2. Технологічні процеси перероблення нафти

2.1. Пряма або фракційна перегонка нафти

Практично вся сира нафта після попереднього очищення піддається перегонці на фракції, фракційна перегонка заснована на різниці в температурі кипіння окремих фракцій вуглеводнів, близьких за фізичними властивостями.

Кипіння суміші починається при температурі, рівній середній температурі кипіння складових частин. При цьому в пароподібну фазу переважно переходять низькокиплячі компоненти, а в рідкій залишаються висококиплячі. Якщо пароподібну фазу, що утворилася, відвести й остудити, з неї конденсується рідка фаза. У цю фазу перейдуть переважно висококиплячі компоненти, а в пароподібній фазі залишаться переважно леткі компоненти.

Таким чином, з вихідної суміші одержують три фракції. Одна з них, що залишилася рідкою при кипінні, містить переважно висококиплячі компоненти; друга, що скондесувалася, має склад, близький до складу вихідної суміші; третя, пароподібна, містить переважно низькокиплячі компоненти.

За рахунок однократних або багаторазових процесів кипіння і конденсації отриманих фракцій можна домогтися досить повного поділу низько- і висококиплячих компонентів. Така перегонка дозволяє розділити нафту на фракції за температурами їхнього кипіння.

Технологічний процес перегонки складається з чотирьох операцій: нагрівання суміші, випаровування, конденсації й охолодження отриманих фракцій.

Нагрівання нафти і нафтопродуктів здійснюються в трубчастих печах, поділ сумішей на фракції проводиться в ректифікаційних колонах (рис. 1).

Нагріту суміш подають у нижню частину колони. Тиск у колоні нижче, ніж у трубках печі, тому суміш закипає і розділяється на дві фази: пароподібну і рідку. Рідкі продукти стікають униз, а пари піднімаються нагору по колоні.

У верхню частину колони подається рідина, що зрошує, флегма — легка фракція, що протікає вниз з тарілки на тарілку по переливних патрубках.

Пари, що знизу піднімаються, підходять під ковпак і барботують через шар рідини на тарілці. Зустрічаючись з гарячими парами, що піднімаються, рідина що зрошує колону, нагрівається і частково випаровується. Пари, віддаючи їй тепло, конденсуються (конденсат стікає в нижню частину колони). Цей процес багаторазово повторюється по усій висоті колони на кожній тарілці. Таким чином, на кожній тарілці утвориться флегма визначеного фракційного складу, а до верху колони доходять пари найбільш легкої фракції. Внизу колони збирається рідина, що містить найбільш важкі фракції.

Рис. 1. Ректифікаційна колона:

1 — шолом; 2 — тарілки; 3 — люки для огляду; 4 — переливна труба;

5— з'єднувальна труба; 6— каскадні тарілки

Продукти прямої перегонки нафти умовно розділяють на три групи: паливні фракції, масляні дистиляти і гудрон. Найбільш цінна масляна фракція — бензинова (температура кипіння до 180—200 °С, С₅—С₁₁). Вихід бензинів при прямій перегонці нафти становить тільки 3—15 %. Наступна масляна фракція — лігроїни (температура кипіння 105—220 °С, С₈—С_І2). Звичайно вихід лігроїнової фракції становить 7—10 %. Вихід керосинів— ще однієї масляної фракції з температурою кипіння 140—330 °С, що містить вуглеводні С₉— С₁₈, — становить 8—20 %. Далі відокремлюється газойль (температура кипіння 180—400 °С, С₁₂—С₂₄) з виходом 7—15 % і, нарешті, мазут (температура кипіння вище 300 °С, містить, крім вуглеводнів, парафін, маслянисті і смолисті речовини), вихід якого найбільший - 50—60 %.

Масляні дистиляти відокремлюються при температурі 350— 550 °С і складаються з вуглеводнів, головним чином, циклічної будови з нафтеновими або ароматичними ядрами і приєднаними до них парафіновими радикалами (С₂₀—С₇₀). Вихід масляних дистилятів з нафти становить 20—25 %.

Гудрон складається зі смолистих речовин, парафінів і важких вуглеводнів циклічної будови, вихід його залежить від повноти відгону мастил і звичайно становить 15—30 %.

Таким чином, первинна переробка нафти дає лише грубі фракції порівняно невисокого виходу і низької якості. Тому більшість з цих фракцій піддають додатковій вторинній термічній переробці.