Az olaj elsődleges desztillációja az olajfinomítás első technológiai folyamata. Beállítások elsődleges feldolgozás minden finomítóban elérhető.
A közvetlen desztilláció alapja az egymáshoz fizikai tulajdonságaikban közel álló szénhidrogéncsoportok forráspont-különbsége.
Lepárlás vagy lepárlás- ez az a folyamat, amikor a kölcsönösen oldódó folyadékok keverékét olyan frakciókra választják szét, amelyek forráspontja különbözik egymástól és az eredeti keveréktől. A desztilláció során a keveréket forrásig melegítjük, és részben elpárolog; desztillátumot és maradékot kapunk, amelyek összetételében különböznek az eredeti keveréktől. A modern berendezésekben az olajlepárlást egyszeri bepárlással végzik. Egyetlen bepárlással az alacsony forráspontú frakciók gőzzé alakulva a készülékben maradnak, és csökkentik a párolgó magas forráspontú frakciók parciális nyomását, ami lehetővé teszi a desztilláció alacsonyabb hőmérsékleten történő végrehajtását.
A gőzök egyszeri bepárlásával és ezt követő kondenzációjával két frakciót kapunk: egy könnyű, amely több alacsony forráspontú komponenst tartalmaz, és egy nehéz, amely kevesebb alacsony forráspontú komponenst tartalmaz, mint a nyersanyag, pl. a desztilláció során az egyik fázis alacsony forráspontú, a másik pedig magas forráspontú komponensekkel gazdagodik. Ugyanakkor desztillációval lehetetlen elérni az olajkomponensek szükséges szétválasztását, és adott hőmérsékleti tartományban forrásban lévő végtermékeket előállítani. Ebben a tekintetben egyetlen párolgás után az olajgőzök rektifikáláson mennek keresztül.
Helyesbítés- diffúziós folyamat a gőzök és folyadékok ellenáramú többszöri érintkezése miatt forráspontban eltérő folyadékok szétválasztására.
Az elsődleges olajlepárló egységekben általában kombinálják a flashinget és a desztillációt.
Jelenleg az olaj közvetlen desztillációját folyamatos eljárásként végzik az úgynevezett atmoszférikus-vákuum csőrendszerekben (4. ábra), amelyek fő berendezése egy csőkemence és egy desztillációs oszlop.
Rizs. 4. A desztilláció atmoszférikus-vákuum telepítésének vázlata
1,5 - cső alakú kemencék; 2,6 - desztillációs oszlopok; 3 - hőcserélők;
4 - kondenzátorok
A folyamat alapjai abban rejlenek, hogy a csőkemencében 350 0 C-ra felmelegített olaj a légköri nyomáson működő desztillálóoszlop alsó szakaszának középső részébe kerül. Ugyanakkor a 40 és 300 0 C közötti hőmérséklet-tartományban forráspontú benzin, kerozin és egyéb frakciók túlhevülnek a 350 0 C hőmérsékletű olajhoz képest, és ezért azonnal gőzzé alakulnak. A desztillációs oszlopban ezeknek az alacsony forráspontú frakcióknak a gőzei felszaladnak, a magas forráspontú fűtőolaj pedig lefelé áramlik. Ez egyenetlen hőmérséklethez vezet az oszlop magassága mentén. Alsó részén a legmagasabb, a felső részén a legalacsonyabb a hőmérséklet.
A felszálló szénhidrogéngőzök lefolyó hidegebb folyadékkal érintkezve lehűlnek és részben lecsapódnak. Ugyanakkor a folyadék felmelegszik, és az illékonyabb frakciók elpárolognak belőle. Ennek eredményeként a folyadék és a gőz összetétele megváltozik, mivel a folyadék nem illékony szénhidrogénekkel, a gőz pedig illékony szénhidrogénekkel gazdagodik. Az ilyen kondenzációs és párolgási folyamat az oszlop magassága mentén fellépő hőmérséklet-különbség miatt a szénhidrogén-frakciók egyfajta rétegződéséhez vezet a forráspontok, és ennek következtében az összetétel szempontjából. Ennek a leválásnak a fokozására az oszlop belsejében speciális elválasztópolcokat, úgynevezett lemezeket szerelnek fel. A lemezek perforált acéllemezek nyílások folyadék és gőz számára. Egyes kiviteleknél a gőz kibocsátására szolgáló kiemelkedésekkel ellátott lyukakat kupakkal fedik le, és a folyadék számára leeresztő csövek vannak kialakítva (5. ábra).
Rizs. 5. A desztilláló tálcás oszlop berendezésének és működésének vázlata:
1 - lemezek; 2 - elágazó csövek; 3 - sapkák; 4 - lefolyópoharak; 5 - oszlopfalak
Egy ilyen lemezen a felülről felszálló gőzök a kupakok alól buborékolnak a folyadékba, intenzíven keveredve és habos réteggé alakítva. Ebben az esetben a magas forráspontú szénhidrogéneket lehűtik, és a folyadékban lévő maradékok lecsapódnak, míg a folyadékban oldott alacsony forráspontú szénhidrogének melegítéskor gőzzé alakulnak. A gőzök felszállnak a felső lemezre, és a folyadék az aljára áramlik. Ott a kondenzáció és a párolgás folyamata ismét megismétlődik. Általában legfeljebb 40 tálcát helyeznek el egy 35-45 m magas desztillációs oszlopban. Az ebben az esetben elért elválasztás mértéke lehetővé teszi a frakciók kondenzálását és szelektálását az oszlop magassága mentén egy szigorúan meghatározott hőmérsékleti tartományban. Tehát 300-350 0 C-on a szoláris olaj lecsapódik és lekerül, 200-300 0 C hőmérsékleten - kerozinfrakció, 160-200 0 C hőmérsékleten - benzinfrakció. A 180 0 C hőmérsékletű benzinfrakció nem kondenzált gőzeit az oszlop felső részén távolítják el, ahol lehűtik és speciális hőcserélőben kondenzálják. A lehűtött benzinfrakció egy részét visszavezetik az oszlop felső lemezének öntözésére. Ennek célja az illékony szénhidrogének alaposabb elválasztása és a leáramló kevésbé illékony szennyeződések lecsapódása a forró gőzök hűtött benzinfrakciójával való érintkezés útján. Ez az intézkedés lehetővé teszi, hogy tisztább és jobb minőségű benzint kapjon, 50-78 oktánszámmal.
