PL191265B1 - Sposób rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych i układ do rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych obejmujący wielostopniowe chłodzenie mieszaniny poreakcyjnej do temperatury od 40°C do 60°C, oddzielanie gazów kolejno pod wysokim i pod niskim ciśnieniem, podgrzewanie ciekłych produktów, strippowania pod ciśnieniem od 1,0 do 1,5 MPa i rozdestylowania na frakcje, znamienny tym, że fazę ciekłą z mieszaniny poreakcyjnej po separacji niskociśnieniowej gazów kolejno ogrzewa się ciepłem frakcji pozostałościowej, ciepłem strumienia mieszaniny poreakcyjnej............ 2. Układ do rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych złożony z układu wymiany ciepła między produktami a surowcami, niskotemperaturowych separatorów wysokociśnieniowego i niskociśnieniowego, układu podgrzewania ciekłych produktów, strippera, głównej kolumny rektyfikacyjnej i kolumny stabilizacyjnej frakcji benzynowej, znamienny tym, że układ podgrzewania ciekłych produktów z separatora niskociśnieniowego (10) zawiera co najmniej pięć wymienników ciepła ogrzewanych kolejno: wymiennik ciepła (11) ciepłem frakcji pozostałościowej z głównej kolumny rektyfikacyjnej......

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych i układ do rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych, zwłaszcza łagodnego hydrokrakowania olejowych frakcji z próżniowej destylacji ropy.

Hydrokraking jest procesem destrukcyjnym, w którym wysokowrzące węglowodory zawarte w próżniowych frakcjach olejowych z destylacji ropy ulegają przekształceniu w niżej wrzące węglowodory tworzące takie produkty jak: gaz opałowy, gaz płynny, frakcje benzyny, paliwa odrzutowego oraz oleju napędowego. Proces hydrokrakingu realizowany jest zwykle w temperaturach 360-450°C i pod ciśnieniem wodoru 7-21 MPa z wykorzystaniem katalizatorów bifunkcyjnych krakująco - uwodorniających. Mieszanina poreakcyjna wyprowadzana z układu reaktorowego procesu hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych składa się z wodoru, z produktów krakowania i z nie przereagowanego surowca. Skład tej mieszaniny zmienia się w szerokim zakresie, w zależności od parametrów procesu, rodzaju i aktywności zastosowanego katalizatora. Skład wytworzonych produktów hydrokrakowania zależy w dużym stopniu od realizowanego stopnia konwersji, czyli względnej ilości skrakowanego surowca -ze wzrostem stopnia konwersji w produktach hydrokrakowania rośnie zawartość lekkich węglowodorów wrzących poniżej temperatury wrzenia surowca i jednocześnie maleje zawartość wodoru.

Rozdział tak skomplikowanej mieszaniny jaką są produkty hydrokrakowania stanowi duży problem, który musi być rozwiązywany etapowo. Zwykle mieszaninę poreakcyjną opuszczającą układ reaktorowy pod ciśnieniem 7-21 MPa w temperaturze 360-450°C ochładza się, a następnie pod ciśnieniem procesu hydrokrakingu oddziela się gaz wodorowy, który jest zawracany do układu reaktorowego. Ciekłe produkty po rozprężeniu i oddzieleniu zdesorbowanych gazów, strippuje się pod umiarkowanym ciśnieniem 0,5-2,5 MPa w celu usunięcia siarkowodoru i lekkich węglowodorów, a następnie poddaje się je rozdestylowaniu na pożądane frakcje pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego.

Znane są dwa podstawowe sposoby separacji gazów różniące się temperaturą, do której ochładza się mieszaninę poreakcyjną - separacja wysokotemperaturowa realizowana jest przy ochłodzeniu do temperatury 200-250°C, zaś separacja niskotemperaturowa wymaga ochłodzenia do temperatur 40-60°C. Separacja wysokotemperaturowa daje wymierne korzyści energetyczne ale powoduje zwiększone straty wodoru, natomiast separacja niskotemperaturowa przy niskich stratach wodoru wymaga ogrzewania strumienia produktów przed strippowaniem. W praktyce technologicznej separacja wysokotemperaturowa stosowana zwykle bywa w procesach o wysokim stopniu konwersji, natomiast separacja niskotemperaturowa stosowana zwykle bywa w łagodnych wersjach procesu hydrokrakowania.

