способ получения прямогонных нефтяных газов при фракционировании нефти

Формула изобретения

Способ получения прямогонных нефтяных газов при фракционировании обессоленной и обезвоженной нефти путем отгонки газов в колонне с последующим их охлаждением, абсорбцией бензинами процесса фракционирования обессоленной и обезвоженной нефти и выделением при последующей стабилизации, отличающийся тем, что процесс абсорбции прямогонных углеводородных газов бензинами проводят путем подачи парожидкостной смеси, образовавшейся после конденсации паров верха колонны предварительного испарения в конденсаторах-холодильниках этой колонны, в нижнюю часть рефлюксной емкости-газосепаратора колонны предварительного испарения, которая снабжена в ее верхней части дополнительной секцией контактных устройств, состоящих из встроенного в емкость газосепаратора стакана с насадкой и расположенной над ним ситчатой распределительной тарелкой на которую подают в качестве орошения абсорбент - фракцию нестабильного бензина из рефлюксной емкости верха основной ректификационной колонны, которым абсорбируют прямогонные углеводородные газы из парожидкостной смеси и, далее смесевую фракцию (нестабильный бензин) с низа рефлюксной емкости-газосепаратора колонны предварительного испарения подают частично на орошение колонны предварительного испарения, а избыточное количество направляют в колонну стабилизации, в верхней части которой отбирают сжиженный углеводородный газ - сырье установок газофракционирования, а неабсорбированные легкие фракции прямогонных углеводородных газов отбирают с верха рефлюксной емкости-газосепаратора колонны предварительного испарения и направляют в сепаратор-отстойник и далее в топливную линию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано на установках первичной переработки нефти с двукратным испарением для увеличения вывода компонентов сжиженного газа - фракции С₃-С₄ посредством сокращения потерь.

Одной из основных задач процесса первичной переработки нефти является достижение наиболее эффективного разделения перерабатываемого сырья на отдельные фракции с целью получения главных сырьевых потоков для всех последующих нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессов, включая максимальный отбор фракций легких углеводородов-сжиженных газов.

Известно, что на установках первичной переработки нефти - установках АВТ, при типовой схеме работы в рефлюксной емкости-газосепараторе первой ректификационной колонны - колонны предварительного испарения при отсутствии полной конденсации паров колонны, процесс разделения жидкой и паровой фаз проходит в режиме однократного испарения, что является одной из главных причин потери отбора сжиженных пропана и бутана, которые уходят с несконденсированным газом в топливную сеть.

Решение технической задачи достижения максимального отбора фракций легких углеводородов С₃ -С₄ путем повышения давления в первой ректификационной колонне приводит к более полной конденсации газов и уменьшению потерь. Однако этот путь ведет к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат, кроме того, повышение давления приводит к уменьшению доли отгона в эвапарационном пространстве первой колонны и снижению четкости ректификации.

Известен способ перевода несконденсировавшихся углеводородных газов в сжиженное состояние (Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. Москва, Химия, 1981, стр.164), при котором несконденсированные газы из газосепаратора первой ректификационной колонны направляются на компремирование.

Недостатками этого процесса являются:

- капитальные затраты, связанные с необходимостью строительства компрессорной для осуществления процесса;

- дополнительные затраты, необходимые на обеспечение электроэнергией и другими ресурсами.

Известен способ первичной переработки нефти (Нефтепереработка и нефтехимия, 2003 год, № 6, стр.30), при котором повышается эффективность работы установки за счет включения в технологическую схему орошения колонны К-1 бензина из рефлюксной емкости колонны К-2. Потери при этом уменьшаются за счет снижения расхода сдувки газа из емкости орошения колонны К-1, что обусловлено утяжелением бензиновых фракций, поступающих в емкость орошения К-1.

К недостаткам этого способа относится то, что:

- в колонну К-1 направляется лишь часть потока бензина колонны К-2, бензин, идущий мимо предложенной схемы, не насыщается газами, что приводит к увеличению потерь;

- бензин колонны К-2 содержит большое количество сероводорода и воды и непосредственное его направление в линию орошения колонны К-1 и далее в колонну К-1 может привести к усилению коррозии колонны К-1 и всего конденсационного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (а.с. № 478053) получения прямогонных нефтяных газов при фракционировании нефти путем отгонки газов в колонне с последующим их охлаждением и абсорбцией при повышенном давлении в бензинах: стабильном, нестабильном или (и) их смеси и дальнейшим выделением газов в процессе десорбции. При этом поток бензина основной ректификационной колонны и бензина стабилизатора направляется в систему конденсации первой ректификационной колонны.

