Petrol damıtma, birincil ve ikincil yağ rafinasyonu. Petrol ve petrol ürünlerinin fraksiyonel bileşimi

Kimyadan uzak insanlar için “hidrokarbon” kelimesi büyük olasılıkla petrol ve gazla ilişkilendirilir. Bunda şaşırtıcı bir şey yok, çünkü petrol ve doğal gaz 21. yüzyılın başında dünyanın ana enerji taşıyıcıları ve kimya endüstrisi için hammaddeler olmaya devam ediyorlar. " cümlesini duyarsanız doğal hidrokarbonlar", %99 olasılıkla petrol veya doğalgazdan bahsettiğimizi söyleyebiliriz.

Öyle oldu ki benim için jeolojik tarih Yaklaşık 4,5 milyar yıllık bir geçmişe sahip olan gezegenimiz, derinliklerinde insanların "siyah altın" olarak adlandırdığı muazzam miktarda petrol biriktirmiştir, çünkü petrol, çok sayıda ürünün hammaddesidir. modern hayat bu kesinlikle düşünülemez - bunlar çeşitli sentetik alkoller, deterjanlar, kauçuklar ve plastikler, çözücüler, kimyasal elyaflar vb. (Liste uzayıp gidiyor). Bu listede arabalara, uçaklara, gemilere ve diğer makinelere monte edilen milyarlarca içten yanmalı motora güç sağlayan benzinden bahsetmedik.

Bazı Orta Asya devletlerinin büyük petrol yatakları sayesinde Kısa bir zaman“üçüncü dünya” ülkelerinden modern uygarlığın gerçekten gelişen vahalarına dönüştüler.

Özünde petrol, yüz milyonlarca yıldır yerleşmiş olan hayvan ve bitki kökenli tortul malzemedir. yerkabuğu. Kimyasal açıdan bakıldığında petrol, hidrokarbonların kompleks bir karışımıdır. Farklı anlamlar moleküler ağırlık - hafif ve ağır hidrokarbonlar sıvı bir karışım içinde çözülür.

Petrolün “siyah altın” olabilmesi için içindeki değerli bileşenlerin siyah çamurdan ayrıştırılması veya bilimsel anlamda altın üretiminin yapılması gerekmektedir. arıtma (temizlik) ham petrol. Bu işlem, daha sonra kimya endüstrisi için yakıt ve hammaddelerin elde edildiği, yağ karışımının ve bunun tek tek bileşiklerinin endüstriyel olarak saflaştırılmasının gerçekleştirildiği özel petrol rafinerilerinde veya petrol rafinerilerinde (ORP'ler) gerçekleştirilir. Bu tür bir temizlik çeşitli işlemlerden oluşur; bunlardan ilki kademeli damıtma ham petrol.

Yağın fraksiyonel damıtılması, ısıtılmış buharın daha soğuk yüzeylerde yoğunlaşması işlemine dayanır. Örneğin, damıtmanın en basit örneği kaçak içki işlemidir.

Damıtma işlemi bir karışımı ayırmak ve saflaştırmak için kullanılabilir, çünkü sıvı karışımın en düşük kaynama noktasına sahip bileşeni ilk önce kaynayacaktır - bu bileşenden gelen buhar bir sıvı halinde yoğunlaşacak ve bu daha sonra toplanıp saf bir madde elde edilebilecektir. bileşen. Daha sonra kaynama noktası daha yüksek olan bileşen kaynayacaktır vb.

Petrol karışımı ısıtıldığında, petrol rafine etmede (fraksiyonel damıtma) benzer bir yöntem kullanılır, ardından çeşitli hizipler ham petrol. Kesir, aynı kaynama noktasına sahip bir hidrokarbon grubudur.

Ham petrolün fraksiyonel damıtılmasının şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Ham petrol özel bir fırında önceden ısıtılır ve bu da buharlaşmasına yol açar - sıcak yağ buharları, aslında fraksiyonlara bölündüğü büyük bir fraksiyonel damıtma kolonuna gönderilir. En hafif hidrokarbonlar (düşük moleküler ağırlığa sahip) sırasıyla kolonun tepesine yükselir, en ağır hidrokarbonlar (yüksek moleküler ağırlığa sahip) kolonun dibinde toplanır. Her fraksiyon kaynama noktasına ulaştığında toplanır ve fraksiyonel damıtma kolonundan çıkarılır.

Bir fraksiyona dahil olan tüm hidrokarbonlar boyut ve karmaşıklık bakımından benzerdir ve bu nedenle kimya endüstrisinde aynı amaçlarla kullanılır.

6 fraksiyonu ayırt etmek gelenekseldir:

1. İlk grup ( gazlar) 40°C'ye kadar kaynama noktasına sahiptir. İlk fraksiyonun ana bileşeni gazdır metan CH4. Ayrıca birinci fraksiyonun ürünleri gazlardır. propan C3H8 ve bütan C4H10. Bu gazlar yaygın olarak yakıt olarak kullanılmaktadır, ayrıca birinci fraksiyonun petrol ürünleri çeşitli plastiklerin üretiminde kullanılmaktadır.
2. İkinci grup ( benzinler) 40-180°C kaynama noktasına sahiptir. İkinci grup başlıyor pentan C 5 H 12 ve biter dekan C10H22. İkinci fraksiyonun petrol ürünlerinden tekrar tekrar damıtılmasıyla petrol eteri (40-70°C), uçak benzini (70-100°C) ve motor benzini (100-120°C) elde edilir.
3. Üçüncü grup ( gazyağı) 180-270°C kaynama noktasına sahiptir. Üçüncü fraksiyon C10H22 ila C16H34 aralığındaki hidrokarbonları içerir. Üçüncü fraksiyonun petrol ürünleri roket yakıtı olarak kullanılır.
4. Dördüncü grup ( güneş yağları) 270-360°C kaynama noktasına sahiptir. C12H26-C20H42. Dördüncü fraksiyonun petrol ürünleri, yağlama yağları ve dizel yakıt üretiminde hammadde olarak kullanılır.
5. Beşinci grup ( akaryakıt) 360-550°C kaynama noktasına sahiptir. Beşinci kısım, ağır yağlama yağları ve mineral yağlar, vazelin ve parafinin üretimi için hammadde olan C 20'den C 36'ya kadar hidrokarbonları içerir.
6. Altıncı grup ( asfalt) 550°C'nin üzerinde kaynama noktasına sahiptir. Bu fraksiyon artık yarı katı ve katı malzemeleri içerir.

Petrol rafinasyonu, aşağıdakilerin katılımını gerektiren oldukça karmaşık bir süreçtir: Çıkarılan doğal hammaddelerden birçok ürün elde edilir - farklı yakıt türleri, bitüm, kerosen, solventler, yağlayıcılar, petrol yağları ve diğerleri. Petrol rafinasyonu hidrokarbonların tesise taşınmasıyla başlar. Üretim süreci Her biri teknolojik açıdan çok önemli olan birkaç aşamadan oluşur.

Geri dönüşüm süreci

Petrol rafinasyon süreci, özel hazırlığıyla başlar. Bunun nedeni doğal hammaddelerde çok sayıda yabancı maddenin bulunmasıdır. Petrol yatağı kum, tuz, su, toprak ve gaz parçacıkları içerir. Madencilik için büyük miktarürünler ve enerji kaynaklarının korunması su kullanır. Bunun avantajları vardır, ancak ortaya çıkan malzemenin kalitesini önemli ölçüde azaltır.

Petrol ürünlerinde yabancı maddelerin bulunması, bunların tesise taşınmasını imkansız hale getirir. Isı eşanjörlerinde ve diğer kaplarda plak oluşumunu tetikleyerek hizmet ömrünü önemli ölçüde azaltırlar.

Bu nedenle, çıkarılan malzemeler karmaşık - mekanik ve ince - temizliğe tabi tutulur. Üretim sürecinin bu aşamasında ortaya çıkan hammaddeler yağ ve yağa ayrıştırılır. Bu, özel yağ ayırıcılar kullanılarak gerçekleşir.

Hammaddeleri saflaştırmak için genellikle hava geçirmez şekilde kapatılmış kaplarda tutulur. Ayırma işlemini etkinleştirmek için malzeme soğuğa veya Yüksek sıcaklık. Elektrikli tuz giderme tesisleri, hammaddelerin içerdiği tuzları uzaklaştırmak için kullanılır.

Yağ ve suyun ayrıştırılması işlemi nasıl gerçekleşir?

İlk saflaştırmanın ardından az çözünen bir emülsiyon elde edilir. Bir sıvının parçacıklarının ikincisinde eşit olarak dağıldığı bir karışımdır. Bu temelde 2 tip emülsiyon ayırt edilir:

• hidrofilik. Yağ parçacıklarının su içerisinde bulunduğu bir karışımdır;
• hidrofobik. Emülsiyon esas olarak içinde su parçacıkları bulunan yağdan oluşur.

Emülsiyonu kırma işlemi mekanik, elektriksel veya kimyasal olarak. İlk yöntem sıvının çökeltilmesini içerir. Bu, belirli koşullar altında gerçekleşir - 120-160 dereceye kadar bir sıcaklığa ısıtma, basıncı 8-15 atmosfere çıkarma. Karışımın delaminasyonu genellikle 2-3 saat içinde gerçekleşir.

