RU54589U1

RU54589U1 - INSTALLATION FOR INCREASING THE OUTPUT OF LIGHT FRACTIONS OF OIL PRODUCTS DURING PRIMARY OIL PROCESSING

Info

Publication number: RU54589U1
Application number: RU2005140641/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Косс; Роман Андреевич Пензин
Original assignee: Александр Владимирович Косс; Роман Андреевич Пензин
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-07-10

Abstract

Полезная модель относится к области переработки углеводородного сырья и направлена на повышение выхода светлых фракций при переработке нефти. Поставленная задача решается описываемой ниже установкой для повышения выхода светлых фракций нефтепродуктов при первичной переработке нефти, содержащей насос, по меньшей мере, одну технологическую камеру для испарения легкокипящих фракций, установку для разделения жидкой и газопаровой фаз, конденсатор, ректификационную колонну и трубопроводы, соединяющие указанное оборудование, при этом в качестве технологической камеры для испарения легкокипящих фракций установка содержит устройство для воздействия на движущийся поток перепадами давления, выполненное в виде трубопровода, на входе в который герметично установлен многосопловой блок, характеризующийся отношением площади сечения трубопровода к сумме площадей отверстий сопел на выходе из многосоплового блока (α) равным 2,0÷6,0, и на выходе из которого установлен диффузор, имеющий площадь выходного сечения не менее 4 площадей сечения трубопровода, и угол полураскрытия, равный 2-4 градусов, при этом длина трубопровода между многосопловым блоком и диффузором составляет от до 5 - до 30 поперечных сечений трубопровода. Установка является простой, отличается низкой материалоемкостью и энергоемкостью, и рекомендуется к использованию для перегонки нефти и нефтепродуктов различного состава.The utility model relates to the field of hydrocarbon processing and is aimed at increasing the yield of light fractions in oil refining. The problem is solved by the installation described below to increase the yield of light fractions of oil products during primary oil refining, containing a pump, at least one process chamber for evaporating low boiling fractions, a unit for separating liquid and gas-vapor phases, a condenser, distillation column and pipelines connecting the specified equipment moreover, as a technological chamber for the evaporation of low-boiling fractions, the installation contains a device for influencing the moving differential stream and pressure, made in the form of a pipeline, at the inlet of which a multi-nozzle block is sealed, characterized by the ratio of the cross-sectional area of the pipeline to the sum of the areas of the nozzle openings at the outlet of the multi-nozzle block (α) equal to 2.0 ÷ 6.0, and at the outlet of which is installed a diffuser having an outlet cross-sectional area of at least 4 cross-sectional areas of the pipeline and a half-opening angle of 2-4 degrees, the length of the pipeline between the multi-nozzle block and the diffuser is from 5 to 30 cross-sections of the pipeline. The installation is simple, has a low material consumption and energy intensity, and is recommended for use for distillation of oil and oil products of various compositions.

Description

Полезная модель относится к области переработки углеводородного сырья и направлена на повышение выхода светлых фракций при переработке нефти.The utility model relates to the field of hydrocarbon processing and is aimed at increasing the yield of light fractions in oil refining.

Первичная перегонка нефти, как правило, осуществляется двумя способами: однократным испарением в одной ректификационной колонне и с предварительным испарением легких фракций или двукратным испарением. Предварительно осуществляют подготовку нефти: ее обезвоживание, обессоливание и нагрев.The primary distillation of oil, as a rule, is carried out in two ways: by single evaporation in one distillation column and with preliminary evaporation of light fractions or double evaporation. Pre-carry out the preparation of oil: its dehydration, desalination and heating.

Разделение нефти на фракции основано на различии температуры кипения ее компонентов. Низкокипящая часть переходит в паровую фазу и, после конденсации, образует дистиллят. Для четкого разделения смеси используют атмосферную или вакуумную ректификацию (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М., "Химия", 1988, с.26).The separation of oil into fractions is based on the difference in the boiling point of its components. The low-boiling part passes into the vapor phase and, after condensation, forms a distillate. For a clear separation of the mixture, atmospheric or vacuum distillation is used (A. Dekhterman, Oil refining according to the fuel version. M., Chemistry, 1988, p. 26).

Под действием температуры выше 360°С происходит процесс расщепления молекул нефтяного сырья. Этот процесс называют термическим крекингом (Дехтерман А.Ш. Переработка нефти по топливному варианту. М., "Химия", 1988, с.47). Осуществляют этот процесс в установках термокрекинга (там же, с.49).Under the influence of temperature above 360 ° C, the process of the breakdown of the molecules of petroleum feed occurs. This process is called thermal cracking (Dekhterman A.Sh. Oil refining according to the fuel version. M., "Chemistry", 1988, p. 47). This process is carried out in thermal cracking units (ibid., P. 49).