Alaposabb desztillációval a benzinfrakció felosztható benzinre (petroléter) - 40-70 0 С, maga a benzin - 70-120 0 С és benzin 120-180 0 С.
A fűtőolajat a desztillálóoszlop legalsó részében gyűjtik össze. A benne lévő kénvegyület-tartalomtól függően kazán tüzelőanyagként, vagy kenőolajok vagy további mennyiségű motorüzemanyag és kőolajgázok előállításához nyersanyagként szolgálhat. Általában, ha a fűtőolaj kéntartalma meghaladja az 1%-ot, akkor azt magas kalóriatartalmú kazántüzelőanyagként használják, és ebben a szakaszban leállítják a desztillációt, és a folyamatot egylépcsőssé redukálják. Ha fűtőolajból kenőolajat kell nyerni, akkor azt egy második, vákuum alatt működő desztillációs oszlopban további desztillációnak vetik alá. Az ilyen sémát kétlépcsős sémának nevezik. A kétlépcsős eljárás az egyfokozatútól alacsonyabb üzemanyag-fogyasztással és nagyobb üzemi intenzitással különbözik, ami vákuum alkalmazásával és nagyobb hővisszanyeréssel érhető el. A vákuum alkalmazása a lepárlás második szakaszában megakadályozza a nehéz szénhidrogének felhasadását, csökkenti a fűtőolaj forráspontját, és ezáltal csökkenti a fűtéshez szükséges üzemanyag-fogyasztást.
A második szakasz lényege a fűtőolaj forró gázokkal történő felmelegítése csőkemencében 420 0 C-ig, majd ezt követő desztillációja desztillációs oszlopban. Ennek eredményeként akár 30% kátrány és akár 70% olajkomponensek képződnek, amelyek a kenőolajok előállításának alapanyagai. A fűtőolaj olajfrakcióinak hozzávetőleges teljesítményét és hőmérséklet-választását a táblázat tartalmazza. tizenöt.
A nagyobb hőmegtakarítás és a légköri-vákuum berendezések műszaki és gazdasági teljesítményének javítása érdekében az olajat két lépésben 350 0 C-ra melegítik.
15. táblázat
Fűtőolaj desztillációs frakciók
Kezdetben a desztillációs termékek hőjével 170-175 0 C-ra előmelegítjük (ez utóbbiakat ezután lehűtjük), majd csőkemencében forró gázok hőjével. Az ilyen hővisszanyerés lehetővé teszi a folyamat üzemanyag-fogyasztásának csökkentését és az elsődleges feldolgozás költségeinek csökkentését.
Vlagyimir Khomutko
Olvasási idő: 7 perc
A A
Hogyan történik az olajfinomítás?
Az olaj szénhidrogén vegyületek összetett keveréke. Úgy néz ki, mint egy jellegzetes szagú, olajos viszkózus folyadék, amelynek színe elsősorban a sötétbarnától a feketéig változik, bár vannak könnyű, szinte átlátszó olajok is.
Ez a folyadék gyenge fluoreszcenciával rendelkezik, sűrűsége kisebb, mint a vízé, amelyben szinte oldhatatlan. Az olaj sűrűsége 0,65-0,70 gramm/köbcentiméter (könnyű olajok) és 0,98-1,00 gramm köbcentiméter (nehéz olajok) között lehet.
Az olaj szántóföldi víztelenítésének legegyszerűbb módja egy termokémiai módszer a víz normál állapotban történő eltávolítására légköri nyomás.
Lényege abban rejlik, hogy a 30-50 fokra felmelegített olajhoz speciális felületaktív anyagot, úgynevezett demulgeálószert adnak, majd a kapott keveréket speciális tartályokban ülepítik. Ha az ülepítő tartályok szükséges tömítettsége nem biztosított, akkor a párolgási folyamatok miatt komoly nyersanyagveszteségek lépnek fel. Ezért általában a termokémiai ülepítés túlnyomásos zárt tartályokban történik.
Ha az olaj sótartalma alacsony, akkor az elválasztás és ülepítés során szinte teljesen eltávolítják őket. A legtöbb előállított olaj azonban további sótalanítást igényel.
Erre az eljárásra termokémiai technikák is alkalmazhatók, de a legtöbb esetben az elektrosózásnak nevezett módszert alkalmazzák. Egyesíti a termokémiai iszapot egy további olajemulziós kezeléssel, amely elektromos mezőben történik. Azokat a berendezéseket, amelyek segítségével ezt a folyamatot végrehajtják, elektromos sótalanító üzemeknek nevezik (rövidítve ELOU).
Az ELOU-nál végzett sómentesítés után a keverék a fővezetékrendszerbe kerül, hogy tovább szállítsák a vállalkozásokhoz feldolgozó komplexum(rövidítve: finomító).
A nyersolaj egyenes desztillációs folyamatai kétféle cső alakú egységekben zajlanak - atmoszférikus nyomáson (AT egységek) és különböző mélységű vákuumban (VT). A hazai finomítókban általában mindkét típust egy kombinált AVT egységbe egyesítik - atmoszférikus-vákuumcső típusú.
A csőszerű elnevezést az magyarázza, hogy a nyersanyagot csőkemencék tekercseiben hevítik, mielőtt frakciókra bontják.
Az AVT-nek két blokkja van - atmoszférikus és vákuum. atmoszférikus desztilláció olaj (vagy desztilláció) természetes nyomásértéken lehetővé teszi, hogy fényt kapjon, amely magában foglalja a benzint, a kerozint és a dízelpárlatokat.
