RU2102102C1

RU2102102C1 - Method of distilling liquid product

Info

Publication number: RU2102102C1
Application number: RU97100608/25A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Цегельский
Original assignee: Валерий Григорьевич Цегельский
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: rectification column is separated into upper and lower zones. Gas-vapor phase in lower zone is pumped away by liquid-gas jet apparatus, pressure in lower zone being below than that in upper zone. Lower zone is confined from above by introduction point of initial product introduced into upper zone, while liquid phase of upper zone is forced into nozzle of additional liquid-gas jet apparatus. EFFECT: enhanced efficiency of distillation and improved environmental safety. 2 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, а именно к установкам для перегонки жидкого продукта под вакуумом, например, мазута, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для ректификации нефтяного сырья. The present invention relates to the field of petrochemistry, and in particular to installations for the distillation of a liquid product under vacuum, for example, fuel oil, and can be used in the oil refining industry for rectification of petroleum feedstocks.

Известен способ перегонки жидкого продукта, включающий создание вакуума путем откачки из колонны парогазовой фазы посредством пароводяного струйного аппарата (см. US, патент, 2680709, класс 202-204, 1954). A known method of distillation of a liquid product, including creating a vacuum by pumping out the vapor-gas phase from the column by means of a steam-water jet apparatus (see US patent 2680709, class 202-204, 1954).

В данном известном способе перегонки имеет место смешение фракций жидкого продукта с водяным паром и, следовательно, унос водяным паром фракций жидкого продукта, что приводит к загрязнению водяного пара и к снижению экономичности установки работающей по данному способу перегонки. In this known distillation method, there is a mixture of the fractions of the liquid product with water vapor and, therefore, the entrainment of the fractions of the liquid product with water vapor, which leads to the pollution of water vapor and to reduce the cost-effectiveness of the installation operating in this distillation method.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ перегонки жидкого продукта, включающий подачу в вакуумную ректификационную колонну исходного продукта, отвод из нее, по меньшей мере, одной жидкой фракции и откачку из колонны посредством жидкостно-газового струйного аппарата парогазовой фазы (см. RU, патент, 2048156, класс B 01 D 3/10, 1995). The closest to the described method in terms of technical essence and the achieved result is a method of distillation of a liquid product, which includes supplying the initial product to a vacuum distillation column, withdrawing at least one liquid fraction from it and pumping out the column from the column by means of a liquid-gas jet apparatus of a vapor-gas phase ( see RU, patent, 2048156, class B 01 D 3/10, 1995).

В данном способе перегонки достигается возможность, путем использования в качестве активной среды жидкостно-газового струйного аппарата жидкости родственной по химическому составу откачиваемой парогазовой фазе, резко сократить выбросы в окружающую среду экологически вредных веществ. Однако в вакуумной ректификационной колонне, работающей по данному способу перегонки, вакуум создают путем откачки парогазовой фазы с верха колонны. Как результат, в колонне по мере перехода от верха колонны к ее низу происходит рост давления, что в сочетании с тем, что именно в низу колонны расположены наиболее высоко кипящие фракции исходного продукта, приводит к необходимости интенсифицировать процесс разделения фракции, собирающихся в нижней части колонны. Чаще всего данную интенсификацию проводят путем подачи пара в зону в нижней части колонны, что позволяет интенсифицировать отгонку легко кипящих фракций. Однако это приводит к большим энергетическим затратам. In this distillation method, it is possible, by using the liquid-gas jet apparatus related to the chemical composition of the pumped gas phase to be used as an active medium, to drastically reduce emissions of environmentally harmful substances into the environment. However, in a vacuum distillation column operating according to this distillation method, a vacuum is created by pumping the vapor-gas phase from the top of the column. As a result, pressure increases in the column as it moves from the top of the column to the bottom, which, combined with the fact that the highest boiling fractions of the initial product are located at the bottom of the column, makes it necessary to intensify the process of separation of the fractions collected in the lower part of the column . Most often, this intensification is carried out by supplying steam to the zone in the lower part of the column, which allows intensifying the distillation of easily boiling fractions. However, this leads to high energy costs.

Еще одним недостатком известного способа перегонки является образование смеси конденсата водяного пара и жидкой фракции колонны, что с экологической точки зрения ухудшает характеристики известного способа перегонки. Another disadvantage of the known distillation method is the formation of a mixture of condensate of water vapor and the liquid fraction of the column, which from an environmental point of view worsens the characteristics of the known distillation method.

