RU2065475C1

RU2065475C1 - Method of oily fraction selective refining

Info

Publication number: RU2065475C1
Application number: RU94025747A
Authority: RU
Inventors: Г.К. Зиганшин; А.А. Осинцев; Б.К. Марушкин; А.Ф. Бабиков; А.И. Елшин; Л.А. Поняев
Original assignee: Зиганшин Галимзян Каримович
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-08-20
Also published as: RU94025747A

Abstract

FIELD: oil refining. SUBSTANCE: oily fraction is fed to the middle part of extractor and contacted with solvent which is added to upper part of extractor in the presence of antisolvent. The latter is fed to bottom part of extractor. Part of extractive solvent removed from bottom of extractor is recovered to extractor above antisolvent inlet level and at temperature not exceeding that of raw feeding; part of raffinate solution removed from upper of extractor is recovered to extractor between raw and extractive solution feeding and at temperature not above that at outlet of extractor. EFFECT: improved method of refining. 7 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в процессах жидкостной экстракции, в частности, в нефтеперерабатывающей промышленности на установках очистки масляных фракций селективными растворителями, такими как фенол, фурфурол, N-диметилпирролидон и другими. The invention relates to the field of chemical technology and can be used in liquid extraction processes, in particular, in the oil refining industry in installations for the purification of oil fractions by selective solvents, such as phenol, furfural, N-dimethylpyrrolidone and others.

Известен способ селективной очистки масляных фракций [1] осуществляемый путем противоточного контактирования сырья (масляной фракции) с растворителем (фенолом), подаваемым в верхнюю зону (часть) экстрактора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу, т. е. прототипом, является способ селективной очистки масляных фракций путем противоточного контактирования сырья (F), вводимого в среднюю часть экстрактора с растворителем (S), вводимого на верхнюю теоретическую ступень, в присутствии антирастворителя (фенольной воды, С), подаваемого на нижнюю теоретическую ступень экстрактора, с последующей регенерацией растворителя из экстрактного и рафинатного растворов (Se и Sr, соответственно) в блоках регенерации (2) и получением рафината (r) и экстракта (e) [1] (приложение, фиг.1). A known method for the selective purification of oil fractions [1] is carried out by countercurrent contacting of the raw material (oil fraction) with a solvent (phenol) supplied to the upper zone (part) of the extractor. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed method, i.e., the prototype, is a method for the selective purification of oil fractions by countercurrent contacting of the feed (F) introduced into the middle part of the extractor with a solvent (S) introduced into the upper theoretical stage, the presence of an anti-solvent (phenolic water, C) supplied to the lower theoretical stage of the extractor, followed by regeneration of the solvent from the extract and raffinate solutions (Se and Sr, respectively) in the regeneration units and (2) and obtaining the raffinate (r) and the extract (e) [1] (Appendix, FIG. 1).

Основным недостатком данного способа является относительно низкий отбор рафината. Кроме этого отсутствуют резервы для повышения эффективности процесса жидкостной экстракции в промышленных аппаратах из-за малых количеств рафинатного раствора (рисайкла) в зоне ниже ввода сырья ("отгонной" части экстрактора). The main disadvantage of this method is the relatively low selection of raffinate. In addition, there are no reserves to increase the efficiency of the liquid extraction process in industrial apparatus because of the small amounts of raffinate solution (risicle) in the zone below the input of raw materials ("distant" part of the extractor).

Основной целью настоящего изобретения является повышение отбора рафината при селективной очистке масляных нефтяных фракций. The main objective of the present invention is to increase the selection of raffinate in the selective purification of oily oil fractions.

Поставленная цель достигается тем, что при селективной очистке масляных фракций путем противоточного контактирования сырья, вводимого в среднюю часть экстрактора, с растворителем, вводимым на верхнюю теоретическую ступень экстрактора, в присутствии антирастворителя, подаваемого на нижнюю теоретическую ступень экстрактора, с последующей регенерацией растворителя из экстрактного и рафинатного растворов в блоках регенерации и получением рафината и экстракта, часть экстрактного раствора, отводимого с нижней теоретической ступени, охлаждают до температуры, не превышающей температуры ввода сырья, и вводят в нижнюю часть экстрактора выше ввода антирастворителя, а часть рафинатного раствора, отводимого с верхней теоретической ступени экстрактора, охлаждают до температуры, не превышающей его температуры на выходе из экстрактора, и вводят в нижнюю часть экстрактора между вводами сырья и экстрактного раствора. This goal is achieved by the fact that in the selective purification of oil fractions by countercurrent contacting of the raw material introduced into the middle part of the extractor with a solvent introduced into the upper theoretical stage of the extractor, in the presence of an anti-solvent fed to the lower theoretical stage of the extractor, followed by regeneration of the solvent from the extract and raffinate solutions in regeneration blocks and obtaining raffinate and extract, part of the extract solution withdrawn from the lower theoretical stage, cooled wait to a temperature not exceeding the input temperature of the raw material, and injected into the lower part of the extractor above the input of the anti-solvent, and part of the raffinate solution withdrawn from the upper theoretical stage of the extractor is cooled to a temperature not exceeding its temperature at the outlet of the extractor, and introduced into the lower part extractor between inputs of raw materials and extract solution.