Forráspontjuk nem haladja meg a 360 Celsius fokot. Az ilyen frakciók hozama a fizikaitól függően kémiai összetétel feldolgozott nyersanyagok, a teljes kőolajmennyiség 45-60 százaléka. Az atmoszférikus desztillációból származó maradékot fűtőolajnak nevezik.
Az előmelegített olaj feldolgozása (frakciókra bontása) egy desztillációs oszlopban történik, amely hengeres függőleges egységnek tűnik, belülről speciális érintkező eszközökkel, úgynevezett lemezekkel. Ezeken a lemezeken keresztül a kőolajtermékek felszabaduló gőzei felfelé, a folyékony fázisok pedig lefelé haladnak.
A desztillációs oszlopok különböző méretűek és különböző konfigurációjúak lehetnek, de minden finomítóban használják. Az ilyen eszközökben lévő lemezek száma 20 és 60 darab között változhat.
Ennek az oszlopnak az alján a hő, a tetején pedig az eltávolítása történik, így az oszlop hőmérséklete alulról felfelé fokozatosan csökken. Ez lehetővé teszi a benzinfrakciók gőz formájában történő eltávolítását a készülék felső részéből. A kerozin és dízel párlatok kondenzálódnak és a desztillálóoszlop-berendezés más részeiben eltávolíthatók, a fűtőolaj formájú folyékony maradékot pedig az aljáról kiszivattyúzzák és a vákuumegységbe jutnak.
A vákuumdesztilláció feladata az olaj típusú desztillátumok kiválasztása fűtőolajból (ha a finomító olajok és kenőanyagok előállítására szakosodott) vagy egy széles spektrumú olajfrakcióból, amelyet vákuumgázolajnak neveznek (ha a finomító specializálódott üzemanyag előállítása). A vákuumdesztilláció után kátránynak nevezett maradék képződik.
A fűtőolaj vákuum alatti feldolgozásának szükségességét az magyarázza, hogy 380 fok feletti hőmérsékleti értéknél megkezdődik a krakkolási folyamat (a szénhidrogének hőbomlása), és a vákuumgázolaj forráspontja meghaladja az 520 fokot. . Emiatt a desztillációt 40-60 milliméteres maradék nyomáson kell végezni. higanyoszlop, amely lehetővé teszi a maximális hőmérsékleti érték csökkentését a telepítésben 360 - 380 fokra.
Az ilyen oszlopban a vákuumkörnyezet speciális berendezésekkel jön létre, amelyek fő kulcseleme folyadék- vagy gőzkidobók.
Közvetlen desztillációval nyert termékek
A kőolaj elsődleges desztillációjával a következő termékeket kapjuk:
- szénhidrogén gáz, amelyet a stabilizáló fej eltávolít; háztartási tüzelőanyagként és gázfrakcionálási folyamatok nyersanyagaként használják;
- benzinfrakciók (forráspont - 180 fokig); katalitikus reformáló és krakkoló egységek másodlagos desztillációs folyamatainak nyersanyagaként, pirolízisben és más típusú olajfinomításban (pontosabban frakcióiban) kereskedelmi motorbenzin előállítása céljából;
- kerozinfrakciók (forráspont - 120-315 fok); hidrogénezés után sugárhajtású és traktor-üzemanyagként használják;
- légköri gázolaj (dízelfrakciók), amely 180 és 350 fok között forr el; amely után a megfelelő feldolgozás és tisztítás után dízelmotorok üzemanyagaként használják;
- fűtőolaj, amely 350 fok feletti hőmérsékleten felforr; kazánok tüzelőanyagaként és termikus krakkoló üzemek alapanyagaként használják;
- 350–500 fokos vagy magasabb forráspontú vákuumgázolaj; a katalitikus és hidrokrakkolás, valamint az olajtermékek előállításának alapanyaga;
- kátrány - forráspont - több mint 500 fok; amely a kokszoló és termikus krakkoló üzemek alapanyagaként működik, bitumen- és különféle fajták kőolajok.
A közvetlen desztilláció technológiai sémája (a Glagoleva és Kapustin által szerkesztett tankönyvből)
Fejtsük meg a jelölést:
- K-1 – felső oszlop;
- K-2 – atmoszférikus olajfinomító oszlop;
- K-3 - sztrippelő oszlop;
- K-4 - stabilizátor felszerelése;
- K-5 – vákuum feldolgozó oszlop;
- E-1…E-4 – elektromos víztelenítők;
- P-1 és P-2 - előmelegítő kemencék;
- КХ-1…КХ-4 – hűtő- és kondenzációs berendezések;
- E-1 és E-2 - reflux tartályok;
- A-1 - gőzkidobó típusú vákuumszivattyú;
- I - nyersolaj;
- II - stabilizáló fej;
- III - stabilizált benzin;
- IV - kerozin frakció;
- V – atmoszférikus gázolaj (dízelfrakciók);
- VI - vákuum gázolaj;
- VII - kátrány (vákuumkezelés után képződő maradék);
- VIII - kipufogógázok;
- IX - felületaktív anyag (demulgeálószer);
- X - szennyvízbe engedett víz;
- XI - vízgőz.
A K-1 oszlopban a benzin frakciót veszik, amely az XK-1-ben kondenzálódik, és belép az E-1 tartályba.
A félig eltávolított feldolgozott olaj a K-1 alsó részéből egy cső alakú kemencén keresztül a P-1 belép a K-2-be (atmoszférikus oszlop). Az ilyen olaj áramlásának egy részét visszavezetik a K-1-be, biztosítva a desztillációs folyamatokhoz szükséges hőt.
A K-2-ben további frakcionálás megy végbe. A K-2 legfelső frakciója a nehézbenzin, amely kondenzáció után E-2-be kerül. A K-2-ből oldallécek segítségével eltávolítják a petróleumot és a gázolaj-frakciót, és a K-3-ba jutnak gőzölésre.