W znanych procesach hydrokrakowania, zwłaszcza łagodnego, frakcji olejowych z próżniowej destylacji ropy, mieszaninę poreakcyjną schładza się, ogrzewając surowiec i gaz wodorowy kierowany do reakcji, a następnie schładza się ogrzewając ciekłe produkty przed strippowaniem. Po schłodzeniu mieszaniny poreakcyjnej do temperatury około 40-60°C w separatorze wysokociśnieniowym oddziela się gaz wodorowy zawracany do reakcji od fazy ciekłej, którą przez turbinę ekspansyjną lub zawór rozprężający kieruje się do separatora niskociśnieniowego. Gazy oddzielone w separatorze niskociśnieniowym w temperaturze 40-60°C i pod ciśnieniem 0,5-2,5 MPa poddawane są dalszej przeróbce, zaś ciekłą fazę węglowodorową, będącą głównym ciekłym strumieniem produktów, po ogrzaniu ciepłem mieszaniny poreakcyjnej a następnie ciepłem ciężkiego oleju napędowego i ciepłem pozostałości z kolumny rektyfikacyjnej, podaje się do strippera. Po oddzieleniu w stripperze siarkowodoru i lekkich węglowodorów, cięższe węglowodory podgrzewa się w piecu do temperatury 350-390°C i podaje się do głównej kolumny frakcjonującej. Jako destylaty z kolumny frakcjonującej odbiera się ze szczytu benzynę niestabilizowaną, następnie w postaci odbiorów bocznych frakcję paliwa lotniczego, lekki olej napędowy i ciężki olej napędowy oraz pozostałość podestylacyjną. Odebrane destylaty są chłodzone w chłodnicach powietrznych i/lub wodnych. Ciepło ciężkiego oleju napędowego, strumienia o wysokiej temperaturze, częściowo odzyskuje się podgrzewając fazę ciekłą kierowaną do kolumny strippingowej. Pozostałość z głównej kolumny frakcjonującej ochładza się oddając ciepło w wyparce strippera lekkiego oleju napędowego, podgrzewając ciekłą fazę z separacji kierowaną do strippera, w wytwornicy pary i schładza się ostatecznie w chłodnicy powietrznej i/lub wodnej.

Znane sposoby rozdziału produktów procesu hydrokrakowania z zastosowaniem separacji niskotemperaturowej, nie zapewniają odpowiedniego stopnia rozdziału i elastyczności funkcjonowania strippera, bowiem nie zapewniają dostarczenia niezbędnej ilości ciepła do kolumny strippującej. Ponadto znane sposoby mają tę niekorzystną cechę, że odzysk ciepła dostarczonego do układu

PL 191 265 B1 w piecach technologicznych jest stosunkowo niewielki, co powoduje wysokie zużycie mediów energetycznych w procesie.

Sposób rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych według wynalazku obejmuje wielostopniowe chłodzenie mieszaniny poreakcyjnej do temperatury od 40°C do 60°C, a następnie oddzielanie gazów kolejno pod wysokim i pod niskim ciśnieniem. Fazę ciekłą z mieszaniny poreakcyjnej po separacji niskociśnieniowej gazów kolejno ogrzewa się ciepłem frakcji pozostałościowej, ciepłem strumienia mieszaniny poreakcyjnej po wstępnym ochłodzeniu obiegowym gazem wodorowym i surowcem, ciepłem strumienia produktu lekkiego oleju napędowego, potem ciepłem produktu ciężkiego oleju napędowego a w końcu ciepłem frakcji pozostałościowej do temperatury nie mniejszej niż 250°C, korzystnie powyżej 260°C, a następnie poddaje się strippowaniu pod ciśnieniem od 1,0 do 1,5 MPa. W czasie procesu strippowania za pomocą pary wodnej dostarczanej do dolnej części kolumny strippingowej z ciekłych produktów hydrokrakowania wydziela się H2S i lekkie węglowodory. Wystrippowane ciekłe produkty rozdestylowywuje się na frakcje: benzynową, paliwa odrzutowego, lekkiego i ciężkiego oleju napędowego, oraz na pozostałość podestylacyjną. Ciepło frakcji pozostałościowej wykorzystuje się do ogrzewania ciekłych produktów przed stripperem, wytwarzania pary wodnej oraz do ogrzewania ciekłych produktów po separacji niskociśnieniowej. Frakcje benzynowe otrzymane ze strippowania i z rozdestylowania łączy się i poddaje się rektyfikacji odbierając gaz płynny, stabilizowaną frakcję benzynową i gazy.

