Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Понижение температуры кипения путем перегонки с водяным паром также широко применяют в практике нефтеперерабатывающей промышленности, особенно при перегонке мазута. Действие водяного пара при перегонке нефти (пар вводят через маточник, расположенный над дном аппарата) сводится к следующему: бесчисленные пузырьки пара образуют внутри нефти огромную свободную поверхность, с которой нефть испаряется внутрь этих пузырьков. Давление паров нефти, будучи ниже атмосферного, недостаточно для его преодоления, т. е. для возникновения кипения и перегонки, но к давлению паров нефти присоединяется давление водяного пара, поэтому в сумме (по закону. Дальтона) получается давление, несколько превышающее атмосферное и достаточное для кипения и перегонки нефти.
}тмосфвр-нов даме we
- 68 59,2 70 Температура, "С
Рис. 47. Кривые давления насыщенных паров бензола и воды
В качестве примера рассмотрим кривые давления насыщенных паров воды / и бензола 2 (рис. 47). Чтобы найти температуру кипения их смеси, надо сложить давления их насыщенных паров. Получающаяся кривая 3 пересекает линию атмосферного давления 101,3 мПа (760 мм рт. ст.) при 69,2° С. Это значит, что смесь паров бензола и воды закипает при 69,2° С, т. е. на 10,90C ниже температуры кипения чистого бензола. При 69,2° С давление насыщенных паров бензола равно 0,07 мПа (535 мм рт. ст.), водяных паров — 0,03 мПа (225 мм рт. ст.), а смеси этих паров — 0,1 мПа (760 мм рт. ст.).
87
Расход X острого пара * (в % к перегоняемому нефтепродукту) можно подсчитать по формуле
_ (760— р) . 18. 100
PM
где 760 — внешнее давление в системе (подразумевается атмосферное давление), мм рт. ст.; р — парциальное давление нефтепродукта, мм рт. ст.; M — молекулярная масса перегоняемого нефтепродукта; 18 — молекулярная масса воды.
Давление пара надо поддерживать таким, чтобы оно могло преодолеть напор столба жидкости и давление в аппарате, а также гидравлическое сопротивление трубопроводов. Обычно используют пар давлением выше 0,2 МПа (2 кгс/см2); пар должен быть сухим, поэтому его часто перегревают в одном из змеевиков печи.
Значительное снижение температуры перегонки при помощи только вакуума требует создания низкого остаточного давления, что удорожает вакуумную установку и усложняет ее эксплуатацию;, применение же перегонки с паром без вакуума вызывает большой расход пара, что также требует больших затрат, связанных с производством пара (например, для перегонки автолового дистиллята расход пара достигает 75%). Поэтому наиоолее выгодным вариантом перегонки высокомолекулярных нефтепродуктов является сочетание вакуума с подачей острого пара в перегоняемый нефтепродукт. Такое сочетание применяют при перегонке мазута с получением масляных дистиллятов, сырья для каталитического крекинга или гидрокрекинга.
— § 17. ПЕРЕГОНКА НЕФТИ С РЕКТИФИКАЦИЕЙ
*— Общие сведения о процессе. Б заводских условиях перегонку нефти с однократным испарением ведут на трубчатых установках. Нефть, нагреваясь в трубах печи до требуемой температуры, поступает в ректификационную колонну. Здесь она разделяется на две фазы. Первая -— паровая фаза ¦— устремляется вверх, а вторая — жидкая — стекает в нижнюю часть колонны. В зависимости от необходимости при перегонке нефти или другого продукта получают фракции с определенными пределами выкипания. Такое-разделение нефти, достигаемое путем многократного испарения и конденсации углеводородов, как указывалось выше, называется ректификацией.
При ректификации двойной смеси (смеси, состоящей из двух компонентов) через верх колонны уходит в виде паров низкокипя-щий компонент, а через низ колонны в виде жидкости — высококи-пящий. На рис. 48 показана схема ректификации смеси бензола и толуола. Эта смесь после нагрева в печи поступает по линии / в ректификационную колонну /. Вверху колонны пары бензола
* Пар, подаваемый через маточник непосредственно в продукт, называют острым в отличие от глухого пара, подогрев которым происходит через стенки змеевика.
88
J
(низкокипящего компонента) по линии II поступают в конденсатор 2, откуда часть сконденсировавшегося бензола поступает по линии /// в качестве орошения, а остальная часть отводится через холодильник 3 по линии IV в товарный парк. Внизу колонны размещен подогреватель, куда поступает пар по линии VI. Толуол (высококипящий компонент) выводится из колонны по линии V (через холодильник) в товарный парк. При разделении смеси бензола и толуола температура вверху колонны должна быть 80,4° С, т. е. соответствовать температуре кипения чистого бензола; внизу колонны температура должна быть выше 110°С. Для ректификации смеси, состоящей из трех компонентов, например бензола, толуола и ксилола, необходимы две колонны. Из нижней части первой колонны отбирают ксилол, а из верхней части — смесь бензола и толуола, которую разделяют на бензол и толуол во второй колонне так же, как показано на рис. 48.
Для ректификации сложной смеси (к которой относится и нефть) с получением п компонентов или фракций нужно (п—1) простых колонн. Это очень громоздко и требует больших капиталовложений и эксплуатационных затрат. Поэтому на нефтеперегонных установках строят одну сложную колонну, как бы состоящую из нескольких простых колонн с внутренними или выносными (рис. 49) отпарными секциями, в которые подают водяной пар. На установках большой производительности выносные отпарные секции ставят одна на другую, и они составляют одну отпарную колонну (рис. 50). Процесс происходит на каждой тарелке. При этом для нормальной работы ректификационной колонны необходимы теснейший контакт между флегмой (жидкостью на тарелке) и восходящим потоком паров, а также соответствующий температурный режим. Первое обеспечивается конструкцией колпачков и тарелок, второе — подачей орошения (см. ниже), обеспечивающего конденсацию высококипящих компонентов (путем снятия тепла) в верхней части колонны. Создание восходящего потока паров, как указывалось выше, обеспечивается нагреванием в печи или в кубе, а также частичным испарением жидкой фазы внизу колонны при помощи кипятильников или водяного пара.
