3.3.5 Типи установок для перегонки нафти і мазуту

Для перегонки нафти застосовують такі типи установок:

- атмосферні (AT), коли процес здійснюється при атмосферному тиску в ректифікаційній колоні. У такому випадку з сирої нафти отримують нафтопродукти – бензин, гас, дизельне паливо. Залишком є мазут.

- вакуумні (ВТ), коли процес здійснюється під вакуумом для розділення висококиплячих нафтових фракцій. У такому випадку мазут піддають вакуумній перегонці і отримують вакуумні газойлі, а залишком є гудрон.

- атмосферно-вакуумні (АВТ), коли атмосферні і вакуумні установки об’єднані в загальну технологічну схему, що сприяє зменшенню енергозатрат при переробці нафти.

- комбіновані атмосферні (КАТ) і комбіновані атмосферно-вакуумні (КАВТ), коли установки підготовки нафти (електрознесолення і електрозневоднення) об’єднані з атмосферними (AT) або з атмосферно-вакуумними (АВТ) установками в єдину технологічну схему.

Комбіновані атмосферно-вакуумні установки не потребують великої території, мають значно кращі показники регенерації тепла (знижена витрата палива, електроенергії тощо). Тому на сучасних заводах споруджуються, в основному, атмосферно-вакуумні уста-новки, причому в більшості випадків у комбінації з установками електрознесолення.

Атмосферно-вакуумна установка АВТ показана на рис. 3.43.

а

б

Рисунок 3.43 – Атмосферно-вакуумна установка АВТ:

а – принципова схема установки; б – загальний вигляд установки

Нафта перекачується насосом 2 крізь теплообмінник 3, електродегідратори 5 і крізь холодильник-конденсатор 10, поступає в теплообмінники 12. Тут вона нагрівається і крізь піч 1 атмосферної частини надходить у ректифікаційну колону 4. У колоні виділяються бензин, гас, дизельне паливо. Верхній продукт ректифікаційної колони 4 конденсується в холодильнику-конденсаторі 6, а потім надходить у посудину 7. Частина його з посудини 7 насосом 8 подається на зрошування. У нижній частині колони 4 є залишок, який насосом 14 крізь піч 9 вакуумної частини поступає у вакуумну колонну 11.

У вакуумній колоні, в результаті ректифікації, з мазуту отримують дистиляти змащувальних олив. На верхніх тарілках колони скупчуються дистиляти легких олив (фракція 350...400 °С), під ними – важчих (фракція 350...420 °С) і ще нижче – найважчих олив (фракція 420...500 °С).

З нижньої частини вакуумної колони 11 насосом 13 відкачується гудрон. Гудрон для отримання високов’язких залишкових олив (наприклад, авіаційних, дизельних) піддається складному очищенню. Його також можна переробляти на бітум методом окислення його на бітумних установках, або використовувати як сировину для коксових установок, і для установок термічного крекінгу. Дистиляти, отримані в результаті прямої перегонки нафти на атмосферних і вакуумних установках, піддаються подальшій переробці. Дизельне паливо і авіаційний гас, мазут за умови отримання їх з показниками, що відповідають нормативним, можуть бути використані, як товарна продукція.

3.3.6 Термодеструктивна переробка нафтової сировини

При атмосферній і вакуумній перегонці нафтопродукти отримують фізичним розділенням на фракції, які розрізняються температурою кипіння.

Термічна переробка нафти – це хімічні процеси отримання нафтопродуктів. Основні види термічних процесів переробки дистилятів з нафти – це:

- термічний крекінг нафтової сировини за підвищеного тиску (2...4 МПа) і температури 500...540 °С.

- коксування, або термічний крекінг нафтових залишків за невисокого тиску і температури 470...540 °С;

- піроліз, або високотемпературний термічний крекінг газоподібної нафтової сировини за температури 750...800 °С під низьким тиском.

Ці види термічних процесів, часто, називають деструктивною переробкою нафти.

Термічний крекінг під високим тиском – це розпад органічних сполук нафти під впливом високих температур і тиску (t = 500...540 °С; р = 2,0...4,0 МПа). Сировиною в цьому випадку є мазут первинної перегонки, вакуумні газойлі тощо. У результаті крекінгу отримують крекінг-бензин, крекінг-гас, паливний топковий мазут і крекінг-газ.

Коксування – це термічний крекінг важких нафтових залишків, що проводиться для отримання нафтового коксу (за тиску р = 0,1...0,4 МПа і t = 470...540 °С) та збільшення виходу світлих нафтопродуктів.

Сировиною для коксування є важкі дистиляти первинної перегонки нафти - мазут і гудрон та залишки з установок виробництва оливи, смоли, піролізу тощо. Від складу сировини, його якості і умов проведення процесу, залежать вихід і якість отримуваних продуктів. У результаті коксування отримують товарний нафтовий кокс, газ, бензин і гасо-газойлеві фракції (дистиляти коксування та важкий газойль). Найвищий вихід коксу отримують за умови вмісту в початковій сировині найбільшої кількості асфальто-смолистих сполук.

Розрізняють такі способи коксування: періодичний, напівбезперервний і безперервний.

Періодичний спосіб коксування полягає в тому, що процес ведеться в спеціальних апаратах, які називаються кубами.

Схема коксування наведена на рис. 3.44. Сировина завантажується в куб і одночасно запалюється форсунка. Після наповнення куба, за рахунок інтенсивного підігріву до 380...400 °С, починається виділення дистиляту, кількість якого збільшується до певної температури, після чого зростання температури сповільнюється. Потім температура в кубі піднімається до 450...500 °С, причому швидкість виділення відгону зменшується. Після припинення виділення відгону кокс, що утворився, прокалюють, підвищуючи температуру днища куба до 700...720 °С. Потім куб пропарюється і охолоджується водяною парою.

До вад процесу коксування в кубах відносяться: невелика продуктивність, значна витрата палива (до 8 %) і металу (швидкий знос куба), трудомісткий і важкий спосіб вивантаження коксу. Крім того, кубові батареї громіздкі і потребують великої території.