Перегонка нефти при пониженном давлении

Первичная обработка нефти: атмосферная перегонка нефти, процесс переработки и перегонки нефти, дистилляция – Нефть

Перегонка нефти при пониженном давлении

Атмосферная перегонка (дистилляция) — разделении нефти на фракции, путем многократного испарения и конденсации паров, проводящийся при нормальном (атмосферном) давлении.

Первый из двух процессов первичной перереработки нефти.

Технологический процесс

Подготовленная в ходе специальной процедуры нефть (см. Подготовка нефти к переработке) нагревается в специальной печи до температуры около 380 °С. В результате получается смесь жидкости и пара, которая подается в нижнюю часть ректификационной колонны — основного блока атмосферной дистилляции нефти.

Ректификационная колонна представляет собой внушительных размеров (до 80 метров высотой и до 8 метров в диаметре) трубу, вертикально разграниченную внутри так называемыми тарелками со специальными отверстиями. Когда нагретая смесь подается в колонну, легкие пары устремляются вверх, а более тяжелая и плотная часть отделяется и опускается на дно.

Поднимающиеся вверх пары конденсируются, и образуют на каждой тарелке слой жидкости толщиной около 10 см. Отверстия в тарелках снабжены так называемыми барботажными колпачками, благодаря которым поднимающиеся пары барботируют сквозь эту жидкость.

Пары при этом теряют тепло, передавая его жидкости, и часть углеводородов переходит в жидкое состояние. Данный процесс «пробулькивания»и есть суть ректификации. Далее пары поднимаются к следующей тарелке, где барботирование повторяется.

Кроме этого, каждая тарелка оснащена так называемым сливным стаканом, который позволяет избытку жидкости переливаться на нижнюю тарелку.

Барботажные колпачки и сливные стаканы в ректификационной колонне (схематичное изображение)

Таким образом, посредством атмосферной перегонки нефть разделяется на фракции (или погоны). Однако, для более эффективного разделения используют следующие технологические приемы.

Орошение и повторное испарение

Для исключения попадания тяжелых продуктов в верхнюю часть колонны, пары периодически направляют в холодильник. Сконденсированные в холодильники вещества возвращают на одну из нижних тарелок. Такой процесс называется орошением ректификационной колонны.

С другой стороны, некоторое количество легких углеводородов может вместе с током жидкости оказаться в нижней части колонны.

Эта проблема решается пропусканием отбором жидкости из определенного места колонны и повторным ее пропусканием через нагреватель.

Таким образом легкие углеводороды снова поступают в колонну в виде пара. Описанный процесс называется повторным испарением.

Орошение и повторное испарение

Орошению и повторному испарению можно подвергать фракции, взятые из любой части колонны. В результате этих процессов некоторые молекулы несколько раз проходят весь путь по колонне, испаряюсь и снова конденсируясь. Такой подход обеспечивает наиболее эффективное разделение нефти, а ректификационная колонна по своей сути является комплексом перегонных аппаратов совмещенных воедино.

Границы кипения фракций

Принципиально важной и основной характеристикой фракций являются ее границы кипения – температуры, при которых продукты перегонки отделяются друг от друга.

Точка Начала Кипения (ТНК) – температура, при которой фракция начинает кипеть

Точка Выкипания (ТВ) – температура, при которой данная фракция полностью испарилась.

Номинально температура выкипания одной фракции должна являться температурой начала кипения соседней, более тяжелой фракции. Однако на практике процесс ректификации не идеален и в большинстве случаев (если не всегда) ТВ и ТНК соседних фракций не совпадает. Такое перекрытие принято называть «хвостами», а наиболее наглядно их можно видеть на кривых разгонки.

Для упрощение было введено понятие эффективных границ кипения, т.е. температур, при которых фракции условно считаются разделенными.

Перекрывающиеся кривые разгонки керосина и нафты

Отбор фракций на различных уровнях ректификационной колонны осуществляется через боковые отводы. Тяжелые фракции отбираются в нижней части колонны, более легкие (верхний погон) – в верхней. При этом границы кипения фракций можно устанавливать и регулировать, в зависимости от потребностей.

Схема разделения нефти на фракции в процессе атмосферной перегонки

Практически все легкие продукты атмосферной дистилляции сразу отправляются на вторичную переработку, а прямогонный остаток (мазут) — на вакуумную перегонку.

Источник:

Дистилляция нефти — Химия

Для получения нефтепродукта сырье разделяется на несколько фракций и проходит степени обработки.

Перегонка нефти в итоге даёт возможность получить сложную смесь углеводородных соединений в виде маслянистой, вязкой жидкости.