Другим вариантом могло бы быть понижение давления в нижней части колонны, что может быть достигнуто путем увеличения откачки парогазовой фазы с верха колонны, однако и этот вариант требует больших затрат энергии. Another option would be to lower the pressure in the lower part of the column, which can be achieved by increasing the evacuation of the vapor-gas phase from the top of the column, however this option also requires a lot of energy.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение экономичности способа перегонки жидкого продукта путем увеличения глубины переработки исходного продукта без увеличения подвода энергии, а также повышение экологической безопасности перегонки исходного продукта. The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the method of distillation of a liquid product by increasing the depth of processing of the original product without increasing the supply of energy, as well as improving the environmental safety of distillation of the original product.

Указанная задача достигается за счет того, что в способе перегонки жидкого продукта, включающем подачу в вакуумную ректификационную колонну исходного продукта, отвод из нее, по меньшей мере, одной жидкой фракции и откачку из колонны посредством струйного аппарата парогазовой фазы, ректификационная колонна разделена на верхнюю и нижнюю зоны и парогазовую фазу нижней зоны откачивают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, причем в нижней зоне поддерживают остаточное давление ниже, чем в верхней зоне, и нижняя зона ограничена сверху местом ввода исходного продукта, а последний вводят в верхнюю зону, при этом в сопло дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата подают под напором жидкую фракцию верхней зоны, а полученная в дополнительном жидкостно-газовом струйном аппарате смесь жидкой фракции верхней зоны и парогазовой фазы нижней зоны может быть подана в качестве флегмы на орошение верхней зоны ректификационной колонны. This problem is achieved due to the fact that in the method of distillation of a liquid product, which includes supplying a source product to a vacuum distillation column, withdrawing at least one liquid fraction from it and pumping out the column by means of a gas-vapor phase jet apparatus, the distillation column is divided into the upper and the lower zone and the gas-vapor phase of the lower zone are pumped out with an additional liquid-gas jet apparatus, the residual pressure being kept lower in the lower zone than in the upper zone, and the lower zone is limited from the top by the entry point of the initial product, and the latter is introduced into the upper zone, while the liquid fraction of the upper zone is fed under pressure to the nozzle of the additional liquid-gas jet apparatus, and the mixture of the liquid fraction of the upper zone and the gas-vapor phase of the lower zone obtained in the additional liquid-gas jet apparatus can be served as reflux for irrigation of the upper zone of a distillation column.

