PL151399B1

PL151399B1 - Sposób rozdzielania mieszaniny poreakcyjnej z procesu hydroodsiarczania oleju napędowego

Info

Publication number: PL151399B1
Application number: PL26847287A
Authority: PL
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1990-08-31
Also published as: PL268472A1

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 151 399

POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 87 10 26 (P. 268472)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 89 05 02

Opis patentowy opublikowano: 1991 01 31

Int. Cl.⁵ C10G 67/00

CZYI ELNIA

U· PotenToweo»»

Twórcy wynalazku: Lilia Sosno wska-Maciukiewicz, Helena Kowalewska-Zagrodnik _f .

Mirosława Popkowska, Tadeusz Chrapek, Kazimierz Frączek

Uprawniony z patentu: Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Rafineryjnego w Płocku, Płock (Polska)

Sposób rozdzielania mieszaniny poreakcyjnej z procesu hydroodsiarczania oleju napędowego

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdzielania mieszaniny poreakcyjnej otrzymanej w procesie katalitycznego hydroodsiarczania oleju napędowego, składającej się z odsiarczonego oleju napędowego, lekkich węglowodorów, wodoru i produktów reakcji wodoru ze związkami siarki, azotu i tlenu zawartymi w surowcu. Celem wynalazku jest zmniejszenie energochłonności procesu.

W znanych sposobach rozdzielania, w pierwszym etapie poddaje się mieszaninę poreakcyjną dwustopniowemu procesowi schłodzenia i seperacji przy jednoczesnym ogrzaniu oleju napędowego zasiarczonego i gazu wodorowego do reakcji. Po każdym stopniu schłodzenia mieszaninę cieczy i pary rozdziela się w separatorach. W pierwszym, tzw. gorącym, utrzymuje się temperaturę od 473-603K zależnie od dalszych metod rozdzielania, przewidzianych w procesie. Następuje w nim oddzielenie większej ilości ciekłego oleju napędowego odsiarczonego od pozostałych lżejszych składników, pozostających w fazie parowej. Fazę ciekłą podaje się do kolumny stabilizacyjnej w celu odpędzenia rozpuszczonych w niej węglowodorów lekkich, wodoru i siarkowodoru. Faza parowa składająca się głównie z gazu wodorowego tj. wodoru, lekkich węglowodorów oraz siarkowodoru i cięższych węglowodorów, w ilości zależnej od ciśnienia i temperatury w separatorze gorącym, poddaje się schłodzeniu, najpierw do około 413 - 473K ogrzewając gaz wodorowy wchodzący do reakcji i fazę ciekłą z separatora zimnego, a następnie w chłodnicy powietrznej lub wodnej do temperatury około 313K. Mieszanina cieczy i pary w temperaturze 313K spływa do drugiego separatora tzw. “zimnego, gdzie następuje oddzielenie zasiarczonego gazu wodorowego od wykroplonych węglowodorów. Fazę ciekłą z separatora zimnego podgrzewa się kosztem ciepła mieszaniny z separatora gorącego. Fazę gazową z separatora zimnego, gdzie utrzymywana jest temperatura około 313K i wysokie ciśnienie 3-5MPa, składającą się głównie z zasiarczonego gazu wodorowego poddaje się odsiarczaniu w procesie absorpcji siarkowodoru w roztworze aminy przebiegającym w niskiej temperaturze i przy wysokim ciśnieniu.

151 399

Fazy ciekłe z obu separatorów po połączeniu się, podaje się do kolumny stabilizacyjnej. W kolumnie tej pod ciśnieniem 4-7 ata odpędza się z oleju odsiarczonego rozpuszczone w nim lekkie węglowodory, siarkowodór i wodór za pomocą inertnego czynnika strippującego, najczęściej pary wodnej, lub na drodze destylacji. W tym drugim przypadku niezbędny jest piec w celu utrzymania odpowiedniej wysokiej temperatury w dole kolumny, rzędu 320-380°C. Główny produkt tj. olej odsiarczony po odpędzeniu lżejszych węglowodorów, wodoru i siarkowodoru odbiera się z dołu kolumny i schładza przez wykorzystanie jego ciepła do ogrzania surowca do stabilizacji lub tylko oleju zasiarczonego do procesu hydroodsiarczania. Wydzielone opary oraz ewentualnie czynnik strippujący odbiera się ze szczytu kolumny i skrapla w chłodnicach wodnych lub powietrznych. Część wykroplonych cięższych węglowodorów zawraca się jako orosienie do kolumny a pozostałą ilość wyprowadza na zewnątrz instalacji w postaci frakcji naftowej oraz ewentualnie wód zasiarczonych w przypadku stripingu parą wodną.