Ввод рециркулятов (рафинатного и экстрактного растворов) в экстрактор между вводами сырья и антирастворителя позволяет осуществить селективное перераспределение сырьевых компонентов и растворителя, связанное с их различной взаимной растворимостью во взаимодействующих между собой встречных потоках рафинатного и экстрактного растворов. В результате этого перераспределения происходит дополнительное извлечение ценных сырьевых компонентов из экстрактного раствора, поступающего в нижнюю часть экстрактора из зоны питания и увеличение отбора рафината в пересчете на массу исходного сырья. The introduction of recirculates (raffinate and extract solutions) into the extractor between the inputs of the raw material and the anti-solvent allows for selective redistribution of the raw components and solvent, associated with their different mutual solubility in the interacting counter flows of raffinate and extract solutions. As a result of this redistribution, an additional extraction of valuable raw materials from the extract solution entering the lower part of the extractor from the feed zone and an increase in the selection of raffinate in terms of the weight of the feedstock occur.

В связи с тем, что на каждой теоретической (равновесной) ступени происходит взаимный массообмен компонентами между взаимодействующими фазами до состояния фазового равновесия, в предлагаемом способе экстрактный раствор ступени ввода сырья содержит некоторое количество ценных сырьевых компонентов, потеря которых недопустима. Воздействием на этот экстрактный раствор рафинатным раствором удается выделить в основном ценные компоненты близкие по своей углеводородной природе к рафинатному раствору. При воздействии вторым рециркулятом при относительно низкой температуре, в виду его хорошей растворимости в экстрактном растворе, происходит выделение в виде рисайкла из экстрактного раствора желательных компонентов, включая среднюю и высокомолекулярную ароматику. Фенольная вода извлекает остатки желательных компонентов. Этим и объясняется выбор места ввода рециркулятов в экстрактор, а именно между вводами сырья и антирастворителя. Due to the fact that at each theoretical (equilibrium) stage there is a mutual mass transfer of components between the interacting phases to the state of phase equilibrium, in the proposed method, the extract solution of the raw material input stage contains a certain amount of valuable raw materials, the loss of which is unacceptable. By affecting this extract solution with a raffinate solution, it is possible to isolate mainly valuable components that are close in their hydrocarbon nature to the raffinate solution. When exposed to the second recirculate at a relatively low temperature, in view of its good solubility in the extract solution, the desired components are isolated in the form of a risicle from the extract solution, including medium and high molecular weight aromatics. Phenolic water extracts the remains of the desired components. This explains the choice of the place where the recirculates are introduced into the extractor, namely between the inputs of the raw material and the anti-solvent.

Предлагаемый способ реализуется в полной экстракционной колонне (экстракторе), т.е. состоящей из концентрационной части (выше ввода сырья), зоны питания и отгонной части (ниже ввода сырья). В отличие от прототипа в заявленном способе усилена эффективность работы отгонной части экстрактора за счет подачи рециркулятов между вводами сырья и антирастворителя, что позволило увеличить отбор рафината. The proposed method is implemented in a full extraction column (extractor), i.e. consisting of a concentration part (above the input of raw materials), a feed zone and a distant part (below the input of raw materials). In contrast to the prototype, the claimed method enhances the efficiency of the stripping part of the extractor by feeding recirculates between the inputs of the raw material and the anti-solvent, which made it possible to increase the selection of raffinate.

Увеличение и выравнивание массовых внутренних потоков рафинатного раствора и суммарных встречных взаимодействующих (или равновесных) потоков по ступеням (высоте аппарата) приводит к более эффективному взаимодействию внутренних потоков как в существующих промышленных экстракторах, в особенности работающих на пониженных загрузках по сырью, так и во вновь проектируемых аппаратах. The increase and alignment of the mass internal flows of the raffinate solution and the total counter interacting (or equilibrium) flows along the steps (apparatus height) leads to a more effective interaction of the internal flows both in existing industrial extractors, especially those working at lower feedstock loads, and in newly designed apparatuses.

