Установка и способ переработки легкого газового конденсата

 

Изобретение относится к переработке газового конденсата ректификацией и может быть использовано в газовой промышленности. Способ осуществляется посредством перегонки легкого газового конденсата в двух ректификационных колоннах при подогреве насыщенным водяным паром, при этом процесс перегонки ведут при температуре 130-140^oC, причем в атмосферной колонне проводят предварительное отделение от исходного конденсата легкого бензина, а в вакуумной колонне проводят перегонку кубового остатка на тяжелый бензин и дизельное топливо при давлении 20-30 кПа, создаваемом водокольцевым вакуумным насосом, при этом регулируют производительность вакуумного насоса. Положительный эффект: увеличение выхода бензина и повышение качества дизельного топлива, снижение взрывопожароопасности и повышение надежности установки. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к переработке газового конденсата ректификацией и может быть использовано в газовой промышленности. Известно, что продуктами переработки легкого газового конденсата являются бензин и дизельное топливо.

Из уровня техники известен способ получения двух продуктов при использовании одной ректификационной колонны, в которой легкая фракция отводится в парах с верха колонны, а тяжелая фракция - с низа колонны (Багатуров С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации, М., "Химия", 1974, с. 353).

При переработке легкого газового конденсата на бензин и дизельное топливо в одной ректификационной колонне, обогреваемой насыщенным водяным паром от промысловой котельной, вследствие низкой температуры греющего пара и низкой температуры переработки в дизельном топливе остаются легкие фракции и снижается его качество, а также снижается выход бензина.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ переработки многокомпонентных смесей путем последовательной перегонки сырья в двух ректификационных колоннах, обогреваемых насыщенным водяным паром, включающий подачу предварительно нагретого исходного сырья в первую колонну, разделение сырья в первой колонне, отвод дистиллята с верха колонны и подачу остатка переработки низа колонны во вторую колонну для последующей переработки (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., "Химия" 1973. с. 496).

Недостатком известного способа является низкий выход легкого продукта и низкое качество тяжелого продукта из-за низкой температуры греющего пара.

Задачей настоящего изобретения является увеличение выхода бензина и повышение качества дизельного топлива при переработке легкого газового конденсата.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что в известном способе переработки легкого газового конденсата посредством двухступенчатой перегонки в двух ректификационных колоннах при подогреве насыщенным водяным паром, согласно изобретениюпроцесс перегонки в первой и второй ступенях ведут при температуре кипения продуктов в кубовых емкостях 130-140^oC, причем в первой атмосферной колонне проводят предварительное отделение от исходного конденсата легкого бензина, а во второй вакуумной колонне проводят перегонку кубового остатка на тяжелый бензин и дизельное топливо при давлении 20 - 30 кПа, создаваемом водокольцевым вакуумным насосом, при этом регулируют производительность вакуумного насоса до величины, определяемой по эмпирической формуле: где Sн - производительность вакуумного насоса, л/с; M - производительность установки по конденсату, кг/ч; T - температура в кубовой емкости вакуумной ступени, K; P - величина давления в вакуумной ступени, кПа.

Способ осуществляется с помощью установки, технологическая схема которой представлена на чертеже.

Газовый конденсат сырьевым насосом 18 через пароподогреватель 24 подается в атмосферный блок А в зону питания ректификационной колонны 1 и попадает в кубовую емкость 6 с кипятильником 7, обогреваемым насыщенным водяным паром. Образовавшиеся в кубовой емкости 6 пары углеводородов проходят через тарелки ректификационной колонны 1 и частично конденсируются в дефлегматоре 2. Флегма при флегмовом числе 0,1 в виде орошения стекает вниз колонны 1, а основная часть паров конденсируется в конденсаторе 1 и стекает в сборник дистиллята 4, откуда насосом 19 перекачивается в резервуар 5.