Nieskroplone opary poddaje się odsiarczaniu w sekcji absorbcji prowadzonej pod niskim ciśnieniem w roztworze aminy. Gaz wodorowy z absorpcji siarkowodoru pod wysokim ciśnieniem częściowo zawraca się do reakcji a częściowo odprowadza na zewnątrz. Gaz z sekcji absorpcji siarkowodoru pod niskim ciśnieniem odprowadza się, jako gaz opałowy, na zewnątrz. Zasiarczoną aminę z obu absorberów przesyła się do kolumny desorpcyjnej, gdzie następuje usunięcie z niej siarkowodoru.

Ciepło do kolumny desorpcyjnej dostarcza się przez wyparkę ogrzewaną parą wodną. Oczyszczoną z siarkowodoru aminę schładza się ogrzewając aminę zasiarczoną, podawaną do desorpcji, a następnie po schłodzeniu w chłodnicy wodnej do 30-40°C zawraca się do procesu absorpcji. Siarkowodór wraz z parą wodną ze szczytu desorbera po schłodzeniu i skropleniu pary wodnej spływa do zbiornika orosienia, skąd siarkowodór przesyła się do instalacji odzysku siarki. Wykroplona para wodna jest częściowo zawracana jako orosienie a pozostała ilość odprowadzana do węzła odsiarczania wód kwaśnych.

Opisane znane metody rozdzielania mieszaniny poreakcyjnej z hydroodsiarczania olejów napędowych mają tę niekorzystną cechę, że cała, znaczna, ilość par oleju napędowego zawarta w fazie parowej opuszczającej separator gorący musi być najpierw schłodzona do niskiej temperatury w wymiennikach ciepła i chłodnicy wodnej celem wykroplenia i oddzielenia jej w separatorze zimnym, a następnie ponownie ogrzana do wysokiej temperatury przed procesem stabilizacji. Niekorzystne jest również to, że ciepło oparów ze szczytu kolumny stabilizacyjnej odbierane jest tylko w chłodnicach powietrznych lub wodnych. Niepełne wykorzystanie ciepła strumieni technologicznych w znanych sposobach powoduje wysokie zużycie mediów energetycznych w procesie.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że fazę parową z separatora gorącego rozdziela się w układzie dwóch separatorów a ciepło strumienia oparów z kolumny stabilizacyjnej wykorzystuje się do ogrzewania kolumny desorpcyjnej.

W sposobie według wynalazku fazę parową uzyskaną po rozdzieleniu mieszaniny poreakcyjnej w separatorze gorącym, w temperaturze 453-523K, kieruje się do separatora pośredniego poprzez wymiennik ciepła, w którym schładza się ją do temperatury 393-473K, korzystnie 393-433K, gazem wodorowym podawanym do procesu. W separatorze pośrednim następuje rozdział wykroplonej fazy ciekłej, którą łączy się ze strumieniem fazy ciekłej z separatora gorącego, od fazy parowej, którą przez wymiennik ciepła i chłodnicę wodną kieruje się do separatora zimnego. W separatorze zimnym utrzymuje się temperaturę 293-323K, korzystnie 293-313K. Fazę ciekłą z separatora zimnego, po ogrzaniu jej w wymienniku ciepła ciepłem strumienia zasilającego separator zimny, łączy się z fazami ciekłymi z separatora gorącego i pośredniego i strumień ten, będący strumieniem niestabilizowanego oleju napędowego, podaje się do kolumny stabilizacyjnej. Fazę gazową z separatora zimnego podaje się do węzła usuwania siarkowodoru z gazu wodorowego. Opary ze szczytu kolumny stabilizacyjnej podaje się do wymiennika ciepła, w którym ogrzewają one absorbent w dole kolumny desorpcyjnej siarkowodoru z roztworu aminy. Opary, częściowo już skroplone, poddaje się dodatkowo schłodzeniu w chłodnicy wodnej i wprowadza do zbiornika orosienia kolumny stabilizacyjnej.