Совокупность отличительных признаков, описанных выше, обеспечивает новые технические свойства предлагаемого способа: повышает отбор рафината за счет организации более высокой эффективности работы отгонной части и особенно в случае работы промышленных аппаратов на пониженных загрузках, увеличивает и выравнивает массовые внутренние потоки рафинатного раствора и суммарные встречные взаимодействующие (или равновесные) потоки по ступеням (высоте) экстрактора. The set of distinguishing features described above provides new technical properties of the proposed method: it increases the selection of raffinate due to the organization of a higher efficiency of the distillation part, and especially in the case of industrial devices at low loads, increases and evens out the mass internal flows of the raffinate solution and the total counter interacting ( or equilibrium) flows along the steps (height) of the extractor.

На фиг. 2 (приложение) представлена принципиальная схема предлагаемого способа. Сырье (F) подается на третью, считая с верху, теоретическую ступень контактирования (в принципе, можно предусмотреть несколько вводов сырья на различные ступени), противотоком ему в верхнюю часть экстрактора (на первую теоретическую ступень) подается растворитель (фенол, S) и для создания рисайкла на нижнюю (шестую) теоретическую ступень подается антирастворитель (фенольная вода, С). С низа экстрактора выводится экстрактный раствор Е-6, часть которого охлаждают в холодильнике (4) до температуры, не превышающей температуры подачи сырья, и в виде рециркулята Р2 подают на пятую теоретическую ступень, между вводами сырья и антирастворителя, а из оставшейся части экстрактного раствора выделяют фенол (Se) в блоке регенерации (5) и получают экстракт (e), представляющий собой, в основном, нежелательные компоненты, извлеченные растворителем из сырья, который выводят с установки. С верха экстрактора выводится рафинатный раствор (R 1), часть которого охлаждают в холодильнике (3) до температуры, не превышающей температуры на выходе рафинатного раствора из экстрактора, и в виде рециркулята Р1 вводят на четвертую теоретическую ступень, между вводами сырья и экстрактного раствора Р2, а оставшаяся часть поступает в блок регенерации (2), где после выделения из него растворителя (Sr) получают рафинат (r). Регенерированный растворитель (Sr и Se) возвращают в экстрактор (1). Рафинат r представляет собой очищенную от нежелательных компонентов масляную фракцию. In FIG. 2 (application) presents a schematic diagram of the proposed method. The feed (F) is fed to the third, counting from the top, theoretical contacting step (in principle, it is possible to provide several feed inputs to various steps), a countercurrent to it is fed to the upper part of the extractor (to the first theoretical step) (phenol, S) and for To create a risicle, an anti-solvent (phenolic water, C) is supplied to the lower (sixth) theoretical stage. Extract solution E-6 is discharged from the bottom of the extractor, part of which is cooled in the refrigerator (4) to a temperature not exceeding the feed temperature, and in the form of recycle P2, it is fed to the fifth theoretical stage, between the inputs of the feed and the anti-solvent, and from the remaining part of the extract solution phenol (Se) is recovered in the regeneration unit (5) and an extract (e) is obtained, which is mainly undesirable components recovered by the solvent from the feed, which is removed from the unit. A raffinate solution (R 1) is discharged from the top of the extractor, part of which is cooled in the refrigerator (3) to a temperature not exceeding the temperature at the outlet of the raffinate solution from the extractor, and is introduced into the fourth theoretical stage in the form of recirculate Р1 between the inputs of the raw material and the extract solution Р2 , and the remaining part enters the regeneration unit (2), where, after isolation of the solvent (Sr) from it, raffinate (r) is obtained. The regenerated solvent (Sr and Se) is returned to the extractor (1). Raffinate r is an oil fraction purified from undesirable components.

Для проверки эффективности предлагаемого способа на примере селективной очистки масляных фракций фенолом проведены исследования на ЭВМ (электронной вычислительной машине) адиабатической противоточной многоступенчатой жидкостной экстракции. Проведено несколько серий расчетов: первая соответствует известному способу (прототип), остальные предлагаемому способу. To test the effectiveness of the proposed method on the example of selective purification of oil fractions with phenol, studies were conducted on a computer (electronic computer) adiabatic countercurrent multistage liquid extraction. Several series of calculations were carried out: the first corresponds to the known method (prototype), the rest to the proposed method.

Предварительные лабораторные исследования показали, что эффективность промышленных экстракторов селективной очистки различных масляных фракций эквивалентна трем-шести теоретическим ступеням. В связи с этим при очистке четвертой масляной фракции фенолом в качестве прототипа была выбрана схема с шестью теоретическими ступенями, т.е. с более жесткими условиями, когда речь идет об увеличении выхода рафината. Preliminary laboratory studies have shown that the effectiveness of industrial extractors for the selective purification of various oil fractions is equivalent to three to six theoretical steps. In this regard, when cleaning the fourth oil fraction with phenol, a scheme with six theoretical stages was selected as a prototype. with more stringent conditions when it comes to increasing the yield of raffinate.