Для интенсификации, происходящих при переработке нефти процессов, разрабатываются различные устройства, которые используют в основном на стадии подготовки нефти к перегонке.To intensify the processes occurring during oil refining, various devices are being developed that are used mainly at the stage of preparing oil for distillation.

Так например, известно устройство для обработки нефти, которое содержит корпус, приспособление для подвода и отвода нефти, For example, it is known a device for processing oil, which contains a housing, a device for supplying and discharging oil,

излучатель механических колебаний. Корпус снабжен неподвижно установленными перфорированными перегородками, двумя поршнями с мембранами, соединенных друг с другом центральным штоком, на котором закреплены перфорированные насадки, циркуляционной трубой, соединенной с корпусом и с газовым сепаратором, при этом оси отверстий смежных перегородок и насадок смещены относительно друг друга и перегородки с насадками установлены друг относительно друга на расстоянии, меньшем или равном длине вибрационных затопленных струй (RU 2079328, 20.05.1997).emitter of mechanical vibrations. The housing is equipped with fixed perforated baffles, two pistons with membranes connected to each other by a central rod on which the perforated nozzles are fixed, a circulation pipe connected to the housing and a gas separator, while the axes of the openings of adjacent baffles and nozzles are offset relative to each other and the baffle with nozzles installed relative to each other at a distance less than or equal to the length of the vibrational flooded jets (RU 2079328, 05.20.1997).

Воздействие на нефть низкочастотными акустическими колебаниями, вибрационными затопленными струями и гидроударами по всему объему рабочей камеры обеспечивает разрушение структуры водонефтяных эмульсий, разрушение надмолекулярных связей, механохимическую деструкцию макромолекул, изменение реологических характеристик нефти и ее фракционного состава, причем интенсивность протекания этих процессов управляется амплитудой и частотой воздействия, а также ее длительностью. Устройство обеспечивает равномерную обработку всего объема нефти при минимальных энергетических и материальных затратах.Exposure to oil by low-frequency acoustic vibrations, vibrational flooded jets and hydroshocks throughout the volume of the working chamber ensures the destruction of the structure of oil-water emulsions, the destruction of supramolecular bonds, the mechanochemical destruction of macromolecules, the change in the rheological characteristics of oil and its fractional composition, the intensity of these processes being controlled by the amplitude and frequency of exposure as well as its duration. The device provides uniform processing of the entire volume of oil with minimal energy and material costs.

Однако в рассматриваемом устройстве достаточно незначительное увеличение содержания светлых фракций в процессе обработки нефти.However, in the device under consideration, there is a rather slight increase in the content of light fractions during oil processing.

Известно устройство для переработки углеводородного сырья, которое состоит из двух частей: контактного турбулентного испарителя и сепаратора емкостного типа, в котором заканчивается процесс испарения и происходит разделение газообразной и жидкой фаз. После чего они выводятся из сепаратора раздельно. Кроме того, установка оснащена различным емкостным оборудованием для хранения сырья и сбора получаемых продуктов, теплообменным оборудованием, насосами, трубопроводами (RU 2148609, 10.05.2000).A device for processing hydrocarbon raw materials is known, which consists of two parts: a contact turbulent evaporator and a capacitive separator, in which the evaporation process ends and the separation of gaseous and liquid phases occurs. Then they are removed from the separator separately. In addition, the installation is equipped with various capacitive equipment for storing raw materials and collecting the resulting products, heat transfer equipment, pumps, pipelines (RU 2148609, 05.10.2000).

Процесс происходящий в устройстве заключается в том, что смеси углеводородов и теплоносителю перед их непосредственным контактом в объеме смешивания придают движение по криволинейным траекториям. В итоге в объеме смешивания получают локальные зоны со значительным снижением давления (абсолютного и парциального). Затем общий поток углеводородов и теплоносителя подают на диспергирование, после чего отводят продукты разделения. В результате снижаются энергетические затраты.The process occurring in the device consists in the fact that the mixture of hydrocarbons and the coolant, before their direct contact in the mixing volume, give movement along curved paths. As a result, local zones with a significant decrease in pressure (absolute and partial) are obtained in the mixing volume. Then the total flow of hydrocarbons and coolant is served for dispersion, after which the separation products are removed. As a result, energy costs are reduced.