Кубовый остаток атмосферного блока А из кубовой емкости 6 через вентиль 23 подается в вакуумный блок Б. Для облегчения работы насосов вакуумный блок поднят на высоту 1 м с помощью рамы 22. Кубовый остаток подается на питательную тарелку вакуумной колонны 8 и попадает в кубовую емкость 13, обогреваемую через кипятильник 14 насыщенным водяным паром. Здесь в условиях вакуума происходит дальнейшее выкипание паров углеводородов из поданного продукта. Образовавшиеся пары проходят через тарелки вакуумной ректификационной колонны 8 и частично конденсируются в дефлегматоре 9. Флегма при флегмовом числе 0,1 в виде орошения стекает вниз колонны 8, а основная часть паров конденсируется в конденсаторе 10 и стекает в сборник дистиллята 11, откуда насосом 21 перекачивается в резервуар 12. Парогазовая смесь водокольцевым вакуумным насосом 15 через вентиль 17 откачивается из сборника дистиллята 11 и нагнетается в резервуар дистиллята 12. Кубовый остаток из кубовой емкости 13 насосом 20 перекачивается в резервуар 16.

Для сравнения известного и предлагаемого способа в таблице приведены результаты экспериментов (см. в конце описания).

Пример 1. Известный способ одноступенчатой ректификации в атмосферном блоке А. Газовый конденсат с фракционным составом, приведенным в таблице, сырьевым насосом 18 с расходом 1600 кг/ч подается в пароподогреватель 24, где нагревается до температуры 140^oC, затем подается на питательную тарелку атмосферной ректификационной колонны 1. На рабочем режиме в кубовой емкости 6 поддерживается температура t = 140^oC, на нижней тарелке ректификационной колонны t = 130^oC, а на верхней десятой тарелке t = 100^oC. Образовавшиеся в кубовой емкости 6 пары углеводородов проходят через десять тарелок ректификационной колонны и частично конденсируются в дефлегматоре 2. Флегма в виде орошения при флегмовом числе 0,1 стекает вниз колонны 1, а основная часть паров конденсируется в конденсаторе 3 и при температуре 40^oC стекает в сборник дистиллята 4, откуда насосом 19 с расходом 1000 кг/ч перекачивается в резервуар 5. Полученный дистиллят является фракцией легкого бензина, с фракционным составом, приведенным в таблице. В результате атмосферной ректификации при температуре 140^oC в кубовой емкости 6 получаем 600 кг/ч кубового остатка, представляющего некондиционное дизельное топливо, с фракционным составом, приведенным в таблице.

Выход дистиллята составляет 62,5% и выход некондиционного дизельного топлива - 37,5%.

Из таблицы видно, что в результате одноступенчатой перегонки исходного газового конденсата в атмосферной ректификационной колонне при температуре 140^oC не обеспечивается полный отбор бензиновых фракций, в результате чего кубовый остаток содержит до 50% бензиновых фракций при низкой температуре вспышки 10-12^oC (норма 42^oC). Кубовый остаток не соответствует ГОСТ 305-82 "Дизельное топливо".

Пример 2. Двухступенчатый способ переработки газового конденсата при использовании атмосферного блока первой ступени и вакуумного блока второй ступени. Давление в вакуумном блоке P = 20 кПа.

Атмосферный блок А первой ступени работает аналогично примеру 1 с той разницей, что кубовый остаток подается с расходом 600 кг/ч при температуре 140^oC из кубовой емкости 6 через вентиль 23 в вакуумную колонну 8 блока Б. В вакуумном блоке Б вакуум создается водокольцевым вакуумным насосом марки ВВН1-3 с паспортной производительностью до 55 л/с и давлением в пределах 6-40 кПа. В кубовой емкости 13 в условиях вакуума при давлении 20 кПа и при температуре 140^oC происходит дальнейшее выкипание из поданного продукта фракции легкого бензина. Для обеспечения оптимального вакуумного режима рабочая производительность вакуумного насоса регулируется до величины, определяемой по уравнению (1). Подставляя рабочие параметры M = 1600 кг/ч; T = 130^o + 273^o = 403 K; P = 20 кПа; получаем рабочую производительность вакуумного насоса:

