SU1282822A3

SU1282822A3 - Способ разделени жидкой двухкомпонентной углеводородной смеси

Info

Publication number: SU1282822A3
Application number: SU833561498A
Authority: SU
Inventors: Джордж Альберт Биттер Йохан
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч,Маатсхаппий Б.В. (Фирма)
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1987-01-07
Also published as: JPS58159804A; AR241868A1; IN158141B; BR8301003A; ZA831414B; NL193983B; NL8200881A; GB2116071B; AU1197083A; NZ203440A; AU559866B2; KR900008728B1; NL193983C; MY8700269A; DE3368013D1; CA1201660A; US4670151A; EP0088458A2; GB8305738D0; EP0088458B1

Abstract

Изобретение относитс к области нефтехимии, в частности, к разделению жидкой двухкомпозиционной смеси углеводородов (УГ). Цель изобретени - сокращение расхода растворителей и энергетических затрат. Смесь УГ, содержащую два компонента, подвергают контактированию с экстрагентом, раствор ющим один А - компонент, при пропускании вдоль одной стороны мембраны , проницаемой дл экстрагента и не проницаемой дл А. Далее экстрактный раствор пропускают вдоль другой стороны мембраны с последующей подачей исходной УГ, поглотившей экстр- агент, в селаратор с отделением экстрактного раствора, направл емого вдоль другой стороны мембраны. При. необходимости достижени лучшей производительности используют р д последовательно расположенных мембран. Таким способом раздел ют УГ, содержа- дую парафин и фурфурол, с помощью бензола или толуола, как экстраген- та. Способ позвол ет сократить энергозатраты на упаривание экстракта и улучшить степень разделени УГ. 2 табл., 3 ил. (Л

Description

М

В

А+В

1чЭ 00 Is5 00 Is3 IND

Фцг.

01

1

Изобретение относитс разделени жидкой углево смеси, состо щей из двух тов.

Целью изобретени вл етс сокращение расхода растворител и энергетических затрат.

Способ осуществл ют следующим образом .

Примеры осуществлени способа приведены в таблице I. Процессы 11 и 12 относ тс к разделению систем жидкость - твердое вещество, остальные процессы представл ют собой зк- стракцию в системах жидкость - жидкость . Асфальтены (процесс 1) бывают иногда очень в зкими, однако с точки зрени физики они вл ютс жидкост ми.

Согласно изобретению экстрагирующий агент, который ранее подлежал отделе1шю от компонента В громоздким и дорогим способом (например, дистилл цией , кристаллизацией или отгонкой ) с последующим повторным введением в подлежащую разделению смесь, теперь простым способом поступает от компонента В, который уже отделен , к еще подлежащей обработке смеси . Отделение и повторное введение могут быть осуществлены при одних и тех же температуре и давлении, что позвол ет значительно сократить расход энергии.

В зависимости от примен емых условий больща или меньша часть общего количества экстрагирующего агента переноситс через мембрану. Следовательно, в определенных случа х будет осуществлено более полное разделение, но такое разделение всегда будет осуществлено в меньщем масштабе , поэтому оно будет менее дорогим , чем процесс, осуЕ1;ествл емый без предварительного удалени экстрагирующего агента через мембрану.

Мембрана проницаема дл экстрагирующего агента и не проницаема дл компонента А, При определенных услови х мембрана также проницаема дл компонента В, что выгодно, если концентраци компонента В выше в смеси компонентов А и В, чем в потоке , содержащем экстрагирующий агент В этом случае имеющийс градиент концентрации обуславливает диффузию компонента В с одной стороны мембраны на другую, что дает разделение

компонентов А и В. Но если концентр ци компонента В в потоке, содержащем экстрагирующий агент, вьщ1е и мембрана проницаема дл компонертта В, концентрацию последнего следует понизить, например, путем добавлени зкстрагирующег о агента. Тем самым повышаетс содержание растворител .