Układ do rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych według wynalazku obejmuje układ wymiany ciepła między produktami a surowcami oraz chłodnicę powietrzną i/lub wodną połączony z niskotemperaturowymi separatorami: wysokociśnieniowym i niskociśnieniowym. Ciekłe produkty z separatora niskociśnieniowego kieruje się do układu podgrzewania zawierającego co najmniej pięć wymienników ciepła ogrzewanych kolejno: ciepłem frakcji pozostałościowej z głównej kolumny rektyfikacyjnej wyprowadzanym po węźle wytwarzania pary w temperaturze 190-220°C, ciepłem strumienia mieszaniny poreakcyjnej po oddaniu ciepła do gazu wodorowego i do surowca - olejów próżniowych, ciepłem strumienia produktu lekkiego oleju napędowego, następnie ciepłem produktu ciężkiego oleju napędowego, ciepłem frakcji pozostałościowej wprost z kolumny głównej rektyfikacyjnej. Pozostałość z kolumny strippingowej po podgrzaniu w piecu przechodzi do głównej kolumny rektyfikacyjnej gdzie jest rozdzielana na frakcje. Frakcje benzynowe z kolumny strippingowej i z głównej kolumny rektyfikacyjnej są wspólnie rozdzielane w kolumnie stabilizacyjnej frakcji benzynowych.

Sposób według wynalazku zapewnia zwiększenie elastyczności procesu strippowania, pozwalając na pracę instalacji przy przerobie szerokiej gamy surowców i stopni konwersji, i zapewniając nawet w ekstremalnych warunkach, przy zwiększonej ilości lekkich węglowodorów, H2S i frakcji benzynowych, skuteczny rozdział produktów hydrokrakowania. Dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła do głównego strumienia ciekłych produktów przed strippowaniem następuje tylko na drodze wymiany ciepła z istniejącymi strumieniami, co znacznie poprawia wskaźniki zużycia energii cieplnej w procesie.

Sposób według wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku. Surowiec, będący próżniową frakcją olejową z destylacji ropy naftowej, podgrzany w wymienniku ciepła 1 do temperatury 345°C po zmieszaniu z gazem wodorowym obiegowym 2 ogrzanym w wymienniku 3 do temperatury około 310°C, a następnie w piecu 4 do temperatury około 380-400°C wynikającej z konieczności uzyskania temperatury około 356°C dla mieszaniny gazu wodorowego obiegowego i surowca olejowego jest kierowany do układu reaktorowego 5, gdzie zachodzi proces hydrokrakowania pod ciśnieniem 14,7 MPa. Mieszanina poreakcyjna podgrzewając gaz wodorowy w wymienniku 3 i surowiec w wymienniku ciepła 1 ochładza się do temperatury 190-240°C, następnie w wymienniku ciepła 6 ogrzewając ciekłą fazę węglowodorową z separatora niskociśnieniowego 10 ochładza się do temperatury 145-175°C, a w chłodnicy powietrznej i wodnej 7 dochładza się do temperatury 50-60°C. Przed chłodnicą 7 do strumienia mieszaniny poreakcyjnej dodaje się gaz wodorowy uzupełniający zużycie i straty wodoru w procesie, oraz wodę do rozpuszczenia między innymi soli amonowych. W temperaturze 50-60°C i pod ciśnieniem 13,95 MPa wprowadza się mieszaninę poreakcyjną do separatora wysokociśnieniowego 8 gdzie oddzielana jest faza gazowa, która po sprężeniu w kompresorze 9 jako gaz wodorowy obiegowy zawracany jest do układu reaktorowego, częściowo po ogrzaniu w wymiennikach 3 i piecu 4 zmieszany z surowcem, a częściowo jako zimny gaz chłodzący wprost między złoża katalizatora w układzie reaktorowym 5, zaś fazę ciekłą po rozprężeniu do ciśnienia 1,85 MPa w ekspanderze lub na zaworze regulacyjnym kieruje się do separatora niskociśnieniowego 10. Oddzielone w separatorze niskociśnieniowym 10 zdesorbowane gazy kieruje się do dalszej przeróbki, zaś ciekłą fazę węglowodorową podgrzewa się do temperatury około 90-110°C w wymien4