На рабочем режиме в колонне 8 вакуумного блока поддерживаются температуры: в кубовой емкости t = 140^oC, на первой тарелке t = 130^oC и на последней десятой тарелке t = 100^oC. Образовавшиеся пары проходят через десять тарелок ректификационной колонны 8 и частично конденсируются в дефлегматоре 9. Флегма в виде орошения при флегмовом числе 0,1 стекает вниз колонны 8, а основная часть паров конденсируется в конденсаторе 10 и при температуре 40^oC стекает в сборник дистиллята 11, откуда насосом 21 с расходом 265 кг/ч перекачивается в резервуар 12. Кубовый остаток из кубовой емкости 13 насосом 20 с расходом 355 кг/ч перекачивается в резервуар 16. Полученный в вакуумной колонне дистиллят представляет собой фракцию тяжелого бензина, а кубовый остаток - фракцию дизельного топлива. Фракционный состав и свойства продуктов, полученных в вакуумной колонне блока Б, представлены в таблице.

Материальный баланс установки по углеводородам при работе установки в течении 1 часа по примеру 2 равен:
исходное количество газового конденсата - 1600 кг (100%);
количество легкого бензина, полученного в блоке А - 1000 кг (62,5%);
количество тяжелого бензина, полученного в блоке Б - 265 кг (16,6%);
количество дизельного топлива, полученного в блоке Б - 335кг (20,9%).

итого - 1600 кг (100%).

По примеру 2 получаем увеличение выхода бензина, на 16,6% и получаем 20,9% кондиционного дизельного топлива. Дизельное топливо соответствует ГОСТ 305-82, бензин соответствует ГОСТ 2084-77. Годовой экономический эффект по примеру 2 равен два млрд. рублей в ценах на 1.11.97.

Пример 3. Аналогичен примеру 2, за исключением следующих параметров:
- давление в вакуумном блоке P = 40 кПа;
- рабочая производительность вакуумного насоса по уравнению (1) равна

Фракционный состав и свойства продуктов блока Б, полученные в примере 3, представлены в таблице. Дизельное топливо не соответствует ГОСТ 305-82, бензин не соответствует ГОСТ 2084-77.

Пример 4. Аналогичен примеру 2, за исключением следующих параметров:
- давление в вакуумном блоке P = 10 кПа;
- рабочая производительность вакуумного насоса по уравнению (1) равна

На этом режиме из-за газодинамических потерь в откачной линии давление в вакуумном насосе должно быть ниже 6 кПа, что невозможно из-за технической характеристики вакуумного насоса (Pmin = 6 кПа).

Примеры 2-4 показывают, что оптимальное давление в вакуумном блоке равно 20-30 кПа.

Пример 5. Аналогичен примеру 2 за исключением температуры в кубовой емкости вакуумного блока Б, которая равна 120^oC.

Фракционный состав и свойства продуктов блока Б, полученные в примере 4, представлены в таблице. Дизельное топливо не соответствует ГОСТ 305-82, бензин не соответствует ГОСТ 2084-77.

Пример 6. Аналогичен примеру 2 за исключением температуры в кубовой емкости вакуумного блока Б, которая равна 150^oC.

Этот режим невозможен по технической характеристике промысловой котельной.

Примеры 2, 5 и 6 показывают, что оптимальная температура в кубовой емкости вакуумного блока Б равна 130-140^oC.

По сравнению с прототипом заявляемый способ обеспечивает увеличение выхода, бензина и улучшение качества дизельного топлива, повышение производительности, снижение взрывоопасности и повышение экономичности.

Формула изобретения

Способ переработки легкого газового конденсата посредством двухступенчатой перегонки в двух ректификационных колоннах при подогреве насыщенным водяным паром, отличающийся тем, что процесс перегонки в первой и второй ступенях ведут при температуре кипения продуктов в кубовых емкостях 130 - 140^oC, причем в первой атмосферной колонне проводят предварительное отделение от исходного конденсата легкого бензина, а во второй вакуумной колонне проводят перегонку кубового остатка на тяжелый бензин и дизельное топливо при давлении 20 - 30 кПа, создаваемом водокольцевым вакуумным насосом, при этом регулируют производительность вакуумного насоса до величины, определяемой по эмпирической формуле

где S_н - производительность вакуумного насоса, л/с;
M - производительность установки по конденсату, кг/ч;
T - температура в кубовой емкости вакуумной ступени, K;
Р - величина давления в вакуумной ступени, кПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2