Emülsiyon ayırma işleminin başarılı olabilmesi için suyun buharlaşmasının önlenmesi gerekmektedir. Ayrıca saf yağın ayrılması güçlü santrifüjler kullanılarak gerçekleştirilir. Emülsiyon 3,5-50 bin rpm'ye ulaştığında fraksiyonlara bölünür.

Kimyasal bir yöntemin kullanımı, emülsifiye edici maddeler adı verilen özel yüzey aktif maddelerin kullanımını içerir. Yağın su parçacıklarından arındırılması sonucunda adsorpsiyon filminin çözülmesine yardımcı olurlar. Kimyasal yöntem genellikle elektrikle birlikte kullanılır. Son temizleme yöntemi emülsiyonun elektrik akımına maruz bırakılmasını içerir. Su parçacıklarının birleşmesini sağlar. Sonuç olarak karışımdan çıkarılması daha kolay olur ve en yüksek kalitede yağ elde edilir.

Birincil işleme

Petrol üretimi ve rafine edilmesi birkaç aşamada gerçekleşir. Doğal hammaddelerden çeşitli ürünlerin üretiminin bir özelliği, yüksek kalitede saflaştırmadan sonra bile ortaya çıkan ürünün amacına uygun kullanılamamasıdır.

Başlangıç ​​malzemesi, moleküler ağırlık ve kaynama noktası bakımından önemli ölçüde farklılık gösteren çeşitli hidrokarbonların içeriği ile karakterize edilir. Naftenik, aromatik ve parafin niteliğinde maddeler içerir. Hammadde ayrıca uzaklaştırılması gereken organik tipteki kükürt, nitrojen ve oksijen bileşiklerini de içerir.

Mevcut tüm petrol arıtma yöntemleri, onu gruplara ayırmayı amaçlamaktadır. Üretim sürecinde aldıkları geniş aralık farklı özelliklere sahip ürünler.

Doğal hammaddelerin birincil işlenmesi esasına göre gerçekleştirilir. farklı sıcaklıklar kurucu parçalarının kaynatılması. Bu işlemi gerçekleştirmek için, akaryakıttan katrana kadar çeşitli petrol ürünlerinin elde edilmesini mümkün kılan özel tesisler kullanılmaktadır.

Doğal hammaddeleri bu şekilde işlerseniz kullanıma hazır malzeme elde edemezsiniz. daha fazla kullanım. Birincil damıtma yalnızca yağın fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirlemeyi amaçlamaktadır. Bundan sonra daha fazla işleme ihtiyacı belirlenebilir. Ayrıca gerekli süreçleri gerçekleştirmek için kullanılması gereken ekipman türünü de belirlerler.

Birincil petrol rafinerisi

Yağ damıtma yöntemleri

Aşağıdaki yağ arıtma (damıtma) yöntemleri ayırt edilir:

• tek buharlaşma;
• tekrarlanan buharlaşma;
• kademeli buharlaştırma ile damıtma.

Flaş buharlaştırma yöntemi, yağın yüksek sıcaklıkta belirli bir değerde işlenmesini içerir. Sonuç olarak özel bir aparata giren buharlar oluşur. Evaporatör denir. Bu silindirik cihazda buharlar sıvı kısımdan ayrılır.

Tekrarlanan buharlaştırma ile ham madde, belirli bir algoritmaya göre sıcaklığın birkaç kez artırıldığı işleme tabi tutulur. İkinci damıtma yöntemi daha karmaşıktır. Kademeli buharlaşma ile petrolün rafine edilmesi, ana çalışma parametrelerinde yumuşak bir değişiklik anlamına gelir.

Damıtma ekipmanları

Endüstriyel yağ rafinasyonu çeşitli cihazlar kullanılarak gerçekleştirilir.

Tüp fırınları. Buna karşılık, onlar da çeşitli türlere ayrılırlar. Bunlar atmosferik, vakumlu, atmosferik-vakumlu fırınlardır. Birinci tip ekipman kullanılarak, akaryakıt, benzin, gazyağı ve dizel fraksiyonlarının elde edilmesini mümkün kılan petrol ürünlerinin sığ işlenmesi gerçekleştirilir. Sonuç olarak vakum fırınlarında daha fazla verimli çalışma hammaddeler ikiye ayrılır:

• katran;
• yağ parçacıkları;
• gaz yağı parçacıkları.

Ortaya çıkan ürünler kok, bitüm ve yağlayıcıların üretimine tamamen uygundur.

Damıtma sütunları. Bu ekipmanı kullanarak ham petrolün işlenmesi işlemi, onu bir bobin içinde 320 dereceye kadar ısıtmayı içerir. Bundan sonra karışım, damıtma kolonunun ara seviyelerine girer. Ortalama olarak her biri belirli aralıklarla yerleştirilmiş ve sıvı banyosu ile donatılmış 30-60 oluk vardır. Bu, yoğuşma oluştuğunda buharın damlacıklar halinde aşağı doğru akmasına neden olur.

Isı eşanjörleri kullanılarak yapılan işlemler de vardır.

Geri dönüşüm

Yağın özellikleri belirlendikten sonra belirli bir son ürüne olan ihtiyaca bağlı olarak ikincil damıtma türü seçilir. Temel olarak, besleme stoğu üzerinde termal katalitik bir etkiden oluşur. Derin işleme Yağ geri kazanımı çeşitli yöntemler kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Yakıt Bu ikincil damıtma yönteminin kullanılması, bir dizi yüksek kaliteli ürünün (motor benzini, dizel, jet ve kazan yakıtları) elde edilmesini mümkün kılar. İşlemeyi gerçekleştirmek için çok fazla ekipman kullanmanıza gerek yoktur. Bu yöntemin kullanılması sonucunda, ağır hammadde ve tortu fraksiyonlarından bitmiş bir ürün elde edilir. Yakıt damıtma yöntemi şunları içerir:

• çatlama;
• reform;
• hidro-işlem;
• hidrokraking.

Yakıt ve yağ. Bu damıtma yönteminin kullanılmasının bir sonucu olarak, sadece çeşitli yakıtlar, aynı zamanda asfalt ve yağlama yağları da. Bu, asfalt giderme yöntemi kullanılarak yapılır.

Petrokimya. Bu yöntemin ileri teknoloji ekipmanlar kullanılarak uygulanması sonucunda çok sayıda ürün elde edilmektedir. Bu sadece yakıt, yağlar değil aynı zamanda plastik, kauçuk, gübre, aseton, alkol ve çok daha fazlasını da içeriyor.

Etrafımızdaki nesnelerin petrol ve gazdan nasıl yapıldığı - erişilebilir ve anlaşılır

Bu yöntem en yaygın olarak kabul edilir. Kükürtlü veya yüksek kükürtlü yağın işlenmesinde kullanılır. Hidro-işlem, ortaya çıkan yakıtların kalitesini önemli ölçüde artırabilir. Onlardan çeşitli katkı maddeleri çıkarılır - kükürt, nitrojen, oksijen bileşikleri. Malzeme, hidrojen ortamında özel katalizörler kullanılarak işlenir. Bu durumda ekipmandaki sıcaklık 300-400 dereceye, basınç ise 2-4 MPa'ya ulaşır.

Hammaddelerin içerisinde bulunan damıtma sonucu, organik bileşikler aparatın içinde dolaşan hidrojen ile etkileşime girdiğinde ayrışır. Sonuç olarak, katalizörden uzaklaştırılan amonyak ve hidrojen sülfür oluşur. Hidro-işlem, ham maddelerin %95-99'unu işlemenize olanak sağlar.

Katalitik çatlama

Damıtma, 550 derece sıcaklıkta zeolit ​​içeren katalizörler kullanılarak gerçekleştirilir. Çatlama çok kabul edilir etkili yöntem Hazırlanan hammaddelerin işlenmesi. Yardımı ile akaryakıt fraksiyonlarından yüksek oktanlı motor benzini elde edilebilir. Bu durumda saf ürünün verimi %40-60'tır. Sıvı gaz da elde edilir (orijinal hacmin %10-15'i).

Katalitik reformlama

Reformasyon, 500 derece sıcaklıkta ve 1-4 MPa basınçta bir alüminyum-platin katalizör kullanılarak gerçekleştirilir. Aynı zamanda ekipmanın içerisinde hidrojen ortamı mevcuttur. Bu yöntem naftenik ve parafinik hidrokarbonları aromatik olanlara dönüştürmek için kullanılır. Bu, üretilen ürünlerin oktan sayısını önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır. Katalitik dönüştürme kullanıldığında, saf malzemenin verimi, geri kazanılan ham maddenin %73-90'ı kadardır.

Hidrokraking

Yüksek basınca (280 atmosfer) ve sıcaklığa (450 derece) maruz kaldığında sıvı yakıt elde etmenizi sağlar. Bu işlem aynı zamanda güçlü katalizörlerin (molibden oksitler) kullanılmasıyla da gerçekleşir.

Hidrokraking, doğal hammaddeleri işlemenin diğer yöntemleriyle birleştirilirse, benzin ve jet yakıtı formundaki saf ürünlerin verimi% 75-80'dir. Yüksek kaliteli katalizörler kullanıldığında rejenerasyonları 2-3 yıl gerçekleştirilemeyebilir.

