovery of waste process fluids | |
| RU2683267C1 (en) | Installation for processing liquid hydrocarbons | |
| RU91337U1 (en) | HYDROCARBON RAW MATERIAL PROCESSING PLANT | |
| RU2086603C1 (en) | Method for separation into fractions of petroleum oils, mazut, or asphalt; methods and apparatus for creating vacuum and condensing distillate vapor from the top of vacuum column | |
| RU2206596C2 (en) | Hydrocarbon feedstock distillation process to produce fuel fractions | |
| RU2191800C2 (en) | Method of primary distillation of hydrocarbon raw material (gas condensate and oil) | |
| RU2211853C2 (en) | Atmospheric-and-vacuum distillation unit for producing fuel fractions from hydrocarbon feedstock | |
| RU2261135C1 (en) | Plant for refining oil raw materials | |
| RU2762726C1 (en) | Installation for processing of crude hydrocarbon | |
| RU2199572C1 (en) | Petroleum distillation | |
| RU2106388C1 (en) | Crude oil treatment installation | |
| RU43541U1 (en) | OIL REFINING INSTALLATION | |
| RU24197U1 (en) | PRIMARY PROCESSING INSTALLATION RECTIFICATION UNIT FOR CARBOHYDRATE-CONTAINING RAW MATERIALS | |
| RU38631U1 (en) | INSTALLATION OF OIL ATMOSPHERIC RIVER | |
| US2060338A (en) | Heating of fluid | |
| RU2581360C2 (en) | Primary oil refining plant | |
| SU17541A1 (en) | Method of heat treatment of mineral oil | |
| RU17004U1 (en) | OIL REFINING STATION FOR DISPERSION OF MULTICOMPONENT MIXTURES | |
| RU45387U1 (en) | INSTALLATION OF PRIMARY OIL PROCESSING |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY MD RU |
|
| QB4A | Registration of a licence in a contracting state | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ KG TJ TM |