Однако влияние на выход светлых фракций при фракционной перегонке нефти оказалось незначительным.However, the effect on the yield of light fractions during fractional distillation of oil was insignificant.

Наиболее близкой к предложенной модели можно считать установку для повышения выхода светлых фракций нефтепродуктов при первичной переработке нефти, которая содержит технологическую камеру для испарения углеводородной жидкости, которая установлена во вращающихся опорах с возможностью создания в ней искусственного гравитационного поля жидкости, и включает механические средства обеспечения подвода энергии к жидкости, расположенные в технологической камере и установленные с возможностью обеспечения непосредственного подвода механической энергии к жидкости, когда она помещена в искусственное гравитационное поле. Установка также содержит средство для разделения жидкой и парогазовой фаз, конденсатор, трубопроводы, насос, а также, возможно ректификационную колонну (RU 2122457, 27.11.1998).The closest to the proposed model can be considered an installation for increasing the yield of light fractions of oil products during primary oil refining, which contains a process chamber for the evaporation of hydrocarbon liquid, which is installed in rotating supports with the possibility of creating an artificial gravitational field of liquid in it, and includes mechanical means for providing energy to liquids located in the process chamber and installed with the possibility of providing direct supply of mechanical energy to the liquid when it is placed in an artificial gravitational field. The installation also contains a means for separating liquid and vapor-gas phases, a condenser, pipelines, a pump, and also, possibly a distillation column (RU 2122457, 11.27.1998).

Подаваемую для обработки нефть проводят в полый вал из резервуара с помощью насоса. Газы, которые испаряются в технологической камере, подают по трубе в конденсатор, который может быть также обычной ректификационной колонной для разделения разных фракций нефти. Конденсат выпускают по трубе. Тепло The oil supplied for processing is carried out into the hollow shaft from the tank using a pump. Gases that evaporate in the process chamber are fed through a pipe to a condenser, which can also be a conventional distillation column to separate different fractions of oil. Condensate is released through the pipe. Heat

конденсации отводят из системы с помощью теплообменника, который охлаждают водой.condensations are removed from the system using a heat exchanger, which is cooled by water.

Испытания проведены на экспериментальной установке мощностью около 50 кВт. с остатком полученным с разработок горючих сланцев в Эстонии. Вещество состоит из неочищенного сланцевого масла и мелкодисперсных минералов вместе с водой, фенолами и другими загрязняющими примесями. Несмотря на то, что нефть имела температуру выкипания около 650°С, оказалось возможным добиться очистки нефти при температуре 250°С при одновременном снижении температуры выкипания до примерно 500°С.Tests were conducted on an experimental setup with a capacity of about 50 kW. with the remainder obtained from the development of oil shale in Estonia. The substance consists of crude shale oil and finely divided minerals together with water, phenols and other contaminants. Despite the fact that the oil had a boiling point of about 650 ° C, it was possible to achieve oil purification at a temperature of 250 ° C while reducing the boiling point to about 500 ° C.

Однако, известная установка не обеспечивает значительного повышения выхода светлых фракций и является энергоемкой.However, the known installation does not provide a significant increase in the yield of light fractions and is energy-intensive.

Задачей настоящей полезной модели является создание малогабаритной простой установки, позволяющей обеспечить значительное повышение выхода светлых фракций при первичной переработке нефти.The objective of this utility model is to create a small-sized simple unit, which allows to significantly increase the yield of light fractions during primary oil refining.

Поставленная задача решается описываемой ниже установкой для повышения выхода светлых фракций нефтепродуктов при первичной переработке нефти, содержащей насос, по меньшей мере, одну технологическую камеру для испарения легкокипящих фракций, установку для разделения жидкой и газопаровой фаз, конденсатор, ректификационную колонну и трубопроводы, соединяющие указанное оборудование, при этом в качестве технологической камеры для испарения легкокипящих фракций установка содержит устройство для воздействия на движущийся поток перепадами давления, выполненное в виде трубопровода, на входе в который герметично установлен многосопловой блок, характеризующийся отношением площади сечения трубопровода к сумме площадей отверстий сопел на выходе из многосоплового блока (α) равным 2,0÷6,0, и на выходе из которого The problem is solved by the installation described below to increase the yield of light fractions of oil products during primary oil refining, containing a pump, at least one process chamber for evaporating low boiling fractions, a unit for separating liquid and gas-vapor phases, a condenser, distillation column and pipelines connecting the specified equipment moreover, as a technological chamber for the evaporation of low-boiling fractions, the installation contains a device for influencing the moving differential stream and the pressure made in the form of a pipeline at the inlet of which is sealingly mounted multi-nozzle unit, characterized by the ratio of cross-sectional area of the pipeline to the sum of the areas of nozzle openings at the outlet from the multi-unit (α) equal to 2.0 ÷ 6.0, and the output of which

