Патент на изобретение №2398006
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ (ВАРИАНТЫ) И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья. Изобретение касается способа получения светлых нефтепродуктов, при котором углеводородное сырье перекачивают через теплообменник, в котором производят подогрев теплом, выделяемым отходящими продуктами с одновременным охлаждением отходящих продуктов жидким теплоносителем, производят термомеханическую обработку сырья в активаторе и далее подают в разделительное устройство, в котором происходит отделение газовой компоненты от жидкой, жидкая компонента поступает на повторную термомеханическую обработку в активатор, а газовая составляющая поступает в конденсатор (охладитель), где происходит переход части газовой компоненты в жидкое состояние и отстаивание, жидкий конденсат выводится из конденсатора, причем оседающие тяжелые включения выводятся раздельно. Изобретение также относится к другому способу получения светлых нефтепродуктов и установке для получения светлых нефтепродуктов. Технический результат – повышение процента выхода светлых нефтепродуктов. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Изобретения относятся к области переработки углеводородного сырья и может быть использовано для получения светлых нефтепродуктов из любых видов нефти, мазутов, нефтешламов без специальной предварительной подготовки, например, обезвоживания нефти. Из литературы известны способы получения светлых нефтепродуктов (Эрих В.Н. и др. Химия и технология нефти и газа. Химия, Ленинградское отделение, 1977; Справочник нефтепереработчика. – Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1986; Гуревич И.Л. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. – М.: Химия, 1972), в которых получение светлых нефтепродуктов осуществляют методом крекинга. Общими недостатками крекинга является высокая энергоемкость, малый процент выхода светлых нефтепродуктов, жесткие требования к наличию воды и качеству сырья. Наиболее близкими к изобретению является способ, описанный в патенте (RU Недостатком известного способа и установки для его осуществления является высокая энергоемкость, малый процент выхода светлых нефтепродуктов. Задачей группы изобретений является повышение процента выхода светлых нефтепродуктов и переработка любых видов нефти, мазутов, нефтешламов, с включениями воды, тяжелыми включениями. Поставленная задача достигается путем перекачивания углеводородного сырья через теплообменник, в котором производят подогрев теплом, выделяемым отходящими продуктами с одновременным охлаждением отходящих продуктов жидким теплоносителем, производят термомеханическую обработку сырья в активаторе и далее подают в разделительное устройство, в котором происходит отделение газовой компоненты от жидкой, жидкая компонента поступает на повторную термомеханическую обработку в активатор, а газовая составляющая поступает в конденсатор (охладитель), где происходит переход части газовой компоненты в жидкое состояние и отстаивание, жидкий конденсат выводится из конденсатора, причем оседающие тяжелые включения выводятся раздельно. Поставленная задача может быть достигнута также путем перекачивания углеводородного сырья через теплообменник, в котором производят подогрев теплом, выделяемым отходящими продуктами с одновременным охлаждением отходящих продуктов жидким теплоносителем, производят термомеханическую обработку сырья в активаторе с дополнительным участием воды и далее обработанную смесь подают в разделительное устройство, в котором происходит отделение газовой компоненты от жидкой, жидкая компонента поступает на повторную термомеханическую обработку в активатор, а газовая составляющая поступает в конденсатор (охладитель), где происходит переход части газовой компоненты в жидкое состояние и отстаивание, жидкий конденсат выводится из конденсатора, причем оседающие тяжелые включения выводятся раздельно. На этапе термомеханической обработки регулируют температуру активации количеством подаваемой в активатор воды. Несконденсированная газовая составляющая с конденсатора может быть вновь подана в активатор. Поставленная задача достигается с помощью установки для получения светлых нефтепродуктов, содержащей последовательно соединенные хранилище сырья 1 с измерителем уровня и температуры, клапан регулирования общего расхода сырья, насос подачи сырья, буферную емкость для сырья 2 с измерителем уровня и температуры, теплообменник 3 с измерителями температуры на входе и выходе, клапан плавного регулирования подачи сырья, активатор 4 с измерителем температуры на входе и выходе и измерителем давления на выходе, разделительное устройство 5 с двумя выходами, по жидкой фазе и по газообразной фазе, с измерителем уровня жидкой фазы и измерителями температуры на входе устройства и выходе жидкой и газообразной фазы, конденсатор 6 со встроенным теплообменником с измерителями температуры на входе и выходе теплообменника