Плотность её меньше, чем воды, поэтому на поверхности жидкости нефть образует тонкую плёнку. Добыча сырья происходит в горных породах, так называемых коллекторах с разной степенью проницаемости.

Применение нефтепродуктов

В зависимости от состава, сырье может использоваться в различных отраслях. Чаще всего, кроме основных элементов, сюда входят:

  • Парафины нормального типа.
  • Циклопарафины.
  • Ароматические углеводороды.

Учёные считают, что нефть является остатками животных и растений, населяющих земной шар. Теория органического происхождения была популярной несколько десятков лет. Действительно, в составе можно найти азотистые соединения, что появились вследствие разложения живых организмов.

Суть неорганической теории заключается в действии воды на карбиды металлов (соединения с углеродом). Для динамики процесса сыграли роль и другие компоненты:

  • Высокая температура.
  • Смена давления.
  • Окружающая среда.
  • Воздействие водорода.

Добывается сырье на глубине нескольких километров с помощью специальных насосов. Благодаря давлению между шарами пород скапливается газообразная субстанция, а уже под ней находится нефть.

Сырье важно не только для народного хозяйства, но и для комплексного развития экономики, ведь в процессе переработки получается продукт, способный влиять на создание каучука, спиртов, полиэтилена, пластмасс и изделий из них. Она служит реактивным топливом.

В процессе перегонки нефти получаются разные виды топлива, что используются в индустриальных отраслях и быту.

Источник: https://asuneft.ru/oborudovanie/pervichnaya-obrabotka-nefti-atmosfernaya-peregonka-nefti-protsess-pererabotki-i-peregonki-nefti-distillyatsiya.html

Перегонка при пониженном давлении

Перегонка нефти при пониженном давлении

(ПЕРЕГОНКА В ВАКУУМЕ)

Перегонка в вакууме применяется,

– если перегоняемые вещества полностью или частично разлагаются при температуре кипения (при атмосферном давлении). При пониженном давлении температура кипения вещества понижается, а значит, уменьшается или полностью устраняется возможность его разложения;

– если температура кипения компонентов смеси отличаются менее, чем на 20о С. При пониженном давлении увеличивается разница температур кипения(рис. 64).

Рисунок 63. – Номограмма зависимости «температура кипения – давление»
1 – перегонная колба, 2 – переходник, 3 – термометр, 4 – холодильник Либиха, 5 – алонж, 6 – колба приемник, 7 – плитка электрическая, 8 – штатив, 9 – муфта, 10 – лапка, 11 – капилляр вакуумный, 12 – водоструйный насос

Рисунок 64. – Установка для вакуумной перегонки.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! Перед началом работы необходимо проверить все стеклянные приборы на наличие трещин (звездочек).Вслучае их обнаружения обязательно произвести замену
Рис. Колба с трещиной (звездочкой)

Схема установки для перегонки при пониженном давлении показано на рис. 64. Она состоит из перегонной колбы (часто колбы Кляйзена) 1 термометра 3, холодильника 4, алонжа 5 и приемника 6. Колбу закрывают пробкой со стеклянной трубкой, оттянутой на конце в тонкий капилляр 11.

Верхнюю часть этой трубки соединяют с резиновым шлангом, имеющим зажим. При пониженном давлении в колбе через этот капилляр проходят в перегоняемую жидкость пузырьки воздуха, что способствует равномерному перемешиванию и кипению жидкости. Скорость пропускания пузырьков воздуха регулируют зажимом на отрезке шлага.

Чтобы зажим не полностью перекрывал резиновый шланг, в него вставляют тонкую проволоку. Перегонную колбу соединяют с нисходящим холодильником Либиха 4 с помощью насадки 2 (при использовании колбы Кляйзена насадка не применяется).

Алонж 5 должен иметь отвод для соединения системы с масляным, вакуумным или водоструйным насосом 12. Если нужно собрать все фракции, входящие в состав перегоняемой смеси, применяют специализированные аллонжи («пауки»), позволяющие крепить несколько приемников (круглодонные колбочки).

Давление, при котором осуществляют перегонку, измеряют ртутным манометром, присоединенным к системе. Чтобы избежать переброса продуктов в насос (при использовании масляного насоса), между ними и прибором устанавливают поглотительную систему (колонки с активированным углем и твердым гидроксидом натрия или калия).

Если пользуются водоструйным насосом, то применяют предохранительную склянку. Нагревание производят с помощью электроплитки (7) с баней или без нее. Установка крепится на металлический штатив 8 с помощью муфт 9 и лапок 10.

Работа с установкой требует особого соблюдения правил техники безопасности. После того как прибор собран, необходимо убедиться в его полной герметичности и только затем заполняют перегонную колбу жидкостью. Перегонку проводят в защитных очках, а еще лучше в защитной маске. Во избежание взрыва нельзя перегонять вещества досуха. При выключении системы воздух не должен быстро входить в нее.