Как показали проведенные исследования, более энергетически выгодным способом увеличения выхода светлых фракций в процессе перегонки может быть создание условий, когда в нижней зоне создают давление ниже, чем в верхней зоне вакуумной ректификационной колонны. За счет понижения давления в нижней зоне ректификационной колонны над жидкой фракций нижней зоны уменьшают парциальное давление газов и паров светлых фракций, что интенсифицирует их выделение из жидкой фракции низа колонны. В то же время поддержание в верхней зоне колонны давления на прежнем уровне создает благоприятные условия для конденсации компонентов светлой фракции с низа колонны в верхней зоне. Таким образом, оказалось целесообразным откачивать парогазовую фазу из нижней зоны дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом с подачей в сопло этого струйного аппарата в качестве жидкой рабочей среды жидкой фракции верхней зоны, которая достаточно близка по физико-химическим свойствам откачиваемой с нижней зоны колонны парогазовой фазе. Как результат предоставляется возможность решить сразу две проблемы: исключить выброс в окружающую среду загрязняющих ее продуктов и одновременно увеличить выход светлых фракций ректификационной колонны. Более того, подача полученной в дополнительном струйном аппарате смеси сред в качестве флегмы на орошение в верхнюю зону ректификационной колонны позволяет направлять не сконденсированные компоненты парогазовой фазы нижней зоны колонны вместе с парогазовой фазой верхней зоны колонны на откачку с верха колонны основным, как правило, жидкостно-газовым струйным аппаратом, который работает в составе вакуумсоздающего устройства ректификационной колонны. В указанном вакуумсоздающем устройстве можно организовать процесс конденсации легко конденсируемых компонентов парогазовой фазы и сжатие до технологически требуемого давления не сконденсированных компонентов парогазовой фазы (в случае нефтехимии углеводородных газов), что позволит их использовать в технологическом цикле перегонки исходного продукта, например, в котельной установке для нагрева исходного продукта. As the studies showed, a more energy-efficient way to increase the yield of light fractions during the distillation process can be to create conditions when lower pressure is created in the lower zone than in the upper zone of the vacuum distillation column. By lowering the pressure in the lower zone of the distillation column above the liquid fractions of the lower zone, the partial pressure of gases and vapors of the light fractions is reduced, which intensifies their release from the liquid fraction of the bottom of the column. At the same time, maintaining pressure in the upper zone of the column at the same level creates favorable conditions for the condensation of the components of the light fraction from the bottom of the column in the upper zone. Thus, it turned out to be expedient to pump out the gas-vapor phase from the lower zone with an additional liquid-gas jet apparatus with the liquid fraction of the upper zone being supplied to the nozzle of this jet apparatus as a liquid working medium, which is sufficiently close in physical and chemical properties to the vapor-gas phase pumped from the lower zone of the column. As a result, it is possible to solve two problems at once: to eliminate the release of polluting products into the environment and at the same time increase the yield of light fractions of the distillation column. Moreover, the supply of a mixture of media obtained in an additional jet apparatus as reflux for irrigation to the upper zone of a distillation column allows the non-condensed components of the vapor-gas phase of the lower zone of the column together with the gas-vapor phase of the upper zone of the column to be pumped from the column top by the main, usually liquid gas jet apparatus, which operates as a part of a vacuum-generating device of a distillation column. In the specified vacuum-generating device, it is possible to organize the process of condensation of easily condensable components of the vapor-gas phase and compression of the non-condensed components of the vapor-gas phase (in the case of petrochemicals of hydrocarbon gases) to the technologically required pressure, which will allow them to be used in the technological cycle of distillation of the initial product, for example, in a boiler plant for heating source product.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что описываемый способ перегонки жидкого продукта позволяет добиться поставленной задачи повысить эффективность перегонки жидкого продукта, в частности, например, мазута, и достигнуть, помимо уменьшения энергетических затрат на перегонку, резкого сокращения загрязнения окружающей среды. Thus, from the foregoing, it follows that the described method of distillation of a liquid product allows us to achieve the goal of increasing the efficiency of distillation of a liquid product, in particular, fuel oil, and to achieve, in addition to reducing energy costs for distillation, a sharp reduction in environmental pollution.

На чертеже представлена схема установки, в которой реализуется описываемый способ перегонки жидкого продукта. The drawing shows a diagram of the installation, which implements the described method of distillation of a liquid product.

Установка содержит вакуумную ректификационную колонну 1, разделенную на две зоны нижнюю 2 и верхнюю 3 в которую по магистрали 4 подводят исходный продукт. Нижняя зона 2 магистралью 5 отвода парогазовой фазы подключена к газовому входу дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата 6, который, в свою очередь, своим жидкостным входом подключен к выходу насоса 7 отвода жидкой фракции верхней зоны 3 ректификационной колонны 1. Выход дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата 6 подключен к магистрали 8 отвода жидкой фракции и к магистрали 9 подачи флегмы на орошение верхней зоны 3 колонны 1. Верхняя зона 3 колонны 1 посредством магистрали 10 отвода парогазовой фазы подключена к газовому входу основного жидкостно-газового струйного аппарата 11, который своим выходом подключен к сепаратору 12 и своим жидкостным входом подключен к выходу циркуляционного насоса 13, а последний входом подключен к сепаратору 12. The installation contains a vacuum distillation column 1, divided into two zones, lower 2 and upper 3 into which the initial product is fed through line 4. The lower zone 2 is connected to the gas inlet of the additional liquid-gas jet device 6 by a line 5 of the extraction of the vapor-gas phase, which, in turn, is connected by its liquid input to the output of the pump 7 for the removal of the liquid fraction of the upper zone 3 of the distillation column 1. The output of the additional liquid-gas jet apparatus 6 is connected to the line 8 of the removal of the liquid fraction and to the line 9 of the reflux supply for irrigation of the upper zone 3 of the column 1. The upper zone 3 of the column 1 is connected to the gas through the line 10 of the removal of the vapor-gas phase th entry main liquid-gas jet device 11 which its output is connected to the separator 12 and its liquid inlet connected to the outlet of the circulation pump 13, and the last input is connected to the separator 12.

