СП«Укрпромэкология». Технология ректификации нефти


Ректификация нефти — Добыча нефти и газа

В книге рассмотрены основы расчета перегонки и ректифи­кации нефтяных смесей, простые и сложные схемы перегонки и ректификации, разделительные системы со связанными теп­ловыми и материальными потоками и с тепловыми насосами. Рассмотрены методы синтеза и анализа разделительных и теп­лообменных систем, типовые схемы автоматического управле­ния процессами перегонки и ректификации Приведены много­численные примеры синтеза и анализа технологических схем пе­регонки и ректификации основных процессов нефтепереработки.

Книга предназначена для инженеров и научных работников предприятий и институтов нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей, химической и смежных отраслей промышлен­ности. Она может быть полезна также аспирантам и преподавателям, студентам старших курсов, вузов, специализирующим­ся в области технологии нефтегазопереработки и нефтехимического синтеза.

 

Предисловие                 

Основные условные обозначения .                   

Условные обозначения на технологических схемах

Введение .                       

Литература                 

Глава I. Основы перегонки и ректификации нефтяных смесей

Физико-химические свойства нефтяных смесей и эксплуатационные свой­ства нефтепродуктов  

Классификация нефтяных смесей       

Методы определения фракционного состава нефтяных смесей

Кривые ИТК                    

Кривые стандартной разгонки             

Соотношения между кривыми ИТК и стандартной разгонки

Дифференциальные и интегральные методы представления фракцион­ного состава нефтяных смесей  

Характеристики состава и свойств нефтей     

Расчет физико-химических свойств нефтяных фракций и углеводород­ных газов

Обобщение опытных данных по эксплуатационным свойствам нефтя­ных фракций и нефтепродуктов   

Термическая стабильность топливных и масляных фракций

Простая перегонка нефтяных смесей                              

Технология простой перегонки           

Простая-перегонка в вакууме и с водяным паром

Кривые однократного испарения нефтяных смесей

Расчет простой перегонки нефтяных смесей              

Эмпирические методы расчета однократной перегонки нефтяных смесей

Особенности расчета однократной перегонки мазута

Ректификация нефтяных смесей         

Основы технологии перегонки и ректификации нефтяных смесей

Ректификация в вакууме и с водяным паром

Характеристики четкости ректификации нефтяных смесей

Расчет ректификации нефтяных смесей         

Литература 

Глава II. Системный анализ процессов перегонки и ректификации неф­тяных смесей  

Введение в системный анализ процессов перегонки и ректификации

Общие сведения о системном анализе процессов перегонки и ректифи­кации       

Критерии оценки технико-экономической эффективности процессов пе­регонки и ректификации            

Принципиальные технологические схемы перегонки и ректификации неф­тяных смесей

Технологические схемы одноколонных ректификационных систем

Технологические схемы многоколонных ректификационных систем

Методы синтеза и анализа технологических схем перегонки и ректифика­ции нефтяных смесей

Одноколонные ректификационные системы

Многоколонные ректификационные системы

Литература 

Глава III. Синтез и анализ технологических схем первичной перегонки нефти. 

Назначение и особенности первичной перегонки нефти

Перегонка нефти на установках АТ и АВТ

Продукты первичной перегонки нефти

Особенности технологии первичной перегонки нефти

Атмосферная перегонка нефти           

Перегонка нефти на топливные фракции и мазут     

Частичное отбензинивание нефти

Выбор схемы орошения атмосферной колонны       

Увеличение глубины отбора светлых и улучшение качества топливных дистиллятов                       

Вакуумная перегонка мазута

Перегонка мазута по топливному варианту

Увеличение глубины отбора светлых и улучшение качества широкой масляной фракции              

Перегонка мазута по масляному варианту

Улучшение качества масляных дистиллятов               

Глубоковакуумная перегонка мазута                              

Конденсационно-вакуумные системы установок первичной перегонки нефти                      

Литература

Глава IV. Синтез и анализ технологических схем перегонки и ректифи­кации нефтяных фракций

Вторичная перегонка топливных фракций    

Назначение вторичной перегонки бензиновых фракций

Технологические схемы вторичной перегонки бензиновых фракций

Влияние углеводородного состава бензиновых фракций на технологи­ческие схемы перегонки

Вторичная перегонка фракций дизельного топлива ...