и четырьмя выходами, по газовой фазе, по конденсату-углеводороду, по воде и по тяжелым включениям, каждый из которых, кроме выхода по газовой фазе, связан с соответствующими хранилищами 7, 8, 9, выход активатора 4 через буферное устройство 10 связан с входом активатора 4, с входом активатора 4 также связан через буферное устройство 11 выход разделительного устройства 5 по жидкой фазе, выход конденсатора 6 по газообразной составляющей, который, кроме того, связан с буферным устройством 11 между входом активатора 4 и выходом разделительного устройства 5 по жидкой фазе связан со входом активатора 4 выход конденсатора 6 по воде, через буферную емкость 12 и клапан плавного регулирования связан со входом активатора 4, выход теплообменника конденсатора 6 (по теплоносителю) связан со входом (по теплоносителю) теплообменника подогрева углеводородного сырья 3 выход которого (по теплоносителю) связан с расширительным баком 13 и через центробежный насос входом теплообменника конденсатора 6 (по теплоносителю), активатор 4, все измерители, датчики, насосы, клапаны регулирования электрически связаны с блоком управления 14. В процессе переработки углеводородное сырье подвергают комплексному многократному термомеханическому воздействию, при котором происходит разрыв длинномолекулярных цепей, с помощью специально разработанной для этих целей установки. Причем кратность термомеханических воздействий носит селективный характер. Легкие (светлые) фракции по мере их накопления (выработки) из установки выводятся, а тяжелые фракции могут обрабатываться до их полного исчезновения (в зависимости от поставленной задачи). Получение светлых нефтепродуктов осуществляют перекачиванием углеводородного сырья через теплообменник. В теплообменнике производят подогрев сырья теплом, выделяемым отходящими продуктами с одновременным охлаждением отходящих продуктов, который осуществляется посредством принудительной циркуляции жидкого теплоносителя, например воды, являющегося охладителем для отходящих продуктов через соответствующий теплообменник конденсатора (конденсатор имеет оригинальную конструкцию, объектом притязаний по данной заявке не является – приводится для сведения), и нагревателем, после отбора тепла у отходящих продуктов для углеводородного сырья. В процессе передачи тепла (тепловой энергии) углеводородному сырью происходит охлаждение теплоносителя и его возврат на теплообменник конденсатора. Максимальный отбор тепла у отходящих продуктов и, соответственно, максимальный нагрев теплоносителя, а также максимальная теплоотдача углеводородному сырью и, соответственно, максимальное охлаждение теплоносителя достигается благодаря встречному движению теплоносителя и охлаждаемых отходящих продуктов (и нагреваемого углеводородного сырья) в соответствующих, имеющих протяженность теплообменниках. Подогретое теплом отходящих продуктов углеводородное сырье поступает на термомеханическую обработку в активатор (активатор имеет оригинальную конструкцию, объектом притязания по данной заявке не является – приводится для сведения), в котором происходит его дополнительный нагрев до температуры выше температуры кипения воды. Наряду с нагревом в активаторе происходит разрыв длинномерных цепей, например, парафинов, т.е. осуществляется физико-химический процесс превращения тяжелых углеводородов в более легкие. При многократном проходе через активатор такие составляющие, как асфальтены, смолы, парафины «прекращают» свое существование. Одновременно с этим в активаторе протекают и другие процессы, а именно: мазут превращается в дизельное топливо, а дизельное топливо превращается в бензин. Легкие компоненты (бензины) в активаторе подвергаются минимальному воздействию, то есть физико-химическое превращение их минимально. Напротив, чем тяжелее компонента (длинномерное химическая связь), тем более глубокое физико-химическое превращение она испытывает. В результате термомеханической обработки в активаторе углеводородное сырье превращается в смесь, состоящую из газообразной и жидкой фазы. Эта смесь подается в разделительное устройство (разделительное устройство имеет оригинальную конструкцию, объектом притязания по данной заявке не является – приводится для сведения), в котором происходит отделение газообразной компоненты от жидкой. Жидкая компонента вновь вводится в активатор, а газообразная компонента направляется в конденсатор. В конденсаторе большая часть газообразной компоненты переходит в жидкое (конденсированное) состояние, выводится из него и направляется в соответствующее хранилище. Тяжелые включения (металлы, оксиды, карбиды, сульфиды, соли и т.