установлен диффузор, имеющий площадь выходного сечения не менее 4 площадей сечения трубопровода, и угол полураскрытия, равный 2-4 градусов, при этом длина трубопровода между многосопловым блоком и диффузором составляет от до 5 - до 30 поперечных сечений трубопровода.a diffuser is installed having an outlet cross-sectional area of at least 4 cross-sectional areas of the pipeline and a half-opening angle of 2-4 degrees, while the length of the pipeline between the multi-nozzle unit and the diffuser is from 5 to 30 cross-sections of the pipeline.

Предпочтительно, устройство для разделения жидкой и парогазовой фаз выполнено в виде сепаратора, снабженного газоотводным патрубком, отводящим трубопроводом жидкой фазы и регулируемыми дросселями.Preferably, the device for separating the liquid and gas-vapor phases is made in the form of a separator equipped with a gas outlet pipe, a discharge pipe of the liquid phase and adjustable chokes.

Установка может содержать два устройства воздействия на движущийся поток перепадами давления, которые установлены последовательно.The installation may contain two devices for influencing the moving flow by pressure drops, which are installed in series.

Установка дополнительно содержит ректификационную колонну и/или может быт связана с устройством нефтедобычи.The installation further comprises a distillation column and / or may be associated with an oil production device.

Заявленная установка представлена на фиг.1, гдеThe claimed installation is presented in figure 1, where

1 - насос.1 - pump.

2 - входной трубопровод.2 - inlet pipeline.

3 - многосопловой блок.3 - multi-nozzle block.

4 - цилиндрический канал.4 - a cylindrical channel.

5 - расширяющийся диффузор5 - expanding diffuser

6 - сепаратор.6 - separator.

7 - газоотводящий патрубок.7 - gas outlet pipe.

8 - выходной трубопровод.8 - output pipeline.

9 - регулируемый дроссель.9 - adjustable throttle.

10 - регулируемый дроссель.10 - adjustable throttle.

11 - ректификационная колонна.11 - distillation column.

Установка изображенная на Фиг. 1 работает следующим образом. Нефть подводят к насосу - 1 и поднимают ее давление до величины Р_вх., но не менее чем до 0,35 МПа. Затем нефть по входному трубопроводу - 2 The apparatus shown in FIG. 1 works as follows. Oil is supplied to the pump - 1 and its pressure is increased to the value of P _in. , but not less than up to 0.35 MPa. Then oil through the inlet pipeline - 2

подают к многосопловому блоку - 3 и впрыскивают в цилиндрический канал - 4. После этого проводят заключительную фазу резкого повышения давления в потоке до атмосферного давления за счет торможения потока в расширяющемся диффузоре - 5, расположенном на выходе из цилиндрического канала. Отделение выделившиеся в цилиндрическом канале - 4 газов и несконденсировавшихся паров легкокипящих фракций от нефти/нефтепродукта производят в сепараторе - 6, имеющем газоотводящий патрубок - 7 для отвода газов и паров легкокипящих фракций и выходной трубопровод - 8 для отвода жидкой нефти/нефтепродукта. Дроссели - 9 и - 10 позволяют создавать в сепараторе избыточное давление. Далее процесс обработки нефти/нефтепродукта может проводиться по традиционной схеме (подача на ректификацию, крекинг и т.д.).fed to the multi-nozzle block - 3 and injected into the cylindrical channel - 4. After that, the final phase of a sharp increase in pressure in the flow to atmospheric pressure is carried out due to the inhibition of the flow in the expanding diffuser - 5 located at the outlet of the cylindrical channel. Separation of 4 gases and non-condensable vapors of low boiling fractions from oil / oil product separated in a cylindrical channel is carried out in a separator - 6, having a gas outlet branch - 7 for exhausting gases and vapors of low boiling fractions and an outlet pipe - 8 for discharging liquid oil / oil product. Chokes - 9 and - 10 allow you to create excess pressure in the separator. Further, the processing of oil / oil product can be carried out according to the traditional scheme (filing for rectification, cracking, etc.).

Характеристики технологической камеры, заявленные в п.1. формулы обеспечивают возможность разрыва химических связей в углеводородах нефти, что приводит к изменению фракционного состава с увеличением выхода низкокипящих (светлых) фракций.The characteristics of the process chamber, as claimed in paragraph 1. the formulas provide the possibility of breaking chemical bonds in oil hydrocarbons, which leads to a change in the fractional composition with an increase in the yield of low-boiling (light) fractions.