Ректификация смеси продуктов крекинга нефтяных фракций

Получение жидких продуктов каталитического крекинга

Разделение смеси продуктов термического крекинга

Разделение смеси продуктов замедленного коксования

Первичное фракционирование смеси продуктов пиролиза

Ректификация смеси продуктов облагораживания нефтяных фракций

Разделение гидрогенизатов гидроочистки и катализатов риформинга нефтяных фракций              

Разделение рафинатов платформинга            

Разделение смеси продуктов алкилирования изобутана олефинами

Разделение смеси продуктов изомеризации парафиновых и ароматиче­ских углеводородов       

Ректификация нефтяных фракций с получением ароматических углево­дородов  

Методы выделения ароматических углеводородов из нефтяных смесей

Выделение смеси ароматических углеводородов из катализатов рифор­минга                      

Ректификация смеси ароматических углеводородов с получением бен­зола, толуола и ксилолов              

Ректификация смеси этилбензола и ксилолов            

Ректификация смеси высших ароматических углеводородов

Литература                 

Глава V. Синтез и анализ технологических схем ректификации углево­дородных газов               

Углеводородные газы нефтепереработки    

Стабилизация топливных фракций    

Стабилизация прямогоиных бензинов            

Стабилизация катализатов и гидрогенизатов              

Стабилизация газоконденсатов           

Разделение газов на газофракционирующих установках

Разделение предельных газов            

Разделение смесей предельных и непредельных газов

Синтез оптимальных схем газоразделения  

Ректификация газов пиролиза              

Абсорбционно-ректификационный метод разделения пирогаза

Конденсационно-ректификационный метод разделения пирогаза

Усовершенствованные схемы деметанизации пирогаза      

Разделение смесей этилен — этан и пропилен — пропан

Концентрирование водородсодержащих газов риформинга

Литература 

Глава VI. Практические аспекты синтеза технологических схем перегон­ки и ректификации нефтяных смесей               

Принципы теплообмена в технологических схемах

Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректифи­кации углеводородных газов

Синтез систем теплообмена установок перегонки и ректификации неф­тяных смесей       

Схемы управления процессами перегонки и ректификации нефтяных сме­сей                                      

Общая характеристика систем автоматического управления технологи­ческими процессами       

Элементы систем автоматического управления процессами перегонки и ректификации

Автоматизация и управление процессом ректификации в простых ко­лоннах         

Автоматическое управление процессом ректификации в сложных ко­лоннах         

Литература                                                

Заключение          

Литература 

Предметный указатель

rengm.ru

Ректификация спирта, процесс по этапам, методы, таблицы

В современном мире не редко используются методы извлечения из многокомпонентных смесей отдельных элементов, которые в последующем можно использовать в производственных и многих других целях. Процесс ректификации является одним из самых эффективных. Многие используют его для производства в домашних условиях алкогольной продукции.

Процесс ректификации

Ректификация представляет собой процедуру разделения смесей многокомпонентного типа на отдельные элементы. Разделение осуществляется за счет того, что между паром и жидкостью появляется противоточный обмен массой и теплом. Процесс ректификации есть возможность осуществлять непрерывно и время от времени.

Для того чтобы иметь возможность проводить ректификацию необходимо иметь специализированное оборудование. Оно может быть представлено ректификационной колонной. Она представляет собой оборудование, которое очень часто применяется в промышленности и в домашних условиях при изготовлении спирта высокой степени очистки для производства алкогольной продукции или медицинских препаратов. Также при помощи ректификационных колонн можно получать бензин и другие виды топлива.

Ректификационная колонна представляет собой сосуд вертикального типа, который обладает постоянным или переменным сечением. Внутри данного цилиндра имеются специальные вспомогательные узлы и устройства для обмена массой и температурой для того, чтобы была возможность разделить многокомпонентные жидкости на отдельные фракции для последующего их использования. В колонне все разделенные компоненты обладают температурой, приближенной к температуре кипения.

Самая обычная колонна для проведения процесса ректификации представляет собой цилиндрическую емкость, которая обладает встроенными контактными устройствами. Они представлены различными тарелками и насадками. Также в ней есть вспомогательные узлы, деятельность которых направлена на то, чтобы водить или распределять жидкость и пар внутри сосуда правильным образом, чтобы на выходе получился качественный продукт.

Технология ректификации

В современном мире используется ректификация различных видов многокомпонентных жидкостей для выделения из них необходимых для дальнейшего использования элементов. Ректификация спирта является довольно распространенным явлением.

Данный процесс состоит из нескольких этапов:

  • В первую очередь необходимо довести до кипения жидкость, которая наряду с другими веществами содержит спирт.
  • После этого пары нагретой жидкости поднимаются по колонне вверх. Они скапливаются в дефлегматоре.
  • После этого осуществляется охлаждение дефлегматора.
  • После процесса охлаждения на поверхности дефлегматора образуется конденсат.
  • Капли конденсата стекают по колонне вниз.
  • Внизу колонны все капли конденсата скапливаются в специальной насадке.
  • Насадка поднимает их обратно вверх.
  • В результате в верхней части колонны скапливается жидкость, которая легко подвергается кипению. Ее часть скапливается в конденсере, а другая часть попадает в емкость для приема.

В современном мире для получения топлива отдельных видов применяется ректификация нефти. Во время этого процесса затрачивается большое количество времени и энергии. В результате есть возможность получить на выходе бензин или газ. Данный процесс тоже проводится в ректификационных колоннах, которые обладают большим размером, чем бытовые. Принцип действия их является схожим. Этапы ректификации нефти являются такими же, что и при ректификации спритсодержащих жидкостей. Только на выходе при этом образуются отдельные виды топлива.

Ректификация бензола нашла широкое применение на коксохимичкских производственных предприятиях.

При этом образуются такие вещества, как:

  • бензол в чистом виде,
  • тлуол,
  • ксилол.

Методы ректификации

В современно мире выделяют три вида ректификации.

Они представлены следующими типами:

  • Простая ректификация.

Данная процедура является типичной для тех случаев, когда используется ректификационная колонна тарельчатого вида. В результате теплового и массового обмена паров на выходе получается очищенная жидкость нужного типа.

  • Пароциркулярная ректификация.

Данный вил основан на использовании ректификационных колонн, которые работают по принципу циркулирующего водяного пара. В этом случае примеси между жидким субстратом и парами распределяются по-разному.

  • Азеотропная ректификация.

Данный вид ректификации подходит для выделения нужного элемента из сырья, которое в своем составе имеет минимальное количество неароматических углеводородов.

Все эти методы направлены на то, чтобы из жидкостей, состоящих из множества компонентов выделять определенные вещества, необходимые для дальнейшего использования. Их выбор зависит от типа ректификационной колонны и от сырья, которое необходимо разделить на фракции и выделить нужное вещество.

Таблица 1. Температура кипения водно-спиртовой смеси.
Точка кипения смеси (0С)Содержание алкоголя

в смеси (0)

Содержание алкоголя

в парах (0)

100 0 0
98,75 1 13
97,50 2 28
95 5 42
93,75 7 50
92,50 10 55
91,25 12 61
90 15 66
88,75 18 68
87,50 20 71
85 30 78
83,75 40 82
Таблица 2. Выход спирта и водки из одного килограмма сырья.
Вид сырьяВыход спирталитр/кгВыход водки 400литр/кг
Картофель 0,11-0,18 0,35
Рожь 0,4-0,43 0,88
Пшеница 0,433 0,92
Рис 0,587 1,247
Овес 0,358 0,895
Горох 0,408 0,767
Пшено 0,413 0,876
Крахмал 0,716 1,521
Желуди 0,25 0,558
Свекла 0,082-0,12 0,212
Виноград 0,09-0,14 0,247
Яблоки 0,064 0,138
Груши 0,052-0,10 0,165
Ячмень 0,344 0,724
Гречиха 0,473 1,004
Вишня 0,045-0,06 0,121
Сахар 0,511 1,080
Каштан 0,258 0,572
Таблица 3. Основные примеси спиртового отгона.
Наименование примеси (головные)t кипенияНаименование примеси (хвостовые)t кипения
Уксусный альдегид 20,8 Муравьиная кислота 100,7
Муравьиноэтиловый эфир 54,3 Уксусная кислота 118,1
Уксуснометиловый эфир 57,1 Масляноэтиловый эфир 121,3
Метиловый спирт 64,7 Амиловый спирт 138
Уксусноэтиловый эфир 77,8 Валерианозтиловый эфир 146
Этиловый спирт 78,3 Фурфурол -

lkmprom.ru

Официальный сайт СП "Укрпромэкология" - Повышение эффективности технологии ректификации нефти

     В основе многих процессов переработки нефти и нефтяных остатков лежат фазовые переходы, характерные для нефтяных дисперсных систем. Воздействовать на кинетику фазовых переходов можно химическими веществами (поверхностно-активными веществами - ПАВ, присадками и т.д.) и физическими полями (тепловыми, кавитационными, электромагнитными и т.д.). В результате такого вмешательства изменяется радиус ядра и толщина адсорбционно-сольватной оболочки сложной структурной единицы, которая является элементом нефтяной дисперсной системы. Изменение баланса сил между частицами дисперсной системы и уменьшение размеров дисперсных частиц вследствие химического или физического воздействия позволяет увеличить выход целевых нефтепродуктов, улучшить их качество, а также снизить энергетические затраты на их получение. Достигается это за счет снижения температуры плавления и испарения меньших по размерам частиц дисперсной фазы. Например, при введении в мазут западно-сибирской нефти оптимального количества экстракта среднестатистические размеры дисперсных частиц в 2%-ом гептановом растворе уменьшаются со 147 до 130 нм, а выход вакуумного дистиллята при перегонке в сопоставимых условиях возрастает на 7%(масс.).

     Однако воздействие на нефть и ее остатки с помощью химических веществ приводит к существенному возрастанию себестоимости конечногопродукта, ускоренному износу ректификационных колон и является практически нерегулируемым процессов.

      Значительно более выгодным является использование для активирования нефти физических полей, например, кавитационного поля. Кавитационная обработка жидкости может быть проведена с помощью гидромеханических или ультразвуковых кавитаторов.

      Недостатком гидромеханических кавитаторов является возрастание потерь в них на местных сопротивлениях до 0,4 МПа за счет того, что они устанавливаются в потоке нефти.

     Кроме того, для нормального функционирования гидромеханических кавитаторов обычно требуется дополнительная гидросистема с разгонными нефтяными насосами для получения необходимой скорости потока. Регулирование интенсивности кавитационной обработки с помощью гидромеханических кавитаторов весьма затруднено. В случае повышенной агрессивности перекачиваемой среды работа таких кавитаторов становится ненадежной.

     Наиболее целесообразным для интенсификации перегонки нефти путем регулирования фазовых переходов является использование ультразвуковых кавитационных установок (см. рисунок), разработанных под руководством д.т.н. профессора Луговского А.Ф. Они представляют собой участок трубопровода с фланцами, с наружной стороны которого установлены ультразвуковые излучатели. Такая установка не вносит дополнительного сопротивления в систему, надежно функционирует при любой скорости течения жидкости и степени ее агрессивности, проста в обслуживании и обладает возможностью тонкой электронной регулировки интенсивности кавитационной обработки.

     Результаты экспериментов показывают, что озвучивание тяжелых нефтяных остатков ультразвуком при температуре 430º и давлении 2 МПа и 4 МПа приводит к снижению выхода газа и бензина, выход соляровых фракций увеличивается почти на 20%. При давлении 6 МПа выход бензина увеличивается в 1,6 раза.

     Озвучивание при температуре 450° и давлении 4 МПа приводит к увеличению выхода бензина, газа и фракций, выкипающих до 350°. При давлении 6 МПа выход газа увеличивается в 2,5 раза, бензина - в 2 раза, фракций, выкипающих до 350° - в 2,8 раза.

     Озвучивание при температуре 470° и давлении 6 МПа дает заметное увеличение выхода бензина; увеличение газа и соляровых фракций незначительное.

     В ультразвуковом поле уменьшается. выход карбоидов, а при увеличении выхода бензина уменьшается количество непредельных углеводородов в бензиновых фракциях.

     Установка на dy = 100 мм и мощность 2000 Вт имеет производительность до 15000 м³/час.

ecoproekt.at.ua

Общие сведения о перегонке и ректификации нефти и газов

из "Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа"