д.) оседают на дно конденсатора и выводятся отдельно от конденсата. Несконденсированная газовая компонента (например, метан) может утилизироваться либо вновь введена в активатор. В случае ввода (возврата) несконденсированной (неконденсируемой) газообразной компоненты в активатор решается несколько задач. С одной стороны, проблема ее утилизации, с другой стороны – возврат ее в активатор препятствует возникновению новых ее порций и в какой-то момент устанавливается динамическое равновесие. Количество циркулирующей в установке неконденсируемой газообразной составляющей стабилизируется и при заданном режиме остается постоянной величиной, что способствует, в свою очередь, увеличению эффективности и глубины переработки исходного углеводородного сырья. Важнейшей характеристикой, предопределяющей фракционный состав выходного продукта – конденсата является температура, до которой нагревается углеводородное сырье в процессе его переработки. Зоной максимального нагрева в предлагаемом способе является выход активатора. В этой зоне устанавливают датчик температуры, ориентируясь на показания которого задают (предопределяют) максимально допустимо высокий удельный вес наиболее тяжелой составляющей в выходном продукте – конденсате. Другой важнейшей характеристикой, предопределяющей глубину переработки углеводородного сырья, является количество углеводородного сырья (жидкой фазы), циркулирующего в активаторе, разделительном устройстве, трубопроводах и устройствах их соединяющих. Контроль этого количества осуществляют по датчику уровня жидкой фазы в разделительном устройстве, которое размещают на большей высоте чем активатор, трубопроводы и устройства, соединяющие активатор и разделительное устройство. По принципу подачи исходного углеводородного сырья в активатор может быть реализовано два варианта предлагаемого способа. Первый вариант Вводится определенное количество сырья, при котором заполняется все рабочее пространство в активаторе, в разделительном устройстве, соединяющих их трубопроводах и в каком-то заданном режиме, например, не выше определенной температуры на выходе активатора, проводится переработка сырья до полного прекращения выделения конденсата – углеводорода. Новые порции сырья при этом не подаются. Максимально возможная температура активации (на выходе активатора) при этом предопределяется максимальным удельным весом соответствующей (наиболее тяжелой) компоненты, наличие которой допустимо в выходном продукте – углеводородном конденсате. В случае превышения температуры активации выше пороговой либо после прекращения выделения конденсата – углеводорода до достижения пороговой температуры процесс приостанавливается, жидкая компонента (остаток) сливается и подвергается анализу (плотность, кинематическая вязкость и др.). Конденсат – углеводород также подвергают анализу (плотность, фракционный состав, цвет и др.). Данный вариант осуществления способа позволяет значительно увеличить долю легких углеводородов в выходном продукте, конденсате в сравнении с известными методами (возгонки). Оставшаяся (непереведенная в конденсат) часть может быть использована как печное топливо либо для других нужд. Второй вариант Подача углеводородного сырья и, соответственно, переработка осуществляются безостановочно. При этом убыль углеводородного сырья (убыль количества жидкой фазы в установке, участвующей в переработке) за счет его перехода в газообразное (затем конденсируемое в конденсаторе) состояние компенсируется введением новых порций сырья. Причем делается это непрерывно, автоматически, таким образом, чтобы количество жидкой фазы, циркулирующей в установке, оставалось постоянным. При такой реализации способа вся жидкая фаза будучи “запертой” с неизбежностью с течением времени переходит в газообразное состояние, т.е. все углеводородное сырье, поступающее из хранилища в активатор, подвергаясь многократной активации, без остатка переходит в газообразное состояние, а затем в конденсат. Способ позволяет, таким образом, все углеводородное сырье преобразовать в светлые нефтепродукты (например, бензины). Автоматическое регулирование подачи сырья осуществляется с помощью следящей системы, состоящей из блока управления с задатчиком уровня и клапана плавного регулирования подачи сырья, расположенного на выходе теплообменника подогрева сырья и датчика уровня, расположенного в разделительном устройстве. В активатор наряду с углеводородным сырьем может вводиться некоторое количество воды, которая проявляет двоякое действие. Во-первых, вода оказывает каталитическое воздействие на физико-химические процессы, протекающие в активаторе, а именно: в присутствии воды длинномерные цепи тяжелых углеводородов рвутся эффективнее. Во-вторых, введением воды можно влиять на температуру активации углеводородного сырья, а следовательно, и на фракционный состав выходного продукта – конденсата углеводорода. Вводя дополнительно к углеводородному сырью воду в активатор, отбирая за счет этого энергию, идущую на нагрев воды, перевод ее в пар и на нагрев пара, можно повлиять на температуру активации и поддерживать ее немногим более ста градусов при добавлении в процессе переработки. В результате получать конденсат углеводорода на выходе с соответствующим максимально малым удельным весом. Между количеством вводимой дополнительно к углеводородному сырью воды в активатор и температурой активации имеет место обратно пропорциональная зависимость. При минимальном количестве воды, таким образом, можно обеспечить максимально возможную температуру активации и – наоборот. Количество воды, добавляемой к углеводородному сырью, подаваемому в активатор, при циклической подаче сырья суть варианта способа не меняет, потому принципиального значения не имеет, т.