Недостатками этого процесса являются:

- увеличение расхода энергоресурсов вследствие наличия дополнительного циркулирующего потока бензина колонны стабилизации;

- подача бензина основной ректификационной колонны К-2 в систему конденсации К-1 вносит дополнительные коррозионные агенты в систему конденсации К-1;

- недостаточная эффективность процесса абсорбции газов бензинами вследствие протекания его одновременно с процессом конденсации в системе конденсации колонны предварительного испарения.

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения прямогонных углеводородных газов при первичной перегонке нефти в сжиженном состоянии без компрессора, позволяющего повысить отбор сжиженных газов без увеличения расхода энергоресурсов путем сокращения потерь при сбросе газа в топливную сеть.

Поставленная цель достигается способом получения прямогонных нефтяных газов при фракционировании обессоленной и обезвоженной нефти путем отгонки газов в колонне с последующим их охлаждением, абсорбцией бензинами процесса фракционирования обессоленной и обезвоженной нефти и выделением сжиженных углеводородных газов на блоке стабилизации. При этом процесс абсорбции прямогонных углеводородных газов бензинами осуществляют в рефлюксной емкости-газосепараторе колонны предварительного испарения. Парожидкостную смесь, образовавшуюся после конденсации паров верха колонны предварительного испарения в конденсаторах-холодильниках этой колонны, направляют в нижнюю часть рефлюксной емкости-газосепаратора колонны предварительного испарения, снабженную в ее верхней части дополнительной секцией контактных устройств, состоящих из встроенного в рефлюксную емкость-газосепаратор стакана с насадкой и расположенной над ним ситчатой распределительной тарелкой, на которую подают в качестве орошения абсорбент - фракцию нестабильного бензина из рефлюксной емкости верха основной ректификационной колонны, которым абсорбируют прямогонные углеводородные газы из парожидкостной смеси и, далее, смесевую бензиновую фракцию (нестабильный бензин) с низа рефлюксной емкости-газосепаратора направляют в колонну стабилизации, в верхней части которой отбирают сжиженный углеводородный газ - сырье установок газофракционирования, а не абсорбированные легкие фракции прямогонных углеводородных газов с верха рефлюксной емкости-газосепаратора направляют в сепаратор-отстойник и далее - в топливную линию.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является то, что парожидкостную смесь, образовавшуюся после конденсации паров верха колонны предварительного испарения в конденсаторах-холодильниках этой колонны, подают в нижнюю часть рефлюксной емкости-газосепаратора колонны предварительного испарения, снабженную в ее верхней части дополнительной секцией контактных устройств, состоящих из встроенного в рефлюксную емкость-газосепаратор стакана с насадкой и расположенной над ним ситчатой распределительной тарелкой, на которую подают в качестве орошения абсорбент - фракцию нестабильного бензина из рефлюксной емкости верха основной ректификационной колонны, которым абсорбируют прямогонные углеводородные газы из парогазовой смеси и, далее, образовавшуюся смесевую бензиновую фракцию (нестабильный бензин) с низа газосепаратора направляют в колонну стабилизации, в верхней части которой отбирают сжиженный углеводородный газ - сырье установок газофракционирования, а не абсорбированные легкие фракции прямогонных углеводородных газов с верха рефлюксной емкости-газосепаратора направляют в сепаратор-отстойник и далее - в топливную линию.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений по способам получения прямогонных нефтяных газов при фракционировании нефти позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявленного способа, т.е. о соответствии заявляемого способа требованиям изобретательного уровня.

Способ осуществляют следующим образом (см. чертеж).

Нефть, после прохождения первичной подготовки на установке ЭЛОУ - обезвоживания и обессоливания, с температурой не более 280°С подают в колонну предварительного испарения 1 установки АВТ, где с верха колонны отбирают пары фракции НК-180°С, которые проходят аппараты воздушного захолаживания 2 и конденсаторы-холодильники 3, где происходит предварительное поглощение прямогонных углеводородных газов сконденсировавшейся легкой бензиновой фракцией. После конденсаторов-холодильников образовавшуюся парожидкостную смесь направляют в нижнюю часть рефлюксной емкости-газосепаратора 4 колонны предварительного испарения, где и происходит разделение газовой и жидкой фазы. Отделенную газовую фазу направляют под контактное устройство, которым дополнительно снабжена рефлюксная емкость-газосепаратор в ее средней части. Отбензиненную нефть, отбираемую с низа колонны предварительного испарения 1, нагревают в печи 6 и направляют в основную ректификационную колонну 7. Пары фракции бензина с верха основной ректификационной колонны 7 направляют в аппараты воздушного захолаживания 2А и конденсаторы-холодильники 3А, где происходит их конденсация и далее их собирают в рефлюксной емкости 8.

