Ректификация нефти - Реферат

Перегонка нефти - начальный процесс переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах, основанный на том, что при нагреве нефти образуется паровая фаза, отличающаяся по составу от жидкости. П. н. осуществляется методами однократного испарения (равновесная дистилляция) или постепенного испарения (простая перегонка, или фракционная дистилляция); с ректификацией и без нее; в присутствии перегретого водяного пара-испаряющего агента; при атмосферном давлении и под вакуумом. Такое сочетание позволяет проводить перегонку на установках непрерывного действия и добиваться высокой четкости разделения нефти на фракции, экономного расходования топлива на ее нагрев. Дальнейшая перегонка мазута проводится под вакуумом (остаточное давление 5,3-8 кг/м2, или 40-60 мм рт. ст.), чтобы свести к минимуму крекинг углеводородов. перегонка нефть ректификация колонна Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте с жидкостью обогащается легколетучими (низко - кипящими) компонентами (ЛЛК), а жидкость - труднолетучими (высококипящими) компонентами (ТЛК).

Перегонка нефти - разделение нефти на составные части (фракции) по их температурам кипения в целях получения товарных нефтепродуктов или их компонентов. Перегонка нефти - начальный процесс переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах, основанный на том, что при нагреве нефти образуется паровая фаза, отличающаяся по составу от жидкости. Фракции, получаемые в результате перегонки обычно представляют собой смеси углеводородов. С помощью методов многократной перегонки нефтяных фракций удается выделить некоторые индивидуальные углеводороды. П. н. осуществляется методами однократного испарения (равновесная дистилляция) или постепенного испарения (простая перегонка, или фракционная дистилляция); с ректификацией и без нее; в присутствии перегретого водяного пара -испаряющего агента; при атмосферном давлении и под вакуумом. При равновесной дистилляции разделение нефти на фракции происходит менее четко по сравнению с простой перегонкой. Однако в первом случае при одной и той же температуре нагрева в парообразное состояние переходит большая часть нефти. В лабораторной практике в основном применяется простая перегонка с ректификацией паровой фазы на установках периодического действия. В промышленности используется перегонка с однократным испарением в сочетании с ректификацией паровой и жидкой фаз. Такое сочетание позволяет проводить перегонку на установках непрерывного действия и добиваться высокой четкости разделения нефти на фракции, экономного расходования топлива на ее нагрев. Применение водяного пара приводит к снижению температурного режима, увеличению отбора нефтяных фракций и повышению концентрации высококипящих компонентов в остатке. На промышленных установках перегонка вначале проводится при атмосферном давлении, а затем под вакуумом.

При атмосферной перегонке нефть нагревается не выше 370 °С, так как при более высокой температуре начинается расщепление углеводородов - крекинг , а это нежелательно изза того, что образующиеся непредельные углеводороды резко снижают качество и выход целевых продуктов.

В результате атмосферной перегонки отгоняются фракции, выкипающие примерно от 30 до 350-360°С, и в остатке остается мазут . Из нефтяных фракций, выкипающих до 360°С, получаются различные виды топлив (бензины, топлива для реактивных и дизельных двигателей), сырье для нефтехимического синтеза (бензол, этилбензол, ксилолы, этилен, пропилен, бутадиен), растворители и др. Дальнейшая перегонка мазута проводится под вакуумом (остаточное давление 5,3-8 кг/м2, или 40-60 мм рт. ст.), чтобы свести к минимуму крекинг углеводородов. перегонка нефть ректификация колонна

Технологическая схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти

Рис.2. Принципиальная технологическая схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Аппараты: 1, 3 - атмосферные ректификационные колонны; 2 - печи для нагрева нефти и мазута; 4 - вакуумная ректификационная колонна; 5 - конденсаторы-холодильники; 6 теплообменники. Линии: I - нефть; II - легкий бензин; III - отбензиненная нефть; IV - тяжелый бензин; V - керосин и газойль; VI - водяной пар; VII - мазут; VIII - газы разложения и водяной пар; IX - масляные фракции; Х - гудрон

Ректификация

Ректификация - разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся температурами кипения , путем многократных испарения жидкости и конденсации паров . В этом основное отличие ректификации от дистилляции , при которой в результате однократного цикла частичное испарение - конденсация достигается лишь предварительное разделение жидких смесей .

Для ректификации обычно используют колонные аппараты наз. ректификационными колоннами , в которых осуществляется многократный контакт между потоками паровой и жидкой фаз. Движущая сила ректификации - разность между фактическими (рабочими) и равновесными концентрациями компонентов в паровой фазе, отвечающими данному составу жидкой фазы. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте с жидкостью обогащается легколетучими (низко - кипящими) компонентами (ЛЛК), а жидкость - труднолетучими (высококипящими) компонентами (ТЛК). Поскольку жидкость и пар движутся, как правило, противотоком (пар - вверх, жидкость - вниз), при достаточно большой, высоте колонны в ее верх. части можно получить практически чистый целевой компонент.