В процессах, основанных на применении мембран, может возникнуть концентрационна пол ризаци . В результате этого там, где экстрагирующий агент диффундирует с одной стороны на другую, вдоль перёой из сторон мембраны может образоватьс слой, состо щий почти исключительно из компонента В, и, аналогично, вдоль второй из сторон мембраны может об- разоватьс слой, состо щий почти исключительно из экстрагирующего агента . Такое локальное изменение градиента концентрации на обратный вызывает замедление диффузии экстрагирующего агента. Дл предотвращени такой концентрационной пол ризации быстро подают пото- -. ки насосами вдоль обеих сторон мембраны и - во избежание необходимости применени мембраны со слишком большой поверхностью - потоки рециркули- руют. Таким образом, как можно более гомогенна смесь посто нно находитс как с одной, так и с другой сто- роны мембраны. Скорость перекачивани должна быть така , чтобы молекула , диффундирующа через мембрану, прошла вдоль мембраны 10-30 раз прежде , чем она продиффундирует через нее.

Это означает, что часть смеси компонентов А и В, котора частично поглотила экстрагирующий агент, повторно вводитс в поток смеси компонентов А и В (вьш1е по ходу потока по отношению к мембране) и, таким образом, снова подаетс вдоль одной из сторон мембраны. Смесь компонентов А и В предварительно разбавл етс до прохождени вдоль мембраны. В частности, в случае разделени высоков зких жидкостей, например остаточных масел, это улучшает их

способность к перекачиванию насосом и/или позвол ет понизить температуру. Часть потока экстрагирующего агента , содержащего растворенный компонент В, который проходит вдоль дру

гой стороны мембраны, повторно ввод в поток экстрагирующего агента, содержащий растворенный компонент В, и таким образом он оп ть проходит вдоль другой стороны мембраны.

Хот во многих случа х достаточно одной мембраны, встречаютс случаи , когда вследствие несовершенства устройств, предпочтительно применение нескольких мембран - либо дл достижени большей производительности (параллельна установка), либо дл более полной экстракции (последовательна установка). В последнем случае несколько мембран устанавли- вают последовательно, и поток компонентов А+В, который пропускают вдоль одной стороны любой из мембран, затем пропускают вдоль той же стороны следующей мембраны, и, аналогично, поток экстрагирующего агента, содержащий растворенный компонент В, который пропускают вдоль другой стороны любой из мембран, пропускают затем вдоль той же стороны предьщущей мембраны. Затем поток компонентов А и В подают в сепаратор. Другой поток состо щий теперь почти полностью из чистого -компонента В, не об зательно подвергать конечной очистке (на- пример, отгонке).

При применении нескольких мембран их количество зависит от типа процесса, скорости подачи в единицу времени и размеров мембраны. Обыч но примен ют 2-20 мембран, предпочтительно 4-10 мембран.

Материал дл мембраны может быть выбран из известных материалов, примен емых дл этой цели, например, полипропилена, ацетилцеллюлозы, бу- тилкаучука, метилкаучука, силиконового каучука, полистирола, политет-, рафторэтилена и других полимерных материалов. Материал должен быть не- растворим как в компонентах А и В, так и в экстрагирующем агенте. Он должен быть также полностью или практически непроницаем дл компонента А, но проницаем дл экстрагирующего агента. Засорени мембраны твердыми или в зкими элементами смеси компонентов А и В не происходит - мембрана остаетс чистой, так как она непрерывно промываетс диффундирующим экстрагирующим агентом.

По конфигурации примен ема мембрана может быть одной из допускающих поддержание потоков вдоль обеих ее

5

0 0

5

0 5 0 5

сторон, например, плоской или трубчатой . Однако такие формы не очень экономичны с точки зрени площади и поэтому не позвол ют достигнуть высокой упаковочной плотности (м мембраны/м аппарата) .

Предпочтительно применение спирально навитой мембраны. В ней сочетаютс такие качества как сопротивление напору, низкие начальные расходы и высока упаковочна плотность известных спирально навитых мембран, поддерживающих потоки с одной стороны мембраны, с возможностью поддержани потока по обе стороны мембраны.

На фиг. 1 представлена технологическа схема осуществлени процесса по предлагаемому способу; на фиг. 2 и 3 - технологические схемы установок депарафинизации и деас- фальтенизации соответственно.