Температуры сырья, растворителя, антирастворителя, их расходы, выход и состав рафината и экстракта зависят от особенностей конкретного технологического процесса и требований, предъявляемых к качеству и выходу рафината. The temperatures of the feedstock, solvent, anti-solvent, their costs, yield and composition of the raffinate and extract depend on the characteristics of a particular process and the requirements for the quality and yield of raffinate.

Количество сырья (четвертая масляная фракция), растворителя (обводненный фенол) и антирастворителя (фенольная вода), их температуры ввода, а также число теоретических ступеней в экстракторе были одинаковы для всех серий расчетов. Соотношение указанных потоков, их составы и температуры приняты в соответствии с технологическим режимом промышленных установок селективной очистки четвертой масляной фракции фенолом. The amount of raw material (fourth oil fraction), solvent (flooded phenol) and anti-solvent (phenolic water), their input temperature, as well as the number of theoretical stages in the extractor were the same for all series of calculations. The ratio of these flows, their compositions and temperatures are taken in accordance with the technological regime of industrial plants for the selective purification of the fourth oil fraction with phenol.

Одним из основных элементов расчета на ЭВМ противоточной адиабатической многоступенчатой жидкостной экстракции является расчет коэффициентов активности, для расчета которых использовался метод группового вклада. Для этого на основании группового и химического анализов сырья сырье было представлено в виде модельной смеси, состоящей из двенадцати компонентов (парафины, изопарафины, нафтены, однокольчатая, многокольчатая ароматика и другие индивидуальные углеводороды) плюс два компонента фенол и вода. Таким образом расчет фазового равновесия между взаимодействующими потока на каждой теоретической ступени проводился для 14 компонентов. One of the main elements of computer calculation of countercurrent adiabatic multistage liquid extraction is the calculation of activity coefficients, for the calculation of which the group contribution method was used. For this, based on group and chemical analyzes of the raw materials, the raw materials were presented in the form of a model mixture consisting of twelve components (paraffins, isoparaffins, naphthenes, single-ring, multi-ring aromatics and other individual hydrocarbons) plus two components phenol and water. Thus, the calculation of the phase equilibrium between the interacting flow at each theoretical stage was carried out for 14 components.

Исходные данные:
Количество вводимого сырья, кг 200
Количество вводимого фенола, кг 340
Количество вводимой фенольной воды, кг 6
Температура ввода сырья, ^oC 67
Температура ввода фенола, ^oС 73
Температура ввода фенольной воды, ^oC 30
Содержание воды в феноле, массовые проценты 2
Содержание фенола в воде, массовые проценты 9
Массовое соотношение фенол:сырье 1,7:1,0
В примерах приведены результаты расчетов на ЭВМ по каждой серии "опытов" после выхода шестиступенчатой системы на стационарный режим, что подтверждалось материальным балансом (общий и по компонентам) процесса, постоянством качества и выхода рафината и экстракта, а также постоянством внутренних жидкостных потоков по массе и температурного профиля по ступеням.Initial data:
The amount of input raw material, kg 200
The amount of phenol introduced, kg 340
The amount of introduced phenolic water, kg 6
Input temperature of raw materials, ^o C 67
Phenol input temperature, ^o С 73
The temperature of the input phenolic water, ^o C 30
The water content of phenol, mass percent 2
The phenol content in water, mass percent 9
Mass ratio of phenol: raw materials 1.7: 1.0
The examples show the results of computer calculations for each series of "experiments" after the six-step system reaches stationary mode, which was confirmed by the material balance (overall and by components) of the process, the constancy of the quality and yield of the raffinate and extract, as well as the constancy of internal liquid flows by mass and temperature profile in steps.

Основными параметрами, оказывающими определяющее воздействие для достижения поставленной цели повышения отбора рафината по предлагаемому способу, являются количества и температуры рециркулятов, подаваемых на четвертую и пятую ступени. The main parameters that have a decisive effect to achieve the goal of increasing the selection of raffinate by the proposed method are the quantities and temperatures of the recirculates fed to the fourth and fifth stages.

Для количественной оценки влияния каждого из этих определяющих параметров на увеличение выхода (отбора) рафината r была проведена большая серия расчетов ("опытов") на ЭВМ с изменением значений указанных параметров в широких пределах для заданной системы. Количества рециркулятов варьировались от 0 (прототип) до 200 кг, а их температура от 40 до 60^oC.To quantify the effect of each of these determining parameters on increasing the yield (selection) of raffinate r, a large series of calculations ("experiments") were carried out on a computer with a wide variation of the values of these parameters for a given system. The number of recirculated materials ranged from 0 (prototype) to 200 kg, and their temperature was from 40 to 60 ^o C.