Okazało się, że zastosowanie w miejsce separatora zimnego, układu separatorów pośredniego i

151 399 zimnego pozwana na oddzielenie w separatorze pośrednim dużej części oleju zawartego w fazie parowej z separatora gorącego i wyeliminowanie tym sposobem konieczności schładzania tej części oleju przed separatorem zimnym i ponownego ogrzewania go przed kolumną stabilizacyjną. Efektywność oddzielania oleju w separatorze pośrednim jest nieoczekiwnie wysoka, mimo, że nie stosuje się przed nim żadnego dodatkowego chłodzenia w porównaniu ze znanymi sposobami; tylko około 25-30% strumienia wchodzącego do separatora pośredniego podaje się następnie, jako fazę pąrową do separatora zimnego.

Skutkami sposobu według wynalazku są lepsze wykorzystanie ciepła wprowadzanego do procesu w strumieniach technologicznych, zmniejszenie zużycia mediów energetycznych takich jak woda, para wodna i paliwo, oraz zmniejszenie powierzchni wymienników ciepła.

Sposób według wynalazku objaśniony jest przykładowo w oparciu o rysunek.

Olej zasiarczony 1 o temperaturze 303 - 323K ogrzewa się w wymienniku 2 kosztem ciepła oleju odsiarczonego 22 z kolumny stabilizacyjnej 21 do temperatury 413-443K, a następnie, po połączeniu z gazem wodorowym 46, w wymienniku 3, kosztem ciepła mieszaniny poreakcyjnej 7 do temperatury 573 - 623K, po czym mieszaninę 4 oleju zasiarczonego i gazu wodorowego kieruje się do pieca 5. Mieszanina po podgrzaniu w piecu do temperatury 623 - 643K przepływa do reaktora 6, w którym w obecności katalizatora, w temperaturze 643 - 663K i pod ciśnieniem 3-4 MPa zachodzi odsiarczanie oleju oraz inne reakcje uboczne. Mieszanina poreakcyjna 7 przepływa do wymiennika 3, gdzie schładza się do temperatury 453 - 523K ogrzewając surowiec 4, a następnie do separatora gorącego 8, gdzie rozdziela się na fazę gazową 9 i ciekłą 10. Faza ciekła 10 przepływa bezpośrednio do kolumny stabilizacyjnej 21. Fazę gazową 9 schładza się w wymienniku 11 do temperatury 393 - 433K ogrzewając gaz wodorowy 46 do temperatury 413 - 443K. Gaz wodorowy 46 łączy się następnie z olejem zasiarczonym 1 przed wymiennikiem 3, zaś faza gazowa 9 płynie do separatora pośredniego 12, gdzie ulega rozdziałowi na fazę gazową 14 i fazę ciekłą 13. Faza ciekła 13 po połączeniu ze strumieniem 10 płynie do kolumny stabilizacyjnej 21, zaś fazę gazową 14 schładza się w wymienniku 15 do temperatury 383 - 423K podgrzewając fazę ciekłą 18 z separatora zimnego 17, a następnie dochładza do temperatury 293 - 323K w chłodnicy wodnej 16 i podaje do separatora zimnego 17. Z separatora zimnego 17 odprowadza się fazę gazową 19 złożoną z zasiarczonego gazu wodorowego podawaną następnie do absorbera wysokociśnieniowego 33, gdzie następuje absorpcja zawartego w niej siarkowodoru. Odsiarczony gaz wodorowy 34 jest częściowo odprowadzany na zewnątrz jako strumień 43, a pozostały strumień 44 po połączeniu z gazem wodorowym 45 z zewnątrz, podawanym dla uzupełnienia strat wodoru i podwyższenia jego stężenia spręża się w kompresorze 46 i łączny strumień ogrzewa się w wymienniku 11 do temperatury 413-453K.