Создание ВаКУУМА

В химических лабораториях широко используются разнообразные вакуумные насосы. Самым простым и распространенным среди них является водоструйный насос (рис. 65, 66).

Водоструйный насос — вакуумный насос, использующий для создания разрежения струю воды, которая течёт сквозь него (рис. 65).

Создаваемое разрежение определяется давлением паров воды при данной температуре, и, в случае использования холодной водопроводной воды, составляет около 20 мм. рт. ст.

Водоструйные насосы изготавливаются из стекла, стали, пластмасс (тефлона) и широко используются в лабораторной практике.

В водоструйном насосе вакуум создается согласно закону Бернулли, который описывает течение жидкости по трубкам с переменным диаметром.

При стационарном течении жидкости сумма статического и динамического давлений (кинетической энергии, отнесенной к единице объема)
постоянна.

Когда трубка сужается, скорость жидкости в ней растет, и динамическое давление увеличивается. Одновременно статическое давление в узкой трубке уменьшается (поскольку сума должна быть постоянна).

Рисунок 65. Принцип работы водоструйного насоса

При переходе из широкой части трубки в более узкую степень сжатия жидкости уменьшается (давление снижается), а при переходе из более узкой части в широкую — увеличивается (давление увеличивается).

Согласно закону Бернулли, в суженной части давление будет понижено. Можно так подобрать форму трубы и скорость потока, что в суженной части давление воды будет меньше атмосферного. Если теперь присоединить к узкой части трубы отводную трубку, то наружный воздух будет засасываться в место с меньшим давлением: попадая в струю, воздух будет уноситься водой.

Именно в этом и состоит принцип водоструйного насоса. В изображенной на рис.

модели водоструйного насоса засасывание воздуха производится через кольцевую щель 1, вблизи которой вода движется с большой скоростью. Отросток 2 присоединяется к откачиваемому сосуду.

Водоструйные насосы не имеют движущихся твердых частей (как, например, поршень в обычных насосах), что составляет одно из их преимуществ.

Итак, главной частью водоструйного насоса являются два капилляра, вставленные один в другой.

Рисунок 66. Варианты водоструйных насосов

Перегонка с водяным паром

Перегонка с водяным паром является эффективным методом очистки жидких органических соединений, нерастворимых или труднорастворимых в воде. Она особенно пригодна в тех случаях, когда продукт реакции загрязнен большим количеством труднолетучих смолистых примесей.



Источник: https://infopedia.su/5x20f7.html

4.2.2 Перегонка при пониженном давлении

Перегонка нефти при пониженном давлении

Значение вакуумной перегонки состоит, прежде всего, в том, что снижение температуры кипения позволяет перегонять без разложения такие вещества, которые в условиях атмосферного давления разлагаются при температуре кипения.

При вакуумной перегонке вещества в меньшей степени подвержены действию кислорода. Например, вещества, кипящие с разложением при 350 ºС и атмосферном давлении, можно перегнать без разложения приблизительно при 160-210 ºС и 10 мм рт.ст.

Установка для данной перегонки более сложная.

Рис. 41. Установка для вакуумной перегонки:

1 – насадка Кляйзена; 2 – аллонж; 3- капилляр

Перегонные колбы снабжают двугорлой насадкой Кляйзена (рис.41,1), одно горло которой предназначено для термометра, а другое для капилляра, через который пропускают воздух или инертный газ, когда система находится под вакуумом.

Капилляр необходим, чтобы добиться равномерного кипения жидкости, без толчков и перебросов.

Количество воздуха, поступающего в колбу через капилляр, можно регулировать при помощи зажима на куске шланга, насаженном на верхний конец капилляра.

Следует строго следить за тем, чтобы внутреннее пространство приборов, не предназначенных для работы при пониженном давлении, всегда было соединено с атмосферой.

При выборе холодильника руководствуются теми же соображениями, что и при перегонке при атмосферном давлении.

Для того чтобы в процессе вакуум–перегонки можно было отбирать отдельные фракции, используют разные модификации алонжей (рис. 42). Наиболее простые, так называемые «пауки», изображены на рис. 42, б.

Вместо «паука» используют также форштос Аншютца-Тиле (рис. 42, а), который позволяет сменить приёмники, не нарушая вакуума в приборе и не прерывая перегонки. Эта насадка применяется при перегонке больших по объему фракций.

.

Рис. 42. Насадки для фракционной сборки продукта: а – насадка Аншютца-Тиле; б – алонжи – типа «паук» -трехрожкой, четырехрожковый

Пониженное давление в приборах для перегонки создается ваку- ум–насосами различных конструкций. Простейшим из них является водоструйный насос.