При реализации предлагаемого способа на промышленной установке потребуется оптимальный выбор температуры и количество вводимых в экстрактор рециркулятов. Необходимо отметить, в свою очередь, что количества вводимых в экстрактор рециркулятов будут зависеть не только от их температуры, но и от конкретных параметров технологического режима очистки, физической природы и свойств как очищаемого сырья, так и растворителя. When implementing the proposed method in an industrial plant, an optimal temperature choice and the amount of recirculated materials introduced into the extractor will be required. It should be noted, in turn, that the quantities of recirculates introduced into the extractor will depend not only on their temperature, but also on the specific parameters of the technological regime of purification, the physical nature and properties of both the raw material to be purified and the solvent.

Пример 1. Первая серия "опытов" (расчетов на ЭВМ) была направлена на исследование прототипа, т.е. известного способа селективной очистки масляных фракций. Получены следующие результаты, характеризующие способ селективной очистки масляных фракций путем противоточного контактирования сырья с фенолом, подаваемым в верхнюю часть экстрактора, в присутствии фенольной воды (антирастворителя), с последующей регенерацией фенола и получением рафината и экстракта. Example 1. The first series of "experiments" (computer calculations) was aimed at the study of the prototype, ie a known method for the selective purification of oil fractions. The following results were obtained that characterize the method for the selective purification of oil fractions by countercurrent contacting of the feed with phenol supplied to the upper part of the extractor in the presence of phenolic water (anti-solvent), followed by regeneration of phenol and obtaining raffinate and extract.

Отбор рафината r, мас. 68,1
Содержание фенола в рафинатном растворе, мас. 16,3
Содержание фенола в экстрактном растворе, мас. 80,5
Фактор расслаивания для первой ступени, мольный 0,849
Фактор расслаивания для четвертой ступени, мольный 1,000
Фактор расслаивания для пятой ступени, мольный 0,994
Фактор расслаивания для шестой ступени, мольный 0,943
Плотность сырья F при 20^oС, кг/м³ 950,4
Показатель преломления сырья F при 20^oС 1,531205
Плотность рафината r при 20^oС, кг/м³ 877,2
Показатель преломления рафината r при 20^oС 1,486493
Плотность экстракта e при 20^oС, кг/м³ 949,6
Показатель преломления экстракта e при 20^oС 1,530750
Пример 2. Большая серия расчетов на ЭВМ ("опытов") была направлена на исследование экстрактора по предлагаемому способу, отличающегося тем, что часть экстрактного раствора, отводимого с нижней теоретической ступени, охлаждают до температуры, не превышающей температуры ввода сырья, и вводят в нижнюю часть экстрактора выше ввода антирастворителя, а часть рафинатного раствора, отводимого с верхней теоретической ступени экстрактора, охлаждают до температуры, не превышающей его температуры на выходе из экстрактора, и вводят в нижнюю часть экстрактора между вводами сырья и экстрактного раствора.The selection of the raffinate r, wt. 68.1
The phenol content in the raffinate solution, wt. 16.3
The phenol content in the extract solution, wt. 80.5
The delamination factor for the first stage, molar 0.849
The delamination factor for the fourth stage, molar 1,000
The delamination factor for the fifth stage, molar 0,994
The delamination factor for the sixth step, molar 0,943
The density of raw materials F at 20 ^o C, kg / m ³ 950,4
The refractive index of raw materials F at 20 ^o With 1,531205
The density of the raffinate r at 20 ^o C, kg / m ³ 877,2
The refractive index of the raffinate r at 20 ^o With 1.486493
The density of the extract e at 20 ^o C, kg / m ³ 949,6
The refractive index of the extract e at 20 ^o With 1,530750
Example 2. A large series of computer calculations ("experiments") was aimed at studying the extractor according to the proposed method, characterized in that part of the extract solution withdrawn from the lower theoretical stage is cooled to a temperature not exceeding the input temperature of the raw material, and introduced into the lower part of the extractor is higher than the input of the anti-solvent, and part of the raffinate solution withdrawn from the upper theoretical stage of the extractor is cooled to a temperature not exceeding its temperature at the outlet of the extractor, and introduced into the lower part of the extractor raktora between inputs and raw materials extraction solution.

В таблицах 3-7 (см. приложение) представлена часть результатов приведенных расчетов, демонстрирующих возможность достижения поставленной цели и преимуществ предлагаемого способа по сравнению с прототипом. In tables 3-7 (see the appendix), a part of the results of the above calculations is presented that demonstrate the possibility of achieving the goal and the advantages of the proposed method compared to the prototype.