к. сколько бы ее ни было, она быстро “вырабатывается”, “уходя” из процесса, через разделительное устройство. Количество воды, вводимой в активатор при непрерывной подаче сырья, регулируется автоматически с помощью специальной системы управления, обеспечивающей поступление строго определенного количества при выбранной (заданной) температуре: при отклонении температуры от заданной, количество подаваемой воды корректируется. При уменьшении температуры в сравнении с заданной количество воды уменьшается и, соответственно, возрастает температура активации, по принципу обратной связи температура выравнивается и – наоборот. При описанной реализации способа с добавлением воды в результате термомеханической обработки в активаторе в разделительное устройство поступает трехкомпонентная смесь: к смеси жидкой и газообразной углеводородных составляющих добавляется пар (газообразная вода). Углеводородная жидкая составляющая возвращается снова в активатор, а газообразная (включая пары воды) поступает в конденсатор. В конденсаторе конденсированная фаза в данном случае состоит из двух фаз: воды и слоя конденсата углеводорода на ее поверхности, которые из конденсатора выводятся раздельно. Вода, выводимая из конденсатора, может либо утилизироваться, либо вновь подаваться в активатор, т.е. смешиваться с исходным сырьем. В процессе переработки углеводородного сырья по предлагаемому способу кроме контроля температуры на выходе активатора и уровня жидкой фазы контролируют, по меньшей мере, следующие параметры: – температуру исходного углеводородного сырья; – температуру на входе и выходе теплообменника подогрева сырья теплом, выделяемым отходящими продуктами; – температуру на входе активатора; – давление на выходе активатора; – температуру на входе и выходе разделительного устройства; – температуру на входе и выходе конденсатора; – количество вводимой в активатор воды (если ее нет в исходном углеводородном сырье); – количество вновь подаваемого (в активатор) углеводородного сырья. Кроме того, (при непрерывном режиме работы) по меньшей мере, три раза в сутки осуществляют отбор проб жидкой фазы на выходе разделительного устройства, контролируют ее плотность и кинематическую вязкость, по меньшей мере, один раз в сутки осуществляют отбор проб конденсата – углеводорода, контролируют его фракционный состав и цвет. На чертеже изображена упрощенная схема установки для реализации способа для производства светлых нефтепродуктов, в таблице 1 приведены характеристики использованной в экспериментах нефти. Предлагаемый способ может быть реализован на установке. Установка состоит из хранилища 1 с клапаном регулирования общего расхода сырья (к0) и насоса подачи сырья (н1), буферного устройства 2, теплообменника 3 подогрева сырья с клапаном (к1) плавного регулирования подачи сырья, активатора 4, соединенного с насосом (н2) принудительной циркуляции теплоносителя, разделительного устройства 5, конденсатора 6, хранилища 7 углеводорода- конденсата, хранилища 8 воды, прошедшей через активатор 4 и разделительное устройство 5, и хранилища 9 тяжелых включений, буферных устройств 10, 11 и буферного устройства 12 с клапаном (к2), расширительного устройства 13 и устройства управления 14. Установка работает следующим образом. Углеводородное сырье из хранилища 1 через клапан (к0) регулирования общего расхода сырья и насоса (н1) через буферное устройство 2 поступает в теплообменник 3, где происходит его подогрев. Далее через клапан (к1) подогретое сырье поступает на термомеханическую обработку в активатор 4. Из активатора 4 обработанное сырье – смесь поступает в разделительное устройство 5. Газообразная составляющая из разделительного устройства 5 поступает в конденсатор 6. Из конденсатора 6 конденсат-углеводород поступает в хранилище 7, вода поступает в хранилище 8, тяжелые включения поступают в хранилище 9. Часть смеси из активатора 4 через буферное устройство 10 возвращается на повторную обработку в активатор в 4. Жидкая фаза из разделительного устройства 5 через буферное устройство 11 поступает на повторную обработку в активатор 4. Вода, выводимая из конденсатора 6 через буферное устройство 12 и клапан плавного регулирования (к2), поступает на вход активатора 4, причем производят принудительную циркуляцию теплоносителя с помощью насоса (н2). В расширительном устройстве 13 компенсируются колебания объема теплоносителя при различных тепловых режимах. Управление установкой производят с помощью устройства управления 