1.5. Ректификация в процессах первичной перегонки нефти
Ректификация – массообменный процесс, осуществляемый в ректификационных колоннах, путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости.
Контактирование потоков может производиться:
непрерывно (в насадочных колоннах);
ступенчато (в тарельчатых колоннах) [10].
Упомянем ректификационные колонны, на конструкцию которых оказывают влияние технологические особенности: система подачи сырья, отвод боковых жидких погонов, подача орошений, пара и др. Так, для ректификации многокомпонентных смесей на установках АТ и АВТ применяются сложные ректификационные колонны. В них исходную смесь разделяют более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами [10].
В этих колоннах происходит отпарка легких фракций водяным паром, так получают дистилляты, отвечающие требованиям ГОСТа по температурам вспышки, начала кипения, вязкости и другим свойствам [3].
Отпарные колонны конструктивно выполняются в одном корпусе, но отделены друг от друга глухой перегородкой [9].
Итак, для осуществления ректификации в колонне необходимо создать восходящий поток паров и нисходящий поток жидкости, а также надлежащий температурный режим. Первый поток образуется за счет тепла, вводимого в нижнюю (отгонную) часть колонны в результате испарения исходного сырья, а также введением острого водяного пара, второй – вводом холодного орошения, подаваемого в верхнюю (концентрационную) часть колонны [4]. Место же ввода в ректификационную колонну нагретого сырья называют питательной зоной, где осуществляется однократное испарение [10].
Необходимо также, чтобы жидкость, стекающая с вышележащей тарелки, не находилась в равновесии с восходящим потоком паров, поднимающихся с нижележащей тарелки. Только в этом случае в результате контакта таких паров и жидкости пары частично охладятся, сконденсируются и обогатятся низкокипящим компонентом, а жидкость частично нагреется, часть ее испарится, и она насытится высококипящим компонентом [4].
Ректификационную тарелку, на которой устанавливается равновесие между жидкой (стекающей с данной тарелки) и паровой (поднимающейся с тарелки) фазами, именуют теоретической, или идеальной; состав уходящих фаз в точности соответствует условиям равновесия для данной температуры (фазы принимают какую-то общую среднюю температуру) при данном давлении. В колоннах с реальными тарелками достичь равновесного состояния между фазами на каждой тарелке невозможно [3]. Происходит это потому, что при прохождении через тарелку паров продолжительность их соприкосновения с жидкостью недостаточна для установления равновесия. Температура паров при выходе из жидкости остается более высокой, нежели температура жидкости. Пары поэтому богаче вышекипящим компонентом, а жидкость – нижекипящим по сравнению с тем, что должно быть при полном равновесии. Число, показывающее во сколько раз практическая тарелка работает хуже теоретической, называется коэффициентом полезного действия тарелки (КПД); его величина обычно равна 0,6–0,8. Это значит, что для получения нужной степени фракционировки надо ставить в 1,5–2 раза больше реальных тарелок, чем требовалось теоретических.
В насадочной колонне состав фаз меняется непрерывно по высоте колонны, а не ступенчато – от тарелки к тарелке. Здесь под теоретической тарелкой подразумевают такую высоту слоя насадки, которая дает степень ректификации, одинаковую с теоретической колпачковой тарелкой [2].
Конструкция аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа контакта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести.
При ступенчатом осуществлении процесса ректификации контакт пара и жидкости может происходить в противотоке, в перекрестном токе и в прямотоке [9].
На большей части действующих установок ректификация протекает нечетко. Получаемые компоненты светлых дистиллятов не соответствуют требуемому фракционному составу, наблюдается налегание фракций, часть наиболее тяжелых фракций светлых нефтепродуктов – дизельного топлива – проваливается в низ колонны, в мазут, гудрон.
Поэтому, чтобы снизить данные проблемы, необходимо рационально выбирать схему отдельных узлов, правильно использовать энергетические потоки, разрабатывать наиболее эффективные контактные устройства [9].
- Совершенствование работы установок перегонки нефти Учебное пособие
- 1. Перегонка нефти на нпз
- 1.1. История развития нефтепереработки
- 1.2. Основное назначение и типы установок для перегонки нефти
- 1.3. Принципиальные схемы установок
- 1.4. Продукты первичной перегонки нефти
- 1.5. Ректификация в процессах первичной перегонки нефти
- 1.6. Перегонка нефти в присутствии испаряющего агента
- 1.7. Виды орошений ректификационных колонн
- 1.8. Выбор давления и температурного режима в колонне
- 1.9. Блок атмосферной перегонки нефти
- 1.10. Краткие выводы по атмосферной перегонке нефти
- 1.11. Перегонка нефти в вакууме
- 1.11.1. Перегонка мазута по топливному варианту
- 1.11.2. Перегонка мазута по масляному варианту
- 1.12. Конденсационно-вакуумсоздающая система
- 1.13. Краткие выводы по вакуумной перегонке мазута
- 1.14. Основные показатели работы установок авт
- 2. Совершенствование установок перегонки нефти
- 2.1. Подогрев сырой нефти в процессе первичной перегонки
- 2.1.1 Рациональная и эффективная обвязка теплообменников
- 2.1.2. Применение теплообменников нового поколения
- 2.1.2. Прямая рекуперация тепла на установках когенерацией
- 2.2. Форсирование режима в колонне к-1
- 2.3. Основные технологические узлы колонн
- 2.3.1. Узел ввода сырья
- 2.3.2. Каплеуловитель
- 2.3.3. Узлы ввода жидких потоков
- 2.3.4. Узлы вывода жидкости
- 2.3.5. Трансферный трубопровод
- 2.4. Варианты испаряющего агента
- 2.5. Контактные устройства в ректификационных колоннах
- 2.6. Вакуумная перегонка мазута в насадочных колоннах
- 2.6.1. Общие сведения
- 2.6.2. Применение противоточных насадок
- 2.6.3. Применение перекрестно-точных насадок
- 2.6.4. Другие виды регулярных насадок
- 2.7. Практический подход к модернизации вакуумного блока
- 2.8. Новая система создания вакуума
- 2.9. Интенсификация процесса первичной переработки нефти
- 2.9.1. Увеличение выхода дистиллятов за счет вариантов схем переработки
- 2.9.2. Увеличение выхода дистиллятов за счет воздействия на коллоидно-дисперсное состояние нефти
- 2.9.3. Технология Линас
- Заключение
- Библиографический список
- Содержание