Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Давление насыщенных паров жидкости
Давлением насыщенного пара жидкости называют давление, развиваемое ее парами при данной температуре в условиях равновесия с жидкостью. Это давление возрастает с повышением температуры и уменьшением теплоты испарения жидкости. Кривые давления насыщенных паров углеводородов, входящих в состав светлых нефтепродуктов, в зависимости от температуры показаны на рис. 42.
Давление паров углеводородов и нефтяных фракций в лабораторных условиях можно определять, пользуясь эмпирическими формулами или графиками, например графиком Кокса (рис. 43).
Пользование им поясним на примере. Допустим, нефтяная фракция при остаточном давлении 6,65 кПа (50 мм рт. ст.) закипает при 365° С. Какова температура кипения этой фракции при нормальном давлении? Чтобы узнать это, из точки, соответствующей 50 мм рт. ст., на оси абсцисс восстановим перпендикуляр до пересечения с горизонталью, исходящей из точки 365° С на оси ординат. Обе линии пересекаются в точке В, лежащей на луче СзоН62. Продолжим движение по этому лучу до пересечения с перпендикуляром, восставленным из точки 760 мм рт. ст. на оси абсцисс, т. е. до точки А. Проектируя эту точку на ось ординат, находим значение температуры 500° С. Это и есть искомая температура кипения указанной нефтяной фракции при атмосферном давлении.
Давление насыщенных паров смесей и нефтяных фракций зависит не только от температуры, но и от состава жидкой и паровой фаз. Как указывалось выше, при низких давлениях поведение этих смесей и фракций подчиняется законам Рауля и Дальтона. Казалось бы, что при очень низких температурах или достаточно высоком давлении все газы должны переходить в жидкое состояние. Однако для каждого газа существует такая температура, выше которой он никаким повышением давления не может быть переведен в жидкость. Это так называемая критическая температура Ткр. Дав-
Температура,°С
зо т
Рис. 42. Кривые зависимости давления паров углеводородов от температуры:
/ — бутана; 2 — пентана; 3 —гексана; 4 — бензола; 5 — гептана; в — толуола; 7 —октана; S — нонана
82
СП
Рис. 43. График Кокса
ление паров, отвечающее критической температуре, называют критическим давлением РКр- Удельный объем газа при критических температуре и давлении называют критическим объемом. В критической точке исчезает прерывность между газообразным и жидким состояниями. Это, а также то, что в области высоких давлений давление насыщенных нефтяных паров не подчиняется законам Рауля и Дальтона, вызывает необходимость уточнять объемы паров при помощи фугитивности и критических параметров (см. рис. 41).
Критические параметры для нефтяных фракций определяют по эмпирическим формулам: ^p= 1,05гСр +160° С; PuV=K(TKp/M), где Ткр — абсолютная критическая температура нефтяной фракции, К; 7кр = ^кр + 273; tKp— критическая температура нефтяной фракции, °С; ^cP — средняя температура кипения нефтяной фракции, °С; Pkv — критическое давление нефтяной фракции, Па (кгс/см2); М —
молекулярная масса нефтяной фракции; К — постоянный коэффициент, равный для парафиновых углеводородов 5—5,3, для нафтеновых 6 и для ароматических 6,5—7.
Давление насыщенных паров бензинов и их компонентов в заводских лабораториях определяют в специальном аппарате. Испытуемый бензин наливают в камеру 2 (рис. 44), затем к ней привертывают другую — воздушную камеру 1, снабженную манометром 3. Объем воздушной камеры относится к объему бензиновой как 4:1. Прибор нагревают в водяной «бане» при 100° С до тех пор, пока манометр не покажет (при периодическом взбалтывании всего аппарата) постоянного давления, которое и является давлением насыщенных паров бензина.
Рис. 44. Аппарат для определения давления насыщенных паров
-г- Способы перегонки нефти
[,Существует два основных способа перегонки нефти: с постепенным, или многократным, испарением (в кубах); с однократным испарением (в трубчатых печах). При постепенном испарении образующиеся пары немедленно выводятся из системы (например, фракции при разгонке нефтепродуктов на стандартном аппарате, а также на одном из кубов кубовой батареи). Если рассматривать кубовую батарею в целом, то в ней происходит мнократное испарение, по мере перехода жидкости из одного куба в другой последовательно испаряются
84
и отводятся отдельные, все более высококипящие компоненты. Сейчас постепенное испарение в практике нефтеперерабатывающей промышленности практически не применяют.,'
Шри однократном испарении продукт нагревают в трубчатой пе-чи^до определенной температуры, обеспечивающей получение нужного отгона, причем в течение всего времени нагрева пары не отделяют от жидкости — состав системы не меняется. По достижении нужной температуры образовавшиеся в системе жидкая и паровая фазы разделяются. Это разделение происходит в колонне или испарителе (эвапораторе), куда поступает продукт после его нагрева в трубчатой печи. Перед разделением обе фазы — пары и жидкость— находятся в равновесии друг с другом, поэтому однократное испарение называют также равновесным. Таким образом, при перегонке нефти с однократным испарением вся смесь паров, образовавшаяся при заданной температуре, сразу отделяется от жидкого остатка, а затем разделяется на фракции^1