14. Для эффективной реализации способа применены буферные устройства 10, 11, 12, являющиеся емкостями, объем каждой из которых может быть существенно больше, чем суммарный объем, занимаемый жидкой фазой в активаторе 4 рабочей зоне разделительного устройства 5 и соединяющих их трубопроводах, расположенных между выходом разделительного устройства 5 (по жидкой фазе) и входом активатора 4, через которое пропускают жидкую фазу, направляемую из разделительного устройства 5 в активатор 4. При циклическом использовании способа емкость буферного устройства 2 является источником, за счет которого идет восполнение убыли углеводородного сырья вследствие перехода наиболее легкой его части в газообразное состояние, которая (будучи в газообразном состоянии), уходя из разделительного устройства 5 в конденсатор 6, выбывает из процесса. Тяжелая составляющая исходного углеводородного сырья, возвращаемая в активатор 4 в виде жидкой фазы на выходе разделительного устройства 5, проходя через буферное устройство 11, смешивается с углеводородным сырьем, не проходившим обработку в активаторе 4, проходит повторную обработку. Таким образом, буферные устройства позволяют реализовать многократный проход тяжелой составляющей, прошедшей обработку в активаторе в начале цикла, что обеспечивает максимально возможные физико-химические преобразования ее. Количество возможных проходов через активатор наиболее “прочных” (стойких к физико-химическим воздействиям) тяжелых углеводородов прямо пропорционально величине емкости буферного устройства. В ходе процесса переработки количество жидкой фазы (углеводородного сырья) в емкости уменьшается, к концу цикла является минимальным. В случае реализации варианта способа с непрерывной подачей углеводородного сырья буферные устройства позволяют обеспечить плавное регулирование режимов, осуществляемое системами автоматики, т.е. выполняют функцию демпфера. Смесь, выводимая из активатора 4 и направляемая в разделительное устройство 5, может быть разделена на две части: одна часть, не доходя до разделительного устройства 5, направляется снова на вход активатора 4, а другая – поступает в разделительное устройство 5 и участвует в процессе по любому из описанных вариантов, причем доля возвращаемой в активатор 4 смеси может варьироваться в значительных пределах. Возвращение части смеси в активатор без выделения из нее газообразной (легкой) ее части в разделительном устройстве позволяет увеличить число проходов через активатор тяжелой составляющей, т.е. обеспечивает более глубокую переработку исходного сырья. При этом чем больше доля возвращаемой части, тем большее число проходов можно реализовать и, соответственно, глубже переработать сырье. В случае возврата части смеси в активатор, до попадания ее в разделительное устройство уменьшается убыль общего объема жидкой фазы за счет уменьшения выхода газообразной составляющей из разделительного устройства и, соответственно, снижается количество вновь вводимого в активатор углеводородного сырья. Поскольку вновь вводимое сырье по температуре ниже или существенно ниже температуры смеси, выходящей из активатора, это приводит к росту температуры активации и чем больше доля возвращенной в активатор смеси, тем больше это возрастание. Варьирование температуры активации оказывается возможным в диапазоне нескольких сотен градусов. Единственным ограничителем является технические возможности применяемого оборудования. При переработке тяжелых видов сырья (мазутов, нефтешламов и др.) без применения такой схемы (возврата смеси) эффективная переработка проблематична и при прочих идентичных условиях доля возвращаемой части тем больше, чем тяжелее применяемое сырье. При переработке углеводородного сырья, когда смесь, выводимая из активатора 4 и направляемая в разделительное устройство 5, делится на две части, одна из которых направляется, не доходя до разделительного устройства 5, на вход активатора 4, образуется два потока, две параллельно работающих схемы, обеспечивающие подачу на вход активатора подлежащих переработке составляющих. Поэтому применение буферного устройства 10, через которое пропускают эту смесь, выводимую из активатора 4, с характеристиками, идентичными характеристикам буферного устройства 11, через которое пропускают жидкую фазу, выводимую из разделительного устройства 5 и направляемую в активатор 4, является естественным и приводит к аналогичным результатам, т.