Переработка нефти - Суханов В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Перегонка нефти с однократным испарением в отличие от постепенного испарения в кубах, занимающего несколько часов, проходит в несколько минут и при более низких температурах. Это объясняется тем, что низкокипящие фракции при однократном испарении способствуют испарению высококипящих компонентов при более низких температурах.
Для пояснения процесса испарения возьмем изобарные кривые (рис. 45). Допустим, что есть жидкость с концентрацией низкокипящего компонента (HKK) Xo при температуре to. Это состояние системы характеризуется точкой Л о- Начнем нагревать жидкость. Графически это изобразится прямой AoAi, параллельной оси ординат. Жидкость при достижении температуры ti начинает кипеть (это вытекает из самого способа построения изобар). С учетом равновесности жидкости и паров состав образовавшихся паров определяется горизонталью AiBi, проводимой до пересечения с кривой паровой фазы в точке Bi. Действительно, если температура насыщенных паров равна tu то состав их определяется точкой Bi, абсцисса которой равна Уі (делается допущение, что количество выделяемых паров ничтожно мало и что состав жидкости до и после закипания остается неизменным и равным Xo).
Рассмотрим теперь другой случай. Допустим, что та же смесь состава X0 нагрета до более высокой температуры /. При этом пары, которые начали образовываться уже при температуре ^1, не отделяются от жидкости, из-за чего состав всей системы, включающий и пары и жидкость, остается постоянным и равным Xa- Допустим далее, что, достигнув температуры t в точке С, мы отделили пары от жидкости. Каков же состав этих паров и жидкости? Для решения этого вопроса достаточно через точку С провести горизонталь AB, соответствующую температуре t. Точки пересечения А к В этой горизонтали с кривыми изобар по-
Рис. 45. Изобарные кривые (объяснение в тексте)
85
кажут соответственно состав жидкости х и паров у. При нагревании системы до более высокой температуры h ее состояние характеризуется точками A2 и B2 с концентрациями X2 и у і. При этом у2 совпадает с ха, т. е. у2=Хо, что возможно только при полном испарении всей жидкости. Таким образом, t2 является температурой полного испарения жидкости состава Xo при однократном испарении, дальнейшее повышение температуры сопровождается только перегревом паров.
Из сказанного выше следует, что любая точка, расположенная в области /, ограниченной нижней кривой, характеризует наличие только жидкой фазы, а точка, расположенная в области II, ограниченной изобарами (площадь линзы), характеризует одновременное существование и паровой и жидкой фаз, расположенная же в области III — существование только паровой фазы.
При исследовании новых нефтей и построении кривых ОИ и ИТК обычно на график наносят также кривые, характеризующие качество получаемых фракций. Пользуясь этими кривыми, можно узнавать не только процент отгона (фракции), но и его качественную характеристику. Определим, например, характеристику фракции, полученной из шаимской нефти (см. рис. 4) при отгонке от нее 50% с однократным испарением. Из точки 50 (по линии абсцисс) восставим перпендикуляр до пересечения с кривой ОИ. Полученная точка соответствует на линии ординат температуре, при которой обеспечивается данный отгон.
—' Способы снижения темі и ее ф]
При повышении температуры грева нефти наступает момент,
т— і г і . і 11
90IOO 80 Є0 W 20 50
Остаточное давление, ммрг.ст.
Рис. 46. Зависимость температуры кипения от давления для высокомолекулярных фракций нефти со средней температурой кипения 5000C (1) и 3500C (2)
!ературы кипения нефти )акций
и увеличении длительности некогда начинается разложение высокомолекулярных углеводородов — так называемый крекинг. В зависимости от состава нефти этот момент наступает при температурах 320—36O0C Однако в ряде случаев, особенно при получении высококипящих фракций для производства дистиллятных масел и сырья для каталитического крекинга, необходимо нагревать нефть выше указанных пределов. Чтобы предупредить разложение высокомолекулярных углеводородов, необходимо снизить температуру 'ее кипения при переработке. Это достигается перегонкой в вакууме или подачей водяного пара (иногда и тем и другим).
Вакуум (разрежение) достигается в результате откачки (отсоса) из колонны газов, используя вакуумные насосы, или их конденсации. Давление в таком аппарате называется остаточным,
86
оно всегда ниже атмосферного (101,3 мПа, или 760 мм рт. ст.). Вакуум определяется как разность между 101,3 мПа (760 мм рт. ст.) и остаточным давлением. Например, если остаточное давление 13,3 мПа (100 мм рт. ст.), то вакуум составляет: 101,3 — 13,3 = = 88 мПа (760— 100 = 660 мм рт. ст.). На рис. 46 показана примерная зависимость температуры кипения от давления для высокомолекулярных фракций нефти со средней температурой кипения между 350 и 500° С. Итак, чем ниже давление, тем быстрее понижается температура кипения фракции. Например, для фракции со средней температурой кипения 450° С при остаточном давлении 13,3 мПа (100 мм рт. ст.) снижение температуры кипения равно 1100C (точка Л), т. е. фракция в этих условиях закипает при 450 — 110 = = 340° С, а при остаточном давлении 0,665 мПа (5 мм рт. ст.) —при 236°С (450 —214 = 236°С, точка Б). Для фракции со средней температурой кипения 5000C снижение температуры кипения при остаточном давлении 13,3 мПа (100 мм рт. ст.) составляет 117° С (точка В), а для фракции 350°С — 350 — 94 = 256°С (точка Г).
