RU2261135C1

RU2261135C1 - Plant for refining oil raw materials

Info

Publication number: RU2261135C1
Application number: RU2004116830/04A
Authority: RU
Inventors: П.Н. Крючин (RU); П.Н. Крючин; С.К. Кулиш (RU); С.К. Кулиш
Original assignee: Крючин Павел Николаевич; Кулиш Сергей Константинович
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-09-27

Abstract

FIELD: oil refining industry; primary refining of oil (gas condensate) and cleaning petroleum products from contaminants and water.

SUBSTANCE: proposed plant includes preheater and fraction separator connected with condenser and interconnected by means of pipe lines provided with shut-off fittings. Fraction separator consists of three evaporators connected in series where three stages of separation of oil raw material are performed at separation of three fractions: gasoline fraction, kerosene-ligroin fraction and solar fraction; plant is also provided with three condensers forming three stages. Evaporators and condensers are made in form of single-pass tubular heat exchangers; upper part of inter-tube space of each evaporator is connected with upper part of inter-tube space of one of condensers by means of ducts inclined towards condenser for drainage of respective fraction. These ducts are rectangular in shape. Electrical heaters are used as preheaters and heaters of evaporators. To avoid arising of pressure in tubular part of evaporators, upper part of each evaporator is connected with inter-tube space by means of bypass pipe.

EFFECT: ease in operation; fire and explosion safety; enhanced ecological safety.

2 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано как при первичной переработке нефти (газового конденсата), так и для очистки нефтепродуктов от загрязнений и воды.The claimed technical solution relates to the oil refining industry and can be used both in the primary processing of oil (gas condensate) and for the purification of oil products from pollution and water.

Первичная переработка включает в себя разделение нефти (газового конденсата) на отдельные фракции, выкипающие в различных определенных температурных интервалах без изменения структур углеводородов и гетероатомных соединений, переходящих из нефти (газового конденсата) в соответствующие фракции. В первичной установке для переработки нефтяного сырья традиционно применяются одно- и двухступенчатые трубчатые установки однократного испарения нефти и ректификационные колонны различных типов, среди которых наибольшее распространение получили тарельчатые колпачковые колонны (см. книгу Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. - Москва, АОЗТ "Паритет", 1999 г., с.11-15).Primary processing involves the separation of oil (gas condensate) into separate fractions, boiling off at various specific temperature ranges without changing the structures of hydrocarbons and heteroatomic compounds passing from oil (gas condensate) to the corresponding fractions. In the primary installation for the processing of petroleum feeds, one- and two-stage tubular units for the single evaporation of oil and distillation columns of various types are traditionally used, among which the most common are cap-shaped column columns (see the book Bondar V.A., Zorya E.I., Tsagareli D .V. Operations with petroleum products. Gas stations. - Moscow, AOZT Paritet, 1999, pp. 11-15).

Наиболее близкой к заявляемой является установка для переработки нефтяного сырья (см. патент РФ № 2098452, опубл. 10.12.97.) Она содержит ректификационную колонну с магистралями подвода нагретого нефтяного сырья, отвода жидкой фракции и остатка, теплообменники с магистралью отвода конденсата, конденсатор-дефлегматор, сепаратор с магистралью отвода конденсата, отстойник, сборник бензина и основание. Она снабжена горизонтальным четырехрядным теплообменником, с которым связан трубопроводом отстойник-кубовая емкость, выполненный со встроенным теплообменником. Ректификационная колонна установлена на кубовой емкости и выполнена с тарелками колпачкового типа, в верхней части которой встроен конденсатор-дефлегматор, соединенный трубопроводом с сепаратором - центробежным отделителем, который паропроводом соединен с последовательно расположенными малым и большим холодильниками, установленными вертикально на сборнике бензина.Closest to the claimed is a plant for the processing of petroleum raw materials (see RF patent No. 2098452, publ. 10.12.97.) It contains a distillation column with pipelines for supplying heated petroleum feed, removal of the liquid fraction and residue, heat exchangers with a condensate drain, condenser a reflux condenser, a separator with a condensate discharge line, a sedimentation tank, a gas tank and a base. It is equipped with a horizontal four-row heat exchanger, with which a sump-cube tank connected with an integrated heat exchanger is connected. The distillation column is installed on a still bottom tank and is made with cap-type plates, in the upper part of which a condenser-reflux condenser is mounted, connected by a pipeline to a separator - a centrifugal separator, which is connected by a steam line to successively located small and large refrigerators mounted vertically on a gasoline collector.