Подлежаща разделению смесь А-«-В . (фиг. 1) поступает в мембранное устройство М, где экстрагирующий агент Е присоедин етс к потоку подлежащей разделению смеси. Затем полученный поток поступает в сепаратор S, где отдел етс компонент А. Остаток (компонент В и экстрагирующий агент) рециркулирует в мембранное устройство М дл переноса экстрагирующего агента в свежую порцию подлежащей разделению смеси. Если мембрана проницаема дл компонента В и если концентраци компонента В выще в смеси А+В, чем в смеси Е+В, то происходит миграци компонента В вдоль мембраны в направлении, противоположном направлению экстрагирующего агента (пунктирна лини В ) .

Установка депарафинизации (фиг.2) включает в себ мембранное устройство . Загружаемое сырье, например парафиновый фурфурольный рафинат, поступает по линии 1 на мембранное устройство 2, где растворитель (экстрагирующий агент) 3 присоедин етс к сырью. В качестве растворител может быть применена смесь ароматических углеводородов (бензол, толуол и т.д.) и метилэтилкетона. По трубам 4 и 5 сырье и растворитель поступают далее через теплообменник 6 и холодильник 7 во вращающийс барабанный вакуум-фильтр В. В холодильнике 7 сырье и растти ритель охлаждаютс до температуры приблизито; ьно -20 С дл кристалли-.чации содержащихс парафинов. Кристаллы парафинов промывают на барабане барабанного фильтра 8 с применением тонкого потока растворител 9, затем сгребают и вместе с незначительным количеством еще оставшегос растворител подают по трубе 10 в установку П обработки парафинов, где так называемый парафиновый гач 12 отдел ют от растворител , который по трубе 13 поступает на линию 14 рециркул ции .

Фильтрат, состо щий из депарафи- низированного масла и растворител , из вращающегос барабанного вакуум- фильтра 8 поступает по трубе 15 через теплообменник 6 в мембранное устройство 2, И в теплообменнике 6, и в мембранном устройстве 2 сырье предварительно охлаждаетс до некоторой степени путем косвенного контакта с холодным фильтратом. После диффузии значительной части растворител через мембрану (поток 3), де- парафинизированное масло вместе с остатком растворител поступает по трубе 16 на установку 17 обработки депарафинизированного масла.

Установка 17 обычно включает в себ две испарительные колонны (одн работает при низких давлении и температуре , друга - при повышенных давлении и температуре), за которыми стоит колонна дл отпаривани депарафинизированного масла, в сочетании с дистилл ционными колоннами дл удалени воды .из растворител и р да насосов , горелок и труб обратных холодильников. Необходимое тепло подаетс теплообменником 18. Здесь депарафинизированное масло 19 окончательно отдел етс от тел , который по трубам 20 и 14 через холодильник 21 повторно поступает в систему, т.е. в сырье, поступающее по линии 5.

В установке деасфальтенизации (фиг. 3) по трубе 1 сырье (обычно остаток при вакуум-дистилл ции) подают в смеситель 12, где оно предварительно разбавл етс потоком сьфь уже разбавленного экстрагирующим агентом, выход щим из трубы 3. Смеситель 2 функционирует так же, как буферный сосуд, выравнивающий колебани подачи. Из смесител 2 по трубе 4 непрерывно отводитс поток, часть которого поступает по трубе

5в мембранное устройство 6, а оставша с часть по трубам 7 и 8 поступает в мембранное устройство 9. В этих мембранных устройствах определенное количество экстрагирующего агента, представленное как потоки 10 и II, диффундирует из потока де- асфальтенизированного масла и растворител , поступающего по трубам 12

и 13 соответственно, через мембрану в поток предварительно разбавленного сьфь , которое поступает по трубам 5 и 8 соответственно и разгружаетс по трубам 14 и 15 соотйетственно . Труба .4 соединена с трубой 3, котора ведет к смесителю. По трубе 15 рециркулирует часть разбавленного сырь к мембранному устройству 9 по трубе 16 и трубе 8, а остаток разбавленного сырь поступает на следующее мембранное устройство по трубе 17. Поток деасфальтенизированно- го масла с экстрагирующим агентом, который вьщелип часть экстрагирующего агента в мембранные устройства