е. способствует максимально возможному физико-химическому преобразованию исходного углеводородного сырья в особенности наиболее тяжелых ее компонент. Предлагаемый способ позволяет осуществить полную переработку любого углеводородного сырья, обладающего текучестью при температурах, близких к температуре кипения воды, в светлые нефтепродукты. Препятствием для реализации способа является наличие кислот, механических примесей и твердых включений (песок, камни). Наличие воды, солей и других включений, кроме отмеченных, препятствием не является. Способ может быть реализован как в стационарном, так и в мобильном варианте. Возможна переработка любых видов нефти, мазутов, нефтешламов без предварительной подготовки. Возможна переработка нефти прямо на месте добычи, обычно применяемое при этом обезвоживание не требуется. Практическая реализация способа (апробация) осуществлена в двух вариантах. Пример 1 В установку вводилось определенное количество нефти без добавления воды и обрабатывалось в течение определенного промежутка времени, при этом свежие порции нефти не добавлялись. Обработка осуществлялась до прекращения выделения газового конденсата, температура на выходе активатора не превышала 120 градусов Цельсия. Объемный выход газообразной несконденсированной составляющей составил 5%, жидкого 10 конденсата (легкой фракции) составил 25%, что в несколько раз превышает величину выхода при обычной возгонке (более чем в 5 раз). Плотность остатка увеличилась на 1%, т.е. практически не изменилась, что свидетельствует о переходе тяжелых компонент нефти в более легкие. Вязкость остатка увеличилась вдвое. Специалисты-химики отнесли остаток к классу нефти. Нефть, использованная в качестве исходного сырья, отличается повышенным содержанием асфальтенов, смол и парафинов (более 30%). Характеристика нефти приведена в таблице 1. Характеристики полученного жидкого конденсата приведены в таблице 2. Пример 2 Использовалась та же нефть, которая обрабатывалась с добавлением воды и вводом в процесс свежих порций сырья (нефти). Отбор проб жидкой фазы после разделительного устройства показал воспроизводимые характеристики, сходные с характеристиками исходного сырья (по плотности). В процессе обработки сырья наблюдалось непрерывное выделение жидкого конденсата (легких фракций). Температура на выходе активатора не превышала 110°С. Объемный выход жидкого конденсата (легкой фракции) составил не менее 85%. Характеристики конденсата приведены в таблице 3. Все нагревающиеся части установки включая трубопроводы теплоизолированы при рабочей температуре ниже 100 градусов Цельсия полимерными утеплителями, при температуре выше 100 градусов Цельсия многослойными экранами из жести с числом слоев не менее трех. Величина зазора между слоями и толщина жести значения не имеют, минимальная величина зазора выбирается исходя из того, чтобы исключить соприкосновение слоев друг с другом. Пространственно базовые составляющие установки компонуют таким образом, чтобы активатор 4 занимал наинизшее положение, выходы буферных устройств 10, 11, 12 были выше по уровню входа в активатор. А разделительное устройство 5 должно быть выше по уровню емкостей, входящих в буферные устройства, которые расположены между выходом активатора 4 (входом разделительного устройства 5) и его входом и выходом разделительного устройства 5 по жидкой фазе и входом активатора 4. Буферная емкость 2 с теплообменником подогрева сырья и клапаном плавного регулирования подачи (подогретого) сырья размещаются так, чтобы клапан находился на уровне, соответствующем максимально возможному (высокому) уровню жидкой фазы в разделительном устройстве 5. Буферная емкость 12, через которую подается вода, с клапаном плавного регулирования подачи воды должны размещаться так, чтобы клапан по уровню находился выше буферной емкости 11, через которую подается углеводородное 11 сырье. Конденсатор 6 размещается так, чтобы его выход по воде был выше буферной емкости 12 (через которую подается вода), либо конденсатор 6 размещают на уровне активатора 4, а воду в буферную емкость, из которой она далее поступает на вход активатора, подают с помощью специального насоса. Теплообменники для подогрева сырья и для охлаждения газообразной компоненты являются протяженными, теплоноситель в которых перемещается между двумя цилиндрическими поверхностями от одного конца к другому, выполняют таким образом, чтобы ввод (вывод) теплоносителя осуществлялся тангенциально по отношению к цилиндрической (внешней) поверхности (нормально по отношению к образующей). При таком вводе (выводе) теплоносителя обеспечивается благодаря нагнетающему (разрежающему) действию центробежного насоса движения его по спирали от одного конца к другому, что дает максимально возможный теплообмен. Буферное устройство 11 между выходом разделительного устройства 5 по жидкой фазе и входом активатора 4 и буферное устройство 10 между выходом активатора (входом разделительного устройства) и входом активатора выполняются идентичными по конструкции. Каждое из них представляет из себя емкость, объем которой не менее либо существенно больше, чем суммарный объем, занимаемый жидкой фазой в активаторе 4 рабочей зоне разделительного устройства 5 (в которой происходит отделение газообразной составляющей) и соединяющих их трубопроводах, с патрубком в верхней ее части и нижней, в дне, к патрубкам, через вентили, подсоединяются тройники, которые трубопроводом через вентиль соединяются друг с