Недостатками такой установки являются:The disadvantages of this installation are:

- большие габариты и металлоемкость, т.к. для разделения нефтепродуктов (нефти и газового конденсата) на фракции применяется ректификационная колонна;- large dimensions and metal consumption, because a distillation column is used to separate oil products (oil and gas condensate) into fractions;

- необходимость использования больших площадей, которые требуются как для самой установки так и для трубопроводов, т.к. согласно правил пожарной безопасности расстояние между печью и установкой и между расходной емкостью и печью не должно быть менее 15 метров;- the need to use large areas, which are required both for the installation itself and for pipelines, because according to fire safety rules, the distance between the furnace and the installation and between the supply tank and the furnace should not be less than 15 meters;

- пожаровзрывоопасность, т.к. для нагрева нефти в трубчатой печи используется открытое пламя форсунок на жидком или газообразном топливе;- fire and explosion hazard, as for heating oil in a tube furnace, an open flame of nozzles using liquid or gaseous fuel is used;

- загрязнение окружающей среды, т.к. при работе печи продукты сгорания топлива выбрасываются в атмосферу;- environmental pollution, because during operation of the furnace, the products of combustion of fuel are released into the atmosphere;

- низкое качество получаемых фракций, т.к. в трубчатой печи нефть непосредственно соприкасается с раскаленными открытым пламенем трубчатыми поверхностями, что приводит к ее перегреву, а, следовательно, и окислению и способствует созданию нестабильной (недолговечной) фракции.- low quality of the obtained fractions, because in a tubular furnace, oil directly comes into contact with tubular surfaces heated by an open flame, which leads to its overheating, and, consequently, to oxidation and contributes to the creation of an unstable (short-lived) fraction.

Технической задачей заявляемого решения является создание малогабаритной и менее металлоемкой, экологически чистой и пожаровзрывобезопасной установки первичной переработки нефтепродуктов (нефти и газового конденсата), позволяющей получать продукты переработки высокого качества.The technical task of the proposed solution is to create a small-sized and less metal-intensive, environmentally friendly and fire and explosion-safe installation of primary processing of petroleum products (oil and gas condensate), which allows to obtain high-quality processed products.

Для решения поставленной задачи предлагается установка для переработки нефтяного сырья, состоящая из предварительного нагревателя и разделителя по фракциям, соединенного с конденсатором, связанных между собой системой трубопроводов с запорной арматурой, в которой разделитель по фракциям состоит из трех последовательно соединенных испарителей, в которых соответственно осуществляется три стадии разделения нефтяного сырья с выделением трех фракций - бензиновой, керосиново-лигроиновой и соляровой, и трех конденсаторов, образующих три блока (ступени). Испарители и конденсаторы выполнены в виде одноходовых трубчатых теплообменников и при этом верхняя часть межтрубного пространства каждого из испарителей соединена с верхней частью межтрубного пространства одного из конденсаторов коробами с наклоном в сторону конденсатора для слива соответствующей фракции. Эти короба имеют прямоугольные сечения. Кроме того, в качестве нагревателей в предварительном нагревателе и в испарителях используют теплоэлектронагреватели. Для исключения возникновения давления в трубной части испарителей, верхняя часть каждого испарителя соединена с межтрубным пространством перепускной трубой.To solve this problem, an installation for processing crude oil is proposed, consisting of a pre-heater and a fraction separator connected to a condenser, interconnected by a piping system with shutoff valves, in which the fraction separator consists of three series-connected evaporators, in which three the stage of separation of crude oil with the separation of three fractions - gasoline, kerosene-naphtha and solar, and three capacitors, forming three Lok (steps). Evaporators and condensers are made in the form of one-way tubular heat exchangers and the upper part of the annular space of each of the evaporators is connected to the upper part of the annular space of one of the condensers by ducts with an inclination towards the condenser to drain the corresponding fraction. These boxes have rectangular sections. In addition, heaters are used as heaters in the pre-heater and in the evaporators. To eliminate the occurrence of pressure in the tube part of the evaporators, the upper part of each evaporator is connected to the annulus bypass pipe.