Представленные сведения о результатах исследования прототипа (приложение, табл. 1, 2) и рассматриваемого способа (табл.4-7) позволяют сделать следующие основные обобщения. Проведенные исследования подтверждают принципиальную возможность повышения выхода (отбора) рафината по рассматриваемому способу. В частности, в исследуемой области показано влияние двух определяющих факторов на увеличение выхода рафината: количества и температуры рециркулятов (рафинатного раствора Р1 и экстрактного раствора Р2), подаваемых в экстрактор. The presented information about the results of the study of the prototype (application, table. 1, 2) and the method under consideration (table 4-7) allow us to make the following main generalizations. The conducted studies confirm the fundamental possibility of increasing the yield (selection) of raffinate by the considered method. In particular, in the study area, the influence of two determining factors on the increase in the yield of raffinate is shown: the amount and temperature of recirculates (raffinate solution P1 and extract solution P2) supplied to the extractor.

В таблицах 3 и 4 показано влияние температур и количеств рециркулятов (Р1 и Р2) на выход рафината. Видно, что на отбор рафината преимущественное воздействие оказывают количества подаваемых рециркулятов. Tables 3 and 4 show the effect of temperatures and quantities of recirculates (P1 and P2) on the yield of raffinate. It is seen that the selection of the raffinate is predominantly influenced by the amount of recirculated feed.

Повышение отбора рафината под влиянием этих факторов (температур и количеств рециркулятов) можно объяснить, в частности, ростом градиента температур по высоте экстрактора (табл.6) по сравнению с прототипом (табл.2). Так, если для прототипа разность температур между первой и шестой ступенями составляет 2,8^oС, то для рассматриваемого способа она изменяется от 6,1 до 11,3^oС, причем наблюдается рост градиента температур с увеличением количеств рециркулятов, подаваемых в экстрактор при заданных температурах (табл.8).The increase in the selection of raffinate under the influence of these factors (temperatures and quantities of recirculates) can be explained, in particular, by an increase in the temperature gradient along the height of the extractor (table 6) compared with the prototype (table 2). So, if for the prototype the temperature difference between the first and sixth steps is 2.8 ^o С, then for the method under consideration it varies from 6.1 to 11.3 ^o С, and there is an increase in the temperature gradient with an increase in the number of recirculates supplied to the extractor at preset temperatures (table 8).

Рост градиента температур способствует более эффективной очистке в процессе экстракции: улучшение селективности процесса, увеличение отбора ценных сырьевых компонентов и др. Значительное снижение температуры на четвертой, пятой и шестой ступенях является дополнительным источником создания рисайкла в нижней части экстрактора, что существенно улучшает работу зоны, расположенной ниже ввода сырья, и способствует увеличению отбора рафината с ростом подачи рециркулятов в экстрактор. An increase in the temperature gradient contributes to more efficient cleaning during the extraction process: improving the process selectivity, increasing the selection of valuable raw materials, etc. A significant decrease in temperature at the fourth, fifth and sixth steps is an additional source of creating a risicle in the lower part of the extractor, which significantly improves the operation of the zone located below the input of raw materials, and contributes to an increase in the selection of raffinate with an increase in the supply of recirculates to the extractor.

Важной характеристикой экстракторов гравитационного типа является разность плотностей взаимодействующих между собой встречных потоков рафинатного и экстрактного растворов по ступеням (высоте аппарата). В связи с малой разностью плотностей Δρ в отгонной части промышленных экстракторов, работающих по известному способу (прототип), наблюдается унос вместе с экстрактным раствором рафинатного раствора, находящегося в дисперсной фазе (это подтверждается отрицательным значением разности плотностей (табл.7)), что явно снижает выход ценных сырьевых компонентов в рафинате. An important characteristic of gravitational type extractors is the difference in the densities of the oncoming flows of the raffinate and extract solutions interacting with each other in steps (apparatus height). Due to the small density difference Δρ in the distant part of industrial extractors operating according to the known method (prototype), ablation is observed together with the extract solution of the raffinate solution in the dispersed phase (this is confirmed by the negative value of the density difference (Table 7)), which is clearly reduces the yield of valuable raw materials in the raffinate.

В предлагаемом способе наблюдается значительное увеличение разности плотностей рафинатного и экстрактного растворов для четвертой ступени и незначительное для пятой ступени. Разность этих плотностей, как известно, является движущей силой процесса сепарации и определяет интенсивность тепломассообмена взаимодействующих фаз в гравитационном экстракторе. In the proposed method, there is a significant increase in the density difference between the raffinate and extract solutions for the fourth stage and insignificant for the fifth stage. The difference in these densities, as is known, is the driving force of the separation process and determines the intensity of heat and mass transfer of the interacting phases in the gravitational extractor.