Ekstraksiyon ve asfalt giderme

Ekstraksiyon, hazırlanan ham maddenin çözücüler kullanılarak gerekli fraksiyonlara bölünmesini içerir. Daha sonra mum alma işlemi gerçekleştirilir. Yağın akma noktasını önemli ölçüde azaltmanıza olanak tanır. Ayrıca ürün almak için Yüksek kalite hidro-işlemden geçirilmiştir. Ekstraksiyon sonucunda dizel yakıt elde edilebilir. Bu teknik aynı zamanda çıkarmak için de kullanılır. aromatik hidrokarbonlar hazırlanmış hammaddelerden.

Petrol hammaddesinin damıtılmasının son ürünlerinden reçine-asfalten bileşikleri elde etmek için asfalttan arındırma gereklidir. Ortaya çıkan maddeler, diğer işleme yöntemleri için katalizör olarak bitüm üretiminde aktif olarak kullanılır.

Diğer işleme yöntemleri

Doğal hammaddelerin işlenmesi birincil damıtma başka yollarla da yapılabilir.

Alkilasyon. Hazırlanan malzemelerin işlenmesinden sonra yüksek kaliteli benzin bileşenleri elde edilir. Yöntem, olefin ve parafin hidrokarbonların kimyasal etkileşimine dayanarak yüksek kaynama noktalı parafinik hidrokarbon elde edilmesine dayanır.

İzomerizasyon. Bu yöntemin kullanılması, düşük oktanlı parafinik hidrokarbonlardan daha yüksek oktan sayısına sahip bir madde elde edilmesini mümkün kılar.

Polimerizasyon. Butilenlerin ve propilenin oligomerik bileşiklere dönüştürülmesini sağlar. Sonuç olarak benzin üretimi ve çeşitli petrokimyasal işlemler için malzemeler elde edilir.

koklaştırma. Petrolün damıtılmasından sonra elde edilen ağır fraksiyonlardan petrol kok üretiminde kullanılır.

Petrol rafinaj endüstrisi gelecek vaat eden ve gelişen bir endüstridir. Üretim süreci, yeni ekipman ve tekniklerin tanıtılmasıyla sürekli olarak iyileştirilmektedir.

Video: Petrol rafinerisi

Petrol, özellikleri, uygulama kapsamı ve işleme teknolojileri farklı olan birçok bileşenden - fraksiyonlardan - oluşur. Petrol rafineri üretiminin birincil süreçleri, bireysel fraksiyonların izole edilmesini mümkün kılar, böylece benzin, dizel, gazyağı ve diğerleri gibi iyi bilinen ticari ürünlerin daha fazla üretimi için hammaddeler hazırlanır.

İstikrar her şeyden önce gelir

Petrol, üretime girmeden önce saha sahasında ön hazırlığa tabi tutulur. Gaz-yağ ayırıcıların yardımıyla en hafif, gazlı bileşenler ondan uzaklaştırılır. Bu, esas olarak metan, etan, propan, bütan ve izobütandan, yani molekülleri bir ila dört karbon atomu (CH4'ten C4H10'a kadar) içeren hidrokarbonlardan oluşan ilişkili petrol gazıdır (APG). Bu işleme petrol stabilizasyonu denir - bundan sonra yağın hidrokarbon bileşimini ve bazik yapısını koruyacağı anlaşılmaktadır. fizikokimyasal özellikler Taşıma ve depolama sırasında.

Nesnel olarak konuşursak, rezervuar yağının gazı yukarı doğru hareket ettikçe kuyuda başlar: sıvıdaki basınç düşüşü nedeniyle gaz yavaş yavaş ondan salınır. Bu nedenle, en üstte iki fazlı bir akışla uğraşmak zorundayız - yağ / ilgili gaz. Ortak depolama ve nakliyeleri ekonomik açıdan kârsız ve teknolojik açıdan zor olduğu ortaya çıkıyor. İki fazlı akışı bir boru hattı boyunca hareket ettirmek için, gazın yağdan ayrılmaması ve boruda gaz tıkaçları oluşturmaması için içinde sabit karıştırma koşullarının yaratılması gerekir. Bütün bunlar ek maliyetler gerektirir. Gaz-yağ akışını bir ayırıcıdan geçirmenin ve APG'yi yağdan mümkün olduğunca ayırmanın çok daha kolay olduğu ortaya çıktı. Bileşenleri atmosfere hiç buharlaşmayacak olan, kesinlikle kararlı bir yağ elde etmek neredeyse imkansızdır. Gazın bir kısmı hala kalacak ve rafinasyon işlemi sırasında çıkarılacaktır.

Bu arada, ilgili petrol gazının kendisi, petrokimya üretimi için bir hammadde olduğu kadar, elektrik ve ısı üretmek için kullanılabilecek değerli bir hammaddedir. Gaz işleme tesislerinde teknik olarak saf bireysel hidrokarbonlar ve bunların karışımları APG'den elde edilir, sıvılaştırılmış gazlar, kükürt.

Damıtma tarihinden

Damıtma veya damıtma, sıvıları buharlaştırma ve ardından yoğunlaşma yoluyla ayırma işlemidir. Bu sürecin ilk kez ustalaştığına inanılıyor. Antik MısırÖlülerin cesetlerini mumyalamak için sedir reçinesinden yağ elde etmek için kullanıldığı yer. Daha sonra Romalılar da sedir yağı elde etmek için katran içmeye başladılar. Bunu yapmak için, bir tencere reçine ateşe verildi ve üzerinde yağın toplandığı yünlü bir bezle örtüldü.

Aristoteles, "Meteoroloji" adlı eserinde damıtma sürecini anlattı ve ayrıca buharları alev alabilen şaraptan da bahsetti - bu, gücünü arttırmak için daha önce damıtılmış olabileceğinin dolaylı bir kanıtıdır. Diğer kaynaklardan şarabın M.Ö. 3. yüzyılda damıtıldığı biliniyor. e. V Antik Roma Ancak brendi yapmak için değil, boya yapmak için.

Damıtmanın bir sonraki sözü MS 1. yüzyıla kadar uzanıyor. e. İskenderiye simyacılarının eserleriyle ilişkilidir. Daha sonra bu yöntem Yunanlılardan Araplar tarafından benimsenerek deneylerinde aktif olarak kullanıldı. Ayrıca 12. yüzyılda alkolün damıtılmasının Salerno tıp fakültesinde yapıldığı da güvenilir bir şekilde bilinmektedir. Ancak o günlerde alkol damıtıkları içecek olarak değil ilaç olarak kullanılıyordu. 13. yüzyılda Floransalı doktor Tadeo Alderotti, bir sıvı karışımının fraksiyonlanmasını (ayırılmasını) ilk gerçekleştiren kişi oldu. Tamamen damıtma konusuna ayrılan ilk kitap 1500 yılında yayımlandı. Alman doktor Hieronymus Brunschwig.

Uzun bir süre, damıtma için oldukça basit cihazlar kullanıldı - bir alambik (buharı çıkarmak için tüplü bir bakır kap) ve bir imbik (dar ve uzun eğimli bir ağzı olan bir cam şişe). Teknoloji 15. yüzyılda gelişmeye başladı. Bununla birlikte, ters yönlü sıvı ve buhar akışları arasında ısı alışverişinin meydana geldiği, petrol damıtma için modern damıtma kolonlarının öncülleri yalnızca 19. yüzyılın ortalarında ortaya çıktı. % 96 oranında alkol elde etmeyi mümkün kıldılar yüksek derece temizlik.

Sahada yağdan su ve mekanik yabancı maddeler de ayrıştırılır. Bundan sonra ana petrol boru hattına girer ve petrol rafinerisine (rafineri) gönderilir. Rafinasyona başlamadan önce yağın, ekipmanın korozyonuna neden olan, boru duvarlarına yerleşen ve pompaları ve valfleri kirleten içerdiği tuzlardan (sodyum, kalsiyum ve magnezyum klorürler ve sülfatlar) temizlenmesi gerekir. Bu amaçla elektrikli tuz giderme üniteleri (EDU) kullanılmaktadır. Yağ suyla karıştırılarak bir emülsiyon elde edilir - yağın içinde tuzun çözündüğü mikroskobik su damlacıkları. Elde edilen karışım maruz bırakılır Elektrik alanı tuzlu su damlacıklarının birbiriyle birleşmesine ve ardından yağdan ayrılmasına neden olur.

Petrol, hidrokarbonların ve hidrokarbon olmayan bileşiklerin karmaşık bir karışımıdır. birincil damıtma yardımıyla yalnızca daha az karmaşık bir karışım içeren damıtık parçalara ayrılabilir. Karmaşık bileşimleri nedeniyle yağ fraksiyonları belirli sıcaklık aralıklarında kaynayarak uzaklaşır.

Fraksiyonel kompozisyon

Birçok rafineri prosesi, petrolün veya petrol ürünlerinin ısıtılmasını gerektirir. Bu amaçla tüp fırınlar kullanılmaktadır. Hammaddelerin gerekli sıcaklığa ısıtılması, 100-200 mm çapındaki borulardan yapılmış kangallarda meydana gelir.

Petrol çok sayıda farklı hidrokarbondan oluşur. Moleküllerinin kütleleri farklıdır ve bu da onları oluşturan karbon ve hidrojen atomlarının sayısına göre belirlenir. Bir veya başka bir petrol ürününü elde etmek için çok spesifik özelliklere sahip maddelere ihtiyaç vardır, bu nedenle rafinerilerde petrolün rafine edilmesi, fraksiyonlara ayrılmasıyla başlar.