В предлагаемом техническом решении осуществление процесса однократного испарения и разделения по фракциям по высоте ректификационной колонны заменено на процесс однократного испарения и дистилляции выкипающих фракций при определенных температурных режимах в трех последовательно соединенных блоках (ступенях) установки.In the proposed technical solution, the implementation of the process of single evaporation and separation by fractions along the height of the distillation column is replaced by a process of single evaporation and distillation of boiling fractions at certain temperature conditions in three series-connected units (steps) of the installation.

Ввиду замены трубчатой печи на предварительный подогреватель нефти с электронагревателями и ректификационной колонны на испарители с электронагреватеями для теплоносителя, а не нефти (газового конденсата), решены вопросы снижения габаритов и металлоемкости установки и уменьшения занимаемой ею площади и протяженности трубопроводов, пожаровзрывобезопасности, снижения загрязнения окружающей среды, а также качества конечных продуктов переработки, т.к. отсутствует открытое пламя печи нагрева нефтепродуктов, нет выбросов продуктов сгорания топлива в атмосферу и нет соприкосновения нефтепродуктов с раскаленными открытым пламенем трубными поверхностями.In view of replacing the tube furnace with an oil preheater with electric heaters and a distillation column with evaporators with electric heaters for the heat carrier, and not oil (gas condensate), the issues of reducing the dimensions and metal consumption of the installation and reducing the space occupied by it and the length of pipelines, fire and explosion safety, and reducing environmental pollution , as well as the quality of the final products of processing, because there is no open flame of the furnace for heating oil products, there are no emissions of fuel combustion products into the atmosphere, and there is no contact of oil products with tube surfaces burning with open flame.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для переработки нефтяного сырья. На фиг. - 2 один из трех однотипных блоков (ступеней) разделителя по фракциям - первый.Figure 1 shows a schematic diagram of an installation for processing crude oil. In FIG. - 2 one of three similar blocks (steps) of the fraction separator - the first.

Установка для переработки нефтяного сырья (фиг.1), включает три последовательно соединенных однотипных испарителя первой - 1, второй - 2 и третьей - 3 ступеней, представляющих собой трубчатые одноходовые и по сырью, и по теплоносителю теплообменники вертикального исполнения, соединенные между собой посредством запорной арматуры, и трех однотипных конденсаторов 4, 5, 6, также представляющих собой трубчатые одноходовые и по дистилляту фракций, и по охлаждающей среде теплообменники вертикального исполнения, соединенные попарно своими верхними частями межтрубного пространства с верхними частями межтрубного пространства испарителей. Так, испаритель первой ступени 1 соединен с конденсатором дистиллята бензиновой фракции 4, испаритель второй ступени 2 - с конденсатором дистиллята лигроиново-керосиновой фракции 5, испаритель третьей ступени 3 - с конденсатором дистиллята соляровой фракции 6. Испаритель 1 соединен также с расходной емкостью нефтепродуктов 7 через теплообменник их предварительного нагрева 8, а испаритель 3 - с охладителем мазута 9. Конденсаторы 4, 5, 6 снабжены устройствами для визуального контроля чистоты получаемого продукта 10, 11, 12 (соответственно по каждому блоку) выполненными, например, в виде смотровых окон. И каждый из испарителей 1, 2, 3 соединен с соответствующими конденсаторами 4, 5, 6 стальными коробами, соответственно 13, 14, 15, с наклонами коробов в сторону конденсаторов.Installation for the processing of petroleum raw materials (figure 1), includes three series-connected single-type evaporators of the first - 1, second - 2 and third - 3 stages, which are tubular one-way and raw materials, and the heat carrier vertical heat exchangers, interconnected by means of a shut-off valves and three of the same type of condensers 4, 5, 6, also representing tubular one-way and distillate fractions, and cooling medium vertical heat exchangers connected in pairs with their upper astyami annulus to the upper portions of the annulus evaporators. So, the evaporator of the first stage 1 is connected to the condenser of the distillate of the gasoline fraction 4, the evaporator of the second stage 2 is connected to the condenser of the distillate of the naphtha-kerosene fraction 5, the evaporator of the third stage 3 is connected to the condenser of the distillate of the solar fraction 6. The evaporator 1 is also connected to the flow rate of oil products 7 through their pre-heating heat exchanger 8, and the evaporator 3 - with a fuel oil cooler 9. Condensers 4, 5, 6 are equipped with devices for visual monitoring of the purity of the resulting product 10, 11, 12 (respectively, for each lock) made, for example, in the form of viewing windows. And each of the evaporators 1, 2, 3 is connected to the corresponding condensers 4, 5, 6 with steel ducts, 13, 14, 15, respectively, with the tilts of the ducts towards the condensers.