A K-3-ban a könnyű frakciókat eltávolítják, majd a dízelpárlatot és a kerozint eltávolítják az egységből előmelegítő hőcserélőkön és hűtőszekrényeken keresztül.
A folyékony fűtőolajat a K-2 aljáról veszik, majd a P-2 kemencébe, majd a K-5 vákuumoszlopba vezetik, ahol kátrányra és vákuumgázolajra választják szét.
A K-5 tetején A-1 gőzsugárszivattyúval vízgőz, levegő és gázok képződnek, valamint kis mennyiségű könnyű dízeltermék is leszívódik. A vákuumgázolajat és a kátrányt fűtőberendezéseken (hőcserélőkön) vezetik át, majd a hűtőszekrényekben történő kondenzáció után kiürítik az egységből.
Az E-1 és E-2 benzint felmelegítik, és a K-4 stabilizációs oszlopba táplálják. A cseppfolyósított gázok a K-4 (stabilizáló fej) tetején keresztül, a stabilizált folyékony benzin pedig az alsó részből távoznak.
Tehát be általánosságbanúgy néz ki, mint egy elsődleges olajfinomítási folyamat.
Nincsenek kapcsolódó videók
Az olaj sok komponensből - frakcióból - áll, amelyek tulajdonságai, terjedelme és feldolgozási technológiája eltérő. Az olajfinomító ipar elsődleges folyamatai lehetővé teszik az egyes frakciók elkülönítését, ezáltal nyersanyagokat készítve a jól ismert kereskedelmi termékek - benzin, gázolaj, kerozin és sok más - további előállításához.
A termelés megkezdése előtt a még a mezőn lévő olaj kezdeti előkészítésen megy keresztül. Gázolaj szeparátorok segítségével eltávolítják belőle a legkönnyebb, gáznemű komponenseket. Ez egy asszociált kőolajgáz (APG), amely főként metánból, etánból, propánból, butánból és izobutánból áll, vagyis olyan szénhidrogénekből, amelyek molekulái 1-4 szénatomot tartalmaznak (CH4-től C4H10-ig). Ezt a folyamatot olajstabilizálásnak nevezik – érthető, hogy ezt követően az olaj a szállítás és tárolás során megőrzi szénhidrogén-összetételét és alapvető fizikai és kémiai tulajdonságait.
Objektíven nézve a tározóolaj gáztalanítása már a kútban is megkezdődik, ahogy felfelé halad: a folyadék nyomásesése miatt fokozatosan gáz szabadul fel belőle. Így a tetején egy kétfázisú áramlással kell megküzdenünk - olaj / kapcsolódó gáz. Közös tárolásuk és szállításuk gazdaságilag veszteséges és technológiai szempontból nehézkesnek bizonyul. A kétfázisú áramlás csővezetéken történő mozgatásához állandó keverési feltételeket kell kialakítani benne, hogy a gáz ne váljon el az olajtól, és ne hozzon létre gázzárakat a csőben. Mindez további költségeket igényel. Sokkal egyszerűbb a gázolaj áramlását a szeparátoron átvezetni és az APG-t az olajtól a lehető legnagyobb mértékben elválasztani. Szinte lehetetlen abszolút stabil olajat szerezni, amelynek összetevői egyáltalán nem párolognak el a légkörbe. A gáz egy része továbbra is megmarad, és a finomítási folyamat során kivonják.
A kapcsolódó kőolajgáz egyébként maga is értékes nyersanyag, amely felhasználható elektromos áram és hőtermelésre, valamint a petrolkémiai ipar nyersanyaga. A gázfeldolgozó üzemekben az APG-től nyerik a kereskedelmi tisztaságú egyedi szénhidrogéneket és ezek keverékeit, cseppfolyósított gázokat és ként.
A desztilláció vagy a desztilláció a folyadékok elpárologtatással és ezt követő kondenzációval történő elválasztásának folyamata. Úgy gondolják, hogy ezt a folyamatot először ebben sajátították el Az ókori Egyiptom, ahol cédrusgyantából olajat nyertek halottak testének balzsamozására. Később a rómaiak kátrányfüstöléssel is foglalkoztak, hogy cédrusolajat nyerjenek. Ehhez egy fazék gyantát tűzre tettek, és gyapjúszövettel letakarták, amelyre olajat gyűjtöttek.
Arisztotelész Meteorológiájában leírta a lepárlási folyamatot, és megemlítette a bort is, amelynek gőzei fellobbanhatnak – közvetve megerősítve, hogy előzetesen lepárolhatták az erősség növelése érdekében. Más forrásokból ismert, hogy a bort a Kr.e. III. században desztillálták. e. ban ben Az ókori Róma, azonban nem pálinkához, hanem festék gyártásához.
A következő utalások a lepárlásra az i.sz. 1. századból származnak. e. és az alexandriai alkimisták munkásságához kapcsolódnak. Később ezt a módszert átvették a görögöktől az arabok, akik aktívan alkalmazták kísérleteikben. Az is megbízhatóan ismert, hogy a 12. században a salernói orvosi egyetemen alkohollepárlással foglalkoztak. Akkoriban azonban az alkoholpárlatokat nem italként, hanem gyógyszerként használták. A 13. században Tadeo Alderotti firenzei orvos volt az első, aki folyadékkeverékek frakcionálását (szétválasztását) végezte. Az első teljes egészében a lepárlásnak szentelt könyvet Hieronymus Brunschwig német orvos adta ki 1500-ban.
Sokáig eleget használtak desztillációhoz egyszerű eszközök- alambik (réz edény gőzeltávolító csővel) és retort (üveglombik keskeny és hosszú ferde kifolyóval). A technika a XV. században kezdett fejlődni. Csak a 19. század közepén jelentek meg az olajlepárló modern desztillációs oszlopok elődei, amelyekben a folyadék és a gőz ellenáramú áramlásai között hőcsere zajlik. Lehetővé tették 96%-os erősségű alkohol előállítását, magas tisztítási fok mellett.