Для приблизительной оценки температуры кипения при пониженном давлении можно использовать следующее эмпирическое правило: при уменьшении внешнего давления вдвое, температура кипения понижается примерно на 15 ºС. Так, вещество с температурой кипения 200 ºС при давлении 760 мм рт. ст. при 380 мм рт. ст. будет кипеть около 185 ºС.

Рис. 43. Номограмма давление – температура кипения жидкости.

Чтобы составить представление о соответствии наблюдаемой температуры кипения перегоняемого при любом остаточном давлении вещества с литературными данными, можно использовать номограмму, представленную на рис. 43.

Для этого надо наложить на рисунок короткую линейку так, чтобы она пересекла правую шкалу в точке, соответствующей наблюдаемому при перегонке давлению, а среднюю шкалу – в точке, соответствующей температуре кипения перегоняемой жидкости при атмосферном давлении.

Тогда точка пересечения этой линейки с левой шкалой будет примерно соответствовать температуре кипения жидкости при достигнутом в приборе вакууме.

При работе в вакууме можно использовать только круглодонные колбы.

При перегонке при пониженном давлении следует использовать защитные очки или защитную маску.

На стадии выделения продукта или на промежуточном этапе работы, часто возникает необходимость в удалении растворителя из реакционной массы или растворителя, использованного в процессе экстракции. Для этого можно воспользоваться простой перегонкой, или отгонкой в вакууме при помощи роторного испарителя.

Рис. 44. Ротационный испаритель для отгонки растворителя

Один из наиболее популярных приборов такого типа изображен на рис. 44. Подключение испарителя к вакууму позволяют легко удалить «летучие» растворители с температурой кипения до 100 ºС при температуре бани до 50-60 ºС. Прежде чем, приступить к работе на

роторном испарителе студент должен получить инструктаж преподавателя.

4.2.3 Перегонка с водяным паром

Перегонка с водяным паром является одним из распространенных методов разделения и очистки органических веществ. Этот метод широко используется не только в лаборатории, но и в промышленности. Перегонку с водяным паром применяют в тех случаях, когда по ка- ким-либо причинам неприменимы другие способы очистки веществ:

1)для разделения смесей веществ, из которых только одно летуче

сводяным паром;

2)для очистки веществ от смолистых примесей;

3)если она приводит к более полному разделению летучих веществ, в отличие от перегонки при пониженном давлении.

Метод основан на том, что высококипящее вещество, обладающее летучестью, переносится с паром и вместе с ним конденсируется в холодильнике. Собранный в приемнике дистиллят в виде двух слоев несмешивающихся жидкостей разделяют затем в делительной воронке.

Однако этот вид перегонки можно применять для очистки и разделения только тех жидкостей, которые совсем или почти совсем не смешиваются с водой и не взаимодействуют с ней химически.

Давления паров несмешивающихся веществ независимы друг от друга, в противоположность тому, что наблюдается для растворимых друг в друге веществ. Общее давление насыщенного пара р в момент

кипения, равное внешнему атмосферному давлению, является суммой парциальных давлений паров обоих компонентов рА и рВ

р = рА + рВ

Таким образом, температура кипения гетерогенной смеси ниже температуры кипения отдельно взятых компонентов при нормальном давлении, т.е. при температуре, соответствующей их парциальным давлениям рА и рВ. Состав пара, а, следовательно, и дистиллята находят из следующего выражения:

nA/nB = pA/pB

где nA и nB – число молей вещества и воды соответственно. Вводя в уравнение массы m, находят:

mA/mB = MApA/18pB

где М – молекулярный вес вещества А.

При перегонке с паром смесь воды и высококипящего вещества закипает при температуре ниже точки кипения воды. Это позволяет очищать высококипящие вещества, чувствительные к нагреванию, не выдерживающие обычной перегонки.

Часто этот метод используют при выделении органических веществ из природных объектов, преимущественно тех, которые входят в состав эфирных масел.

Для того чтобы установить, летуче ли вещество с водяным паром, небольшое его количество надо нагреть в пробирке с 2мл. воды. Над этой пробиркой держат дно второй пробирки, в которую положен лед. Если конденсирующиеся на холодном дне второй пробирки капли мутные, то вещество летуче с водяным паром.

Вместо водяного пара можно применять и пары других веществ, обладающих следующими свойствами: малой взаимной растворимостью с выделяемым веществом, упругостью паров, близкой к парам воды, и низкой молекулярной массой.

Источник: https://studfile.net/preview/2066640/page:20/

НормаДавления
Добавить комментарий