Amerikan Petrol Enstitüsü'nün petrol rafinerisi ve petrokimya endüstrileri üzerine yürüttüğü bir araştırmaya göre, modern rafinerilerde üretilen ve bireysel özelliklere sahip petrol ürünleri yelpazesinin toplamı 2.000'den fazladır.

Bir fraksiyon farklı hidrokarbon molekülleri içerebilir, ancak çoğunun özellikleri benzerdir ve molekül ağırlığı belirli sınırlar içinde değişir. Fraksiyonların ayrılması damıtma yoluyla gerçekleşir ve farklı hidrokarbonların farklı kaynama noktalarına sahip olduğu gerçeğine dayanır: daha hafif olanların daha düşük, daha ağır olanların daha yüksek olduğu gerçeğine dayanır. Bu işleme damıtma denir.

Petrolün ana fraksiyonları, içindeki hidrokarbonların kaynadığı sıcaklık aralıklarına göre belirlenir: benzin fraksiyonu - 28–150°C, kerosen fraksiyonu - 150–250°C, dizel fraksiyonu veya gaz yağı, - 250–360°C , akaryakıt - daha yüksek 360°C. Örneğin, 120°C'lik bir sıcaklıkta benzinin çoğu zaten buharlaşmıştır ancak gazyağı ve dizel yakıt sıvı haldedir. Sıcaklık 150°C'ye yükseldiğinde kerosen kaynamaya ve buharlaşmaya başlar; 250°C'den sonra ise dizel kaynamaya başlar.

Petrol rafinasyonunda kullanılan fraksiyonlar için çok sayıda özel isim vardır. Örneğin kafa buharı, birincil işlem sırasında elde edilen en hafif kısımdır. Gaz halindeki bir bileşene ve geniş bir benzin fraksiyonuna ayrılırlar. Yan kayışlar gazyağı fraksiyonu, hafif ve ağır gaz yağıdır.

Sütundan sütuna

Damıtma sütunu

Damıtma kolonu, içinde özel bölmelerin (plakalar veya nozullar) bulunduğu dikey bir silindirdir. Isıtılmış yağ buharları kolona beslenir ve yükselir. Daha hafif fraksiyonlar buharlaştıkça sütunda daha yükseğe çıkacaklardır. Belirli bir yüksekliğe yerleştirilen her plaka bir tür filtre olarak düşünülebilir - içinden geçen buharlarda giderek daha az miktarda ağır hidrokarbon kalır. Belirli bir plaka üzerinde yoğunlaşan veya oraya ulaşmayan buharın bir kısmı aşağı doğru akar. Reflü adı verilen bu sıvı, yükselen buharla karşılaşır, ısı alışverişi meydana gelir, bunun sonucunda geri akışın düşük kaynama noktalı bileşenleri tekrar buhara dönüşerek yukarı doğru yükselir, buharın yüksek kaynama noktalı bileşenleri ise yoğunlaşarak aşağı doğru akar. geri kalan reflü. Bu sayede fraksiyonların daha doğru bir şekilde ayrılması mümkün olur. Damıtma kolonu ne kadar yüksek olursa ve ne kadar çok plakaya sahip olursa, fraksiyonlar o kadar dar elde edilebilir. Modern rafinerilerde kolonların yüksekliği 50 m'yi aşmaktadır.

Petrolün en basit atmosferik damıtılması, sıvının basitçe ısıtılması ve buharın daha da yoğunlaştırılmasıyla gerçekleştirilebilir. Buradaki tüm seçim, farklı kaynama sıcaklığı aralıklarında oluşan buharların yoğunlaşmasının toplanması gerçeğinde yatmaktadır: önce hafif, düşük kaynama noktalı fraksiyonlar kaynayıp sonra yoğunlaşır ve ardından orta ve ağır, yüksek kaynama noktalı hidrokarbon fraksiyonları. Elbette bu yöntemle dar fraksiyonlara ayırmadan bahsetmeye gerek yok çünkü yüksek kaynama noktalı fraksiyonların bir kısmı damıtma ürününe giriyor ve düşük kaynama noktalı olanlardan bazılarının kendi sıcaklık aralıklarında buharlaşma zamanı yok. Daha dar fraksiyonlar elde etmek için, damıtma kolonlarının inşa edildiği düzeltme ile damıtma kullanılır.

50
metre veya daha fazla, modern rafinerilerdeki damıtma kolonlarının yüksekliği

Bireysel fraksiyonlar ayrıca daha homojen bileşenlere ayırmak için tekrarlanan atmosferik damıtma işlemine de tabi tutulabilir. Böylece, geniş bir fraksiyon bileşimine sahip benzinlerden benzen, toluen ve ksilen fraksiyonları elde edilir - bireysel aromatik hidrokarbonların (benzen, toluen, ksilen) üretimi için hammaddeler. Dizel fraksiyonu ayrıca tekrarlanan damıtma ve ek ayırma işlemlerine de tabi tutulabilir.

Modern atmosferik tesislerde yağın damıtılması, bir damıtma kolonunda tek buharlaştırma, birbirini takip eden iki kolonda çift buharlaştırma veya bir ön buharlaştırma kolonunda hafif fraksiyonların ön buharlaştırılmasıyla damıtma şeklinde gerçekleştirilebilir.

Modern atmosferik tesislerde ve kombine tesislerin atmosferik bölümlerinde yağın damıtılması gerçekleştirilebilir Farklı yollar: bir damıtma sütununda flaş, seri olarak iki sütunda çift flaş veya bir ön flaş sütununda ışık uçlarının önceden buharlaştırılmasıyla damıtma. Damıtma kolonları aynı zamanda minimum basınçta buhar yoğunlaşmasının meydana geldiği vakumlu da olabilir.

atmosferik damıtma (atmosferik damıtma) sırasında 360°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kaynayan fraksiyonlar atmosferik basınç) ayrılmaz, çünkü daha yüksek bir sıcaklıkta termal ayrışma (çatlama) başlar: büyük moleküller daha küçük moleküllere ayrılır ve hammaddenin bileşimi değişir. Bunu önlemek için atmosferik damıtma kalıntısı (fuel oil) bir vakum kolonunda damıtılır. Herhangi bir sıvı vakumda daha düşük bir sıcaklıkta kaynadığından, bu daha ağır bileşenlerin ayrılmasına olanak tanır. Bu aşamada yağlama yağı fraksiyonları, termal veya katalitik kırma için hammaddeler ve katran ayrılır.

Sırasında birincil işlem elde etmek farklı şekiller Daha sonra ikincil işlemler yoluyla kimyasal dönüşümlere uğrayacak olan hammaddeler. Zaten tanıdık isimleri var - benzin, gazyağı, dizel - ancak henüz ticari petrol ürünlerine yönelik gereksinimleri karşılamıyorlar. Tüketici kalitesini iyileştirmek, saflaştırmak, belirli özelliklere sahip ürünler yaratmak ve petrol rafinasyon derinliğini arttırmak için bunların daha fazla dönüştürülmesi gereklidir.

Petrol damıtma prensipleri

Herhangi bir karışımın (özellikle yağın) damıtma yoluyla fraksiyonlara ayrılması, bileşenlerinin kaynama noktaları arasındaki farka dayanır. Dolayısıyla, bir karışım iki bileşenden oluşuyorsa, buharlaşma sırasında kaynama noktası daha düşük olan bileşen (düşük kaynama noktası, LBC) buharlaşır ve daha yüksek kaynama noktasına sahip bileşen (yüksek kaynama noktası, HBO) sıvı içinde kalır. durum. Ortaya çıkan buhar, bir damıtık oluşturmak üzere yoğunlaşır; buharlaşmamış sıvıya kalıntı adı verilir. Böylece, NCC damıtma ürününe, VCC ise kalıntıya girer.

Açıklanan işleme basit damıtma denir. Bileşenlerin en eksiksiz şekilde ayrılması için daha karmaşık bir damıtma türü kullanılır - düzeltme ile damıtma. Doğrultma, damıtma sırasında oluşan buharların, bu buharların yoğunlaşmasından kaynaklanan sıvı ile karşıt akım temasından oluşur. Kolonda düzeltmeyi gerçekleştirmek için yukarıya doğru bir buhar akışı ve aşağıya doğru bir sıvı akışı oluşturmak gerekir. İlk akış, kolonun alt (damıtma) kısmına verilen ısı nedeniyle oluşur, ikincisi ise kolonun üst (konsantrasyon) kısmına sağlanan soğuk sulama nedeniyle oluşur (diğer sulama türleri için aşağıya bakın).

Pirinç. 4.1 Başlık plakasının şeması: 1 plakalı; 2- drenaj camı; 3--kapak; 4- buharların geçişi için boru; 5- buharların geçişi için kapaktaki yuvalar; 6- plaka üzerinde sıvı seviyesi oluşturmak için tutucu bölme; 7- sütunlu duvar; 8 halkalı alan

Kolon tepsilerinde iki faz bulunmaktadır: buhar; (daha yüksek sıcaklıkta) ve sıvı (daha düşük sıcaklıkta). Bu durumda buharlar soğutulur ve yüksek kaynama noktalı bileşenin bir kısmı yoğunlaşarak sıvıya dönüşür. Sıvı ısınır ve düşük kaynama noktalı bileşenin bir kısmı ondan buharlaşarak buhar fazına geçer. Bu işlem her plakada birden çok kez gerçekleşir. Petrol ve petrol ürünlerinin damıtılması ve rektifikasyonu sürecinde doymuş buhar basıncı ve buhar-sıvı dengesi belirleyici rol oynar.

Bu işlem her plakada birden çok kez gerçekleşir. Petrol ve petrol ürünlerinin damıtılması ve rektifikasyonu sürecinde doymuş buhar basıncı ve buhar-sıvı dengesi belirleyici rol oynar.

Sıvı buhar basıncı.

Bir sıvının doymuş buhar basıncı, sıvı ile denge koşulları altında belirli bir sıcaklıkta buharının geliştirdiği basınçtır. Bu basınç, sıcaklığın artmasıyla ve sıvının buharlaşma ısısının azalmasıyla artar. Hafif petrol ürünlerinde yer alan hidrokarbonların doymuş buharlarının sıcaklığa bağlı olarak basınç eğrileri Şekil 4.2'de gösterilmektedir.

Karışımların ve yağ fraksiyonlarının doymuş buhar basıncı yalnızca sıcaklığa değil aynı zamanda sıvı ve buhar fazlarının bileşimine de bağlıdır. Görünüşe göre çok Düşük sıcaklık veya yeterince yüksek bir basınçta tüm gazlar sıvı hale gelmelidir. Ancak her gazın, basınç artışıyla sıvıya dönüşemeyeceği bir sıcaklık vardır. Bu sözde kritik sıcaklık T cr. Kritik sıcaklığa karşılık gelen buhar basıncına denir kritik basınç P Kr - Kritik sıcaklık ve basınçtaki gazın özgül hacmine denir kritik hacim. Kritik noktada gaz ve sıvı halleri arasındaki süreksizlik ortadan kalkar.

Damıtma (damıtma) petrol ve gazların fiziksel olarak birbirinden ve orijinal karışımdan sıcaklık limitleri (veya kaynama noktası) bakımından farklı olan fraksiyonlara (bileşenlerine) ayrılması işlemidir. İşlemi gerçekleştirme yöntemine göre basit ve karmaşık damıtma ayırt edilir.

Petrol damıtmanın iki ana yöntemi vardır: kademeli veya çoklu buharlaştırmayla (durağan halde); tek buharlaştırmalı (tüp fırınlarda). Kademeli buharlaşma ile ortaya çıkan buharlar derhal sistemden uzaklaştırılır (örneğin, petrol ürünlerinin standart bir aparatta ve ayrıca sabit bir pilin küplerinden birinde damıtılması sırasındaki fraksiyonlar). Tek buharlaştırma sırasında ürün, boru şeklindeki bir fırında belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılarak istenen damıtma sağlanır ve tüm ısıtma süresi boyunca buharlar sıvıdan ayrılmaz - sistemin bileşimi değişmez. İstenilen sıcaklığa ulaşıldığında sistemde oluşan sıvı ve buhar fazları ayrıştırılır. Bu ayırma, ürünün bir tüp fırın içinde ısıtıldıktan sonra girdiği bir kolon veya buharlaştırıcıda (evaporatör) meydana gelir. Ayrılmadan önce, her iki faz da (buhar ve sıvı) birbiriyle dengededir, bu nedenle tek buharlaşmaya denge de denir. Böylece, yağın tek bir buharlaştırmayla damıtılması sırasında, belirli bir sıcaklıkta oluşan buhar karışımının tamamı, sıvı kalıntıdan hemen ayrılır ve daha sonra bir fraksiyona bölünür.

Yağın tek bir buharlaştırma ile damıtılması, birkaç saat süren küp şeklinde kademeli buharlaştırmanın aksine, birkaç dakika içinde ve daha düşük sıcaklıklarda gerçekleşir. Bu, tek buharlaşma sırasında düşük kaynama noktalı fraksiyonların, düşük sıcaklıklarda yüksek kaynama noktalı bileşenlerin buharlaşmasını teşvik etmesiyle açıklanmaktadır.

Şekil 4.3 İzobarik eğriler

Buharlaşma sürecini açıklamak için izobarik eğrileri alalım (Şekil 3.6). Düşük kaynama noktalı bileşene (LBC) sahip bir sıvı olduğunu varsayalım. Ao bir sıcaklıkta t 0. Sistemin bu durumu şu nokta ile karakterize edilir: Ao. Sıvıyı ısıtmaya başlayalım. Grafiksel olarak bu düz bir çizgiyle temsil edilecektir bir 0 bir 1 ordinat eksenine paraleldir. Sıcaklığa ulaştığında sıvı t 1 kaynamaya başlar (bu, izobar oluşturma yönteminden kaynaklanır).

Sıvı ve buhar dengesi dikkate alınarak ortaya çıkan buharın bileşimi yatay olarak belirlenir. bir 1 B 1, bir noktada buhar fazı eğrisi ile kesişene kadar gerçekleştirilir. Aslında doymuş buharların sıcaklığı t 1, daha sonra bileşimleri noktaya göre belirlenir B1 apsisi şuna eşit olan t 1(Serbest kalan buhar miktarının ihmal edilebilir olduğu ve sıvının kaynama öncesi ve sonrası bileşiminin değişmeden ve xo'ya eşit kaldığı varsayımı yapılır).

Şimdi başka bir durumu ele alalım. Aynı xo bileşimi karışımının daha yüksek bir t sıcaklığına ısıtıldığını varsayalım. Bu durumda, t 1 sıcaklığında oluşmaya başlayan buharlar sıvıdan ayrılmaz, bu nedenle hem buhar hem de sıvı dahil tüm sistemin bileşimi sabit ve xo'ya eşit kalır. C noktasında t sıcaklığına ulaştığımızda buharları sıvıdan ayırdık. Bu buhar ve sıvıların bileşimi nedir? Bu sorunu çözmek için, t sıcaklığına karşılık gelen C noktasından geçen yatay bir AB çizgisi çizmek yeterlidir. Bu yatay çizginin A'dan B'ye izobar eğrileriyle kesişme noktaları sırasıyla sıvı x ve buhar y'nin bileşimini gösterecektir. Sistem daha yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında t2, durumu x2 ve y2 konsantrasyonlarına sahip A2 ve B2 noktaları ile karakterize edilir. Bu durumda y2, xo ile çakışır, yani. y2 = xo, bu ancak tüm sıvının tamamen buharlaşmasıyla mümkündür. Dolayısıyla t2, tek bir buharlaşma sırasında xo bileşimindeki bir sıvının tamamen buharlaşma sıcaklığıdır; sıcaklıktaki daha fazla bir artışa yalnızca buharın aşırı ısınması eşlik eder. Yukarıdakilerden, alt eğri ile sınırlanan alanda bulunan herhangi bir noktanın yalnızca sıvı fazın varlığını karakterize ettiği ve izobarlarla (mercek alanı) sınırlanan alanda bulunan bir noktanın hem buhar hem de sıvı fazların eşzamanlı varlığını karakterize ettiği sonucu çıkmaktadır. , bölgede bulunan - yalnızca buhar fazının varlığı. (Bkz. S.V. Verzhichinskaya, Petrol ve gaz kimyası ve teknolojisi, s. 60-65).

Yağın ve fraksiyonlarının kaynama noktasını düşürme yöntemleri

Yağın ısıtma sıcaklığı arttığında ve ısıtma süresi arttığında, yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbonların ayrışması başlar - buna çatlama denir. Yağın bileşimine bağlı olarak bu an 320-360°C sıcaklıklarda meydana gelir. Ancak bazı durumlarda, özellikle damıtılmış yağların üretimi için yüksek kaynama noktalı fraksiyonlar ve katalitik parçalama için hammaddeler elde edilirken, yağın belirtilen sınırların üzerinde ısıtılması gerekir. Yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbonların ayrışmasını önlemek için işleme sırasında kaynama noktasının düşürülmesi gerekir. Bu, vakumlu damıtma veya buhar enjeksiyonu (bazen her ikisi) ile elde edilir.

Vakum (nadirleştirme), vakum pompaları kullanılarak gaz kolonundan pompalama (emme) veya bunların yoğunlaşması sonucu elde edilir. Böyle bir cihazdaki basınca artık denir.

Her zaman atmosferik değerin altındadır (101,3 mPa veya 760 mm Hg). Vakum, 101,3 mPa (760 mm Hg) ile artık basınç arasındaki fark olarak tanımlanır. Örneğin, kalan basınç 13,3 mPa (100 mm Hg) ise vakum: 101,3 - 13,3 = 88 mPa (760 - 100 = 660 mm Hg). İncirde. Şekil 3.8, yağın yüksek moleküler fraksiyonları için kaynama noktasının basınca yaklaşık bağımlılığını göstermektedir. ortalama sıcaklık 350 ila 500 ° C arasında kaynar. Yani basınç ne kadar düşük olursa fraksiyonun kaynama noktası o kadar hızlı düşer. Örneğin, 13,3 mPa (100 mm Hg) artık basınçta ortalama kaynama noktası 450 ° C olan bir fraksiyon için kaynama noktasındaki azalma 110 ° C'dir (A noktası), yani bu koşullar altındaki fraksiyon kaynar 450 - 110 = = 340 ° C'de ve 0,665 mPa (5 mm Hg) artık basınçta - 236 ° C'de (450 -214 = 236 ° C, B noktası). Ortalama kaynama noktası 500°C olan bir kısım için, 13,3 mPa (100 mm Hg) artık basınçta kaynama noktasındaki azalma 117°C'dir (B noktası) ve 350°C'lik bir kısım için - 350 - 94 = 256°C (G noktası)

Kaynama noktasının buhar damıtma yoluyla düşürülmesi, petrol rafineri endüstrisinde, özellikle akaryakıtın damıtılmasında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Yağın damıtılması sırasında su buharının etkisi (buhar, cihazın tabanının üzerinde bulunan bir ana likör yoluyla verilir) şu şekilde özetlenebilir: sayısız buhar kabarcığı, yağın içinde büyük bir serbest yüzey oluşturur ve buradan, yağ, bu kabarcıklara buharlaşır. . Yağın buhar basıncı, atmosferik basınçtan düşük olduğundan, bunun üstesinden gelmeye, yani kaynama ve damıtmanın gerçekleşmesine yeterli değildir, ancak su buharının basıncı, yağın buhar basıncına eklenir, yani toplam (Dalton yasasına göre) ) atmosferik basınçtan biraz daha yüksek ve yağın kaynatılması ve damıtılması için yeterli olan bir basınca neden olur.

Buhar basıncı, sıvı kolonunun ve aparattaki basıncın yanı sıra boru hatlarının hidrolik direncini de aşabilecek şekilde tutulmalıdır. Tipik olarak buhar, 0,2 MPa'dan (2 kgf/cm2) daha yüksek bir basınçta kullanılır; Buharın kuru olması gerekir, bu nedenle fırın bobinlerinden birinde sıklıkla aşırı ısınır.

Yalnızca vakum kullanılarak damıtma sıcaklığında önemli bir azalma, düşük bir artık basınç oluşturulmasını gerektirir, bu da vakum kurulumunun maliyetini artırır ve çalışmasını zorlaştırır; vakum olmadan buhar damıtmanın kullanılması da büyük bir buhar tüketimine neden olur ve bu da gerektirir. buhar üretimiyle ilgili yüksek maliyetler (örneğin damıtma için Otomatik damıtılmış buhar tüketimi% 75'e ulaşır). Bu nedenle, yüksek moleküllü petrol ürünlerinin damıtılması için en karlı seçenek, damıtılmış petrol ürününe canlı buhar beslemesi ile vakumun birleşimidir. Bu kombinasyon, katalitik kırma veya hidrokraking için hammaddeler olan yağ damıtıkları üretmek için akaryakıtın damıtılmasında kullanılır.

Düzeltme ile yağ damıtma

Genel bilgi süreç hakkında. Fabrika koşullarında tek buharlaştırmalı yağ damıtımı borulu ünitelerde gerçekleştirilir. Fırın borularında istenilen sıcaklığa kadar ısıtılan yağ, damıtma kolonuna girer. Burada iki aşamaya ayrılmıştır. Birincisi - buhar fazı - yukarı doğru akar ve ikincisi - sıvı - içeri akar alt kısım sütunlar. İhtiyaca göre yağ veya başka bir ürünün damıtılması sırasında belirli kaynama sınırlarına sahip fraksiyonlar elde edilir. Yukarıda bahsedildiği gibi hidrokarbonların tekrar tekrar buharlaştırılması ve yoğunlaşması yoluyla elde edilen bu petrol ayrımına rektifikasyon denir.

Çift karışımın (iki bileşenden oluşan bir karışım) rektifiye edilmesi sırasında, düşük kaynama noktalı bileşen kolonun üst kısmından buhar şeklinde ayrılır ve yüksek kaynama noktalı bileşen, kolonun alt kısmından sıvı şeklinde ayrılır. . İncirde. Şekil 4.5 benzen ve tolüen karışımının rektifikasyonunun diyagramını göstermektedir. Bu karışım fırında ısıtıldıktan sonra bir hat vasıtasıyla damıtma kolonuna girer. Kolonun tepesinde, benzen buharı (düşük kaynama noktalı bir bileşen), yoğunlaştırılmış benzenin bir kısmı geri akış olarak hattan girdiği yerden yoğunlaştırıcı 2'ye bir hat üzerinden girer ve geri kalanı, hat IV boyunca buzdolabı 3 aracılığıyla soğutucuya boşaltılır. mal deposu. Kolonun alt kısmında buharın VI hattından girdiği bir ısıtıcı bulunmaktadır. Toluen (yüksek kaynama noktalı bir bileşen), V hattı yoluyla (buzdolabı aracılığıyla) ürün parkına kadar sütundan çıkarılır. Benzen ve toluen karışımını ayırırken kolonun üst kısmındaki sıcaklık 80,4 ° C olmalıdır, yani saf benzenin kaynama noktasına karşılık gelmelidir; Kolonun alt kısmında sıcaklık 110°C'nin üzerinde olmalıdır. Benzen, toluen ve ksilen gibi üç bileşenden oluşan bir karışımın damıtılması için iki sütun gereklidir. İtibaren

Şekil 4.5 Çift karışım düzeltme şeması

Birinci sütunun alt kısmından ksilen alınır ve üst kısımdan benzen ve toluen karışımı alınır ve bu, Şekil 4.5'te gösterildiği gibi ikinci sütunda benzen ve tolüene ayrılır.

N bileşen veya kesir elde etmek amacıyla karmaşık bir karışımı (yağ içeren) düzeltmek için (n-1) basit sütuna ihtiyacınız vardır. Bu çok hantaldır ve büyük sermaye yatırımları ve işletme maliyetleri gerektirir. Bu nedenle, petrol rafinerilerinde, sanki içine su buharının sağlandığı iç veya dış (Şekil 4.6) sıyırma bölümlerine sahip birkaç basit sütundan oluşuyormuş gibi karmaşık bir sütun inşa edilir. Yüksek kapasiteli kurulumlarda uzak sıyırma bölümleri üst üste yerleştirilir ve bunlar bir sıyırma kolonu oluşturur (Şekil 4.7). İşlem her plakada gerçekleşir. Aynı zamanda, damıtma kolonunun normal çalışması için, geri akış (plakadaki sıvı) ile artan buhar akışı ve karşılık gelen sıcaklık rejimi arasında yakın temas gereklidir.

Birincisi kapakların ve tepsilerin tasarımıyla, ikincisi ise kolonun tepesinde yüksek kaynama noktalı bileşenlerin (ısıyı uzaklaştırarak) yoğunlaşmasını sağlayan geri akış sağlanmasıyla sağlanır. Yukarıda belirtildiği gibi yukarı doğru bir buhar akışının oluşturulması, bir fırında veya küp içinde ısıtılmasının yanı sıra, kolonun tabanındaki sıvı fazın kazanlar veya su buharı kullanılarak kısmen buharlaştırılmasıyla sağlanır.

Sulamanın sağlanması kolonun üst kısmındaki sıcaklığı düzenler, aşağıya doğru bir sıvı akışı oluşturur ve aşağıdan yukarıya doğru kolondan geçen buharın sıcaklığında gerekli azalmayı sağlar.

Yönteme bağlı olarak sulama soğuk (keskin), sıcak (derin) ve sirkülasyonlu olabilir (Şekil 3.12).

Sıcak sulama

Kısmi kondansatör, kolonun tepesine yatay veya dikey olarak monte edilen bir kabuk ve borulu ısı değiştiricidir (Şekil 4.8a). Soğutma maddesi su, bazen de ham maddelerdir. Borular arası boşluğa giren buharlar kısmen yoğuşturularak sulama şeklinde üst plakaya geri döndürülür ve rektifiye edilen buharlar yoğuşturucudan uzaklaştırılır. Kurulum ve bakımın zorluğu ve kapasitörün önemli ölçüde korozyonu nedeniyle bu yöntem sınırlı kullanım alanı bulmuştur.

Soğuk (keskin) sulama(Şekil 4.8b). Kolonun tepesinden ısının uzaklaştırılmasına yönelik bu yöntem, petrol rafine etme uygulamasında en yaygın olanıdır. Kolonun tepesinden çıkan buhar akışı, bir yoğunlaştırıcı - buzdolabında (su veya hava) tamamen yoğunlaştırılır ve bir kaba veya ayırıcıya girer, buradan rektifiye edilen ürünün bir kısmı, soğuk buharlaşan bir geri akış olarak rektifikasyon kolonuna geri pompalanır ve bakiye tutarı hedef ürün olarak çıkarılır.

Dolaşımlı buharlaşmayan sulama (Şekil 4.8c) Petrol arıtma teknolojisinde bir kolonun konsantrasyon bölümündeki ısının uzaklaştırılmasına yönelik bu seçenek, yalnızca üstteki sıcaklığı düzenlemek için değil, aynı zamanda karmaşık kolonların orta bölümlerinde de son derece yaygın olarak kullanılır. Sirkülasyon geri akışını oluşturmak için, geri akışın (veya yan damıtma ürününün) bir kısmı sütunun belirli bir plakasından çıkarılır, bir ısı eşanjöründe soğutulur, burada besleme stoğuna ısı verir ve daha sonra bir pompa aracılığıyla üstteki plakaya geri gönderilir. .

Modern yağ damıtma tesislerinde, kombine sulama şemaları daha sık kullanılmaktadır. Bu nedenle, yağın atmosferik damıtılmasına yönelik karmaşık bir kolonun genellikle üst kısmında keskin bir geri akış ve ardından yükseklik boyunca birkaç ara sirkülasyon geri akışı bulunur. Ara sulamalardan sirkülasyon sulamaları en sık kullanılır; genellikle yan akım seçiminin altına yerleştirilir veya sirkülasyon geri akışı oluşturmak için yan akış seçimi kullanılarak ikincisi sıyırma bölümünden buhar dönüş noktasının üzerindeki kolona beslenir. Akaryakıtın karmaşık vakumlu damıtma kolonlarının konsantrasyon bölümünde, ısının uzaklaştırılması esas olarak sirkülasyon sulama yoluyla gerçekleştirilir.

Bir kazan ile kolonun tabanına ısı sağlarken (Şekil 4.8 d) Alt ürünün ilave ısıtılması, kısmen buharlaştığı bir buhar boşluğuna (yeniden kaynatıcı) sahip uzak bir kazanda gerçekleştirilir. Ortaya çıkan buharlar kolonun alt plakasının altına geri gönderilir. Bu yöntemin karakteristik bir özelliği, kazanda sabit bir seviyede sıvı ve bu sıvının üzerinde buhar boşluğu bulunmasıdır. Ayırma eylemi açısından yeniden kaynatıcı bir teorik plakaya eşdeğerdir. Kolonun tabanına ısı sağlamaya yönelik bu yöntem, en yaygın olarak ilgili petrol ve rafineri gazlarının ayrıştırılmasına yönelik tesislerde, yağların stabilizasyonunda ve üstüne doldurulmasında, düz damıtılmış benzinlerin stabilizasyonunda ve ikincil petrol rafinasyon proseslerinde kullanılır.

Bir tüp fırınla ​​kolonun tabanına ısı sağlarken(Şekil 4.8e) alt ürünün bir kısmı boru şeklindeki bir fırından pompalanır ve ısıtılmış buhar-sıvı karışımı (sıcak jet) tekrar kolonun tabanına girer. Bu yöntem, kolonun tabanında nispeten yüksek bir sıcaklığın sağlanması gerektiğinde, geleneksel soğutucuların (su buharı vb.) kullanımının imkansız olduğu veya pratik olmadığı durumlarda (örneğin, yağ doldurma kolonlarında) kullanılır.

Isıtılmış damıtılmış hammaddelerin damıtma kolonuna verildiği yere denir beslenme bölümü (bölge) tek buharlaşmanın meydana geldiği yer. Kolonun besleme bölümünün üzerinde bulunan kısmı buhar akışının düzeltilmesine yarar ve denir. konsantrasyon (güçlendirme) diğeri ise sıvı akışının düzeltildiği alt kısımdır - sıyırma veya kapsamlı bölüm.

Tek tip bölünmenin netliği- Damıtma kolonlarının verimliliğinin, ayırma yeteneklerini karakterize eden ana göstergesi. İkili karışımlarda üründeki hedef bileşenin konsantrasyonu ile ifade edilebilir.

Uygulamada, üründeki komşu fraksiyonların kaynama noktalarının örtüşmesi gibi bir özellik genellikle ayırmanın berraklığının (saflığının) dolaylı bir göstergesi olarak kullanılır. Endüstriyel uygulamada, ultra saf bileşenlerin veya ultra dar fraksiyonların elde edilmesi, buna bağlı olarak son derece yüksek sermaye ve işletme maliyetleri gerektireceğinden, genellikle ayırmanın netliği açısından son derece yüksek gereksinimler getirmezler. Örneğin petrol rafinasyonunda, komşu fraksiyonların kaynama noktalarının 10-30°C dahilindeki örtüşmesi, yağ damıtma kolonlarının yakıt fraksiyonlarına yeterince yüksek bir şekilde ayrılma kabiliyeti için bir kriter olarak kabul edilir.

Damıtma kolonlarının ayırma kabiliyetinin, temas aşamalarının sayısından ve sıvı ve buhar fazı akış oranından önemli ölçüde etkilendiği tespit edilmiştir. Belirtilen gereksinimleri karşılayan ürünler elde etmek için, damıtma kolonunun diğer parametrelerinin (basınç, sıcaklık, hammaddelerin giriş yeri vb.) yanı sıra yeterli sayıda plakaya (veya meme yüksekliğine) sahip olmak ve karşılık gelen geri akış ve buhar oranları.

Geri akış oranı (R) kolonun konsantrasyon kısmındaki sıvı ve buhar akışlarının oranını karakterize eder ve R=L/D olarak hesaplanır; burada L ve D sırasıyla geri akış ve rektifiye edilmiş su miktarlarıdır.

Buhar numarası (P) kolonun sıyırma bölümündeki buhar ve sıvının temas eden akışlarının P = G/W olarak hesaplanan oranını karakterize eder; burada G ve W, sırasıyla buhar ve taban ürününün miktarlarıdır.

Plaka sayısı (N) Kolon (veya ambalajın yüksekliği), kabul edilen geri akış (ve buhar) sayısında belirli bir ayırma netliği sağlayan teorik plakaların sayısına (N T) ve ayrıca temas cihazlarının verimliliğine (genellikle gerçek plakaların verimliliği veya 1 teorik plakaya karşılık gelen ambalajın belirli yüksekliği). Gerçek plaka sayısı Nf, plakanın etkin verimliliği dikkate alınarak deneysel verilerden belirlenir n t

Damıtma kolonu ayrımının teknik ve ekonomik göstergeleri ve berraklığı, ayırma kabiliyetine ek olarak, önemli ölçüde etkilenir. fiziki ozellikleri damıtılmış hammaddenin bileşenlerinin (molekül ağırlığı, yoğunluk, kaynama noktası, uçuculuk vb.), bileşen bileşimi, sayısı (iki veya çok bileşenli) ve dağılım doğası (sürekli, ayrık). En genel biçimde, damıtılmış ham maddenin ayırma özellikleri genellikle bağıl uçuculuk katsayısıyla ifade edilir.

Kolonda ne kadar çok plaka olursa, tasarımı ne kadar mükemmel olursa ve ne kadar çok sulama sağlanırsa, düzeltme o kadar net olur. Fakat Büyük sayı plakalar kolonun maliyetini arttırır ve çalışmasını zorlaştırır ve aşırı büyük bir sulama beslemesi, daha sonraki buharlaşma için yakıt tüketimini artırır. Ayrıca buhar yoğuşması ve sulama temini için su ve enerji tüketimi artar. Plakaların verimliliği tasarımlarına bağlı olarak 0,4-0,8'dir.

Hafif petrol ürünlerini (örneğin gazyağı ve dizel yakıtı) ayırmak için, kolonların konsantrasyon kısmına 6 ila 9 plaka, sıyırma kısmına ise 3 ila 6 plaka yerleştirilir. Petrol damıtıklarını ayırmak için, düzeltmenin daha az netliğine izin verilir, ancak fraksiyon çıkışları arasındaki ve hammadde girişi ile alt damıtma ürününün çıkışı arasındaki plaka sayısı en az 6 olmalıdır. Birincinin altına bir elek saptırma plakası monte edilir. aşağıdan plaka.

Plaka sayısına ve sulama kaynağına ek olarak, rektifikasyonun netliği kolondaki buhar hareketinin hızından ve plakalar arasındaki mesafeden etkilenir. Atmosfer basıncında çalışan kolonlarda normal buhar hızı 0,6-0,8 m/s, vakumda 1-3 m/s ve basınç altında çalışan kolonlarda 0,2 ila 0,7 m/s'dir. Aynı bileşime sahip hammaddelerle tesisin verimliliğinin arttırılması ve böylece buhar hareketinin hızının arttırılması, buharların üstteki plakalara püskürtülen ve ortaya çıkan ürünün kalitesini bozan balgam damlacıklarını yanlarında taşıması nedeniyle düzeltmeyi kötüleştirir. Plakalar arası mesafe, plakalardan çıkan buharın topladığı reflü damlalarının sonraki plakalara düşmemesi ve tamir edilip temizlenebilmesini sağlayacak şekilde seçilmiştir. Genellikle plakalar arasındaki mesafe 0,6-0,7 m'dir, bazı yeni tasarımların plakaları için ise 2-3 kat daha azdır.

Petrol rafineri üretiminin özü
Petrol rafine etme işlemi 3 ana aşamaya ayrılabilir:
1. Petrol besleme stoğunun kaynama sıcaklığı aralıklarında farklılık gösteren fraksiyonlara ayrılması (birincil işlem);
2. Elde edilen fraksiyonların içerdikleri hidrokarbonların kimyasal dönüşümleri yoluyla işlenmesi ve ticari petrol ürünleri bileşenlerinin üretilmesi (geri dönüşüm);
3. Belirtilen kalite göstergelerine sahip ticari petrol ürünleri elde etmek için, gerekirse çeşitli katkı maddelerinin katılımıyla bileşenlerin karıştırılması (emtia üretimi).
Rafinerinin ürünleri arasında motor ve kazan yakıtları, sıvılaştırılmış gazlar, Farklı türde petrokimya üretimi için hammaddeler ve ayrıca işletmenin teknolojik şemasına bağlı olarak - yağlama, hidrolik ve diğer yağlar, bitüm, petrol kokuları, parafinler. Bir dizi teknolojik prosese dayanarak rafineri, 5 ila 40'tan fazla ticari petrol ürünü üretebilmektedir.
Petrol rafinasyonu sürekli bir üretimdir; modern tesislerde büyük revizyonlar arasındaki üretim süresi 3 yıla kadardır. Bir rafinerinin fonksiyonel birimi teknolojik kurulum- belirli bir teknolojik sürecin tam döngüsünün gerçekleştirilmesine olanak tanıyan bir dizi ekipmana sahip bir üretim tesisi.
Bu materyal ana teknolojik süreçleri kısaca açıklamaktadır. yakıt üretimi- motor ve kazan yakıtlarının yanı sıra kok üretimi.

