[发明专利]碳氢化合物原料蒸馏方法及实施该方法的装置

说明书

技术领域

本发明关系到在小吨位组件装置(小石油加工工厂(H∏3)上石油的 加工，以获得发动机燃料和锅炉燃料(汽油，柴油，重油)。

背景技术

当代大吨位碳氢化合物原料蒸馏方法设备的构造形式中，包括：泵， 热交换器，管式炉，精馏柱。原则上，小吨位初馏装置的工艺方案与相似 的大吨位装置是一样的，并且，蒸馏过程设备构造形式的特点是金属消耗 量高，并要求大量基本投资。

考虑到按大吨位小石油化工工厂线路制造的小吨位装置费用高和运 行的复杂性，一直在研究开发碳氢化合物原料蒸馏的非传统工艺方案，首 先拒绝采用精馏柱。

已知有一种碳氢化合物原料初馏的方法(俄罗斯专利No.2200182， 2003年3月10日)，在该方法中，采用相旋风分离器和接触蒸发器，把石 油分离成几个馏分，并且，或者在装置的连续工况获得汽油馏分和脱去汽 油的重载余物，或者在装置的定期工况获得汽油馏分，柴油和锅炉燃料。 把原料在固流式热交换器中加热，在相分离器中分离成液相和汽相。在弥 散状态液相以逆流方式进入接触蒸发器的汽空间。附加加热汽相，高出液 相温度30～50℃，作为汽化剂经鼓泡分配器送到位于接触蒸发器下部区域 的液相空间中，汽相冷凝时从蒸发器得到汽油馏分。为了得到柴油，去汽 油残余物通过汽加热器和相分离器循环，其结果过热的柴油汽在接触蒸发 器中在温度250～300℃下用来蒸出锅炉燃料(原料加工残余物)。

已知方法的缺点是：在相分离器中使用离心力只用来强化汽相和液相 的分离，但是，在这种情况下，不是所声称的那样通过利用取出的轻馏分 过热蒸汽，使液相三次蒸出，燃料馏分清晰分离，而是发生了轻馏分三次 被重馏分蒸汽渗入，这时，液体(重馏分)将增轻馏分。这根据道尔顿和 帕乌拉的经典定律(∏Д列别杰夫，热交换、干燥和冷却装置，莫斯科， 能源出版社，1966年，138-140页)，适用于所采用的重馏分蒸汽浓度经常 大于轻馏分浓度的相分离器和蒸发器的结构(由于在这些容器中，重馏分 液相体积很固定的)，这意味着这些汽冷凝时得到：不是汽油，而是汽油 和索粒油的混合物，不是柴油，而是汽油、煤油和滑油馏分的混合物。这 些混合物不能作为发动机燃料使用。

此外，使用相离心分离器还有一个降低碳氢化合物原料分成几个馏分 清晰度的重大缺点，这就是由于膨胀功汽液混合物冷却，这时，部分轻油 馏分冷凝，转换成液相到重油馏分。计算表明，在沸点温标上，这个范围 的冷凝下来的馏分宽度约为2℃。此外，产生多一倍的轻油馏分凝冷损失 和跑到了液相，这是由于周围环境的热损失造成的，即使隔热非常好的相 离心分离器-旋风分离器也如此。根据原料组分的不同，总损失和对质量指 标的影响可达到5～10％，，这对石油工业来说，是很大的数字。

按技术实质及所达到的结果，最接近本申请的方法是，有效模型证书 No.17004(2001年3月10日)“多组分混合物分馏用的石油加工站”中所描述 的方法。该已知方法包括几级蒸馏，在实施过程中，把原料加热到初馏沸 腾下限温度，生成的汽液混合物送到蒸馏级，在每一级汽液混合物分离成 汽相和液相，液体馏分作为目标产品取出，而汽相冷却到下一馏分沸腾下 限温度。最后一级蒸馏的汽相被冷凝，作为目标产品取出。

已知方法的缺点是不可能把组分清晰地分离成馏分，这意味着不可能 得到合格的发动机燃料，其原因在于：在蒸发器中有大量的带重油馏分的 液体，而进入到汽液混合物的轻油馏分很少，但根据道尔顿和怕帕乌拉定 律(∏Д列别杰夫，热交换、干燥和冷却装置，莫斯科，能源出版社，1966 年，138-140页)，蒸发器中液体表面上部的重油馏分蒸汽浓度，高于轻油 馏分蒸汽浓度，这意味着在轻油馏分去冷却器的同时，还有大量约重油馏 分，并且，根据同样的道尔顿和帕乌拉定律，部分轻油馏分留在蒸发器中 的液相内。

已知有蒸馏三元混合物的装置(∏.Д.列别杰夫，热交换，干燥和冷却 装置，莫斯科，能源出版社，1966年，151页，图5-11)。该装置中有冷 凝器和二个级的蒸馏，其中每一个级有蒸馏釜，精馏塔，分馏器，分离器， 混合物加热器，混合物组分收集容器。在装置的每一级残余物中得到含有 大量高沸点组分的混合物，而有较挥发组分的部分馏出物进入第二级。在 第二级的残余物中得到别的组分，而三个组分中最挥发的进入冷凝器。