1. Назначение и сущность процессов прямой перегонки нефти; способы их интенсификации.

Подготовленная на ЭЛОУ нефть поступает на установки первичной перегонки для разделения на дистиллятные фракции и мазут, гудрон. Полученные фракции и остаток как правило не соответствуют требованиям ГОСТ. Поэтому для их облагораживания, а также углубления переработки нефти продукты, получающиеся на установках АТ и АВТ, используют в качестве сырья для вторичных процессов. Нефть имеет непрерывный характер выкипания, невысокую термическую стабильность остатков тяжелых фракций и остатков (вакуум).

Перегонка нефти на современных атмосферных установках и атмосферных секциях комбинированных установок осуществляется различными способами: однократное испарение (ОИ) в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в 2-х последовательно расположенных колоннах, перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения или эвапораторе.

В основе промышленных процессов лежит перегонка с ОИ. При перегонке с ОИ нефть нагревают в змеевике подогревателя до заданной т-ры. По мере повышения т-ры образуется все больше паров, которые находятся в равновесии с жидкой фазой, и при заданной т-ре парожидкостная смесь покидает подогреватель и поступает в адиабатический испаритель, где отделяется жидкая фаза от паровой Ф. Пары проходят конденсатор-холодильник, где конденсируются и стекают в приемник. Четкость разделения нефти при перегонке с ОИ наихудшая по сравнению с перегонкой с предварительным испарением (т-ра паров и ж-ти одна и та же).

Преимущества ОИ: на нагрев сырья расходуется меньше энергии, чем при ПИ (сравнить гр-к ОИ и ИТК то при е>30 ОИ прох-т ниже); при макс допустимом нагреве нефти 350-370°С больше продуктов переходит в паровую фазу. Использование в промышленности пр-па ОИ в сочетании с ректификацией пФ и жф позволяет достигать высокой четкости разделения нефти на фракции, непрерывности процесса и экономичного расхода топлива на нагрев сырья.

Перегонка с многократным испарением состоит из 2 и более ОИ. При каждом из них образовавшиеся пары отделяются от жидкого остатка, последний подвергается дальнейшему нагреву и вновь образовавшиеся пары вновь отделяются от жидкой фазы; таким образом, нефть нагревается заданное число раз.

Если при каждом ОИ нефти происходит бесконечно малое изменение ее фаз состояния (т.е. образующиеся пары непрерывно отделяют от ж.ф.), а число ОИ бесконечно большое, то такая перегонка с предварительным испарением (ПИ) (простая перегонка).

Пути интенсификации процесса:

Анализ работы атмосферных колонн показал, что оптимальной является схема, при которой острым (верхним) орошением колонны снимается около 40% тепла и двумя промежуточными – около 30% каждым. Поскольку все тепло в атм. колонну вносится с сырьем, для повышения четкости ректификации и увеличения глубины отбора светлых необходимо увеличивать долю отгона сырья за счет максимального подогрева и понижения давления в колонне (флегмовое число низкое в низу колонны). Термическая стабильность тяж. ув. позволяет нагревать нефть при атмосферной разгонке до 350-360С, что обеспечивает долю отгона сырья на 5-10% превышающую сумму отбора светлых в колонне.

При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, ухудшается качество продуктов, т.е. четкость ректификации. Переход на пониженное Р, близкое к атм. и на умеренный вакуум ( 400-800 гПа) дает возможность повысить качество продуктов и улучшить технико-экономические показатели процесса, также позволяет отказаться от применения водяного пара и дает экономию в расходе тепла на 5%. Весьма эффективно ступенчатое понижение давлении перегонки в зонах питания и отпаривания для получения максимального отгона легких фракций и ↓ расхода водяного пара при разделении дистил. фр.

Интенсификация прямой перегонки направлена на повышение отбора дистиллятных фракций, а также на обеспечение четкости ректификации. В настоящее время используются контактные устройства: регулярные насадки и нерегулярные разделительные устройства – каскадные мини-кольца. Эти устройства повышают эффективность разделения, пропускную способность колонн, снизить перепад Р на одну теоретическую ступень разделения, улучшить качество отбираемых погонов. Насадка позволяет интенсифицировать тепло и массообмен за счет непрерывного поверхностного взаимодействия пленки стекающей жидкости и поднимающихся паров, уменьшить унос капель жидкости парами. Переоснащение промывной секции колонны максимально увеличивает ее технологическую гибкость и позволяет улучшить качество и повысить выход продукта. Благодаря насадке улучшается разделение на легкий и тяжелый газойли. Усовершенствованное устройство промывной секции позволяет ↓ содержание Ме и коксуемость в газойле при минимальном расходе промывочной жидкости.

Другим способом интенсификации является использование принципа регулирования коллоидно-дисперсного состояния сырья и фазовых переходов путем воздействия на сырье – нефть, мазут. К таким воздействиям относятся оптимальное компаундирование нефтей и нефтяных остатков разной химической природы, ведение активирующих добавок, ПАВ, применение ультразвука, магнитного поля. Механизм действия добавок заключается в ↓ межфазного натяжения на границе раздела жидкость-пар.

Таким образом, углубление вакуума, совершенствование конструкции контактных устройств, введение в сырье ПАВ, создание оптимального соотношения компонентов в сырьевой смеси и др. являются перспективными направлениями интенсификации прямой перегонки нефти.