Технический результат, подтверждающий решение поставленной задачи, получен на многосопловом блоке, характеризующимся отношением площади сечения трубопровода к сумме площадей отверстий сопел на выходе из многосоплового блока (α) равным 5,0, диффузоре с углом полураскрытия, равным 4 градусов и длиной трубопровода между многосопловым блоком и диффузором составляющем 20 поперечных сечений трубопровода. Сам результат проиллюстрирован на Фиг. 2., где представлены кривые разгонки разных проб нефти: необработанной (Н-1), однократно обработанной (Н-2), двукратно обработанной (Н-3), однократно обработанной и стабилизированной гидрохиноном (Н-4), двукратно обработанной и стабилизированной гидрохиноном (Н-8) нефти. Здесь по оси Y The technical result confirming the solution of the problem was obtained on a multi-nozzle block, characterized by the ratio of the cross-sectional area of the pipeline to the sum of the areas of the nozzle holes at the exit of the multi-nozzle block (α) equal to 5.0, a diffuser with a half-opening angle of 4 degrees and the length of the pipeline between the multi-nozzle block and a diffuser comprising 20 cross-sections of the pipeline. The result itself is illustrated in FIG. 2., where the curves of the distillation of various oil samples are presented: untreated (H-1), once processed (H-2), twice processed (H-3), once processed and stabilized with hydroquinone (H-4), twice processed and stabilized with hydroquinone (H-8) oil. Here along the y axis

откладывается объем полученных фракций, а по оси Х температура фракций.the volume of the obtained fractions is postponed, and along the X axis the temperature of the fractions.

Из представленных графиков видно, что однократная обработка нефти без ее стабилизации гидрохиноном (образец Н-2) позволила получить в 1,23 раза больший объем светлых фракций, чем объем полученный при разгонке исходной нефти (образец Н-1). Двукратная обработка (образец Н-3) повысила отношение объемов до 1,44. Однократная обработка в сочетании со стабилизацией гидрохиноном (образец Н-5) позволила получить отношение объемов равное 1,51. Наибольший эффект получен при двукратной обработке нефти в установке с последующей стабилизацией гидрохиноном (образец Н-8). Величина отношения полученных объемов светлых фракций в этом случае составила 3,1.From the graphs presented, it can be seen that a single oil treatment without stabilization with hydroquinone (sample H-2) made it possible to obtain a 1.23 times larger volume of light fractions than the volume obtained by distillation of the original oil (sample H-1). Double treatment (sample H-3) increased the volume ratio to 1.44. A single treatment in combination with stabilization of hydroquinone (sample H-5) allowed us to obtain a volume ratio of 1.51. The greatest effect was obtained during two-time processing of oil in a unit with subsequent stabilization with hydroquinone (sample H-8). The ratio of the obtained volumes of light fractions in this case was 3.1.

Установка является простой, отличается низкой материалоемкостью и энергоемкостью, и рекомендуется к использованию для перегонки нефти и нефтепродуктов различного состава.The installation is simple, has a low material consumption and energy intensity, and is recommended for use for distillation of oil and oil products of various compositions.

Claims

1. Installation for increasing the yield of light fractions of petroleum products during primary oil refining, containing a pump, at least one process chamber for evaporating low boiling fractions, a device for separating liquid and gas-vapor phases and pipelines connecting the specified equipment, characterized in that as technological chambers for the evaporation of low-boiling fractions, the installation contains a device for acting on the moving stream with pressure drops, made in the form of a pipeline, at the inlet of which but a multi-nozzle block is installed, characterized by the ratio of the cross-sectional area of the pipeline to the sum of the areas of the nozzle openings at the outlet of the multi-nozzle block equal to 2.0 to 6.0 and at the outlet of which a diffuser is installed having an exit cross-sectional area of at least 4 cross-sectional areas of the pipeline, and an angle half-openings equal to 2 ÷ 4 ° while the length of the pipeline between the multi-nozzle block and the diffuser is 5 - 30 cross-sections of the pipeline.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the device for separating liquid and vapor-gas phases is made in the form of a separator equipped with a gas outlet pipe, a discharge pipe of the liquid phase and adjustable chokes.

3. The installation according to claim 1, characterized in that it contains two means of influencing the moving stream with pressure drops that are installed in series.

4. Installation according to claim 1, characterized in that it further comprises a distillation column.

5. Installation according to claim 1, characterized in that it is associated with an oil production device.