A mezőn is leválasztják a vizet és a mechanikai szennyeződéseket az olajtól. Ezt követően belép a fő olajvezetékbe, és egy olajfinomítóba (finomítóba) kerül. A feldolgozás megkezdése előtt az olajat meg kell tisztítani a benne lévő sóktól (nátrium-, kalcium- és magnézium-kloridok és szulfátok), amelyek a berendezés korrózióját okozzák, leülepednek a csőfalakon, és szennyezik a szivattyúkat és szelepeket. Ehhez elektromos sótalanító berendezéseket (ELOU) használnak. Az olajat vízzel keverik, ami emulziót eredményez - mikroszkopikus méretű vízcseppek az olajban, amelyben a só feloldódik. A keletkező keveréket elektromos mezőnek vetik alá, melynek hatására a sós vízcseppek összeolvadnak, majd elválik az olajtól.
Az olaj szénhidrogének és nem szénhidrogén vegyületek összetett keveréke. elsődleges desztilláció segítségével csak részekre - kevésbé összetett keveréket tartalmazó párlatokra - lehet szétválasztani. a bonyolult összetétel miatt az olajfrakciók bizonyos hőmérsékleti tartományokban kiforrnak.
Számos finomítói folyamat fűtőolajat vagy olajtermékeket igényel. Ehhez csőkemencéket használnak. A nyersanyagokat 100-200 mm átmérőjű csövekből készült tekercsekben melegítik a kívánt hőmérsékletre.
Az olaj abból áll egy nagy szám különböző szénhidrogének. Molekuláik tömege különbözik, amit viszont az őket alkotó szén- és hidrogénatomok száma határoz meg. Egyik vagy másik olajtermék előállításához nagyon specifikus tulajdonságokkal rendelkező anyagokra van szükség, ezért a finomítói olajfinomítás a frakciókra való szétválasztásával kezdődik.
Az American Petroleum Institute által az olajfinomító és petrolkémiai iparágakról végzett tanulmány szerint a modern finomítókban előállított, egyedi specifikációkkal rendelkező kőolajtermékek kínálata több mint 2000 terméket foglal magában.
Egy frakció különböző szénhidrogén molekulákat tartalmazhat, de ezek többségének tulajdonságai közeliek, és a molekulatömege bizonyos határokat. A frakciók szétválasztása desztillációval történik, és azon alapul, hogy a különböző szénhidrogének forráspontja eltérő: a könnyebbeknél alacsonyabb, a nehezebbeknél magasabb. Ezt a folyamatot desztillációnak (desztillációnak) nevezik.
A fő olajfrakciókat az a hőmérséklet-tartomány határozza meg, amelyen a bennük lévő szénhidrogének forrnak: benzinfrakció - 28–150 ° C, kerozinfrakció - 150–250 ° C, dízelfrakció vagy gázolaj, - 250–360 ° C, fűtőolaj - 360°C felett. Például 120°C-os hőmérsékleten a benzin nagy része már elpárolgott, de a kerozin és a gázolaj folyékony halmazállapotú. Amikor a hőmérséklet 150 °C-ra emelkedik, a kerozin forrni kezd és elpárolog, 250 °C után a gázolaj.
Az olajfinomításban használt frakcióknak számos konkrét elnevezése van. Így például a fejgőz az elsődleges feldolgozás során nyert legkönnyebb frakció. Gáznemű komponensre és széles benzinfrakcióra vannak osztva. Az oldalsó csíkok kerozinfrakció, könnyű és nehéz gázolaj.
A desztillációs oszlop egy függőleges henger, amelynek belsejében speciális válaszfalak (lemezek vagy fúvókák) találhatók. A felhevített olaj gőzeit az oszlopba vezetik, és felemelkednek. Minél könnyebben párolognak el a frakciók, annál magasabbra emelkednek az oszlopban. Minden bizonyos magasságban elhelyezkedő lemez egyfajta szűrőnek tekinthető - a rajta áthaladó gőzökben egyre kisebb mennyiségű nehéz szénhidrogén marad. Egy bizonyos lemezen lecsapódó vagy azt el nem érő gőzök egy része lefolyik. Ez a folyadék, az úgynevezett váladék, találkozik a felszálló gőzzel, hőcsere megy végbe, melynek eredményeként a váladék alacsony forráspontú komponensei ismét gőzzé alakulnak és felfelé emelkednek, a gőz magas forráspontú komponensei pedig lecsapódnak, ill. lefolyik a maradék váladékkal. Ily módon a frakciók pontosabb elválasztása érhető el. Minél magasabb a desztillációs oszlop és minél több tálcát tartalmaz, annál keskenyebb frakciókat kaphatunk. A modern finomítókban az oszlopok magassága meghaladja az 50 m-t.
Az olaj legegyszerűbb atmoszférikus desztillációja a folyadék egyszerű melegítésével és a gőzök további kondenzálásával valósítható meg. A teljes választék itt abból áll, hogy a különböző forráspont-tartományokban képződött gőzök kondenzátumát összegyűjtik: először a könnyű alacsony forráspontú frakciók forrnak le, majd kondenzálódnak, majd a szénhidrogének közepes és nehéz magas forráspontú frakciói. Természetesen ennél a módszernél nem kell szűk frakciókra való szétválasztásról beszélni, hiszen a magas forráspontú frakciók egy része a párlatba kerül, az alacsony forráspontú frakciók egy részének pedig nincs ideje elpárologni a hőmérsékleti tartományában. . A keskenyebb frakciók előállításához desztillációval történő desztillációt alkalmaznak, amelyhez desztillációs oszlopokat építenek
50
méter és több is elérheti a desztillációs oszlopok magasságát a modern finomítókban
A különálló frakciókat ismételt atmoszférikus desztillációnak vethetjük alá, hogy homogénebb komponensekre váljanak szét. Tehát a benzol-, toluol- és xilolfrakciókat széles frakcionált összetételű benzinekből nyerik - alapanyagok egyedi előállításához aromás szénhidrogének(benzol, toluol, xilol). A dízelfrakció is alávethető újradesztillációnak és további elválasztásnak.
