Опис технологічного процесу

Ректифікація - це тепло- і массообміний процес поділу рідких сумішей на їхні складові частини, що розрізняються по температурах кипіння.

Сутність процесу полягає в тому, що нагріта сировина у виді парорідинної суміші надходить у ректифікаційну колону, у якій парова фаза відокремлюється від рідкої і піднімається нагору по колоні, а рідка перетікає вниз. Парова фаза піддається ректифікації у верхній частині колони (концентраційної), вважаючи від місця введення сировини, рідка фаза - у нижній частині колони (відгінної).

У ректифікаційній колоні розміщені ректифікаційні тарілки на який здійснюється контакт парів, що піднімаються по колоні, зі стікаючою рідиною (флегмою). Флегма створюється в результаті того, що частина верхнього продукту повертається в рідкому стані на верхню тарілку і стікає на нижні тарілки, збагачуючи низкокипящими компонентами і конденсуючи з парів висококиплячи компоненти.

Для ректифікації рідкої частини сировини в нижній частині колони під першу тарілку підводиться тепло шляхом подачі нагрітого продукту ("гарячого струменя") і введення агента, що випаровує, (перегрітого водяника пари), у результаті чого легка частина нижнього продукту переходить у парову фазу і, тим самим, створюється парове зрошення. Це зрошення, піднімаючись із самої нижньої тарілки і вступаючи в контакт зі стікаючою рідкою фазою, збагачує висококиплячими компонентами останню. У підсумку зверху колони безупинно відбирається низькокипляча фракція, знизу - висококиплячий залишок.

Вплив водяної пари полягає в інтенсивному перемішуванні киплячої рідини, що сприяє випару низкокиплячих вуглеводнів і створенню великої поверхні випару за рахунок того, що випарювання вуглеводнів відбувається усередині безлічі пухирців водяної пари. Крім того, у присутності водяної пари знижується парціальний тиск вуглеводнів, їхня температура кипіння. Це дозволяє вести процес при температурах у колоні на 10-20⁰С нижче, ніж при протіканні процесу, без подачі водяної пари. Витрата водяної пари, подаваного в колону, залежить від кількості компонентів, їхньої природи й умов у нижній частині колони.

Перегонка нафти на блоці АТ комплексу ГК-3/1 № 1 здійснюється при температурі не вище 360⁰С, тому що при більш високій температурі починається крекінг вуглеводнів, при цьому утворяться вуглеводні, що різко погіршують якість нафтопродуктів.

Ефективність процесу ректифікації характеризується чіткістю ректифікації - граничним змістом низькокиплячих і висококиплячих компонентів у цільових фракціях, а також глибиною добору фракцій - найбільш повним добором фракцій із сировини.

Чіткість ректифікації і глибина добору залежить від багатьох факторів, найважливішими з який є: якість сировини, кількість подаваного зрошення (флегми), тип і число тарілок, конструкція і місце введення сировини, робочі умови й інші.

Контроль за роботою ректифікаційних колон в основному зводиться до оперированню найважливішими факторами процесу - температурним режимом, тиском і зміною кількості подаваного в колони водяної пари.

Температура сировини на вході в колону залежить від природи сировини, глибини добору, тиску і відносної витрати водяної пари. Ніж легше по фракційному складі сировина і чим менше глибина добору можливих дистилятів, тим більш низька за інших рівних умов може бути температура сировини на вході в колону.

Температура верха атмосферної колони і місць доборів бічних погонів у секції відпарної колони регулюються за рахунок зміни кількості гострого і циркуляційного зрошень.

Підвищення температури низу атмосферної колони приводить до зменшення змісту легкокиплячих компонентів у залишку і збільшенню добору фракцій від сировини.

Підвищення температури верха атмосферної колони дозволяє робити добір ректифікату з заданою температурою кінця кипіння.

Крім того, збільшення кількості циркуляційних зрошень уможливлює розвантажити верхню частину колони по парах, зменшити подачу гострого зрошення і підвищити температуру попереднього нагрівання сировини, зменшуючи тим самим теплове навантаження печі.

Тиск у ректифікаційній колоні залежить від ряду факторів. Для забезпечення максимального добору дистилятів від сировини тиск повинний бути якнайменше і, у той же час, забезпечувати конденсацію парів дистиляту в холодильниках, подолання опору при русі парів по тракту після виходу з колони.

Збільшення тиску в колоні викликає підвищення температури кипіння вуглеводнів, а, отже, і підвищення температури процесу ректифікації, що приводить до підвищених енерговитрат.

Збільшення витрати водяної пари, подаваного в колону, дозволяє до визначеної межі збільшити глибину добору дистилятів від сировини за інших рівних умов. Подальше збільшення кількості водяної пари приводить до перевантаження колони по парам, підвищенню тиску в колоні, зниженню чіткості ректифікації і зменшенню добору дистилятів.