В каждом испарителе (фиг.2) установлены: уровнемер межтрубного пространства 16, уровнемер теплоносителя 17, а также перепускная труба 18. А в нагревательной части каждого испарителя 19 электронагреватели 20.In each evaporator (Fig. 2), there are installed: an annulus level gauge 16, a coolant level gauge 17, as well as a bypass pipe 18. And in the heating part of each evaporator 19, electric heaters 20.

Установка работает следующим образом. Расходный резервуар нефти 7 устанавливают, как правило, выше всей установки для обеспечения возможности подачи нефтепродуктов самотеком. Нефть (газовый конденсат) из расходной емкости 7 подается в нагреватель 8, где нагревается до 70-75°С, затем подается в межтрубное пространство испарителя 1, теплоноситель которого предварительно нагрет до 135-140°С. Уровень нефти, который контролируется уровнемерами 16, доводится в межтрубном пространстве испарителя до положения, при котором начинается интенсивное выделение бензиновой фракции из конденсатора 4, визуально контролируемое через смотровое окно 10 с прозрачным стеклом. Температура теплоносителя поддерживается в заданном интервале включением-отключением теплоэлектронагревателей.Installation works as follows. The oil flow tank 7 is installed, as a rule, above the entire installation to ensure the possibility of supplying oil products by gravity. Oil (gas condensate) from the supply tank 7 is supplied to the heater 8, where it is heated to 70-75 ° C, then fed to the annulus 1 of the evaporator 1, the coolant of which is preheated to 135-140 ° C. The oil level, which is controlled by level gauges 16, is brought in the annulus of the evaporator to a position at which intensive extraction of the gasoline fraction from the condenser 4 begins, which is visually controlled through a viewing window 10 with transparent glass. The temperature of the coolant is maintained in a predetermined interval by turning on / off the heaters.

При дальнейшем повышении уровня сырья в межтрубном пространстве испарителя 1 плавно открывается запорный орган между испарителями 1 и 2 и сырье подается в межтрубное пространство испарителя 2, теплоноситель которого предварительно нагрет до 220-230°С с помощью теплоэлектронагревателей испарителя 2. Уровень сырья в испарителе 2 также доводится до уровня, при котором из конденсатора 5 начинается интенсивное выделение лигроиново-керосиновой фракции. Температура в заданном режиме поддерживается включением-отключением теплоэлектронагревателей испарителя 2.With a further increase in the level of raw materials in the annulus 1 of the evaporator 1, the closure between the evaporators 1 and 2 smoothly opens and the raw materials are fed into the annulus 2 of the evaporator, the heat transfer agent of which is preheated to 220-230 ° C using heaters of the evaporator 2. The level of raw materials in the evaporator 2 is also brought to a level at which intensive extraction of the ligroin-kerosene fraction begins from the capacitor 5. The temperature in the specified mode is supported by turning on / off the heaters of the evaporator 2.

