Перегонка и Ректификация в Нефтепереработке
(перегонка нефти), разделение ее на отдельные фракции (дистилляты) с разл. температурными интервалами выкипания путем испарения с послед. дробной конденсацией образующихся паров. Д. н. - тепло- и массообменный процесс, обычно многоступенчатого испарения сырья с полученной парожидкостной смеси на каждой ступени - ректификац. колонне и отводом из нее теплоты, как при любой жидкой смеси. Многоступенчатость процесса обусловлена сложным углеводородным составом нефти, выкипающей на 80-90% по массе в интервале 30-550 °С. Для выделения при Д. н. макс. кол-ва дистиллятов без изменения их прир. состава, т. е. без термич. деструкции углеводородов и орг. соед. содержащих гетероатомы, как правило, применяют неск. ступеней, в к-рых процесс проводят при разных т-рах и давлениях. Иногда для повышения степени разделения нефтяных фракций перегонку часто осуществляют, обогащая полученный дистиллят дополнительно путем дефлегмации, при к-рой его снова испаряют, частично конденсируют высококипящие компоненты, возвращая их в виде флегмы в кипящую нефть, и обогащают таким образом низкокипящими компонентами. Дистилляции подвергают предварительно подготовленную нефть: на нефтепромыслах отделяют попутные нефтяные газы, мех. примеси, воду (до остаточного содержания 0, 5-1% по массе) и растворенные в ней минер. соли (100-1800 мг/л), на нефтеперерабатывающих заводах глубоко обезвоживают (не более 0, 2%) и обессоливают (не более 3 мг/л), а легкое сырье одновременно стабилизируют - выделяют пропан-бутановую, а иногда и пентановую фракции углеводородов для снижения их потерь при перегонке нефти.
Схемы промышленных установок. Первые в мире пром. установки Д. н. были построены в России: на р. Ухте Ф. Прядуновым (1745), с кубами периодич. действия - на Северном Кавказе в районе Моздока братьями Дубиниными (1823), трубчатая непрерывного действия (техн. принципы ее используются и поныне) - в Баку В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым (1890). Различают три принципиальных типа установок Д. н.: АТ-а т м о с ф е р н ы е трубчатые, в к-рых процесс проводят под давлением неск. выше атмосферного (150-400 кПа), отбирая только светлые дистилляты, кипящие до 350°С; АВТ-а т м о с ф е р н о-в а к у у м н ы е трубчатые, в к-рых процесс осуществляют сначала на ступени AT, затем остаток, кипящий выше 350°С, снова нагревают и при низком давлении (5-15 кПа) отбирают дистилляцией фракции, выкипающие до 500-540°С; к о м б и н и р о в а н н ы е, в к-рых блок АВТ совмещают с блоком электрообессоливания (ЭЛОУ) сырья (см. ) и вторичной дистилляцией на более узкие фракции дистиллятов первичной перегонки. Упрощенная схема установки ЭЛОУ - АВТ приведена на рис. Нефть подают насосом через блок ЭЛОУ в теплообменники, где нагревают до 200-220 °С (доля паровой фазы 10-15% по массе), и направляют в колонну 1 (диаметр до 4, 5 м, давление 300-400 кПа, 20-25 тарелок), из к-рой отбирают сверху в парах (105-115°С) легкую бензиновую фракцию и углеводородный газ. Из ниж. части этой колонны отбензиненную нефть (230-240 °С) прокачивают через трубчатую печь 7, нагревают в ней до 350-365 °С (доля паровой фазы 45-55%) и подают в основную атм. колонну 2 (диаметр до 7 м, давление 120-160 кПа, 40-50 тарелок). Из верх. ее части в парах (115-125 °С) отбирают бензин (VI), в виде боковых дистиллятов через отпарные колонны 3 - керосин (X), зимнее дизельное топливо (XI) и компонент летнего дизельного топлива (XII). Смесь сконденсир. паров бензинов из колонн 1 и 2 после нагревания до 