Установка по реализации описываемого способа перегонки жидкого продукта работает следующим образом. Installation for implementing the described method of distillation of a liquid product works as follows.

Исходный продукт по магистрали 4 поступает в вакуумную ректификационную колонну 1 в ее верхнюю зону 3, где продукт разделяется на жидкую фракцию и парогазовую фазу. Парогазовая фаза в процессе взаимодействия с жидким орошением верхней зоны 3 колонны 1 разделяется, по меньшей мере, на одну жидкую фракцию, которая отводится с помощью насоса 7 из верхней зоны 3 и на парогазовую фазу, которая откачивается основным жидкостно-газовым струйным аппаратом 11. В то же время жидкая фракция исходного продукта из верхней зоны 3 перетекает через гидрозатвор в нижнюю зону 2 колонны 1. В нижней зоне 2 с помощью дополнительного жидкостно-газового струйного аппарата 6 поддерживают давление ниже, чем в верхней зоне 3. Как следствие, жидкая фракция в нижней зоне 2 колонны 1 разделяется на конечный жидкий продукт низа колонны 1 и парогазовую фазу, состоящую из светлой фракции (легко конденсируемых и сравнительно низко кипящих компонентов жидкой фракции, поступившей в нижнюю зону 2). Парогазовая фаза нижней зоны 2 по магистрали 5 откачивается дополнительным струйным аппаратом 6, в сопло которого насосом 7 под напором подают жидкую фракцию верхней зоны 3 колонны 1 в качестве жидкой рабочей (эжектирующей) среды. В струйном аппарате 6 происходит частичная конденсация парогазовой фазы нижней зоны 2. Полученная в струйном аппарате 6 газожидкостная смесь подается частично по магистрали 8 в качестве продукции колонны 1 и частично по магистрали 9 на орошение в верхнюю зону 3. Как отмечалось выше, в верхней зоне 3 в результате взаимодействия орошения и парогазовой фазы образуется жидкая фракция верхней зоны 3 и парогазовая фаза, которая откачивается основным жидкостно-газовым струйным аппаратом 11. Циркуляционным насосом 13 жидкая рабочая среда через жидкостной вход подается в активное сопло струйного аппарата 11. Истекая из сопла струйного аппарата 11, рабочая жидкая среда откачивает из магистрали 10 парогазовую фазу верхней зоны 3 колонны 1 и смешивается с ней. В процессе смешивания конденсируются легко конденсируемые компоненты парогазовой фазы верхней зоны 3 и сжимаются не конденсируемые компоненты ее. Из струйного аппарата 11 газожидкостная смесь поступает в сепаратор 12, где не сконденсированные компоненты в виде сжатого газа отделяются от жидкой рабочей среды и сконденсированных компонентов парогазовой фазы. Сжатый газ из сепаратора 12 отводится на технологические потребности производства, например, на сжигание в котельную, а жидкая среда отводится на вход насоса 13 для подачи ее в качестве жидкой рабочей среды в струйный аппарат 11. Излишки жидкой среды отводятся из сепаратора 12 в качестве продукции колонны 1. Жидкие рабочие среды основного 11 и дополнительного 6 струйных аппаратов охлаждаются в теплообменниках 14. The initial product through line 4 enters the vacuum distillation column 1 in its upper zone 3, where the product is separated into a liquid fraction and a vapor-gas phase. The vapor-gas phase in the process of interaction with liquid irrigation of the upper zone 3 of column 1 is divided into at least one liquid fraction, which is discharged by pump 7 from the upper zone 3 and into the vapor-gas phase, which is pumped out by the main liquid-gas jet apparatus 11. B at the same time, the liquid fraction of the initial product from the upper zone 3 flows through a water trap into the lower zone 2 of the column 1. In the lower zone 2, with the help of an additional liquid-gas jet apparatus 6, the pressure is lower than in the upper zone 3. As a result tvie liquid fraction in the bottom zone 2 column 1 is divided into a final liquid product column bottom 1 and a vapor phase consisting of the light fractions (easily condensable and relatively low boiling liquid fraction components received by the lowermost zone 2). The vapor-gas phase of the lower zone 2 is pumped out by an additional jet apparatus 6 along the line 5, into the nozzle of which a liquid fraction of the upper zone 3 of the column 1 is pumped under pressure with a pump 7 as a liquid working (ejection) medium. In the jet apparatus 6, partial condensation of the vapor-gas phase of the lower zone 2 occurs. The gas-liquid mixture obtained in the jet apparatus 6 is supplied partially through line 8 as the production of column 1 and partially through line 9 for irrigation to the upper zone 3. As noted above, in the upper zone 3 as a result of the interaction of irrigation and the vapor-gas phase, a liquid fraction of the upper zone 3 and a vapor-gas phase are formed, which is pumped out by the main liquid-gas jet apparatus 11. The circulation fluid pump 13 through the liquid This input is fed into the active nozzle of the jet apparatus 11. Expiring from the nozzle of the jet apparatus 11, the working liquid medium pumps out the vapor-gas phase of the upper zone 3 of column 1 from the line 10 and mixes with it. During the mixing process, the easily condensable components of the vapor-gas phase of the upper zone 3 are condensed and its non-condensable components are compressed. From the jet apparatus 11, the gas-liquid mixture enters the separator 12, where the non-condensed components in the form of compressed gas are separated from the liquid working medium and the condensed components of the vapor-gas phase. Compressed gas from the separator 12 is diverted to production technological needs, for example, to be burned to the boiler room, and the liquid medium is diverted to the inlet of the pump 13 to supply it as a liquid working medium to the jet apparatus 11. Excess liquid medium is discharged from the separator 12 as a column product 1. The liquid working environment of the main 11 and an additional 6 jet apparatuses are cooled in heat exchangers 14.

