2. Получение топлив прямой перегонкой нефти

Она относится к физическим способам переработки нефти. Ее осуществляют постепенным или однократным нагреванием. Принципиальная схема установки с однократным испарением показана на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема установки для прямой перегонки нефти

Основные части установки — трубчатая печь 6 для нагревания нефти и ректификационная колонна 7, где происходит разделение углеводородов на фракции. Кроме этого, имеется большое количество вспомогательного оборудования: теплообменники, отстойники, насосы, холодильники и др.

Переработка идет по следующей схеме. Сырая нефть насосом 1 прокачивается через теплообменник 2 и поступает в грязеотделитель 3, затем проходит мазутные теплообменники 4 и поступает в трубчатую печь. При выходе из печи перегретую нефть направляют в нижнюю часть ректификационной колонны 7, где она разделяется на две части: парообразную (смесь углеводородов топлив) и жидкую (мазут).

По высоте колонны имеется ряд перегородок (тарелок) с насадками. Пары поднимаются вверх, постепенно охлаждаются и конденсируются на тарелках. На каждой тарелке собирается сравнительно однородная жидкость (дистиллят), состоящая из смеси углеводородов с близкими температурами кипения. С верха колонны отбирают бензиновый дистиллят, а с отпарных секций 10 лигроиновый, керосиновый и газойлевый дистиллят, которые используют для получения различных видов жидких топлив.

Мазут с низа ректификационной колонны насосом 5 прокачивается через теплообменники 4 и поступает в приемник. Мазут можно использовать для производства смазочных масел, как сырье для получения бензина деструктивным разложением или сжигать как котельное топливо. Температуры кипения углеводородов, входящих в состав мазута, выше температуры его разложения (крекинга), поэтому разгонку мазута на масла ведут под вакуумом и в присутствии перегретого пара. Принципиальная схема вакуумной установки для получения смазочных масел показана на рисунке 3.

Рис. 3. Схема вакуумной установки:

1 – насос; 2 – теплообменник; 3 – вакуумная трубчатая печь;

4 – вакуумная ректификационная колонна

Насосом 1 мазут прокачивается через теплообменник 2, где подогревается за счет охлаждения получаемых продуктов. Подогретый мазут прокачивается через трубчатую печь 3, работающую под вакуумом, где нагревается до 415-420 °С, и поступает в вакуумную ректификационную колонну 4. Здесь происходит разделение мазута на отдельные фракции, а с низа колонны отбираются гудрон или полугудрон. Полугудрон используют для получения высоковязких остаточных масел (типа авиационных), а гудрон — для дорожных покрытий. Масляные дистилляты (соляровый, веретенный, цилиндровый) используют для производства различных дистиллятных масел.

Полученные прямой перегонкой нефти или мазута дистилляты — это не готовая товарная продукция, а только сырье для производства топлив и масел. Дистилляты подвергают дополнительной перегонке, очистке и после этого получают товарные образцы.

Все современные нефтеперерабатывающие установки имеют секции первичной переработки. Их задача — разделить нефть на отдельные фракции. Для этого используют сложный комплекс автоматизированных аппаратов. Фракции, выкипающие до 330-350 °С, выделяются на установках под атмосферным давлением. Такие установки носят название атмосферных. Отгонять из нефти фракции, выкипающие при более высокой температуре, при атмосферном давлении нельзя, так как в этих условиях разложение углеводородов (крекинг) начинается раньше, чем их выкипание.

Для более глубокого фракционирования, т. е. выделения масляных фракций, давление в установках понижают до 4—6 кПа. При этом понижается температура кипения углеводородов, что позволяет продолжить дистилляцию (перегонку) и получить уже не только топливные, но и масляные фракции. Такие установки называют вакуумными. Объединенные в единый комплекс атмосферная и вакуумная установки носят название атмосферно-вакуумной установки.

В атмосферных секциях выделяются следующие фракции:

- углеводородный нефтяной газ;

- бензин, выкипающий в диапазоне 35-205 °С;

- топливо для реактивных двигателей (120-315 °С);

- дизельное топливо (180-360 °С).

Оставшийся мазут подается в вакуумные секции, где под вакуумом фракционируется на легкие, средние и тяжелые масла. Если мазут предназначается для использования в качестве котельного топлива, отгоняют только его фракцию. После отгона из мазута дистиллятных масляных фракций или фракций котельного топлива остается гудрон. Гудрон уже при 30-40 °С застывает, образуя твердую массу. Его используют как сырье для приготовления битума или масел очень высокой вязкости.

В России из нефти получают 60% топлива, остальное мазут. За рубежом – 95% топлива, остальное мазут.

Для перегонки нефть нагревают в трубчатых печах. Это большие и сложные сооружения, нагревающие до 1000 т сырья в 1 ч при тепловой нагрузке до 4,2-10⁶ кДж/ч и КПД печи 70—80 % (КПД печи — отношение теплоты, переданной продукту, к теплоте, полученной при сгорании топлива). Из трубчатой печи нагретую до высокой температуры нефть и испарившиеся фракции направляют в специальную установку, называемую ректификационной колонной, которая представляет собой вертикально установленный прочный металлический цилиндр с наружной теплоизоляцией.

Внутри колонны поперек цилиндра расположены перегородки с отверстиями, прикрытыми колпачками (колпачковые тарелки). Часть колонны, лежащая на уровне ввода нагретого в трубчатой печи продукта, является испарительной (эвапорационной) зоной. Пары из этой зоны поднимаются в верхнюю часть колонны, проходя через колпачковые тарелки, где постепенно охлаждаются и конденсируются на тарелках различного температурного уровня. Чем выше расположены колпачковые тарелки, тем более легкие (т. е. более низкокипящие) фракции на них конденсируются. Для лучшей конденсации в верхней части колонны установлено устройство для орошения. В качестве орошающей жидкости используют фракции нефти того температурного диапазона, продукты которого выводятся из колонны в паровой фазе.

Схема комплексной атмосферно-вакуумной установки современного нефтеперерабатывающего производства приведена на рис. 4.

Рис. 4. Комплексная атмосферно-вакуумная установка

переработки нефти

Результаты первичной переработки нефти на атмосферно-вакуумной установке: газ –1-1,1%; бензин – 12-18%; топливо для реактивных двигателей – 16-18%; дизельное топливо – 17-20%; масляный дистиллят – 22-23%; гудрон – 20-30%; потери и вода – 0,9%.