При дальнейшем повышении уровня сырья в межтрубном пространстве испарителя 2 открывается запорный орган между испарителями 2 и 3, и сырье подается в межтрубное пространство испарителя 3, теплоноситель которого нагрет до температуры 320-330°С, и доводится до уровня, при котором начинается интенсивное выделение соляровой фракции из конденсатора 6. Температура в заданном режиме поддерживается включением-отключением теплоэлектронагревателей испарителя 3. При дальнейшем повышении уровня сырья в межтрубном пространстве испарителя 3 открывается запорный орган на выходе из межтрубного пространства и остающийся после выкипания соляровой фракции мазут через охладитель мазута 9 (любого типа и требуемой производительности) сбрасывается в накопительную емкость мазута.With a further increase in the level of raw materials in the annular space of the evaporator 2, a shut-off device between the evaporators 2 and 3 opens, and the raw materials are fed into the annular space of the evaporator 3, the coolant of which is heated to a temperature of 320-330 ° C, and brought to the level at which intensive evolution of solar oil begins fractions from the condenser 6. The temperature in the specified mode is supported by turning on / off the heaters of the evaporator 3. With a further increase in the level of raw materials in the annulus 3 of the evaporator 3 opens the locking element at the exit from the annular space and the residual fuel oil remaining after boiling off the solar fraction through the fuel oil cooler 9 (of any type and required capacity) is discharged into the fuel oil storage tank.

Уровень сырья в межтрубном пространстве каждого испарителя контролируется по уровнемерам, а контроль за температурой сырья, теплоносителя и охлаждающей среды осуществляется с помощью электронных цифровых приборов, датчики которых устанавливаются в нагревательных камерах испарителей и в межтрубном пространстве испарителей в непосредственной близости от нагревательных камер. Слив-залив теплоносителя производится через нижние запорные органы. В качестве теплоносителя может быть использован мазут марки М-100 с температурой коксования не ниже 400°С. Во избежание работы установки под давлением, каждая камера испарителей 1-3 соединена перепускной трубой с межтрубным пространством того же испарителя. Обслуживание такой установки осуществляется одним человеком.The raw material level in the annulus of each evaporator is controlled by level gauges, and the temperature of the raw material, coolant and cooling medium is controlled by electronic digital devices, the sensors of which are installed in the heating chambers of the evaporators and in the annular space of the evaporators in the immediate vicinity of the heating chambers. The drain-gulf of the coolant is made through the lower shutoff organs. Fuel oil of the M-100 brand with a coking temperature of at least 400 ° C can be used as a heat carrier. To avoid the operation of the installation under pressure, each chamber of evaporators 1-3 is connected bypass pipe with the annulus of the same evaporator. Maintenance of this installation is carried out by one person.

Таким образом, предложенная установка проста в эксплуатации, пожаровзрывобезопасна и экологически чиста, не слишком металлоемка и занимает не много места, легко монтируется и демонтируется, что дает возможность использовать ее в качестве мобильной, и позволяет получать продукты переработки нефтяного сырья высокого качества. Она универсальна, т.к. в ней возможна не только переработка нефтяного сырья, но и очистка нефтепродуктов от загрязнений и воды.Thus, the proposed installation is easy to operate, fire and explosion safe and environmentally friendly, not too metal intensive and does not take up much space, is easily mounted and dismantled, which makes it possible to use it as a mobile one, and allows to obtain high quality petroleum products. It is universal because it is possible not only the processing of crude oil, but also the cleaning of petroleum products from pollution and water.

Claims

Installation for the processing of petroleum feedstock, consisting of a pre-heater and a fraction separator connected to a condenser, connected by a piping system with shutoff valves, characterized in that the fraction separator consists of three series-connected evaporators in which three stages of separation of petroleum feedstock are carried out with separation three fractions - gasoline, kerosene-legroin and solar, and three condensers, each of which is connected to one evaporator, forming three blocks (steps), is the evaporators and condensers are made in the form of one-way tubular heat exchangers and the upper part of the annular space of each of the evaporators is connected to the upper part of the annular space of the corresponding condenser by ducts tilted towards the condenser, while heaters are used as heaters in the evaporators and in the preliminary heater, in addition , the upper part of each evaporator is connected to its annular space bypass pipe to prevent the occurrence of the detection in the pipe of the evaporator.