В то же время, в промышленных экстракционных аппаратах, работающих по предлагаемому способу, можно ожидать уменьшение уноса рисайкла, особенно в зоне ниже ввода сырья. At the same time, in industrial extraction apparatuses operating according to the proposed method, one can expect a decrease in the ablation of risicles, especially in the area below the input of raw materials.

Обоснование выбора пределов изменения температур рециркулятов в предлагаемом способе. Верхним (максимальным) значением температуры рециркулята Р1 принимается температура рафинатного раствора (R-1), выводимого из верхней части экстрактора. Если температура рециркулята Р1 будет выше принятой, то это повлечет за собой усложнение схемы подкачки рециркулята: необходимо устанавливать дополнительный нагреватель (теплообменник) параллельно с холодильником, что приведет к увеличению стоимости процесса и энергозатрат, усложнению управления процессом, снижению температурного градиента экстрактора (к снижению селективности процесса) и др. Согласно распределению температур по высоте экстрактора температура рециркулята Р2 не должна превышать температуры ввода сырья. Однако результаты расчетов (табл.3) показывают, что изменение температур рециркулятов в заданных пределах не оказывает значительного влияния на выход рафината, поэтому при реализации предлагаемого способа в промышленности не будут устанавливаться жесткие требования к поддержанию температур рециркулятов. The rationale for the selection of the temperature range of the recirculate in the proposed method. The upper (maximum) temperature value of the recirculate P1 is the temperature of the raffinate solution (R-1), which is removed from the top of the extractor. If the temperature of the recirculate P1 is higher than the accepted one, this will entail a complication of the pumping circuit of the recirculate: it is necessary to install an additional heater (heat exchanger) in parallel with the refrigerator, which will increase the cost of the process and energy consumption, complicate the process control, reduce the temperature gradient of the extractor (reduce selectivity process) and others. According to the temperature distribution along the height of the extractor, the temperature of the recirculated P2 should not exceed the temperature of the input of raw materials. However, the calculation results (Table 3) show that changing the temperatures of the recirculates within the specified limits does not significantly affect the yield of raffinate, therefore, when implementing the proposed method in industry, strict requirements for maintaining the temperatures of the recirculates will not be established.

Нижнее (наименьшее) значение температур рециркулятов неоднозначно и определяется условиями, при которых обеспечивается достаточная текучесть потоков, которая в свою очередь зависит от природы сырья, растворителя и теплофизических свойств рециркулятов, в частности, таких, как вязкость, плотность, температура застывания, теплоемкость и др. The lower (lowest) value of the temperatures of the recirculates is ambiguous and is determined by the conditions under which sufficient fluidity of the flows is ensured, which in turn depends on the nature of the raw materials, solvent, and thermophysical properties of the recirculates, in particular, such as viscosity, density, pour point, heat capacity, etc. .

И понижение температуры, и увеличение количеств вводимых в экстрактор рециркулятов одновременно способствуют увеличению выхода рафината, однако повышенный отбор рафината может повлечь ухудшение его качественных характеристик. При реализации предлагаемого способа на промышленных установках потребуется осуществить оптимальный выбор температуры и количеств вводимых в экстрактор рециркулятов, основанный на технико-экономическом анализе. Однако, необходимо особо подчеркнуть, что качество рафината r, удовлетворяющее техническим требованиям, является определяющим критерием при окончательном выборе анализируемых двух определяющих факторов. Both lowering the temperature and increasing the amounts of recirculates introduced into the extractor simultaneously contribute to an increase in the yield of raffinate, however, an increased selection of the raffinate can lead to a deterioration in its quality characteristics. When implementing the proposed method in industrial plants, it will be necessary to make the optimal choice of temperature and quantities of recirculates introduced into the extractor, based on a technical and economic analysis. However, it must be emphasized that the quality of the raffinate r, satisfying the technical requirements, is the determining criterion for the final selection of the analyzed two determining factors.

Необходимо отметить также, что количества вводимых в экстрактор рециркулятов будет зависеть не только от их температуры, но и от конкретных параметров технологического режима процесса экстракции, физической природы и свойств очищаемого сырья, а также предельной (допустимой) суммарной нагрузки потоков по сечению экстрактора, в особенности, для существующего оборудования. It should also be noted that the amount of recirculates introduced into the extractor will depend not only on their temperature, but also on the specific parameters of the technological mode of the extraction process, the physical nature and properties of the raw material to be cleaned, as well as the maximum (permissible) total load of flows along the extractor cross section, in particular , for existing equipment.