PL 191 265 B1 niku 11 kosztem ciepła pozostałości 31 z głównej kolumny frakcjonującej 22, wstępnie ochłodzonej w wymienniku ciepła 14 i wytwornicy pary 15. Tak podgrzaną fazę ciekłą produktów dalej podgrzewa się do temperatury 190-210°C w wymienniku ciepła 6 za pomocą mieszaniny poreakcyjnej, a następnie w wymienniku ciepła 12 za pomocą lekkiego oleju napędowego 29 do tempe-ratury 200-220°C, w wymienniku ciepła 13. za pomocą ciężkiego oleju napędowego 30 do temperatury 210-230°C i w wymienniku ciepła 14 za pomocą pozostałości 31. Podgrzaną do temperatury 250-270°C fazę ciekłą produktów podaje się do kolumny strippującej 16 o sprawności około 20 półek teoretycznych, gdzie pod ciśnieniem 1,2 MPa za pomocą pary wodnej o temperaturze 250°C zachodzi wydzielenie gazów i lekkich frakcji benzynowych, które po częściowym skondensowaniu w kondensatorze 17 rozdziela się na fazę gazową kierowaną do dalszego przerobu, zaś faza ciekła, będąca niestabilizowaną benzyną, kieruje się częściowo jako orosienie kolumny strippującej, w ilości zależnej od żądanego rozdestylowania limitowanej ilością ciepła dostarczonego z surowcem, a pozostałą ilość 19 kieruje się jako część wsadu do kolumny stabilizującej 26. Produkty ciekłe po strippowaniu 20 podgrzewa się w piecu 21 do temperatury około 350-390°C i podaje się do głównej kolumny rektyfikacyjnej 22. W głównej kolumnie rektyfikacyjnej 22, pod ciśnieniem 0,17 MPa, rozdziela się ciekłe produkty reakcji na odbierane ze szczytu pary, które po skondensowaniu w kondensatorze 23 gromadzi się jako frakcję benzynową w zbiorniku 24 i częściowo kieruje się jako orosienie kolumny 22, a częściowo jako część wsadu 25 do kolumny stabilizującej 26, na frakcje boczne: frakcję paliwa lotniczego, lekki olej napędowy 29, ciężki olej napędowy 30, oraz pozostałość 31 odbieraną z dołu kolumny 22. Frakcję benzyny niestabilizowanej 19 z kolumny strippującej i frakcję 25 z głównej kolumny frakcjonującej miesza się i rozdestylowywuje pod ciśnieniem 1,76 MPa w kolumnie stabilizacyjnej 26, z której dołem odbiera się szeroką frakcję benzyny stabilizowanej, zaś opary ze szczytu kolumny, po skondensowaniu w kondensatorze 27 rozdziela się w separatorze 28 na fazę gazową kierowaną do dalszego przerobu i na fazę ciekłą zawracaną częściowo jako orosienie kolumny a częściowo odbieraną jako gaz płynny.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych obejmujący wielostopniowe chłodzenie mieszaniny poreakcyjnej do temperatury od 40°C do 60°C, oddzielanie gazów kolejno pod wysokim i pod niskim ciśnieniem, podgrzewanie ciekłych produktów, strippowania pod ciśnieniem od 1,0 do 1,5 MPa i rozdestylowania na frakcje, znamienny tym, że fazę ciekłą z mieszaniny poreakcyjnej po separacji niskociśnieniowej gazów kolejno ogrzewa się ciepłem frakcji pozostałościowej, ciepłem strumienia mieszaniny poreakcyjnej po wstępnym ochłodzeniu obiegowym gazem wodorowym i surowcem, ciepłem strumienia produktu lekkiego oleju napędowego, następnie ciepłem produktu ciężkiego oleju napędowego, następnie ciepłem frakcji pozostałościowej, do temperatury nie mniejszej niż 250°C, korzystnie powyżej 260°C, przy czym frakcja pozostałościowa ogrzewa ciekłe produkty przed stripperem, wytwarza parę wodną oraz ogrzewa ciekłe produkty po separacji niskociśnieniowej, zaś frakcje benzynowe ze strippowania i z rozdestylowania łączy się i poddaje się rektyfikacji odbierając gaz płynny, stabilizowaną frakcję benzynową i gazy.
2. 2. Układ do rozdziału produktów hydrokrakowania frakcji olejów próżniowych złożony z układu wymiany ciepła między produktami a surowcami, niskotemperaturowych separatorów wysokociśnieniowego i niskociśnieniowego, układu podgrzewania ciekłych produktów, strippera, głównej kolumny rektyfikacyjnej i kolumny stabilizacyjnej frakcji benzynowej, znamienny tym, że układ podgrzewania ciekłych produktów z separatora niskociśnieniowego (10) zawiera co najmniej pięć wymienników ciepła ogrzewanych kolejno: wymiennik ciepła (11) ciepłem frakcji pozostałościowej z głównej kolumny rektyfikacyjnej wyprowadzanym po węźle wytwarzania pary w temperaturze 190-220°C, wymiennik ciepła (6) ciepłem strumienia mieszaniny poreakcyjnej po oddaniu ciepła do obiegowego gazu wodorowego i do surowca, wymiennik ciepła (12) ciepłem strumienia produktu lekkiego oleju napędowego, wymiennik ciepła (13) ciepłem produktu ciężkiego oleju napędowego, i wymiennik ciepła (14) ciepłem frakcji pozostałościowej wprost z kolumny głównej rektyfikacyjnej.