На каких свойствах основана перегонка нефти
Перегонка — это процесс, который широко используется в химической промышленности, а также в других отраслях. Рассмотрим подробнее данный процесс, взяв за основу переработку нефти. Она представляет собой смесь различных углеводородов, которые, в свою очередь, применяются во многих областях современного химического производства.
Интересные факты
Перегонка — это химический процесс, который происходит при повышенных температурах. Ученые считают, что нефть является остатками растений и животных, которые населяли миллионы лет назад нашу планету. Благодаря переработке можно рассчитывать на получение важного сырья для народного хозяйства.
Перегонка — это возможность выделения разнообразных веществ из исходного соединения. К примеру, это актуально для получения разных видов топлива путем перегонки нефти. То многообразие продуктов, которое можно получить, свидетельствует о значимости и важности переработки в промышленных масштабах.
Современные тенденции
Постепенно добыча угля, а также его переработка отошла на второй план, уступив место нефти и газу. Это и стало стимулом для создания химической технологии, позволяющей перерабатывать данное природное сырье. Как осуществляется выделение разных органических веществ из исходного сырья?
Перегонка — это химический процесс или физический процесс? Попробуем разобраться в данном вопросе, выявить его особенности.
Процесс перегонки нефти осуществляется для получения качественного (чистого) продукта. На первом этапе идет обессоливание, последующее обезвоживание на аппаратах. Данный период завершается содержанием в нефти 2-3 мг на 1 литр.
При изменении температуры происходит удаление жидких углеводородов. После того как проект начинает кипеть, осуществляются реакции по выделению определенных фракций. Температура зависит от количественного состава (углеводородов). По данному показателю выделяют:
- бензин (рекомендуемая температура составляет 180 градусов);
- реактивное топливо (диапазон температур 190-230 градусов);
- дизельное топливо.
После завершения процесса перегонки нефти появляется мазут, применяемый в промышленных отраслях для обслуживания и ремонта механизмов.
Первичная переработка приводит к выработке различных компонентов.
Во многих случаях первичная переработка предполагает проведение дополнительных процедур очистки и отфильтровывания полученных компонентов. В оставшейся смеси содержится достаточно много иных углеводородов, которые также необходимо выделять.
Получение чистого продукта
Перегонка — это в химии важный процесс, ведь именно с его помощью можно получать множество органических соединений. Современное оборудование и полная автоматизация процесса позволяют вести речь о различных способах получения множества продуктов из натурального сырья. Перегонка — это многоэтапный процесс, который предполагает несколько вариаций:
- равновесная дистилляция (техника однократного испарения) предполагает постепенное нагревание продукта по появления пара, последующего разложения его на отдельные компоненты;
- ректификация;
- фракционная перегонка.
Самой популярной считается дистилляция, так как выход продуктов гораздо больше, чем при обычном выпаривании. При фракционной перегонке можно на первом этапе получить топливо и компоненты, используя без дополнительной очистки сырье.
Подведем итоги
Первым технологическим процессом переработки нефти считается ее первичная перегонка. Подобные установки в настоящее время функционируют на каждом нефтеперерабатывающем комбинате. Прямая перегонка базируется на различных температурах кипения у углеводородов, сходных по физическим свойствам.
Происходит нагревание смеси до кипения (возможно частичное испарение). В результате образуется остаток и дистиллят, отличающиеся по составу от первоначальной смеси. На современных устройствах, предназначенных для перегонки нефти, применяют однократное испарение.
Оно позволяет выводить низкокипящие фракции, а после снижения парциального давления выводятся остальные фракции. Так как перегонкой невозможно получить конечные продукты, которые кипят только в конкретных интервалах, после однократного испарения происходит ректификация нефтяных паров.
Атмосферная перегонка (дистилляция) — разделении нефти на фракции, путем многократного испарения и конденсации паров, проводящийся при нормальном (атмосферном) давлении.
Первый из двух процессов первичной перереработки нефти.
Технологический процесс
Подготовленная в ходе специальной процедуры нефть (см. Подготовка нефти к переработке) нагревается в специальной печи до температуры около 380 °С. В результате получается смесь жидкости и пара, которая подается в нижнюю часть ректификационной колонны — основного блока атмосферной дистилляции нефти.
Ректификационная колонна представляет собой внушительных размеров (до 80 метров высотой и до 8 метров в диаметре) трубу, вертикально разграниченную внутри так называемыми тарелками со специальными отверстиями. Когда нагретая смесь подается в колонну, легкие пары устремляются вверх, а более тяжелая и плотная часть отделяется и опускается на дно.
Поднимающиеся вверх пары конденсируются, и образуют на каждой тарелке слой жидкости толщиной около 10 см. Отверстия в тарелках снабжены так называемыми барботажными колпачками, благодаря которым поднимающиеся пары барботируют сквозь эту жидкость. Пары при этом теряют тепло, передавая его жидкости, и часть углеводородов переходит в жидкое состояние. Данный процесс «пробулькивания»и есть суть ректификации. Далее пары поднимаются к следующей тарелке, где барботирование повторяется. Кроме этого, каждая тарелка оснащена так называемым сливным стаканом, который позволяет избытку жидкости переливаться на нижнюю тарелку.
 | Барботажные колпачки и сливные стаканы в ректификационной колонне (схематичное изображение) |
Таким образом, посредством атмосферной перегонки нефть разделяется на фракции (или погоны). Однако, для более эффективного разделения используют следующие технологические приемы.
Орошение и повторное испарение
Для исключения попадания тяжелых продуктов в верхнюю часть колонны, пары периодически направляют в холодильник. Сконденсированные в холодильники вещества возвращают на одну из нижних тарелок. Такой процесс называется орошением ректификационной колонны.