С основными закономерностями процессов физической переработки нефти и газов, в частности, перегонки и ректификации, а также конструкцией и принципами работы их аппаратов студенты знакомятся в курсе Процессы и аппараты нефтепереработки . В этой связи ниже будут изложены лишь обобщающие сведения по теоретическим основам процессов, получивших в нефтепереработке наименование первичной (прямой) перегонки (переработки), подразумевая, что продукты этих головных на НПЗ процессов будут подвергаться далее вторичной (физической или химической) переработке с получением товарных нефтепродуктов или их компонентов. [c.102] Перегонка (дистилляция) — это процесс физического разделения нефти и газов на фракции (компоненты), различающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку. [c.102] Простая перегонка осушествляется постепенным, однократным или многократным испарением. [c.102] Перегонка с ностененным испарением состоит в постепенном нагревании нефти от начальной до конечной температуры с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Этот способ перегонки нефти и нефтепродуктов в основном применяют в лабораторной практике при определении их фракционного состава. [c.102] При однократной перегонке жидкость (нефть) нагревается до заданной температуры, образовавшиеся и достигшие равновесия нары однократно отделяются от жидкой фазы — остатка. Этот способ, по сравнению с перегонкой с постепенным испарением, обеспечивает при одинаковых температуре и давлении большую долю отгона. Это важное его достоинство используют в практике нефтеперегонки для достижения максимального отбора паров при ограниченной температуре нагрева во избежание крекинга нефти. [c.102] Перегонка с многократным испарением заключается в последовательном повторении процесса однократной перегонки при более высоких температурах или низких давлениях по отношению к остатку предыдущего процесса. [c.102] Из процессов сложной перегонки различают перегонку с дефлегмацией и перегонку с ректификацией. [c.102] Перегонка с ректификацией — наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах — ректификационных колоннах — путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах) или ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипя-щими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, т. е. температуры потоков станут одинаковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. [c.103] Место ввода в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной секцией (зоной), где осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая — нижняя часть, в которой осуществляется ректификация жидкого потока — отгонной, или исчерпывающей секцией. [c.103] Различают простые и сложные колонны. [c.103] Простые колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта ректификат (дистиллят) — выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток — нижний жидкий продукт ректификации. [c.103] Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. Последний тип колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти. [c.103] Четкость погоноразделения — основной показатель эффективности работы ректификационных колонн, характеризует их разделительную способность. Она может быть выражена в случае бинарных смесей концентрацией целевого компонента в продукте. Применительно к ректификации нефтяных смесей она обычно характеризуется групповой чистотой отбираемых фракций, т. е. долей компонентов, выкипающих по кривой ИТК до заданной температурной границы деления смеси в отобранных фракциях (дистиллятах или в остатке), а также отбором фракций от потенциала. Как косвенный показатель четкости (чистоты) разделения на практике часто используют такую характеристику, как налегание температур кипения соседних фракций в продукте. В промышленной практике обычно не предъявляют сверхвысоких требований по отношению к четкости погоноразделения, поскольку для получения сверхчистых компонентов или сверхузких фракций потребуются соответственно сверхбольшие капитальные и эксплуатационные затраты. В нефтепереработке, например, в качестве критерия достаточно высокой разделительной способности колонн перегонки нефти на топливные фракции считается налегание температур кипения соседних фракций в пределах 10-30 °С. [c.104] Установлено, что на разделительную способность ректификационных колонн значительное влияние оказывают число контактных ступеней и соотношение потоков жидкой и паровой фаз. Для получения продуктов, отвечающих заданным требованиям, необходимо, наряду с другими параметрами ректификационной колонны (давление, температура, место ввода сырья и т. д.), иметь достаточное число тарелок (или высоту насадки) и соответствующее флегмовое и паровое числа. [c.104] Флегмовое число (R) характеризует соотношение жидкого и парового потоков в концентрационной части колонны и рассчитывается как R = LID, где Lk D — количество соответственно флегмы и ректификата. [c.104] Паровое число (П) характеризует соотношение контактирующих потоков пара и жидкости в отгонной секции колонны, рассчитываемое как П= GIW, где GnW— количество соответственно паров и кубового продукта. [c.104] В зависимости от конструкции и места расположения в колонне изменяется в пределах 0,3-0,9. На технико-экономические показатели и четкость погоноразделения ректификационной колонны, кроме ее разделительной способности, в значительной степени влияют физические свойства (молекулярная масса, плотность, температура кипения, летучесть и др.), компонентный состав, число (би- или многокомпонентный) и характер распределения (непрерывный, дискретный) компонентов перегоняемого сырья. В наиболее обобщенной форме разделительные свойства перегоняемого сырья принято выражать коэффициентом относительной летучести (аналогом коэффициенту разделения (селективности) в процессах экстракции). [c.106] Коэффициент а косвенно характеризует движущую силу процесса перегонки применительно к разделяемому сырью. Сырье, у которого а 1, значительно легче разделить на компоненты, чем при его значении, близком к единице. [c.106] Относительная летучесть зависит от давления и температуры, при которых находятся компоненты. С увеличением давления и температуры величина а снижается. Вблизи критической области значение коэффициента а приближается к единице. [c.106]

Вернуться к основной статье

chem21.info