Ректификация нефти
Введение
Перегонка нефти - разделение нефти на составные
части (фракции) по их температурам кипения в целях получения товарных
нефтепродуктов или их компонентов. Перегонка нефти - начальный процесс
переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах, основанный на том, что при
нагреве нефти образуется паровая фаза, отличающаяся по составу от жидкости.
Фракции, получаемые в результате перегонки обычно представляют собой смеси
углеводородов. С помощью методов многократной перегонки нефтяных фракций
удаётся выделить некоторые индивидуальные углеводороды. П. н. осуществляется
методами однократного испарения (равновесная дистилляция) или постепенного
испарения (простая перегонка, или фракционная дистилляция); с ректификацией и
без неё; в присутствии перегретого водяного пара -испаряющего агента; при
атмосферном давлении и под вакуумом. При равновесной дистилляции разделение
нефти на фракции происходит менее четко по сравнению с простой перегонкой.
Однако в первом случае при одной и той же температуре нагрева в парообразное
состояние переходит большая часть нефти. В лабораторной практике в основном
применяется простая перегонка с ректификацией паровой фазы на установках
периодического действия. В промышленности используется перегонка с однократным
испарением в сочетании с ректификацией паровой и жидкой фаз. Такое сочетание
позволяет проводить перегонку на установках непрерывного действия и добиваться
высокой чёткости разделения нефти на фракции, экономного расходования топлива
на её нагрев. Применение водяного пара приводит к снижению температурного
режима, увеличению отбора нефтяных фракций и повышению концентрации
высококипящих компонентов в остатке. На промышленных установках перегонка
вначале проводится при атмосферном давлении, а затем под вакуумом.
При атмосферной перегонке нефть
нагревается не выше 370 °С, так как при более высокой температуре начинается
расщепление углеводородов - крекинг
<#"581263.files/image001.gif">
Рис.2. Принципиальная технологическая схема
установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Аппараты: 1, 3 -
атмосферные ректификационные колонны; 2 - печи для нагрева нефти и мазута; 4 -
вакуумная ректификационная колонна; 5 - конденсаторы-холодильники; 6
теплообменники. Линии: I - нефть; II - лёгкий бензин; III - отбензиненная
нефть; IV - тяжёлый бензин; V - керосин и газойль; VI - водяной пар; VII -
мазут; VIII - газы разложения и водяной пар; IX - масляные фракции; Х - гудрон
Ректификация
Ректификация - разделение жидких
смесей <#"581263.files/image002.gif">
Рис. 2. Ректификационная установка непрерывного
действия: 1-куб испаритель; 2-колонна; 3-дефлегматор
Непрерывная ректификация
При ректификации в тарельчатых
аппаратах <#"581263.files/image003.gif">
При работе колонны в адиабатических
условиях и равенстве молярных теплот испарения
<#"581263.files/image004.gif">
где R = Ф/D - флегмовое число.
Уравнение рабочей линии для исчерпывающей части колонны (ниже ввода питания):
где f = F/D. Зависимость между
предельными, или равновесными, концентрациями <http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2115.html>
распределяемого вещества в фазах изображается графически равновесной линией.
Для анализа работы колонны, расчета
состава дистиллята и остатка и распределения концентраций
<http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2115.html> ЛЛК по высоте аппарата
используют понятие о теоретической ступени разделения, или теоретической
тарелке <http://www.xumuk.ru/lekenc/8768.html> (ТТ). Такая ступень
(тарелка <http://www.xumuk.ru/lekenc/8768.html>) соответствует некоторому
гипотетическому участку аппарата, где жидкость
<http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1545.html> и покидающий ступень пар
<http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3187.html> находятся в равновесии
<http://www.xumuk.ru/biochem/24.html>. Число ТТ (nт), необходимое для
получения дистиллята и остатка заданного состава, можно найти графически с
помощью у-х-диаграммы описывающей зависимость между равновесными молярными
концентрациями <http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2115.html> паровой (у*)
и жидкой (х) фаз. Для определения пт на графике строят ступенчатую линию между
равновесной кривой у* = f(х) и ломаной линией AВС. Линия АВ отвечает уравнению
(3), линия ВС- уравнению (2). В представленном примере для разделения исходной
смеси на дистиллят состава xD и остаток состава xW требуется по 3 ТТ в
укрепляющей и исчерпывающей частях колонны. Более точный метод расчета составов
дистиллята и остатка при известном числе ТТ основан на последовательном
вычислении составов пара <http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3187.html> и
жидкости <http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1545.html> на каждой тарелке
<http://www.xumuk.ru/lekenc/8768.html> с использованием уравнений рабочих
линий и теплового баланса.
Литература
Обрядчиков
С. Н., Принципы перегонки нефти, М.- Л., 1940;
Трегубов
А. М., Теория перегонки и ректификации, 3 изд., Баку, 1946;
Сарданашвили
А. Г. Технология переработки нефти и газа, ч. 1, М., 1972;
Коган
В. Б., Азеотропная и экстрактивная ректификация, 2 изд., Л., 1971; Касаткин А.
Г., Основные процессы и аппараты химической технологии
<http://www.xumuk.ru/bse/2996.html>, 9 изд., М., 1973, с. 496-546;
Багатуров
С. А., Основы теории и расчета перегонки
<http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3244.html> и ректификации, 3 изд.,
М., 1974;
Александров
И. А., Массопсредача при ректификации и абсорбции
<http://www.xumuk.ru/encyklopedia/4.html> многокомпонентных смесей, Л.,
1975;
Кафаров
В. В., Основы массопередачи, 3 изд., М., 1979;
Гсльперин
Н. И., Основные процессы и аппараты химической технологии
<http://www.xumuk.ru/bse/2996.html>, кн. 2, М., 1981, с. 513-59;
Петлюк
Ф. Б., Серафимов Л. А., Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет, М.,
1983. В. А. Малюсов