Az olajdesztilláció a modern atmoszférikus üzemekben történhet villanásként egy desztillációs oszlopban, dupla villanásként két egymást követő oszlopban, vagy egy előpárologtató oszlopban végzett könnyű lepárlásos desztillációval.
Az olajlepárlás modern atmoszférikus üzemekben és kombinált üzemek légköri szakaszain végezhető különböző utak: villanásként egy desztillációs oszlopban, dupla villanásként két egymást követő oszlopban, vagy a fény előpárologtatásával végzett desztilláció egy előpárologtató oszlopban ér véget. A desztillációs oszlopok lehetnek vákuumok is, ahol a gőzkondenzáció minimális nyomáson megy végbe.
A 360 °C feletti forráspontú frakciók nem válnak szét atmoszférikus desztilláció (atmoszférikus nyomáson történő desztilláció) során, mivel több mint magas hőmérsékletű hőbomlásuk (repedezésük) megkezdődik: a nagy molekulák kisebbekre bomlanak, és megváltozik az alapanyag összetétele. Ennek elkerülésére az atmoszférikus desztillációs maradékot (mazut) vákuumoszlopban desztilláljuk. Mivel bármely folyadék alacsonyabb hőmérsékleten forr vákuumban, ez lehetővé teszi a nehezebb komponensek szétválasztását. Ebben a szakaszban szétválasztják a kenőolajok frakcióit, a termikus vagy katalitikus krakkolás nyersanyagait és a kátrányt.
Az elsődleges feldolgozás során különböző típusok nyersanyagok, amelyeket azután másodlagos folyamatok részeként kémiai átalakulásnak vetnek alá. Már megvan ismerős nevek- benzin, kerozin, gázolaj - de még nem felelnek meg a kereskedelmi kőolajtermékekre vonatkozó követelményeknek. További átalakításukra a fogyasztói minőség javítása, a tisztítás, a kívánt tulajdonságokkal rendelkező termékek előállítása és az olajfinomítás mélységének növelése érdekében van szükség.
A rektifikálás a két- vagy többkomponensű keverékek szétválasztásának folyamata az ellenáramú tömeg és a gőz és folyadék közötti hőcsere következtében.
Az olaj rektifikálása hevítéskor frakciókra való szétválasztásból áll, míg a forráspontban eltérő frakciókat szétválasztják. Az alacsony forráspontú frakciókat könnyűnek, a magas forráspontúakat nehéznek nevezzük.
Az olaj rektifikálása eredményeként benzin, kerozin, gázolaj, olajok és egyéb frakciók keletkeznek.
A könnyű olajtermékeket - benzint, kerozint és dízelüzemanyagot - az atmoszférikus vagy atmoszférikus csöveknek (AT) nevezett létesítményekben állítanak elő, mivel a folyamat atmoszférikus nyomáson megy végbe, és az olajat csőkemencében hevítik. Az ezekben az üzemekben kapott maradékot - fűtőolajat - vákuumüzembe lehet küldeni, ahol a desztilláció eredményeként különböző minőségű kenőolajokat nyernek.
A desztillációval történő desztilláció a vegyi, illetve az olaj- és gáztechnológia legelterjedtebb tömegátadási eljárása, amelyet berendezésekben - desztillációs oszlopokban - gőzök és folyadékok ismételt ellenáramú érintkeztetésével hajtanak végre.
Az olaj elsődleges desztillációja során izolált főbb frakciók:
21 . Hidrogén előállítása metánból.
Földgáz/metán gőzreformálása
Gőzreformálás- tiszta hidrogén előállítása könnyű szénhidrogénekből (például metán, propán-bután frakció) gőzreformálás útján (szénhidrogének katalitikus átalakítása gőz jelenlétében).
CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2 - gőzreformáló reakció;
A hidrogén különböző tisztaságú: 95-98% vagy extra tiszta. A további felhasználástól függően a hidrogént különböző nyomáson nyerik: 1,0-4,2 MPa. nyersanyag ( földgáz vagy könnyű olajfrakciók) légkeveréses kemencében vagy hőcserélőben 350-400°-ra melegítik és a kéntelenítő berendezésbe kerül. A kemencéből átváltott gázt a visszanyerő kemencében hűtik le, ahol a kívánt paraméterű gőz keletkezik. A CO magas és alacsony hőmérsékletű átalakítási szakaszai után a gázt a CO 2 adszorpciójába, majd a maradék oxidok metánosításába vezetik. Az eredmény 95-98,5%-os tisztaságú hidrogén, amely 1-5% metánt és nyomokban CO-t és CO 2 -t tartalmaz.
Abban az esetben, ha nagy tisztaságú hidrogén előállítása szükséges, az egységet kiegészítik az átalakított gáz adszorpciós leválasztására szolgáló szekcióval. Az előző sémával ellentétben a CO átalakítás itt egylépcsős. A H 2 , CO 2 , CH 4 , H 2 O és kis mennyiségű CO tartalmú gázkeveréket lehűtjük a víz eltávolítására, és zeolitokkal töltött adszorpciós készülékekbe küldjük. Minden szennyeződés egy lépésben adszorbeálódik környezeti hőmérsékleten. Az eredmény 99,99%-os tisztaságú hidrogén. A keletkező hidrogén nyomása 1,5-2,0 MPa.
Az olaj és termékei összetételét desztillációval és rektifikálással a forráspont szerinti elválasztással határozzák meg.
