3. Технологические расчеты.

Деасфальтизация тяжелых нефтяных остатков пропановым растворителем – чрезвычайно сложный процесс, связанный с коагуляцией асфальтенов. В процессе деасфальтизации происходит взаимодействие надмолекулярных структур и их разрушение, взаимодействие, связанное с разрушением дисперсных систем, с последующей коагуляцией асфальтенов. Процессы, протекающие на границе раздела твердой фазы, связаны с изменением поверхностной энергии, что еще более усложняет взаимодействие. Упрощенная модель растворения на основе расчета модифицированных уравнений растворимости Гильдебранда не учитывает всей сложности перестройки структур, но учитывает наиболее сильные взаимодействия и удовлетворительно описывает процесс разделения гудронов. Сходимость расчетных и промышленных данных вполне достаточная [4].

По литературным данным [4], разделяющая способность жалюзийных тарелок в промышленной деасфальтизационной колонне приблизительно равняется трем теоретическим ступеням. При помощи псевдопротивоточной схемы Нэша можно представить последовательность контактов встречных потоков промышленной колонны.

Деасфальтизационная колонна работает не по полной схеме. В верхнюю часть колонны (ступень III) продуктовые потоки с внешней стороны не подаются. На III ступени разделения за счет сдвига фазового равновесия (температура повышается до 80 °С) из пропано-масляной фазы выделяется фаза нежелательных компонентов, которая перетекает на II ступень. Здесь она встречается с потоками сырья и с пропано-масляной фазой, поднимающейся с I ступени разделения. На I экстракционную ступень поступает асфальтовая фаза, которая встречается с потоком свежего растворителя. Для расчета противоточной схемы необходимо знать составы фаз ароматизированного концентрата (рефлюкса) и асфальтовых фаз II и I ступеней.

В зависимости от технологического режима и качественной характеристики сырья содержание пропана в фазах рефлюкса и асфальтовой фазе меняются довольно в узких пределах. В среднем следует принять концентрацию пропана в фазе рефлюкса равной 0,6 (масс. доля), в асфальтовых фазах II и I ступеней разделения 0,55 и 0,50 (масс. доля) соответственно. Расчет противоточной экстракции осуществляется от ступени к ступени. После каждого единичного узла экстракции определяют состав отходящих потоков. Найденные составы используют для расчета последующих ступеней разделения. Расчет продолжают до тех пор, пока не установится устойчивое равновесие, т.е. количество вводимых в систему продуктов будет равно количеству выводимых.

3.1. Расчет материального баланса процесса.

При расчете противоточного процесса деасфальтизации используем данные разделения гудрона нефти на фракции: фракция 1 – парафино-нафтеновая, фракция 2 – легкая ароматика, фракция 3 – средняя ароматика, фракция 4 – тяжелая ароматика, фракция 5 – коагулят. Характеристика фракций этого гудрона представлена в табл. 3.

Таблица 3

Показатели	1 фр.	2 фр.	3 фр.	4 фр.	5 фр.
Содержание, % масс.	23	21,3	29,1	20,0	6,6
Плотность при 20°С, кг/м3	883	951	985	1021	1085
Показатель преломления при 20°С	1,4835	1,5350	1,5670	1,5713	—
Молекулярная масса	470	572	675	815	1500
Коксуемость по Конрадсону, % масс.	0,17	0,91	2,73	4,12	16,85
Содержание серы, % масс.	0,39	2,55	2,70	3,23	2,95
Вязкость при 100°С, мм2/с	13,29	27,38	48,96	71,20	—

Технологический режим, а также производительность установки приняты на основании промышленных данных: температура по ступеням разделения 60, 70 и 80 °С соответственно; массовое соотношение пропан:сырье = 3:1; производительность установки по сырью 55,208 т/ч; производительность установки по пропану 165,833 т/ч. Согласно схеме Нэша, расчет начинаем со II ступени первого ряда.