Часть нестабильного бензина основной ректификационной колонны из рефлюксной емкости 8 подают на орошение основной ректификационной колонны 7, а его избыток подают в качестве орошающего абсорбента прямогонных углеводородных газов из газовой фазы парожидкостной фракции (НК-180°С), поступившей в рефлюксную емкость-газосепаратор 4 из конденсаторов-холодильников 3 колонны предварительного испарения.

Контактное устройство, которым дополнительно снабжена рефлюксная емкость-газосепаратор в ее средней части, представляет собой закрепленный на опорном устройстве внутри емкости стакан, имеющий в поперечном сечении круг либо квадрат, заполненный по его высоте расчетным количеством насадки, эквивалентным одной теоретической тарелке, и с расположенной сверху стакана с насадкой распределительной тарелкой. В качестве насадки могут быть использованы кольца Рашига. А распределительная тарелка представляет собой ситчатый распределитель орошения с отверстиями диаметром 15 мм и пошаговым расположением 100 мм. На ситчатую распределительную тарелку через верхний входной штуцер емкости-газосепаратора подают из рефлюксной емкости 8 нестабильный бензин верха основной ректификационной колонны 7 (фракция 60-180°С), который используют в качестве орошающего абсорбента прямогонных углеводородных газов из газовой фазы парожидкостной фракции (НК-180°С), поступившей в рефлюксную емкость-газосепаратор из конденсаторов-холодильников колонны предварительного испарения. Процесс абсорбции в емкости-газосепараторе проводят при следующих технологических параметрах: давлении не более 2,5 ати, температуре - не более 58°С, скорости подачи абсорбирующего агента 20-30 т/час.

Легкие фракции прямогонного углеводородного газа, не абсорбированные бензином основной ректификационной колонны, с верхнего штуцера емкости-газосепаратора 4 подают в сепаратор-отстойник 5 и далее направляют в топливную сеть установки. Фракция НК-180 с абсорбированным прямогонным углеводородным газом с низа емкости-газосепаратора 4 частично подается на орошение колонны 1, а избыточное количество этой фракции выводится в колонну стабилизации 9. С верха колонны стабилизации 9 отбирают фракцию углеводородных газов прямой перегонки обессоленной и обезвоженной нефти, которую затем направляют в аппараты воздушного захолаживания 2В и конденсаторы-холодильники 3В, где углеводородные газы конденсируют и собирают в рефлюксной емкости 10. Часть фракции углеводородных газов прямой перегонки обессоленной и обезвоженной нефти из рефлюксной емкости 10 подают в колонну стабилизации 9 в качестве орошения, а ее избыточное количество (сжиженный углеводородный газ) выводят с установки и направляют в качестве сырья на установки газофракционирования. Стабильный бензин с низа колонны стабилизации 9 выводят с установки в качестве сырья для установок риформинга и (либо) подвергают ректификации на узкие бензиновые фракции на блоке вторичной ректификации бензина.

Примеры исполнения.

На установке первичной перегонки нефти АВТ-3 ОАО «Славнефть-ЯНОС» проведены промышленные испытания способа получения прямогонных нефтяных газов по вышеописанной технологии.

Нефть после прохождения первичной подготовки - обезвоживания и обессоливания, с температурой не более 280°С подают в первую ректификационную колонну (колонну предварительного испарения) 1, где с верха колонны отбирают пары фракции НК-180°С, которые проходят аппараты воздушного захолаживания 2 и конденсаторы-холодильники 3, где происходит частичное поглощение прямогонных углеводородных газов сконденсировавшейся легкой бензиновой фракцией. После конденсаторов-холодильников образовавшуюся парожидкостную смесь направляют в нижнюю часть рефлюксной емкости-газосепаратора 4 колонны 1, где и происходит разделение газовой и жидкой фазы. Отделенную газовую фазу направляют под контактное устройство, которым дополнительно снабжен газосепаратор 4 в его верхней части. Это дополнительное контактное устройство представляет собой закрепленный на опорном устройстве внутри емкости 4 стакан, имеющий в поперечном сечении круг либо квадрат, заполненный по его высоте расчетным количеством насадки, эквивалентным одной теоретической тарелке, и с расположенной сверху стакана с насадкой ситчатой распределительной тарелкой. В качестве насадки используют кольца Рашига. А распределительная тарелка представляет собой ситчатый распределитель орошения с отверстиями диаметром 15 мм и пошаговым расположением 100 мм. На распределительную тарелку через верхний входной штуцер рефлюксной емкости-газосепаратора 4 подают нестабильный бензин из рефлюксной емкости 8 верха основной ректификационной колонны 7 (фракция 60-18°С), который используют в качестве орошающего агента при абсорбции прямогонных углеводородных газов из газовой фазы парожидкостной фракции (НК-180°С), поступившей в емкость-газосепаратор 4 из конденсаторов-холодильников 3 колонны 1. Процесс абсорбции в газосепараторе проводят при следующих технологических параметрах: давлении не более 2,5 ати, температуре - не более 58°С, скорости подачи абсорбирующего агента 20-30 т/час.