Az olajfrakciók kibocsátása
Az olaj-, gázkondenzátumok és ezek frakciói szénhidrogén-vegyületek többkomponensű keveréke. NÁL NÉL . Ezért ennek a keveréknek az összetételének meghatározása az összetételükben található összes vegyület összességeként a legnehezebb és nem mindig megoldható feladat.
A finomítói költségek mintegy 80%-át kitevő kőolaj beszerzési költsége a legtöbb fontos tényező, ami meghatározza a jövedelmezőséget olajcég. A kőolaj minősége és értéke annak ITC-görbéjétől függ, amely meghatározza a 360°C-ig forráspontig forráspontos könnyűolajtermékek frakciójának, a 360-540°C-os frakciónak és a fenékterméknek (>540°C), ill. szennyeződések, például kén, nitrogén, fémek stb. tartalma.
Az ITC-görbe azonban nem tükrözi az olajfrakciók kémiai összetételét, ami viszont befolyásolja a finomítókban a kőolajtermékek átalakítására és korszerűsítésére szolgáló egységek hozamát és terméktulajdonságait. Így az ITC görbe ismerete ill kémiai természet a kőolaj frakcióinak rendkívül fontosságát a finomítók gazdasági teljesítményének javítása érdekében. Sajnos ezeknek az információknak a megszerzéséhez laboratóriumi elemzésekre van szükség, amelyek jelentős pénzügyi és időköltségeket igényelnek.
Ennek az olajnak a részét képező gáz főleg butánokból áll (73,9 tömeg%), a gázok hozama az olajba 1,5 tömeg%. A propán-bután frakciót gázfrakcionáló üzemek nyersanyagaként használják majd egyedi szénhidrogének, üzemanyag és motorbenzin komponens előállításához.
Az NK-62°С frakciót a katalitikus izomerizációs folyamat alapanyagaként használják az oktánszám növelése érdekében.
A 62-85°C-os frakciót "benzolnak" nevezik, kereskedelmi benzin összetevőjeként és benzol előállítására használják majd.
A 85-120°C-os frakciót a 120-180°C-os frakcióval keverve egy katalitikus reformer alapanyagaként használják az oktánszám növelése érdekében. Előzetesen hidrogénezésre küldve.
A 120-180°C-os frakció a 180-230°C-os frakcióval keverve kerül felhasználásra sugárhajtómű-üzemanyag komponensként. A sugárhajtású üzemanyag nem alkalmas lobbanáspontra, ezért el kell távolítania néhány könnyű alkatrészt.
Olajkitermelési módszerek
Jelenleg a kőolajtermékek egyedi összetétele gáz-folyadék kromatográfiás módszerekkel meglehetősen megbízhatóan csak egyes benzinfrakciókra határozható meg. Ezért az egyedi szénhidrogén-összetétel nem használható a termofizikai tulajdonságok (TPP) kiszámításának prediktív módszereinek alapjául, mivel az nem áll rendelkezésre a fogyasztók számára.
Ugyanakkor a frakcionált összetétel és a szerkezeti csoportos szénhidrogén összetétel eredményesebben használható fel az olaj termikus tulajdonságainak számítási módszereinek kidolgozásában.
Ezért az alábbiakban a desztillációs görbék újraszámítására és extrapolálására, valamint a frakciók szerkezeti szénhidrogén-összetételének kiszámítására szolgáló módszereket tekintjük át.
Az olaj és termékei ilyen típusú összetételét desztillációval és rektifikálással a forráspont szerinti elválasztással határozzák meg.
Az egyes frakciók teljes kitermelését (tömeg- vagy térfogatszázalékban), amelyek bizonyos hőmérsékleti tartományokban elforrnak, az olaj, olajtermék vagy keverék frakcionált összetételének nevezzük. Többért teljes jellemzői a relatív sűrűség és az átlag moláris tömeg minden vállpánt és keverék egészében. A párolgási eredmények alapján egy ITC-görbe készül, amely elegendő mennyiséget tartalmaz teljes körű információ a keverék összetételéről.
A GOST 11011-85 szerinti rektifikálást az ARN-2 készülékben 450-460 ° C hőmérséklet korlátozza a maradék lehetséges hőbomlása miatt. Az olajok ilyen típusú vizsgálatát az ARN-2 desztillációs készülékben javasoljuk GrozNII módszerrel Manovyan lombikban 560-580 °C forráspontig. Ebben az esetben nincs torzulás az ITC görbén.
A frakcionált összetételt, különösen a könnyű kereskedelmi kőolajtermékek és a széles frakciók esetében, gyakran a GOST 2177-82 szerinti Engler-készülékben végzett desztillációval határozzák meg, ami sokkal egyszerűbb, mint a rektifikálás. Az Engler-desztillációs görbe lehetővé teszi a frakciók jellemző forráspontjainak megbízható meghatározását. A fázisegyensúlyok kiszámításakor azonban előnyösebb az ITC-görbe alkalmazása. Számos empirikus eljárást javasoltak egy ilyen görbe létrehozására.
Például könnyű olajtermékeknél ismert a BashNIINP módszer. Abból a tényből kiindulva, hogy az ITC és az Engler szerint egy kereskedelmi olajtermék desztillációja során kapott hőmérsékletkülönbség az olajtermék forráspontjának egy bizonyos pontján szinte állandó, azt írhatjuk.
A többkomponensű keverékek (MCM) desztillációs folyamatainak kiszámításakor az elválasztott MCM-et alkotó összes komponens fizikai-kémiai és termodinamikai tulajdonságait kell használni. Mivel a vizsgált esetben a kezdeti folytonos keverék pszeudokomponensekre bontása meglehetősen önkényes, a számítási eljárás fizikai és kémiai tulajdonságok az egyes pszeudokomponensek különös jelentőséget kapnak.
Köztudott, hogy bármelyik Vegyi anyag jellemző állandókkal rendelkezik, és a jellemző állandók értéke az anyag molekuláinak kémiai szerkezetétől függ. Ez a rendelkezés pszeudokomponensekre is kiterjeszthető, különösen, ha a karakterisztikus állandók értékeit kísérleti úton határozzuk meg.