Возможен также другой вариант реализации описываемого способа перегонки жидкого продукта в рамках данной установки, когда жидкая фракция верхней зоны 3 колонны 1, полученная в сепараторе 12, в результате конденсации в основном струйном аппарате 11 и в магистрали за ним откачиваемых из магистрали 10 легко конденсируемых паров, насосом 13 подается под напором одновременно, кроме основного струйного аппарата 11, и в сопло дополнительного струйного аппарата 6, а полученная в нем газожидкостная смесь поступает в сепаратор 12, при этом жидкая фракция, подаваемая насосом 7, поступает в качестве флегмы на орошение верхней зоны 3 колонны 1 и отводится в качестве продукции колонны 1 по магистрали 15. Магистраль 8, в этом случае, не используется для отвода жидкой фракции верхней зоны 3 в качестве продукции колонны 1. В остальном установка по реализации описываемого способа перегонки жидкого продукта работает как описано выше. Another embodiment of the described method of distillation of a liquid product within the framework of this installation is also possible, when the liquid fraction of the upper zone 3 of column 1 obtained in the separator 12, as a result of condensation in the main jet apparatus 11 and in the line behind it, easily condensed vapors pumped out from the line 10, the pump 13 is fed under pressure at the same time, except for the main jet apparatus 11, and into the nozzle of the additional jet apparatus 6, and the gas-liquid mixture obtained therein enters the separator 12, while the liquid fraction supplied by the pump 7, is supplied as reflux for irrigation of the upper zone 3 of column 1 and is discharged as the production of column 1 along line 15. Line 8, in this case, is not used to divert the liquid fraction of the upper zone 3 as production of column 1. B The rest of the installation for implementing the described method of distillation of a liquid product works as described above.

Настоящее техническое решение может быть использовано, кроме нефтехимии, в ряде других отраслей, например, в фармацевтической, пищевой. This technical solution can be used, in addition to petrochemicals, in a number of other industries, for example, in pharmaceutical, food.

Claims

1. The method of distillation of a liquid product, including feeding the initial product into the vacuum distillation column, withdrawing at least one liquid fraction from it and pumping out the vapor-gas phase from the column using the main jet apparatus, characterized in that the distillation column is divided into upper and lower zones and a vapor-gas the phase of the lower zone is pumped out with an additional liquid-gas jet apparatus, the pressure being kept lower in the lower zone than in the upper zone, and the lower zone is bounded from above by the initial of product, and the latter is introduced into the upper zone, wherein the nozzle further liquid-gas jet device is fed under pressure from the liquid portion of the upper zone.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of the liquid fraction and the gas-vapor phase of the lower zone obtained in an additional liquid-gas jet apparatus is supplied as reflux to the upper zone of the distillation column.