Легкие фракции прямогонного углеводородного газа, не абсорбированного бензином верха основной ректификационной колонны 7, с верхнего штуцера емкости-газосепаратора 4 подают в сепаратор-отстойник 5 и далее направляют в топливную сеть установки. Фракцию НК-180 с абсорбированным прямогонным углеводородным газом с низа рефлюксной емкости-газосепаратора 4 частично подают на орошение колонны 1, а избыточное количество этой фракции выводят в колонну стабилизации 9, с верха которой отбирают фракцию углеводородных газов прямой перегонки нефти (сжиженный углеводородный газ) - сырье для установки газофракционирования. Часть стабильного бензина с низа колонны стабилизации 9 выводят с установки в качестве сырья для установок риформинга, а другую часть подвергают ректификации на узкие бензиновые фракции на блоке вторичной ректификации бензина установки.

Примеры исполнения предлагаемого способа, технологические параметры процесса, его результаты, а также результаты проведения процесса согласно прототипу представлены в таблице.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что проведение процесса по предлагаемому способу позволяет вследствие присутствия дополнительных контактных устройств значительно интенсифицировать процесс абсорбции прямогонных углеводородных газов из парожидкостной смести колонны предварительного испарения бензином верха основной ректификационной колонны и, при достаточно низком давлении (около 2 ати), значительно сократить количество прямогонных углеводородных газов, сдуваемых из рефлюксной емкости-газосепаратора колонны предварительного испарения (через сепаратор-отстойник) в топливную сеть установки, снизить содержание в сдуваемых газах ценных пропана и бутана, увеличить сырьевую базу газовых процессов и, в целом, способствует повышению эффективности первичной переработки нефти.

Кроме того, предлагаемая схема позволяет достичь цели изобретения - уменьшить расход энергоресурсов, вследствие отсутствия в процессе дополнительных циркулирующих потоков, так как для реализации способа достаточно аппаратов, имеющихся в схеме типичной АВТ с двукратным испарением: бензин основной ректификационной колонны без дополнительных энергозатрат (в сравнении с прототипом) попадает в рефлюксную емкость-газосепаратор колонны предварительного испарения и далее - в колонну стабилизации.

Таблица
	Примеры исполнения		Прототип
	1	2	3	4	5	6
Состав газовых фракций из сепаратора-отстойника 5
Содержание C1-C2, мас.%	44,9	39,81	56,36	54,60	14,11	14,57
Содержание суммы С3-С4, мас.%	35,58	40,1	23,29	23,45	69,49	68,45
Содержание C5 и выше, мас.%	15,47	15,38	16,9	16,5	13,19	13,13
Содержание СО2, N2, H2S	4,05	4,71	3,45	5,45	3,21	3,85
Состав газовых фракций из рефлюксной емкости 10
Содержание C1-C2, мас.%	1,5	1,4	1,2	1,0	2,8	1,9
Содержание суммы С 3-С4, мас.%	75,6	76,2	79,3	77,7	73,1	74,4
Содержание С5 и выше, мас.%	21,0	20,4	18,2	19,8	21,5	21,3
Содержание СО 2, N2, H2S	1,9	2,0	1,3	1,5	2,6	2,4
Параметры процесса:
Температура в гасосепараторе 4, °С	50	48	49	48	50,7	48
Давление в газосепараторе 4, ати	2,00	1,98	2,10	2,11	2,16	2,01
Расход бензина из рефлюксной емкости 8 на абсорбцию, мас.%	66	66	100	100	0	0
Давление в рефлюксной емкости 8, ати	0,06	0,04	0,14	0,16	0,09	0,02
Температура в рефлюксной емкости 8, °С	44	45	47	48	48	38
Давление в рефлюксной емкости 10, ати	7,4	7,3	7,4	7,3	7,1	7,3
Температура в рефлюксной емкости 10, °С	52	50	53	52	53	54