80-100 °С поступает в колонну стабилизации 5 (диаметр до 2 м, давление 700-800 кПа, 40 тарелок), где из нее сверху (60-70 °С) выделяют легкие углеводороды в газовой фазе (C1 — С3) и в сжиженном состоянии (С3—С4). Стабильный бензий в колонне 6 (диаметр до 2, 8 м, давление 300 кПа, 30 тарелок) разделяют на легкий головной погон и бензиновую фракцию (85-150 °С) для каталитич. риформинга. Остаток (мазут) из ниж. части колонны 2 - фракцию с т-рой 315-330 °С, кипящую выше 350 °С, прокачивают через печь 8, где нагревают до 400-410 °С (доля паровой фазы 60-65%), и направляют в вакуумную колонну 4 (диаметр до 10 м, давление в верх. части 6-8 кПа, 18-14 тарелок). В качестве боковых дистиллятов в ней получают вакуумные газойли - легкий (XIII), средний (XIV) и тяжелый (XV) - исходные продукты в произ-ве масел или сырье для каталитич. крекинга (смесь потоков XIV и XV). В этом случае легкий газойль используют как компонент дизельных топлив в смеси с потоком XII. Давление в вакуумной колонне снижают эжектором, откачивающим смесь легких углеводородных газов (образуются в кол-ве 0, 1-0, 2% при нагреве в печи 8 мазута за счет частичного его разложения) и воздуха, подсасываемого через неплотности системы. Пары легких газойлевых фракций (70-90°С), выходящие в небольшом кол-ве из верх. части колонны в смеси с водяным паром, конденсируются до эжектора в аппарате 12. В колонны 2-4 под ниж. тарелки в качестве инертного отпаривающего агента подают перегретый водяной пар (соотв. 1, 5, 1, 0 и 0, 8% в расчете на сырье). Для создания градиентов т-р и концентраций по высоте колонн теплоту отводят на верх. тарелках испаряющимся, "острым" орошением - флегмой (колонны 1, 2, 5, 6) либо неиспаряющимся, циркуляционным (колонна 4). Кроме того, в колоннах 2 и 4 с помощью циркуляц. орошения теплота отводится на промежут. тарелках. Мощность современных ЭЛОУ - АВТ, работающих по описанной схеме, составляет 6-8 млн. т перерабатываемого сырья в год.
Схемы промышленных установок. Первые в мире пром. установки Д. н. были построены в России: на р. Ухте Ф. Прядуновым (1745), с кубами периодич. действия - на Северном Кавказе в районе Моздока братьями Дубиниными (1823), трубчатая непрерывного действия (техн. принципы ее используются и поныне) - в Баку В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым (1890). Различают три принципиальных типа установок Д. н.: АТ-а т м о с ф е р н ы е трубчатые, в к-рых процесс проводят под давлением неск. выше атмосферного (150-400 кПа), отбирая только светлые дистилляты, кипящие до 350°С; АВТ-а т м о с ф е р н о-в а к у у м н ы е трубчатые, в к-рых процесс осуществляют сначала на ступени AT, затем остаток, кипящий выше 350°С, снова нагревают и при низком давлении (5-15 кПа) отбирают дистилляцией фракции, выкипающие до 500-540°С; к о м б и н и р о в а н н ы е, в к-рых блок АВТ совмещают с блоком электрообессоливания (ЭЛОУ) сырья (см. ) и вторичной дистилляцией на более узкие фракции дистиллятов первичной перегонки. Упрощенная схема установки ЭЛОУ - АВТ приведена на рис. Нефть подают насосом через блок ЭЛОУ в теплообменники, где нагревают до 200-220 °С (доля паровой фазы 10-15% по массе), и направляют в колонну 1 (диаметр до 4, 5 м, давление 300-400 кПа, 20-25 тарелок), из к-рой отбирают сверху в парах (105-115°С) легкую бензиновую фракцию и углеводородный газ. Из ниж. части этой колонны отбензиненную нефть (230-240 °С) прокачивают через трубчатую печь 7, нагревают в ней до 350-365 °С (доля паровой фазы 45-55%) и подают в основную атм. колонну 2 (диаметр до 7 м, давление 