Fazę ciekłą 18 z separatora zimnego 17 po podgrzaniu w wymienniku 15 do temperatury 383-413K i po połączeniu z fazami ciekłymi 10,13 z pozostałych separatorów podaje się do kolumny stabilizacyjnej 21. W kolumnie stabilizacyjnej 21 następuje odpędzenie z odsiarczonego oleju, przy pomocy pary wodnej, rozpuszczonych w nim węglowodorów, siarkowodoru i wodoru. Stabilizowany i odsiarczony olej 22 z dołu kolumny 21 schładza się do temperatury 323 - 343K w wymienniku 2 podgrzewając surowiec 1, a następnie w miarę potrzeb dochładza w chłodnicy wodnej 23. Opary 24 ze szczytu kolumny 21 przepływają do wymiennika 40, gdzie schładza sią je do około 413 - 423K i w postaci mieszaniny cieczowo-parowej dochładza w chłodnicy wodnej 25 do 303 - 323K i podaje do zbiornika orosienia 26.

Część fazy węglowodorowej 29 zawraca się jako orosienie do kolumny stabilizacyjnej 21, zaś pozostałą ilość 28, złożoną z ciekłych produktów reakcji ubocznych, odprowadza się na zewnątrz. Zasiarczone wykropliny pary wodnej 27 odprowadza się do sekcji odsiarczania, zaś fazę gazową 30 składającą sią z zasiarczonych węglowodorów podaje się do kolumny absorpcji nieskociśnieniowej 31, gdzie następuje absorpcja w aminie zawartego w niej siarkowodoru. Odsiarczony gaz opałowy 32 ze szczytu absorbera 31 płynie do sieci gazu opałowego.

Aminę 35 z obu absorberów z rozpuszczonym w niej siarkowodorem podaje się do wymiennika 41, gdzie ogrzewa się je kosztem aminy zregenerowanej 38 z dołu desorbera 36 do tempertury około 373 - 383K, a następnie wprowadza do kolumny desorpcyjnej 36, gdzie następuje oddestylowanie z niej siarkowodoru z pewną ilością pary wodnej 37.

Zregenerowana amina 38 z dołu kolumny desorpcyjnej 36 płynie do wymiennika 41, gdzie schładza się ją do koło 333 - 343K, a następnie dochładza w chłodnicy wodnej 42 do temperatury 303-323K. Ciepło do procesu desorpcji dostarczane jest częściowo w wymienniku 40 kosztem

151 399 ciepła oparów 24, ze szczytu kolumny stabilizacyjnej a brakująca ilość w wymienniku 39 poprzez kondensację pary wodnej. Siarkowodór 37 z desorbera 34 przesyłany jest do instalacji odzysku siarki.

Opisany sposób rozdzielania mieszaniny poreakcyjnej powoduje zmniejszenie zużycia wody chłodzącej w wymiennikach 16 i 25, zmniejszenie zużycia pary wodnej w wymienniku 39, oraz umożliwia zmniejszenie powierzchni wymiany ciepła wymienników 16,18, 25 i 39.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób rozdziału mieszaniny poreakcyjnej z procesu hydroodsiarczania oleju napędowego, w którym mieszaninę poreakcyjną schłodzoną w wymiennikach do temperatury 453 - 523K rozdziela się w separatorze gorącym na fazę ciekłą i parową, znamienny tym, że fazę parową z tego separatora po schłodzeniu do temperatury 393-433K kosztem ogrzania gazu wodorowego kierowanego do procesu, rozdziela się w kolejnym separatorze, z którego fazę parową kieruje się poprzez wymiennik ciepła i chłodnicę do separatora zimnego, pracującego w temperaturze 293 - 323K korzystnie 293 - 313K, z którego fazę gazową wzbogaconą w wodór odprowadza się do węzła odsiarkowodorowania gazu wodorowego, a fazę ciekłą po ogrzaniu w wymienniku ciepła odprowadza się łącznie z fazami ciekłymi z pozostałych dwóch separatorów do kolumny stabilizacji odsiarczonego oleju napędowego, zaś opary ze szczytu kolumny stabilizacji schładza się ewentualnie w wymienniku ciepła, w którym ogrzewa się absorbent w dole kolumny desorpcyjnej dostarczając ciepło do procesu desorpcji siarkowodoru z roztworu aminy.

Zakład Wydawnictw LP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł