книги из ГПНТБ / Суханов, В. П. Переработка нефти учебник

Промышленная установка для селективной очистки фенолом

Экстрагирование может быть однократным, многократным и противоточным. Обычно в производстве масел применяют противоточное экстрагирование (рис. 124). При противотоке растворителя рас­ ходуется в 2—3 раза меньше, чем при прямотоке. Противоточное экстрагирование можно проводить с рециркуляцией или с перемен­

и 37, где охлаждается до 50—70° С, после чег'о поступает на первую или вторую распределительную тарелку экстракционной колонны 1. В экстракционной колонне 1 сырье встречается с растворителем — фенолом, подаваемым насосом 26 из емкости 23 на верхнюю тарел­ ку через клапан расхода и теплообменник 4, где оно нагревается до 55—65° С. Фенол, опускаясь по высоте экстракционной колонны 1 навстречу сырью, контактирует с ним и увлекает с собой нежела­ тельные компоненты. Увеличение выхода рафината обеспечивается в результате подачи в колонну 1 фенольной воды, что способствует вытеснению из экстракторного раствора захваченных им компо­ нентов.

Для более четкого разделения сырья на две фазы — экстрактную и рафинатную — и получения рафината заданных качеств в экстрак- • ционной колонне поддерживают определенный режим. Например,

2 9 2

при очистке деасфальтизата, полученного из туймазинской и бавлинской нефтей, перепад между температурой вверху и внизу ко­ лонны должен быть 18—22, а при очистке дистиллятного сырья 15—20° С. Необходимая температура внизу колонны достигается циркуляцией там экстрактного раствора, который из низа колон­ ны 1 забирается насосом 38 и, пройдя регулятор потока, прокачи­ вается через холодильники 37 и 39 и вводится в колонну 1 немного ниже места ввода сырья.

Для снижения растворяющей способности фенола и тем самым повышения отбора рафината, а также снижения температуры внизу экстракционной колонны 1, из емкости 24 насосами 25 через клапан регулятора потока подают фенольную воду. Часть ее поступает на орошение и в несколько точек осушительной колонны 16.

Температура верхней передней частей экстракционной колонны 1 регулируется нагревом фенола и сырья.

Уровень разделения фаз надо поддерживать немного выше уров­ ня ввода сырья и во всяком случае не ниже третьей тарелки.

Рафинатный раствор из верха колонны 1 самотеком перетекает в промежуточную емкость 2, откуда его забирает насос 34, прокачи­ вает через теплообменник 7, где он нагревается за счет охлаждения рафината, после чего проходит через трубчатую печь 10, из которой затем с температурой 260—280° С поступает в колонну 8. В этой ко­ лонне из раствора рафината испаряется основная часть фенола, па­ ры .которого из верха колонны, пройдя теплообменник 11 и конден­ сатор-холодильник 22, конденсируются. Фенол собирают в емкость

23для сухого фенола.

Внизу колонны 8 установлен регулятор уровня, регулирующий

переток в отпарную колонну 9, где из рафината путем отпарки во­ дяным паром удаляют остатки фенола. В колонне 9 поддерживают эжектором 13 или вакуум-насосом вакуум 25—300 мм рт. ст.

Пары воды и фенола из отпарной колонны 9 поступают в кон­ денсатор, а рафинат через регулятор уровня забирается насосом 30 и откачивается через холодильники 37 и 33 в резервуары. Обвязка насоса 30 позволяет вести циркуляцию через печь 10 в колонну 8. По схеме предусмотрен возврат рафината, качество которого не от­ вечает требованиям, в емкость 3.

Раствор экстракта из низа экстракционной колонны 1 или из промежуточной емкости 3 (в зависимости от принятого варианта работы) забирается насосом 35, прокачивается через теплообмен­ ник 17, работающий параллельно или последовательно, где нагре­ вается до 120—130° С, и поступает на седьмую тарелку осушитель­ ной колонны 16. Перед теплообменником 21 установлен клапан ре­ гулятора потока экстрактного раствора.

Назначение осушительной колонны 16 — удалять из экстрактно­ го раствора воду, которая при испарении образует азеотропную смесь с фенолом. Пары азеотропной смеси из верха этой колонны поступают двумя потоками в конденсатор 18, где конденсируются и в виде фенольной воды собираются в емкости 24. Часть паров азе­ отропной смеси через клапан регулятора потока может сбрасывать­

294

ся в абсорбер 6 для поддержания баланса фенольной воды в систе­ ме установки.

Раствор экстракта, поступивший на седьмую тарелку осуши­ тельной колонны 16, стекает на ложное днище, откуда перетекает в подогреватель 17 и в нем вследствие конденсации паров фенола, вы­ ходящих из колонны 16, нагревается до 120—130° С. Из подогрева­ теля 17 пары азеотропной смеси выводят под ложное днище, а рас­ твор экстракта стекает в нижнюю часть осушительной колонны 16. Оттуда обезвоженный раствор экстракта забирает насос 28 и про­ качивает его через печь 15, после чего раствор с температурой 260—290° С поступает на четвертую тарелку колонны 19, в которой обезвоженный раствор испаряется и ректифицируется. Часть потока из печи 15 в виде горячей струи может передаваться в нижнюю часть колонны 16 для сообщения дополнительного тепла.

С ложного днища колонны 19 раствор перетекает в , нижнюю часть колонны, откуда забирается насосом 27, прокачивается через печь 14 в с температурой 330—350° С вводится обратно в колонну 19 под ложное днище.

Колонна 20 предназначена для окончательного удаления фенола из экстракта, что достигается его отпаркой; как и колонна 8, она может работать под вакуумом. Экстракт из низа колонны 20 заби­ рается насосом и через холодильник 37 откачивается в резервуары или промежуточную емкость 33.

Пары фенола из верха колонны 16 по двум шлемовым трубам проходят параллельным потоком через подогреватель 17, где кон: денсируются, и после холодильника 22 фенол поступает в емкость для сухого фенола 23. Насос 26 вновь подает фенол в экстракцион­ ную колонну 1. Часть паров из колонны 20 проходит теплообмен­ ник 12 и поступает в емкость'для фенольной воды.

Приведем примерный баланс очистки нефтяной фракции из сер­ нистой нефти Урало-Поволжья фенолом при соотношении раствори­ теля к сырью, равном 1,9 : 1. В системе циркулирует фенольная вода в количестве 5,5% от сырья (90% воды и 9% фенола). Следова­ тельно, всего будет 295,5 части (сырья 100 частей, фенола 190,5 и во­ ды 5.)

Получено два раствора: рафинатный — 75 частей, в том числе рафината 60 и фенола 15, и экстрактный — 220,5 части, в том числе экстракта 40, фенола 175,5 и воды 5.

Таким образом, при соотношении растворителя — фенола— к очищаемому сырью (из сернистой нефти) 1,9:1 концентрация фено­ ла в рафинатном слое будет 20, а в экстрактном слое около 80%. Эти соотношения в зависимости от перерабатываемого сырья изме­ няются значительно меньше, чем выход рафината и экстракта.

Нормальная работа по регенерации обоих растворов определяет­ ся постоянством уровня в емкости 23 для сухого фенола (см. рис. 125). Для достижения этого необходимо соблюдать задан­ ный технологическим регламентом режим во всех аппаратах. Для поддержания постоянных потоков, температуры и давления уста­

295

новка широко оснащена автоматикой и контрольно-измерительны­ ми приборами.

Фенол дорог и токсичен, поэтому для максимального улавлива­ ния и возвращения в систему возможных утечек фенола установка оборудована специальной канализацией, связанной с емкостями и с дренажами от всех аппаратов и большинства насосов.

вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 2,6 м, оборудо­ ванный внутри распределительными тарелками и шестью тарелка­ ми с насадкой из колец Рашига (50X50 мм) или 21 тарелкой жа­ люзийного типа. Колонна работает практически при атмосферном

296

Более совершенной конструкцией по сравнению с экстракцион­ ной колонной является ротационный дисковый контактор, работа которого основана на использовании для контактирования и разде­ ления фаз центробежной силы, находящий все более широкое при­ менение в промышленности. Он представляет собой вертикальный, цилиндр (рис. 127), внутри которого вращается вал, приводимый, в движение электромотором, помещенным в его верхней части. На вал насажены диски, вращающиеся вместе с валом. На внутренней поверхности контактора укреплены неподвижные кольцевые перего­ родки статора, расположенные так, что каждый диск находится по­ середине между перегородками. Вращение дисков создает вихревое движение смешиваемых жидкостей, чем достигается интенсивный контакт между ними. Верхняя и нижняя части контактора служат для отстоя рафинатного и экстрактного растворов. В этих участках контактора вал заключен в трубы, а камеры отстаивания отделены от зоны подачи растворителя и сырья неподвижными решетками с крупными отверстиями.

Кроме соблюдения общих требований техники безопасности на установках с применением фенола . необходимо принимать меры безопасности, связанные с сильной ядовитостью его и предупрежде­ нием труднозаживающих ожогов, возникающих при попадании его на кожу (если это случится, то надо ватой ш материей быстро снять жидкость с кожи, после чего растереть ее этиловым спиртом до покраснения). Первым условием, обеспечивающим безопасность работы таких установок, является предотвращение даже самых ма­ лых утечек фенола. Нельзя допускать применения алюминиевых прокладок, так как они разъедаются и пропускают фенол.

Нельзя также допускать попадание фенола (со стоками) в водо­ емы, так как это грозит здоровью людей и неизбежно будет приво­ дить к гибели в них рыбы.

§ 42. ПРИМЕНЕНИЕ НЕСКОЛЬКИХ (ПАРНЫХ) РАСТВОРИТЕЛЕЙ. КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРОЦЕСС ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ И СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ

Основные сведения о растворителях и комбинированном процессе

В комбинированном процессе деасфальтизации и селективной очистки масел используют пропан, растворяющий желательные ком­ поненты масел, и смесь фенола с крезолами, растворяющую нежела­ тельные компоненты. Процесс характеризуется тем, что в нем при­ меняют не один, а несколько растворителей. Условно принято, что очистка идет парными растворителями — пропаном и смесью фено­ ла с крезолами. Этот комбинированный процесс используют для очистки остаточных продуктов, содержащих смолистые вещества.

297

При выборе состава растворителей следует учитывать, что если з смеси растворителей увеличивается концентрация пропана, то возрастает выход рафината и ухудшаются его основные свойства. Если же увеличивается содержание фенола в смеси с крезолом, то

•ухудшается качество рафината, во избежание чего приходится уве­ личивать (по отношению к сырью) количество растворителей, что вызывает снижение производительности установки. Однако чрез­ мерное снижение содержания фенола уменьшает выход рафината. В зависимости от качества сырья применяют смесь из 35—60% фе­ нола и 40—65% крезола.

В табл. 32 приводится материальный баланс очистки гудрона.

Т а б л и ц а 32. Материальный баланс очистки парными растворителями гудрона из жирновской нефти

Взято Получено

Как видно из табл. 32, в этом процессе необходимо сильно раз­ бавлять сырье растворителями, в данном случае 1 : 3, 4 : 3,5 (сырье: пропан: смесь фенола и кре’зола). При большом содержании ас­ фальто-смолистых веществ в сырье это соотношение возрастает до 1: 4 : 4 . Такие большие соотношения требуют более высоких капи­ тальных и эксплуатационных затрат. Однако даже несмотря на это, технико-экономические показатели работы комбинированных уста­ новок благодаря использованию принципа комбинирования, боль­ шему выходу и лучшему качеству получаемого рафината выше, чем показатели двух раздельных установок — для деасфальтизации (даже двухступенчатой) и для селективной очистки.

Промышленная комбинированная установка для деасфальтизации и селективной очистки

В комбинированной установке для деасфальтизации и селектив­ ной очистки гудрона двойным растворителем процесс осуществляет­ ся в противоточной экстракционной системе, состоящей из девяти секций смешивания и отстоя: 1—4 — в первом экстракторе (рис. 128) и 5—9 во втором. Жидкий пропан вводится из резервуара

2 9 8

Рис. 128. Комбинированная уста­ новка для деасфальтизации и се­ лективной очистки двойными (пар­ ными) растворителями (аппарату­ ра и оборудование описаны в текс­

те); линии:

66о

19 в секцию 1, смесь фенола с крезолом (селекто) из емкости 14 по­ дается в секцию 9, а сырье из емкости 10 в смеситель 11, где оно смешивается с экстрактным слоем из секции 4 и рафинатным слоем из секции 2, и общая смесь вводится через секцию 2 в секцию 3. На установке есть вакуумсоздающая аппаратура 12. В каждой секции имеется два слоя: верхний — рафинат с пропаном и нижний — экстракт с фенол-крезолом. В перегородках секции устроены при­ способления, позволяющие засасывать продукт из одной секции в другую; у каждой секции установлен индивидуальный насос для циркуляции жидкости из секции в секцию. Например, нижний слой продукта, находящегося в секции<2, забирает насос и подает вместе со свежим пропаном в секцию 1. При этом верхний — рафинатный

натный слой, обогащенный пропаном. Из экстрактора секции 3 наи­ более ценные углеводороды переходят в верхний слой, а из рафи­ натного слоя асфальто-смолистые вещества — в нижний. Происхо­ дит как бы обмен полезными и вредными веществами между эк­ страктными и рафинатными слоями.

Напомним, что сырье в смеси с другими продуктами из смесите­ ля И поступает через секцию 2 в секцию 3. При этом из секции 2 некоторое количество рафината с пропаном засасывается в сек­ цию 3. Здесь сырье также расслаивается на рафинат и экстракт. Из секции 5 экстракт подают через секцию 3 в секцию 4, и т. д. В сек­ цию 9 поступает свежая смесь растворителей — фенола и крезола, которая движется от секции 9 к секции 1, все более и более обога­ щаясь вредными веществами, а свежее сырье передвигается из сек­ ции 3 в секцию 9 навстречу смеси фенола и крезола, все более и бо­ лее обогащаясь полезными углеводородами.

Рафинатный слой из верхней части секции 9 и экстрактный слой из нижней части секции 1 направляют в соответствующие регенери­ рующие системы.

Регенерация растворителей из раствора экстракта (линия IV).

Экстрактный слой с температурой 28—29° С из нижней части сек­ ции 1 делится на два потока: первый поступает в испаритель пропа­ на 22, работающий под давлением примерно 13 кгс/см2, туда же по­ ступает второй поток, который предварительно нагревается в тепло­ обменнике 13 за счет тепла горячей смеси фенол-крезола, выходя­ щей из испарителя 15. В испарителе 22 температуру поддерживают около 66° С, в нем испаряется часть пропана; другая, меньшая его часть испаряется благодаря снижению давления до 3 кгс/см2 во вто­ ром испарителе 25. Выделенный из экстрактного слоя пропан двумя потоками после сжижения и охлаждения в аппаратах 18 и 21 посту­ пает в рабочую емкость для пропана 19. В цилиндрических емко­ стях 17 и 20 хранится основное количество пропана, поступающегоизвне (на схеме не показано); из этих емкостей пополняется ем­ кость 19.

зоо