Egyébként olvasd el ezt a cikket is: A nehézolaj-feldolgozás jellemzői
Az álkomponens fő és minimálisan szükséges jellemzőjének a számtani középértéket (a kiforródás kezdete és vége közötti) forráspontot vesszük.
Ez a hőmérséklet azonban nem teljesen jellemzi a pszeudokomponenst, mivel nem veszi figyelembe az olajok összetételi jellemzőit. különféle típusok(különböző betétek). A pszeudokomponensek FCS-jének pontosabb értékeléséhez a frakciók szénhidrogén-összetételére vonatkozó információk szükségesek.
Ezt az információt közvetetten az RI és az ITC görbék tartalmazzák. Ezen túlmenően a tömegmegmaradási törvény szerint az összehasonlított görbékből izolált frakciók pszeudokarakterisztikus állandóinak átlagolt (átlagos integrál) értékeinek és a valószínű szénhidrogén-összetételnek meg kell egyeznie azonos fogyasztási forráspontok mellett (kivéve forráspontjuk határértékei).
Ezért a motorüzemanyagok szénhidrogén-összetételének felmérésére teljesen elfogadható az RI görbe használata, mivel az egyszerűbb és kényelmesebb a kísérleti meghatározáshoz. Az elválasztási folyamatok (elsősorban rektifikáció) számításakor azonban csak az ITC görbét kell használni.
A számításokhoz az MCS összes komponensének (pszeudokomponensének) pszeudokarakterisztikus állandójaként standard tulajdonságokat használnak (forráspont, fázisátalakulási hőmérséklet, telített gőznyomás, gáz- és folyadékfázisok sűrűsége standard körülmények között, törésmutatók, viszkozitás, entalpia stb. .), valamint a kritikus tulajdonságokat. Ezek az állandók jellemzik a komponens kémiai azonosságát, azaz. az anyag "kémiai útlevelét". A jellemző tulajdonságok egy anyag meghatározott kémiai paramétereinek függvényei: egy anyag molekula molekulatömege és szerkezete:
Az (1.1)-ből az következik, hogy az összes standard tulajdonság összefügg, és egymáson keresztül kifejezhető. Tehát bármely szénhidrogén (pszeudokomponens) moláris tömege kifejezhető standard tulajdonságainak függvényében: forráspont, sűrűség, törésmutató és egyéb tulajdonságok, valamint ezek kombinációja. Példaként említhetjük B. P. Voinov, Kreg és Mamedov képleteit a szénhidrogének molekulatömegének kiszámítására:
Ezért a pszeudokomponensek TFS-számítási lehetőségeinek száma meglehetősen nagynak bizonyul, ami bizonyos mértékig megnehezíti gyakorlati felhasználásukat.
A széles, több pszeudokomponensből álló olajfrakciók FCS-jének kiszámításához az additív szabályt alkalmazzuk, pl. az egyes keskeny frakciók hozzájárulását a szélesebb frakció tulajdonságaihoz a keskeny frakció relatív koncentrációja határozza meg a szélesebb frakcióban.
Egyébként olvasd el ezt a cikket is: A kinematikai viszkozitás átalakítása dinamikussá
Az UMP-ben a folyamatos keverékek FCS-számítási eljárásai automatizáltak: a felhasználó az ITC-görbe elfogadott hőmérsékleti bontásának megfelelően pszeudokomponensekre állítja be az egyes pszeudokomponensek (egyedi keskeny frakciók) forráspontját, amely után minden kiválasztott pszeudokomponenshez kitölti a specifikációt, beállítva a felhasználó által ismert jellemző tulajdonságait.
Minimumként szükséges információ, mint már említettük, meg kell adni átlaghőmérséklet a pszeudokomponens forráspontja, és a felhasználó által ismert tulajdonságok (sűrűség, törésmutató stb.) továbbiként beállíthatók. Minél teljesebben definiálják ezt az információt, annál pontosabban jellemezhetők az egyes pszeudokomponensek, és így a későbbi modellezés eredményei is pontosabbak lesznek. ábrán látható példa. Az 1.7 a jellemző tulajdonságok eloszlási görbéit mutatja ( tHázasodik,p,n) egyenes lefutású hidrogénezett benzinhez.
Rizs. 1.7. Forráshőmérséklet eloszlási görbéi ( tHázasodik), sűrűség ( p) és törésmutató ( n) közvetlen lepárlású hidrogénnel kezelt benzin frakciói
A jellemző tulajdonságok meglehetősen zökkenőmentes változásának elfogadott feltételével összhangban az egyes komponensek forráspontjának változásával (az egyes komponensek száma nagyon nagy), az összes tulajdonság függése az anyag desztillációs hányadától ( vagy a desztillációs hőmérsékleten) szintén folyamatosnak kell lennie.
Ezen információk alapján minden alapvető tulajdonság kiszámítható ( Tkr, Pkr, Zkr, entalpia karakterisztikája) és ezeknek a tulajdonságoknak a tört egészére vonatkozó átlagos integrálértékeit, valamint a hipotetikus pszeudokomponensek valószínű bruttó képleteit határozzuk meg. az RI és az ITC görbék kölcsönös újraszámításában.
Ugyanakkor a még hiányos információk (az egyes frakciókra csak egyedi tulajdonságok, a desztillátum frakció változásának korlátozott tartományában is) jelenléte jelentősen növelheti az általánosító információ megfelelőségét. ábrán látható példához tehát. Az 1.4, a frakció egészére nézve csak egy tulajdonságot (fűtőolaj sűrűséget) figyelembe véve észrevehetően finomítja a végső jellemző formáját (ITC-görbe).
Olajfinomítók Oroszországban
Euro+ vákuumdesztillációs oszlopot telepítettek a moszkvai Gazprom Neft finomítóba
Olajkitermelési módszerek
Az olajtermelés költsége