6и 9 соответственно, разгружаетс по трубам 18 и 19 соответственно. Часть его рециркулирует к первому мембранному устройству по трубам 20 и 12 и 21 и 13 соответственно, в то врем как остаток разгружаетс по трубам 21 и 22 соответственно. Труба 22 соединена с предыдущим мембранным устройством трубой 12, а труба

21 соединена с отпарной колонной 23, в которой остатки экстрагирующего агента 24 удал ютс паром из потока деасфальтенизированного масла 25.

Количество мембранных устройств может быть разным; в описываемой установке их количество равно 7. Часть потока сырь с экстрагирующим агентом, котора отводитс по трубе

26, подаетс к вращающему-с Дисковому контактору 27, где этот поток раздел етс на асфальтеновую фракцию, отводимую по трубе 28, и фракцию деасфальтенизированного масла с

экстрагирующим агентом, котора поступает по трубе 29 в трубу 30 дл удалени растворител в мембранном устройстве 7 (и затем в мембранных устройствах 6,5 и т.д.). Асфальтенову о фракцию отдел ют от остаточного экстрагирующего агента (если последний в ней содержитс ) в отпарной колонне 31. Какое-то количество ас- фальтенов может быть отведено по

трубе 32 и какое-то количество экстрагирующего агента - по трубе 33. Оба потока, текущие по трубе 33, ре- циркулируют по трубе 34 к вращающемус дисковому контактору 27 с тем, чтобы весь экстрагирующий агент смешивалс с сырьем.

Производство пара и последующее разделение пара и экстрагирующего агента (например, пропана) в отпарной колонне 23 требует затрат определенного количества энергии, которое тем больше, чем больше фракци экстрагирующего агента в деасфальтенизирован- ном масле. Эта фракци невелика, потому что максимально возможное количество экстрагирующего агента поступает в свежее сырье через мембранное устройство. Если примен етс специальный материал дл мембран ; напри- мер полипропилен, то дополнительно ;, значительна часть деасфальтенизиро- ванного масла поступает непосредственно из потоков 5, 8 и т.д. в потоки 18, 19 и т.д. через мембраны, в результате чего достигаетс дополнительное снижение общих затрат.

Движение экстрагирующего агента может быть как противоточным (фиг.З) так и пр моточным.

Пример 1. Эксперимент провод т в депарафинизаторе (фиг. 2). Парафиновый фурфуроловый рафинат обрабатывают смесью избирательных растворителей (экстратирующее средство ) , состо щей из 50 об.% метил- этилкетона и 50 об.% толуола в мембранном блоке 2, содержащем спирально намотанную мембрану из сополимера полипропилена-полиэтилена толщиной 1 мкм. Из 1714 т/сут смеси растворителей , подаваемой вместе с 299 т/сут депарафинированного масла через трубопровод 15 в мембранный блок 2, 1264 т/сут, т.е. почти 74 мас.% смеси растворителей, имеющейс в потоке 15, подают через мембрану в поток 4 и далее пропускают с парафиновым фурфуроло- вым рафинатом через теплообменник 6, холодильник 7 и тру-бопровод 5 в вакуумный роторньй барабанный фильтр 8. Парафиновые кристаллы, полученные после охлаждени парафинового рафи- ната и смеси растворителей в холодильнике 7, промывают на фильтре 8 с использованием небольшого потока смеси растворителей 9, затем удал ют и подают через трубопровод 10 в блок 11 обработки парафина.

й -

W

f5

20

25

282822-8

Фильтрат из фильтра 8, состо щий из депарафинированного масла и смеси растворителей, представл ет собой указанный поток 15. 299 т/сут депарафинированного масла, которое поступает из мембранного блока 2 вместе с 450 т/сут оставшейс смеси растворителей , подаютс через трубопровод 16 в блок 17, содержащий две испарительные колонны и отпарную секцию дл отделени таким образом 299 т/сут депарафинированного масла через трубопровод 19 и повторной подачи 450 т/сут смеси растворителей через трубопровод 20 в депарафиниза- тор.