другом, незадействованная часть тройника, соединенного с верхним патрубком, является входом в буферное устройство, незадействованная часть тройника, соединенного с нижним патрубком, – выходом. Буферное устройство 11 между выходом разделительного устройства 5 по жидкой фазе и входом активатора 4 имеет в верхней части его емкости дополнительный патрубок с вентилем, через которые буферное устройство соединяется с трубопроводом, связывающим (соединяющим) выход конденсатора 6 по газообразной составляющей и вход активатора 4. Буферное устройство 2, через которое идет подача исходного углеводородного сырья, имеет объем, равный или больше суммарного объема, который занимает жидкая фаза в активаторе 4, разделительном устройстве 5, буферных устройствах 10, 11 и соединяющих их трубопроводах, в буферной емкости расположены датчики минимального и максимального уровней, измеритель уровня (сырья) в буферной емкости сблокирован с датчиками минимального и максимального уровней, при минимальном уровне датчик 12 минимального уровня замыкает электрический контакт схемы управления клапаном регулирования общего расхода сырья и насосом подачи углеводородного сырья из хранилища, при достижении максимального уровня датчик максимального уровня электрическую цепь (схемы управления) разрывает. Теплообменник 3 подогрева углеводородного сырья и буферное устройство 2 составляют конструктивно единое целое. Цилиндрическая емкость в теплообменнике, в котором происходит подогрев сырья, соединенная с дном буферной емкости горловиной втрое (вчетверо и более) меньшего диаметра (цилиндрической емкости), верхним своим основанием, параллельным дну буферной емкости, располагается на близком от него расстоянии, которое выбирается исходя из равенства объемов, которые занимает теплоноситель в двух зонах вероятного теплообмена. Объема, занимаемого теплоносителем по всей длине цилиндрической (внутренней) емкости (собственно теплообменника), и объема, занимаемого теплоносителем между основанием цилиндрической емкости и дном буферной емкости. Цилиндр (внешний), являющийся корпусом теплообменника, выполняя вместе с тем роль элемента, образующего полость, в которой циркулирует теплоноситель, жестко как часть целого соединен с дном буферной емкости, тангенциальный вывод теплоносителя осуществляется у самого дна буферной емкости. Описанное конструктивное решение обеспечивает передачу избыточного тепла от теплоносителя в буферную емкость через ее дно. В установке имеется устройство отбора проб жидкой фазы на выходе разделительного устройства 5 по жидкой фазе, устройство отбора проб конденсата углеводорода на выходе из конденсатора 6, устройство слива жидкой фазы из всей установки, расположенное в нижней части активатора 4, устройство слива теплоносителя, расположенное в нижней части контура теплоносителя, балластное устройство, расположенное на выходе разделительного устройства 5 по газообразной фазе, каждое из которых состоит из отвода от магистрали (устройства), вентиля, выходной трубки. Все вентили, примененные в ней, являются универсальными, шаровыми, все детали которых – цельнометаллические. Производительность установки может варьироваться в значительных пределах. Установка может быть выполнена как в стационарном, так и в мобильном варианте. Разделительное устройство 5 в установке может иметь несколько выходов по газообразной фазе с различающимся фракционным составом, каждый из которых соединен со своим отдельным конденсатором, функционирование отдельных конденсаторов осуществляется при таком решении по параллельной схеме. Установка может быть реализована по модульно-блочному принципу, каждый из модулей (блоков) может быть пространственно и функционально обособлен. Базовым модулем может быть часть установки, в которой осуществляются все физико-химические превращения, достигается главная цель – вырабатывается конечный продукт, т.е. все последовательно связанные узлы и элементы от клапана регулирования общего расхода до разделительного устройства включительно со всеми связями и устройствами между ними, с пультом управления. Другим модулем может быть конденсатор (модуль-конденсатор), в котором выделяется конечный продукт. Все хранилища могут быть также модулями, каждый в отдельности. Конструкция модуль-конденсатора может быть, как и базовый модуль, унифицирована. В случае, когда в составе базового модуля разделительное устройство имеет несколько выходов, все применяемые модуль-конденсаторы (по числу выходов) могут быть абсолютно идентичными как конструктивно, так и по пропускной способности. Пользуясь модульным подходом, можно при минимально возможном количестве (общем) модулей обеспечить максимальную эффективность использования оборудования. В частности, может быть запараллелена работа нескольких базовых модулей (либо нескольких десятков), запитываемых от одного хранилища, работающих на один конденсатор (при одном выходе по газообразной составляющей из разделительного устройства в базовом модуле). При реализации параллельной работы базовых модулей, имеющих в своем составе разделительное устройство с несколькими выходами по газообразной фазе, все идентичные выходы соединяются воедино, “работают” на единый модуль-конденсатор, при этом число модулей-конденсаторов оказывается равным числу выходов из одного разделительного устройства. Способ получения светлых нефтепродуктов (варианты) и установка для его осуществления
