Вторичная перегонка нефтяных фракций
В некоторых случаях фракции, полученные при первичной перегонке, необходимо разделить на более узкие погоны, каждый из которых используется затем по своему назначению. Такое разделение выполняется на отдельных установках вторичной перегонки или блоках, которые включаются в состав установок АВТ и АТ. Блоки или самостоятельные установки вторичной перегонки бензина имеются почти на всех НПЗ.
Вторичная перегонка бензина. Сырьём является широкая бензиновая фракция, прошедшая стабилизацию. Продукцией установки служат бензиновые фракции от начала кипения до 180оС, например, фракции 62-85оС, 85-120оС, 120-140оС. Вторичная перегонка имеет место и при производстве масел, осуществляется она на вакуумных установках вторичной перегонки. На этих установках широкая фракция, прошедшая несколько ступеней очистки делится на два или три компонента более узкого состава. Из этих фракций путём смешения получают затем масла специальных сортов. Существуют также установки вакуумной перегонки гачей, на которых промежуточный продукт производства парафинов – гач – также делится на узкие фракции, используемые затем при производстве парафинов.
Первичная переработка нефти
Основным процессом первичной переработки нефти является первичная или прямая перегонка – дистилляция и ректификация.
Рис. 11. Принципиальная схема установки для перегонки нефти
1 – трубчатая печь; 2 – ректификационная колонна;
3 – конденсаторы-холодильники и холодильник; 4 – теплообменник;
I – нефть; II – верхний продукт; III – боковые продукты; IV – остаток от перегонки нефти;
V – орошение; VI – ввод тепла или испаряющего агента
Рис. 12. Схема для периодической ректификации
1 – куб; 2 – ректификационная колонна; 3 – конденсатор-холодильник; 4 – аккумулятор; 5 – холодильник; 6 – насос;
I – сырье; II – пары; III – пары верхнего продукта; IV – верхний продукт; V – орошение; VI – кубовый остаток; VII – вода; VIII – водяной пар
Ректификация – диффузный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения.
Дистилляция. Дистилляцией или перегонкой называется разделение смеси взаимно растворимых жидкостей на фракции, отличающиеся температурой кипения как друг от друга, так и от исходной смеси. Смесь нагревается до кипения и частично испаряется, получаемые пары отбираются и конденсируются.
Перегонкой получают дистиллят и остаток, она осуществляется однократным, многократным или постепенным испарением. При однократном испарении вся парожидкостная смесь выводится в сепаратор, где образовавшиеся пары в один прием отделяются от жидкости. Многократное испарение повторяет несколько раз процесс однократного испарения. Первоначально происходит отделение паров от жидкости, затем жидкая фаза вновь испаряется и т.д. Образующиеся пары непрерывно выводятся из аппарата. При постепенном испарении сначала отгоняются легкие фракции, затем тяжелые.
Термическая стабильность углеводородов сохраняется до 380-400оС. Далее начинается процесс крекинга – разложения углеводородов.
Контактирование паров и жидкости осуществляется в вертикальных цилиндрических аппаратах – ректификационных колоннах, снабженными ректификационными тарелками. В среднюю часть подается сырьё (пар, жидкость, парожидкостная смесь) – это эвапорационная зона.
Здесь происходит эвапорация – однократное испарение нагретой в печи или теплообменнике смеси.
Рис. 13. Схема непрерывной ректификации двухкомпонентной смеси
1 – подогреватель; 2 – ректификационная колонна; 3 – теплообменник;
4 – конденсатор-холодильник; 5 – кипятильник.
I – сырье; II – изопентан; III – пентан
Через каждую тарелку проходит четыре потока:
1) жидкость, стекающая с вышележащей тарелки;
2) пары с нижележащей тарелки;
3) жидкость, уходящая на нижележащую тарелку;
4) пары, поднимающиеся на вышележащую тарелку.
Фракционный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Через верх выводится целевой продукт необходимой чистоты ректификат, через низ – жидкость, ещё обогащенная низкокипящим компонентом. В этой (отгонной) части из неё окончательно отпаривается низкокипящий компонент и выводится второй целевой компонент – остаток.
В колонне необходимо создать восходящий поток паров и нисходящий поток жидкости. Первый поток создается теплом, подаваемым в отгонную часть колонны, второй – за счет орошения сверху.
Рис. 14. Устройство колпачковой тарелки
1 – пластина; 2 – сливной стакан; 3 – колпачок; 4 – паровой патрубок; 5 – прорези колпачка; 6 – кольцевое пространство; 7 – подпорная перегородка; 8 – стенка колонны
Рис. 15. Схема насадочной колонны
1 – слой насадки; 2 – перераспределительная тарелка; 3 – распределитель жидкости; 4 – направляющий конус.
I – сырье; II – выход паров; III – вход орошения; IV – выход жидкого продукта