В табл. 2 показано воздействие j мембранного узла на обработку депарафинированного масла.

Как видно из табл. 2, поток 16 содержит значительно меньшее количество растворител по сравнению с тем вариантом, где мембрана не используетс . Соответственно меньшее количество растворител приходитс вьтаривать в разделительном блоке 17. Б св зи с этим, требуетс меньшее количество тепла дл удалени растворител из депарафинированного - масла (8708 вместо 21855 МДж/ч).

Пример 2. Эксперимент провод т в деасфальтирующем блоке (фиг. 3). Короткую подачу остатка, полученного путем вакуумной перегонки атмосферного остатка после перегонки сырой нефти, предварительно разбавл ют в смесительном резервуаре 32 смесью подачи и п-бутаном, подаваемым по трубопроводу 33. Смесь короткого остатка и п-бутана, полученную таким образом, подают в шесть параллельных мембранных блоков, где используют полипропиленовые мембраны толщиной 3 мкм. В этих блоках с рабочей температурой 60°С 859 п-бутана (используетс избирательный растворитель) диффундирует из потоков , содержащих деасфальтированное масло и п-бутан, и из потока 18 (263 м /сут деасфальтированного мас30

35

40

Г 45

50

55

ла и 1321 п-бутана) через мембраны в предварительно разбавленную подачу. Потоки деасфальтированного масла, содержащие остаток бутана, который подают из мембранных блоков, собирают в поток 19 (263 м сут деасфальтированного масла и 462 п-бутана) и подают в испарительную

секцию, где деасфал1 тирова ное масло отдел ют от п-бутана. Поток подачи короткого остатка, смешанный с таном, который удал етс из мембранных блоков, подают в контактный ап- парат с вращаюпц1мис дисками, где поток раздел ют на фракцию асфаль- тенов (106 м VcyT - поток 39) и указанный поток, содерйсащий деасфальти рованное масло и п-бутан. Фракцию асфальтенов (поток 39) подают в от- парную секцию и отдел ют от оставшегос п--бутана (20 м /сут).

Claims

Формула изобретени

Способ разделени жидкой двухком- понентной углеводородной смеси, включающий контакт ее с экстрагентом.

. Фурфуроль- на экстракци

. Фенольна экстрак1ш

. Экстракци SO,

Деасфаль- тенизиро- ванное остаточное масло,веретенное масло,т - лселое ре- циркули- рующее масло

Деасфаль- тенизиро- ванное остаточное масло,веретенное масло,т желое ре- цирк ули- рующее масло Деасфаль- тенизиро- ванное остаточное масло,т Фурфуроль- ный рафинат

Фенольный рафинат

SO,, Рафинат

раствор ющим один из двух компонентов , отделение в сепараторе другого компонента от полученного экстрактного раствора и выделение из последнего растворенного компонента, отличающийс тем, что, с целью сокращени расхода растворител и энергетических затрат, исходную углеводородную смесь пропускают вдол одной стороны мембраны, проницаемой дл экстрагента и не проницаемой дл компонента, не растворимого в экстр- агенте, экстрактный раствор пропускают вдоль другой стороны мембраны с последующей подаче й исходной углеводородной смеси, поглотивщей экстр- агент, в сепаратор с отделением экстрактного раствора, направл емого вдоль другой стороны мембраны.

Таблица 1

Фурфурольный Фурфурол экстракт

Фенольный экстракт

Фенол

50 Экстракт

Жидкий 80„

М -метилпирролидон;

#-К-)(

тетрагидротиофен-1,1-ДИОКСИД}

может быть применен также триэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль.

13

Поток

LIII ji-TKl

299-299299

1714-1714 - 1714

299-299299

17141264450 - 450

}

:±±±

128282214

Таблица 2

Поток

20

/«

13

2S

Iff

17

.12

18

puz.Z

фиг.}