Способ получения светлых нефтепродуктов (варианты) и установка для его осуществления
Способ получения светлых нефтепродуктов (варианты) и установка для его осуществления
Формула изобретения
1. Способ получения светлых нефтепродуктов, при котором углеводородное сырье перекачивают через теплообменник, в котором производят подогрев теплом, выделяемым отходящими продуктами с одновременным охлаждением отходящих продуктов жидким теплоносителем, производят термомеханическую обработку сырья в активаторе и далее подают в разделительное устройство, в котором происходит отделение газовой компоненты от жидкой, жидкая компонента поступает на повторную термомеханическую обработку в активатор, а газовая составляющая поступает в конденсатор (охладитель), где происходит переход части газовой компоненты в жидкое состояние и отстаивание, жидкий конденсат выводится из конденсатора, причем оседающие тяжелые включения выводятся раздельно. 2. Способ получения светлых нефтепродуктов, при котором углеводородное сырье перекачивают через теплообменник, в котором производят подогрев теплом, выделяемым отходящими продуктами с одновременным охлаждением отходящих продуктов жидким теплоносителем, производят термомеханическую обработку сырья в активаторе с дополнительным участием воды и далее обработанную смесь подают в разделительное устройство, в котором происходит отделение газовой компоненты от жидкой, жидкая компонента поступает на повторную термомеханическую обработку в активатор, а газовая составляющая поступает в конденсатор (охладитель), где происходит переход части газовой компоненты в жидкое состояние и отстаивание, конденсат выводится из конденсатора, причем оседающие тяжелые включения выводятся раздельно. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на этапе термомеханической обработки регулируют температуру активации количеством подаваемой в активатор воды. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что несконденсированная газовая составляющая с конденсатора может быть вновь подана в активатор. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что несконденсированная газовая составляющая с конденсатора может быть вновь подана в активатор. 6. Установка для получения светлых нефтепродуктов, содержащая последовательно соединенные хранилище сырья 1 с измерителем уровня и температуры, клапан регулирования общего расхода сырья, насос подачи сырья, буферную емкость для сырья 2 с измерителем уровня и температуры, теплообменник 3 с измерителями температуры на входе и выходе, клапан плавного регулирования подачи сырья, активатор 4 с измерителем температуры на входе и выходе и измерителем давления на выходе, разделительное устройство 5 с двумя выходами, по жидкой фазе и по газообразной фазе, с измерителем уровня жидкой фазы и измерителями температуры на входе устройства и выходе жидкой и газообразной фазы, конденсатор 6 со встроенным теплообменником с измерителями температуры на входе и выходе теплообменника и четырьмя выходами, по газовой фазе, по конденсату-углеводороду, по воде и по тяжелым включениям, каждый из которых, кроме выхода по газовой фазе, связан с соответствующими хранилищами 7, 8, 9, выход активатора 4 через буферное устройство 10 связан с входом активатора 4, с входом активатора 4 также связан через буферное устройство 11 выход разделительного устройства 5 по жидкой фазе, выход конденсатора 6 по газообразной составляющей, который, кроме того, связан с буферным устройством 11 между входом активатора 4 и выходом разделительного устройства 5, по жидкой фазе связан со входом активатора 4, выход конденсатора 6 по воде через буферную емкость 12 и клапан плавного регулирования связан со входом активатора 4, выход теплообменника конденсатора 6 (по теплоносителю) связан со входом (по теплоносителю) теплообменника подогрева углеводородного сырья 3, выход которого (по теплоносителю) связан с расширительным баком 13 и, через центробежный насос, входом теплообменника конденсатора 6 (по теплоносителю), активатор 4, все измерители, датчики, насосы, клапаны регулирования электрически связаны с блоком управления 14.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2184136 от 06.27.2002. Способ получения светлых нефтепродуктов и установка для его осуществления), при котором с помощью насосного оборудования перекачивают сырье через теплообменники, в которых производят подогрев углеводородного сырья теплом отходящих продуктов с одновременным охлаждением указанных отходящих продуктов.