В зависимости от температур кипения разделяемых жидкостей ректификацию проводят под различным давлением : атмосферным (т. кип. 30-150 °С), выше атмосферного (при разделении жидкостей с низкими т-рами кипения , напр. сжиженных газов ), в вакууме (при разделении высококипящих жидкостей для снижения их температур кипения ). Ректификацию можно осуществлять непрерывно или периодически. Для непрерывной ректификации применяют колонны, состоящие из двух ступеней: верхней - укрепляющей (в ней пар укрепляется, т.е. обогащается ЛЛК) и нижней - исчерпывающей (где происходит исчерпывание жидкой смеси , т. е. извлечение ЛЛК и обогащение ее ТЛК). При периодической ректификации в колонне производится только укрепление пара . Различают ректификацию бинарных (двухкомпонентных) и многокомпонентных смесей.

Рис. 2. Ректификационная установка непрерывного действия: 1-куб испаритель; 2-колонна; 3-дефлегматор

Непрерывная ректификация

При ректификации в тарельчатых аппаратах (рис. 2) исходная смесь в колве F с концентрацией низкокипящего компонента XF поступает в среднюю часть колонны; верхний продукт-дистиллят в колве D с концентрацией низкокипящего компонента XD отбирается из дефлегматора, а обедненный этим компонентом остаток в колве W с концентрацией xw отводится в качестве нижнего продукта из куба-испарителя (F, D, W-в моль /ч, Хр, XD, XW-B молярных долях). Образующиеся в нем пары поднимаются по колонне, контактируя на тарелках со стекающей жидкостью , и поступают в дефлегматор, откуда часть образовавшегося конденсата, наз. флегмой (Ф моль ), возвращается в верхнюю часть колонны.

Материальный баланс по ЛЛК для всей колонны имеет вид:

При работе колонны в адиабатических условиях и равенстве молярных теплот испарения компонентов в каждом сечении укрепляющей части (выше ввода питания) концентрация ЛЛК в паре связана с его концентрацией в жидкости х уравнением рабочей линии:

где R = Ф/D - флегмовое число. Уравнение рабочей линии для исчерпывающей части колонны (ниже ввода питания):

где f = F/D. Зависимость между предельными, или равновесными, концентрациями распределяемого вещества в фазах изображается графически равновесной линией.

Для анализа работы колонны, расчета состава дистиллята и остатка и распределения концентраций ЛЛК по высоте аппарата используют понятие о теоретической ступени разделения, или теоретической тарелке (ТТ). Такая ступень (тарелка ) соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, где жидкость и покидающий ступень пар находятся в равновесии . Число ТТ (nt), необходимое для получения дистиллята и остатка заданного состава, можно найти графически с помощью у-х-диаграммы описывающей зависимость между равновесными молярными концентрациями паровой (у*) и жидкой (х) фаз. Для определения пт на графике строят ступенчатую линию между равновесной кривой у* = f(х) и ломаной линией АВС. Линия АВ отвечает уравнению (3), линия ВС- уравнению (2). В представленном примере для разделения исходной смеси на дистиллят состава XD и остаток состава XW требуется по 3 ТТ в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны. Более точный метод расчета составов дистиллята и остатка при известном числе ТТ основан на последовательном вычислении составов пара и жидкости на каждой тарелке с использованием уравнений рабочих линий и теплового баланса.

Обрядчиков С. Н., Принципы перегонки нефти, М.- Л., 1940;

Трегубов А. М., Теория перегонки и ректификации, 3 изд., Баку, 1946;

Сарданашвили А. Г. Технология переработки нефти и газа, ч. 1, М., 1972;

Коган В. Б., Азеотропная и экстрактивная ректификация, 2 изд., Л., 1971; Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии , 9 изд., М., 1973, с. 496-546;

Багатуров С. А., Основы теории и расчета перегонки и ректификации, 3 изд., М., 1974;

Жаров В. Т., Серафимов Л. А., Физико-химические основы дистилляции и ректификации, Л., 1975;

Александров И. А., Массопсредача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей, Л., 1975;

Кафаров В. В., Основы массопередачи, 3 изд., М., 1979;

Гсльперин Н. И., Основные процессы и аппараты химической технологии , кн. 2, М., 1981, с. 513-59;

Петлюк Ф. Б., Серафимов Л. А., Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет, М., 1983. В. А. Малюсов

Размещено на .ru