120-160 кПа, 40-50 тарелок). Из верх. ее части в парах (115-125 °С) отбирают бензин (VI), в виде боковых дистиллятов через отпарные колонны 3 - керосин (X), зимнее дизельное топливо (XI) и компонент летнего дизельного топлива (XII). Смесь сконденсир. паров бензинов из колонн 1 и 2 после нагревания до 80-100 °С поступает в колонну стабилизации 5 (диаметр до 2 м, давление 700-800 кПа, 40 тарелок), где из нее сверху (60-70 °С) выделяют легкие углеводороды в газовой фазе (C1 — С3) и в сжиженном состоянии (С3—С4). Стабильный бензий в колонне 6 (диаметр до 2, 8 м, давление 300 кПа, 30 тарелок) разделяют на легкий головной погон и бензиновую фракцию (85-150 °С) для каталитич. риформинга. Остаток (мазут) из ниж. части колонны 2 - фракцию с т-рой 315-330 °С, кипящую выше 350 °С, прокачивают через печь 8, где нагревают до 400-410 °С (доля паровой фазы 60-65%), и направляют в вакуумную колонну 4 (диаметр до 10 м, давление в верх. части 6-8 кПа, 18-14 тарелок). В качестве боковых дистиллятов в ней получают вакуумные газойли - легкий (XIII), средний (XIV) и тяжелый (XV) - исходные продукты в произ-ве масел или сырье для каталитич. крекинга (смесь потоков XIV и XV). В этом случае легкий газойль используют как компонент дизельных топлив в смеси с потоком XII. Давление в вакуумной колонне снижают эжектором, откачивающим смесь легких углеводородных газов (образуются в кол-ве 0, 1-0, 2% при нагреве в печи 8 мазута за счет частичного его разложения) и воздуха, подсасываемого через неплотности системы. Пары легких газойлевых фракций (70-90°С), выходящие в небольшом кол-ве из верх. части колонны в смеси с водяным паром, конденсируются до эжектора в аппарате 12. В колонны 2-4 под ниж. тарелки в качестве инертного отпаривающего агента подают перегретый водяной пар (соотв. 1, 5, 1, 0 и 0, 8% в расчете на сырье). Для создания градиентов т-р и концентраций по высоте колонн теплоту отводят на верх. тарелках испаряющимся, "острым" орошением - флегмой (колонны 1, 2, 5, 6) либо неиспаряющимся, циркуляционным (колонна 4). Кроме того, в колоннах 2 и 4 с помощью циркуляц. орошения теплота отводится на промежут. тарелках. Мощность современных ЭЛОУ - АВТ, работающих по описанной схеме, составляет 6-8 млн. т перерабатываемого сырья в год.
Принципиальная схема комбинированной установки электрообессоливания и дистилляции нефти (регенерация горячих потоков теплоты не показана): 1-6 - ректификационные колонны соотв. отбензинивающая, атмосферная, отпарные, вакуумная, стабилизационная и вторичной перегонки бензина; 7-8 - соотв. атмосферная и вакуумная трубчатые печи; 9 - электродегидратор; 10 - кипятильники; 11 - сепараторы; 12 - конденсаторы; 13 - холодильники; 14 - теплообменники; 15 - насосы; 16 - эжектор; AT, АВТ - соотв. атмосферная и атмосферно-вакуумная трубчатые установки; ВтБ - блок вторичной перегонки бензина; ЭЛОУ - блок электрообессоливания; I, II - соотв. сырая и отбензиненная нефть; III - мазут; IV - гудрон; V-VIII - бензиновые фракции соотв. легкая (начало кипения 85 °С), головка (кипит при 85 °С), 60-150 °С и 85-150°С; IX - сжиженный газ (пропан-бутановая фракция, С3-С4); Х - керосин (150-230°С); XI - зимнее дизельное топливо (180-320°С); XII - компонент летнего дизельного топлива (240-360°С); XIII-XV - соотв. легкий (270-360°С), средний (325-460°С) и тяжелый (380-510 °С) вакуумный газойли: XVI - компонент легкого газойля; XVII, XVIII - соотв. газ низкого (С1-C4) и высокого (C1-C3) давлений; XIX - деэмульгатор; XX - водяной пар; XXI - конденсат; XXII - вода и минеральные соли.