Анализ данных, представленных в таблицах 2 и 5, показывает, что отмечается увеличение потоков рафинатного раствора и, соответственно, за счет этого рост суммарных потоков на каждой ступени. Это свидетельствует о том, что рециркуляты извлекают из экстрактного раствора (Е-3) большую долю ценных компонентов, а на долю антирастворителя остается меньшая часть. Суммарная нагрузка экстрактора по встречным взаимодействующим потокам рафинатного и экстрактного растворов значительно возрастает с увеличением количеств рециркулятов. Analysis of the data presented in tables 2 and 5 shows that there is an increase in the flows of the raffinate solution and, accordingly, due to this, an increase in the total flows at each stage. This indicates that recirculates extract a large proportion of valuable components from the extract solution (E-3), while a smaller fraction remains on the share of anti-solvent. The total load of the extractor in the counter interacting flows of raffinate and extract solutions increases significantly with an increase in the number of recirculates.

В предлагаемом способе "заработала" более эффективно отгонная, нижняя часть экстрактора за счет подачи рециркулятов. Возросшая суммарная нагрузка внутренних потоков по ступеням позволит эффективно осуществлять процесс экстракции на существующем промышленном оборудовании, особенно на том, которое в настоящее время работает на низких производительностях. In the proposed method, the distant, lower part of the extractor is more efficiently earned by feeding recirculates. The increased total load of the internal flows along the steps will allow to efficiently carry out the extraction process on existing industrial equipment, especially on that which currently operates at low capacities.

Анализ влияния количеств подаваемых в экстрактор рециркулятов при различных заданных температурах показывает, что с увеличением подачи рециркулятов происходит увеличение отбора рафината. An analysis of the effect of the quantities of recirculates supplied to the extractor at various predetermined temperatures shows that with an increase in the supply of recirculates, the selection of raffinate increases.

Анализ результатов расчета для заданной системы показывает, что для увеличения отбора рафината необходимо обеспечить подачу рециркулятов в количествах порядка 60 кг и более. Однако для других систем (различные виды сырья, температурные режимы, массовые соотношения фенол сырье и др.) это значение для рециркулятов может изменяться. Analysis of the calculation results for a given system shows that in order to increase the selection of raffinate, it is necessary to supply recirculates in quantities of about 60 kg or more. However, for other systems (various types of raw materials, temperature conditions, mass ratios of phenol raw materials, etc.), this value for recirculates can change.

Реализация предлагаемого способа на промышленных установках достаточно проста и не требует значительных затрат. The implementation of the proposed method in industrial plants is quite simple and does not require significant costs.

Ввиду незначительности потока антирастворителя (по отношению к свободному сечению аппарата) для его более равномерного распределения, а значит и наиболее эффективного взаимодействия с экстрактным раствором по всему сечению аппарата на практике целесообразно вводить антирастворитель и рециркулят Р2 (экстрактный раствор) в нижнюю часть экстрактора одним потоком. Due to the insignificant flow of the anti-solvent (with respect to the free cross section of the apparatus), for its more uniform distribution, and hence the most effective interaction with the extract solution over the entire cross section of the apparatus, it is practical to introduce the anti-solvent and recycle P2 (extract solution) into the lower part of the extractor in one stream.

Таким образом, как показывают результаты проведенных исследований, использование предлагаемого способа селективной очистки масляных фракций позволит существенно повысить отбор рафината. Thus, as shown by the results of studies, the use of the proposed method for the selective purification of oil fractions will significantly increase the selection of raffinate.

В текущем году намечается промышленное испытание предлагаемого способа на одном из нефтеперерабатывающих заводов России. This year, an industrial test of the proposed method is planned at one of the Russian oil refineries.

Библиографические данные:
1. Н.И.Черножуков. Технология переработки нефти и газа. М. Химия, 1966, с.114 (аналог), с.134-136 (прототип). ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3Bibliographic data:
1. N.I. Chernochukov. Oil and gas processing technology. M. Chemistry, 1966, p.114 (analogue), p.134-136 (prototype). TTT1 TTT2 TTT3

Claims

A method for the selective purification of oil fractions by countercurrent contacting of raw materials introduced into the middle part of the extractor with a solvent introduced into the upper part of the extractor in the presence of an anti-solvent supplied to the lower part of the extractor, followed by regeneration of the solvent from raffinate and extract solutions to obtain raffinate and extract, characterized in that part of the extract solution withdrawn from the bottom of the extractor, at a temperature not exceeding the input temperature of the feed, is returned to the extractor above water of the anti-solvent, and part of the raffinate solution discharged from the top of the extractor, at a temperature not higher than the temperature, it is returned at the outlet of the extractor to the extractor between the inputs of the raw material and the extract solution.