Petrolün teslimi ve alımı
Rusya'da işlenmek üzere tedarik edilen ham petrolün büyük bir kısmı, ana petrol boru hatları aracılığıyla üretim birliklerinden rafinerilere tedarik ediliyor. Küçük miktarlarda yağ ve gaz yoğuşması, aşağıdakiler tarafından sağlanır: demiryolu. Denize erişimi olan petrol ithalatçısı ülkelerde, liman rafinerilerine ikmal su yoluyla yapılmaktadır.
Tesise gelen hammaddeler uygun konteynerlere tedarik edilmektedir. emtia tabanı(Şekil 1), rafinerinin tüm proses birimlerine boru hatlarıyla bağlanmıştır. Alınan yağ miktarı, alet ölçüm verilerine göre veya hammadde tanklarında yapılan ölçümlere göre belirlenir.

Rafinasyon için yağın hazırlanması (elektrikli tuz giderme)
Ham petrol, proses ekipmanı için oldukça aşındırıcı olan tuzlar içerir. Bunları gidermek için, hammadde tanklarından gelen yağ, tuzların çözündüğü suyla karıştırılarak ELOU'ya verilir - elektrikli tuzdan arındırma tesisi(İncir. 2). Tuz giderme işlemi şu şekilde gerçekleştirilir: elektrikli kurutucular- içine elektrotların monte edildiği silindirik cihazlar. Yüksek voltaj akımının (25 kV veya daha fazla) etkisi altında, su ve yağ karışımı (emülsiyon) yok edilir, su aparatın tabanında toplanır ve dışarı pompalanır. Emülsiyonun daha etkili bir şekilde yok edilmesi için hammaddelere özel maddeler eklenir - emülsifiye ediciler. Proses sıcaklığı - 100-120°C.

Birincil petrol rafinerisi
ELOU'dan gelen tuzdan arındırılmış yağ, Rus rafinerilerinde AVT kısaltmasıyla belirtilen atmosferik vakumlu bir damıtma ünitesine sağlanır - atmosferik vakum tüpü. Bu isim, hammaddenin fraksiyonlara bölünmeden önce ısıtılmasının bobinlerde gerçekleştirilmesinden kaynaklanmaktadır. tüp fırınları(Şekil 6) yakıtın yanma ısısı ve baca gazlarının ısısı nedeniyle.
AVT iki bloğa ayrılmıştır - atmosferik ve vakumlu damıtma.

1. Atmosferik damıtma
Atmosferik damıtma (Şekil 3.4) seçim amaçlıdır hafif yağ fraksiyonları- 360°C'ye kadar kaynayan, potansiyel verimi %45-60 oranında yağ olan benzin, gazyağı ve dizel. Atmosferik damıtmanın geri kalanı akaryakıttır.
İşlem, bir fırında ısıtılan yağın ayrı fraksiyonlara ayrılmasından oluşur. Damıtma sütunu- içinde bulunan silindirik bir dikey aparat kontak cihazları (plakalar) buharın yukarı doğru hareket ettiği ve sıvının aşağıya doğru hareket ettiği. Hemen hemen tüm petrol arıtma tesislerinde çeşitli boyut ve konfigürasyonlarda distilasyon kolonları kullanılmaktadır, içlerindeki tepsi sayısı 20 ila 60 arasında değişmektedir. Isı kolonun alt kısmından sağlanır ve kolonun üstünden ısı alınır ve dolayısıyla aparattaki sıcaklık aşağıdan yukarıya doğru kademeli olarak azalır. Sonuç olarak, benzin fraksiyonu kolonun üst kısmından buhar halinde çıkarılır ve gazyağı ve dizel fraksiyonlarının buharları kolonun ilgili kısımlarında yoğunlaştırılarak uzaklaştırılır, akaryakıt sıvı kalır ve pompalanır. sütunun altından dışarı.

2. Vakumlu damıtma
Vakumlu damıtma (Şekil 3,5,6), akaryakıttan seçim yapmak için tasarlanmıştır. yağ damıtıkları akaryakıt profilli veya geniş yağ fraksiyonlu rafinerilerde (vakumlu gaz yağı) bir yakıt profili rafinerisinde. Vakumlu damıtmanın geri kalanı katrandır.
Yağ fraksiyonlarının vakum altında seçilmesi ihtiyacı, 380°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda hidrokarbonların termal ayrışmasının başlamasından kaynaklanmaktadır. (çatlama) ve vakumlu gaz yağının kaynama noktası 520°C veya daha fazladır. Bu nedenle damıtma 40-60 mm Hg artık basınçta gerçekleştirilir. Art., azaltmanıza izin verir Maksimum sıcaklık aparatta 360-380°C'ye kadar.
Kolondaki vakum uygun ekipman kullanılarak oluşturulur; anahtar cihazlar buhar veya sıvıdır ejektörler(Şekil 7).

3. Benzinin stabilizasyonu ve ikincil damıtılması
Bir atmosferik ünitede elde edilen benzin fraksiyonu, kalite gerekliliklerini aşan bir hacimde gazlar (esas olarak propan ve bütan) içerir ve ne motor benzininin bir bileşeni olarak ne de ticari düz yakıt olarak kullanılamaz. Ayrıca benzinin oktan sayısını arttırmayı ve aromatik hidrokarbonların üretimini amaçlayan petrol rafinasyon proseslerinde dar benzin fraksiyonları hammadde olarak kullanılmaktadır. Bu, dahil edilmeyi açıklar teknolojik şema sıvılaştırılmış gazların benzin fraksiyonundan damıtıldığı ve uygun sayıda sütun üzerinde 2-5 dar fraksiyona damıtıldığı bu işlemin petrol rafine edilmesi (Şekil 4).

Birincil petrol rafine ürünleri soğutulur ısı değiştiricilerısının, işlem için tedarik edilen soğuk hammaddelere aktarıldığı, dolayısıyla proses yakıtından tasarruf edildiği, su ve hava buzdolapları ve üretimden çıkarılır. Diğer rafineri ünitelerinde de benzer bir ısı değişim şeması kullanılmaktadır.

Modern birincil işleme tesisleri sıklıkla birleştirilir ve yukarıdaki işlemleri çeşitli konfigürasyonlarda içerebilir. Bu tür tesislerin kapasitesi yılda 3 ila 6 milyon ton ham petrol arasında değişmektedir.
Ünitelerden biri onarım için çıkarıldığında tesisin tamamen kapatılmasını önlemek için fabrikalarda birkaç ana işleme ünitesi inşa ediliyor.

Birincil petrol ürünleri

İsim	Kaynama aralıkları (birleştirmek)	Nerede seçilir?	Nerede kullanılır? (öncelik sırasına göre)
Reflü stabilizasyonu	Propan, bütan, izobütan	Stabilizasyon bloğu	Gaz ayırma, ticari Ürünler, proses yakıtı
Kararlı düz çalışan benzin (nafta)		Benzinin ikincil damıtılması	Benzin harmanlama, ticari ürünler
Sabit hafif benzin		Stabilizasyon bloğu	İzomerizasyon, benzin harmanlama, ticari ürünler
Benzen		Benzinin ikincil damıtılması	İlgili aromatik hidrokarbonların üretimi
Toluen		Benzinin ikincil damıtılması
Ksilen		Benzinin ikincil damıtılması
Katalitik reforming besleme stoğu		Benzinin ikincil damıtılması	Katalitik reformlama
Ağır benzin		Benzinin ikincil damıtılması	Gazyağı, kışlık dizel yakıtı karıştırma, katalitik reformlama
Gazyağı bileşeni		atmosferik damıtma	Gazyağı ve dizel yakıtların karıştırılması
Dizel		atmosferik damıtma	Hidro-işlem, dizel yakıtların, akaryakıtların karıştırılması
		Atmosferik damıtma (kalıntı)	Vakumlu damıtma, hidrokraking, akaryakıt karıştırma
Vakumlu gaz yağı		Vakumla damıtma	Katalitik kırma, hidrokraking, ticari ürünler, akaryakıt karıştırma.
		Vakumlu damıtma (tortu)	Koklaştırma, hidrokraking, akaryakıt karıştırma.

*) - bilinmiyor - kaynamanın başlangıcı
**) - k.k. - kaynatmanın sonu

Çeşitli konfigürasyonlardaki birincil işleme tesislerinin fotoğrafları

Şekil 5. Uhde tarafından tasarlanan Türkmenbaşı Petrol Rafinerisi'nde yıllık 1,5 milyon ton kapasiteli vakumlu damıtma ünitesi.	Pirinç. 6. LUKOIL-PNOS rafinerisinde yıllık 1,6 milyon ton kapasiteli vakumlu damıtma ünitesi. Ön planda boru şeklinde bir soba (sarı) var.	Şekil 7. Graham'dan vakum oluşturma ekipmanı. Buharların kolonun tepesinden girdiği üç ejektör görülmektedir.

Sergei Pronin