Courses refining атмосферна_перегонка ЮніТех
Інструменти користувача
Інструменти сайту
Зміст
Атмосферна перегонка
Для порівняння розглянемо воду. Нагріємо посудину з водою до 100 ° С (212 ° F) і збережемо підігрів. Що станеться? Вода почне кипіти і поступово випаровуватися, і, зрештою, якщо продовжувати нагрівання, вона википить.
Вуглеводні ж входять до складу нафти мають різну температуру кипіння. Заповнимо посудину сирою нафтою середньої щільності. Потім піднесемо до нього пальник і почнемо нагрівати нафту. Коли температура досягне 65 ° С (150 ° F), сира нафта закипить. Тепер ми продовжимо нагрівання, щоб температура залишалася на цьому рівні. Через деякий час ми помітимо, що нафту перестала кипіти.
Наступний крок полягає в тому, щоб додати полум'я пальника та нагріти нашу нафту приблизно до 230°С (450°F). Вона знову почне кипіти, а за деякий час знову перестане.
Такі кроки можна повторювати знову і знову, і все менше нафти залишатиметься у посудині. Можливо, ви вже зрозуміли, що відбувається. На першій стадії випарувалися з'єднання з температурами кипіння нижче 65°С (150°F); ті, що киплять в інтервалі від 65 до 230 ° С (450 ° F), випарувалися на другій стадії, і так далі. 1)
Таким чином ми отримали так звану криву розгону нафти. Це графік, на одній осі якого відкладається температура, а на іншій — загальний об'ємний відсоток нафти, що википіла. Кожен вид сирої нафти характеризується власною унікальною кривою розгонки, яка допомагає визначити, які хімічні сполуки міститьдана нафта. Як правило, чим більше атомів вуглецю у поєднанні, тим вища його температура кипіння.
| Пропан | C3H8 | -42,0 |
| Бутан | C4H10 | -0,5 |
| Декан | C10H22 | 174,0 |
Фракція (або погон) поєднує всі сполуки, що киплять між якими-небудь двома температурами, а ці температури називають межами кипіння фракції або межами википання.
Зазвичай сира нафта містить такі фракції:
| Менше 32°С (90°F) | вуглеводневі гази (бутан і легші гази) |
| 32-105°С (90-220°F) | бензин |
| 105-160°С (220-315°F) | нафта (важкий бензин, бензино-лігроїнова фракція, лігроїн) |
| 160-230°С (315-450°F) | гас |
| 230-430°С (450-800°F) | газойль |
| Вище 430°С (800°F) | залишок (мазут) |
Важливо, що різні нафти сильно різняться за складом. У легких нафтах зазвичай більше бензину, нафти та гасу, а у важких – газойлю та мазуту. Можливо, Ви вже дійшли висновку, що вага та температура кипіння з'єднання взаємопов'язані. Це й справді так. В цілому, чим важче з'єднання, тим вища його температура кипіння. І навпаки, що вище межі кипіння фракції, то важча фракція.
Говорячи про перегонку нафти, Вільям Д. Леффлер у своїй книзі «Переробка нафти» наводить просту аналогію з самогонним апаратом, який є простим перегонним кубом, щоб відокремити світлий продукт від непридатного залишку.
Після ферментації кислогосусла, тобто коли пройшла повільна біохімічна реакція з утворенням спирту, нагрівають суміш до початку кипіння спирту. Світлий продукт випаровується. У вигляді пари він виявляється легшим за рідину. Тому він переміщається вгору, відокремлюється від рідини і потрапляє в холодильник, де охолоджується і знову перетворюється на рідину (конденсується). Те, що залишається в кубі, викидають, а те, що пішло вгору, розливають у пляшки. Описаний процес є простою перегонкою. 2)
Найпростіший процес перегонки, що відбувається на НПЗ, можна описати в такий спосіб.
Сировинний насос перекачує нафту (сировину) із складського резервуару в систему (див. рисунок). Спочатку нафта проходить через теплообмінники, де нагрівається під дією тепла нафтових фракцій, що відходять 3) , а потім надходить у трубчасту піч, в якій нагрівається до порядку 385 ° С (при цій температурі, як правило, випаровується більше половини нафти).
Потім сировина надходить у колону ректифікації знизу. Усередині неї знаходиться набіртарілок 4) , в яких виконані отвори, через які нафта піднімається нагору. Коли суміш пари і рідини піднімається по колоні, то щільніша і важка частина відокремлюється і опускається на дно, а легкі пари піднімаються вгору, проходячи через тарілки (див. малюнки нижче).
Отвори в тарілках забезпечені барботажними 5) ковпачками. Вони потрібні для того, щоб пари, що піднімаються через тарілки, барботували через шар рідини завтовшки близько 10 см, що знаходиться на тарілці. Це пробулювання газу через шар рідини і становить сутьректификации: гарячі пари при температурі не нижче 400 °С проходять через рідину. При цьому тепло передається від пар до рідини, а бульбашки пари трохи охолоджуються.і частина УВ їх перетворюється на рідкий стан. У міру перенесення тепла від парів до рідини температура парів знижується. Оскільки температура рідини нижча, деякі з'єднання в парах конденсуються (скраплюються). Після того, як пари пройшли через шар рідини і втратили частину більш важких УВ, вони піднімаються до наступної тарілки, де повторюється той же процес.
Тим часом кількість рідини на кожній тарілці зростає за рахунок УВ, що конденсуються з пари. Тому підтримки необхідного рівня рідини на тарілці її забезпечують переливною перегородкою, що утворює зливну склянку, що дозволяє надлишку рідини перетікати вниз на наступну тарілку. На різних рівнях колони є бокові відводи для відбору фракцій - більш легкі продукти відбираються у верхній частині колони, а важка рідина виходить внизу.
Насправді деякі молекули кілька разів подорожують туди і назад – у вигляді пари піднімаються на кілька тарілок вгору, потім конденсуються і стікають вже як рідина на кілька тарілок вниз через зливні склянки. Саме це промивання пари рідиною рахунок протитечії і забезпечує чітке поділ фракцій. За один прохід це було б неможливо.
Зрошення та повторне випаровування – додаткові операції, що відбуваються поза колоною ректифікації для більш успішного проведення процесу перегонки. Щоб важкі продукти випадково не потрапили до верхньої частини колони разом із легкими фракціями, пари періодично направляють у холодильник. Речовини, які конденсуються в холодильнику, знову надходять на одну з розташованих вище тарілок у вигляді рідини - це зрошення колони ректифікації (див. малюнок нижче). Повернену в рідкому стані частину верхнього продукту, якастікає на нижчі тарілки, також називають флегмою. 6)
І навпаки, кілька легких УВ може бути захоплене струмом рідини в нижню частину колони разом з важкими продуктами. Щоб уникнути цього, рідину, що виходить через бічний відвід, знову пропускають через нагрівач. В результаті залишки легких УВ відокремлюються і повторно надходять у колону ректифікації у вигляді пари - цеповторне випаровування. Перевага такої схеми - невелика частина загального потоку сирої нафти має повторно перероблятися для додаткового повернення продукту і не потрібно знову нагрівати всю нафту (економія енергії та грошей).
Зрошення та повторне випаровування також використовуються і в середній частині колони. Повторно випарована фракція, яка надходить у колону, вносить туди додаткове тепло, що допомагає легким молекулам вирушити у верхню частину колони. Так само зрошення надає важким молекулам, які випадково виявилися вищими, ніж їм належить, останній шанс сконденсуватися в рідину. 7)
Внаслідок атмосферної перегонки відбувається відведення наступних фракцій.