С другой стороны, некоторое количество легких углеводородов может вместе с током жидкости оказаться в нижней части колонны. Эта проблема решается пропусканием отбором жидкости из определенного места колонны и повторным ее пропусканием через нагреватель. Таким образом легкие углеводороды снова поступают в колонну в виде пара. Описанный процесс называется повторным испарением.
 | Орошение и повторное испарение | |
Орошению и повторному испарению можно подвергать фракции, взятые из любой части колонны. В результате этих процессов некоторые молекулы несколько раз проходят весь путь по колонне, испаряюсь и снова конденсируясь. Такой подход обеспечивает наиболее эффективное разделение нефти, а ректификационная колонна по своей сути является комплексом перегонных аппаратов совмещенных воедино.
Границы кипения фракций
Принципиально важной и основной характеристикой фракций являются ее границы кипения – температуры, при которых продукты перегонки отделяются друг от друга.
Точка Начала Кипения (ТНК) – температура, при которой фракция начинает кипеть
Точка Выкипания (ТВ) – температура, при которой данная фракция полностью испарилась.
Номинально температура выкипания одной фракции должна являться температурой начала кипения соседней, более тяжелой фракции. Однако на практике процесс ректификации не идеален и в большинстве случаев (если не всегда) ТВ и ТНК соседних фракций не совпадает. Такое перекрытие принято называть «хвостами», а наиболее наглядно их можно видеть на кривых разгонки.
Для упрощение было введено понятие эффективных границ кипения, т.е. температур, при которых фракции условно считаются разделенными.
 | Перекрывающиеся кривые разгонки керосина и нафты | |
Отбор фракций на различных уровнях ректификационной колонны осуществляется через боковые отводы. Тяжелые фракции отбираются в нижней части колонны, более легкие (верхний погон) – в верхней. При этом границы кипения фракций можно устанавливать и регулировать, в зависимости от потребностей.
| Схема разделения нефти на фракции в процессе атмосферной перегонки |
Практически все легкие продукты атмосферной дистилляции сразу отправляются на вторичную переработку, а прямогонный остаток (мазут) — на вакуумную перегонку.
Нефть
– это маслянистая и горючая жидкость,
которая распространена в зоне осадочной
оболочки земной коры. Она является одним
из самых важных полезных ископаемых
для человека. Нефть представляет собой
весьма сложную смесь цикланов, аренов
и алканов. Также в ней присутствуют
кислородные, сернистые и азотистые
соединения. В составе нефти обнаружено
свыше тысячи специфических органических
веществ, которые содержат около девяноста
процентов углерода, пятнадцати процентов
водорода, пяти процентов серы, одного
процента азота и трех процентов кислорода.
Также нефть включает и небольшую примесь
соединений минерального характера.
Зольность нефти очень мала, она не
превышает и одной десятой процента.
Нефть бывает трех видов:
Легкая.
2. Средняя. 3. Тяжелая.
Сгорает нефть при теплоте
около 43,7-46,2 МДж/кг, что является ее
огромным преимуществом среди других
горючих веществ.
В состав нефти могут входить
и легкие фракции, которые кипят при
двухстах градусах по Цельсию. Они в
основном состоят из метановых
углеводородов, то есть алканов. Содержание
таких легких фракций в нефтяных продуктах,
добытых на разных местонахождениях,
может сильно отличаться. Циклоалканы,
а также углеводороды ароматического
типа, то есть арены, в составе нефти
имеют существенное значение.
Свойства нефти, по которым
идет основное определение высоты ее
качества, включают в себя:
1. Плотность. В отношении
нефти чаще всего имеют в виду ее плотность
по отношению к дистиллированной воде.
Плотность нефти обычно варьирует от
0,8 до 0,9 г/см3, но встречаются также виды
нефти, плотность которых может достигать
и 0,98 г/см3.
2. Вязкость. Выделяют условную,
кинематическую и динамическую вязкость.
3. Молекулярная масса. Это
самый важный показатель качества
нефтяных продуктов. Молекулярная масса
большей части нефтепродуктов не превышает
300 г/моль.
4. Показатель преломления.
Это очень важный показатель для
нефтепродуктов, которые являются
сложными смесями различных веществ.
5. Фракционный состав. Все
вещества, которые даже в малом количестве
входят в состав нефти, имеют огромное
значение для ее качества.
Фракционной
перегонкой нефти называется процесс
термического разделения нефти на части
(фракции) без заметного разложения
содержащихся в ней углеводородов.
Фракционная перегонка производится в
высокопроизводительных установках
непрерывного действия
Обычно такая установка состоит из
трубчатой печи, насоса, нагнетающего
нефть в трубчатую печь, фракционной
колонны, в которой нефть, перегретая в
трубчатой печи, разделяется из фракции,
отбираемые из колонны на различной ее
высоте, и других вспомогательных
устройств – конденсаторов, водоотделителей
и т. д. Продукты, получаемые из нефти в
результате фракционной перегонки,
состоят из бензина, лигроина, керосина,
газойля и остатка от перегонки – мазута.
Охрана.
Экологические
проблемы обострены во всех
нефтеперерабатывающих и нефтехимических
регионах России. Предполагается:
·-
повышение глубины переработки нефти с
62-63% до 73-75%, а в перспективе к 2010 году —
до 82-85%;
·-
улучшение качества моторных топлив,
масел и других продуктов нефтепереработки
и нефтехимии;
·-
существенное улучшение экологической
обстановки на предприятиях и снижение
энергетических и материальных затрат
на переработку нефти.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #