สิ่งที่ได้จากน้ำมันของคอลัมน์ การกลั่นแบบง่ายๆ
เป็นเศษส่วนผ่านการระเหยและการควบแน่นของไอซ้ำหลายครั้งซึ่งดำเนินการที่ความดันปกติ (บรรยากาศ)
กระบวนการแรกจากสองกระบวนการ การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น .
กระบวนการ
น้ำมันที่เตรียมไว้ในขั้นตอนพิเศษ (ดู การเตรียมน้ำมันสำหรับการกลั่น) ถูกให้ความร้อนในเตาอบแบบพิเศษจนถึงอุณหภูมิประมาณ 380 °C ผลลัพธ์ที่ได้คือส่วนผสมของของเหลวและไอน้ำซึ่งถูกป้อนไปที่ด้านล่างของคอลัมน์การกลั่นซึ่งเป็นหน่วยหลักของการกลั่นน้ำมันในบรรยากาศ
คอลัมน์การกลั่นเป็นท่อขนาดที่น่าประทับใจ (สูงไม่เกิน 80 เมตรและมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 8 เมตร) ซึ่งคั่นในแนวตั้งภายในด้วยถาดที่เรียกว่ามีรูพิเศษ เมื่อส่วนผสมที่ให้ความร้อนถูกป้อนเข้าไปในคอลัมน์ ไอระเหยของแสงจะพุ่งขึ้นด้านบน และส่วนที่หนักกว่าและหนาแน่นกว่าจะแยกออกจากกันและจมลงที่ด้านล่าง
ไอระเหยที่เพิ่มขึ้นจะควบแน่นและก่อตัวเป็นชั้นของของเหลวที่มีความหนาประมาณ 10 ซม. บนแต่ละแผ่น รูในแผ่นนั้นจะมีสิ่งที่เรียกว่าบับเบิ้ลแค็ป ซึ่งต้องขอบคุณไอระเหยที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดฟองผ่านของเหลวนี้ ในกรณีนี้ ไอระเหยจะสูญเสียความร้อนและถ่ายโอนไปยังของเหลว และไฮโดรคาร์บอนบางส่วนจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว กระบวนการ "เดือดพล่าน" นี้เป็นแก่นแท้ของการแก้ไข จากนั้นไอระเหยจะลอยขึ้นสู่จานถัดไปซึ่งมีฟองเกิดขึ้นซ้ำ นอกจากนี้แต่ละแผ่นยังมีถ้วยระบายน้ำที่เรียกว่าซึ่งช่วยให้ของเหลวส่วนเกินไหลลงบนแผ่นด้านล่าง
ดังนั้นโดยการกลั่นด้วยบรรยากาศ น้ำมันจึงถูกแยกออกเป็น กลุ่ม(หรือสายสะพาย) อย่างไรก็ตาม เพื่อการแยกสารที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น จึงใช้วิธีการทางเทคโนโลยีต่อไปนี้
เพื่อหลีกเลี่ยงการได้รับ สินค้าหนักวี ส่วนบนคอลัมน์ไอระเหยจะถูกส่งไปยังตู้เย็นเป็นระยะ สารที่ควบแน่นในตู้เย็นจะถูกส่งกลับไปยังแผ่นด้านล่างแผ่นใดแผ่นหนึ่ง กระบวนการนี้เรียกว่า การชลประทานคอลัมน์การกลั่น
ในทางกลับกัน ไฮโดรคาร์บอนเบาบางชนิดอาจจบลงที่ส่วนล่างของคอลัมน์พร้อมกับการไหลของของเหลว ปัญหานี้แก้ไขได้โดยการนำของเหลวจากจุดใดจุดหนึ่งในคอลัมน์แล้วส่งผ่านเครื่องทำความร้อนอีกครั้ง ดังนั้นไฮโดรคาร์บอนเบาจึงกลับคืนสู่คอลัมน์ในรูปของไอน้ำ กระบวนการที่อธิบายไว้เรียกว่า การระเหยอีกครั้ง.
เศษส่วนที่นำมาจากส่วนใดๆ ของคอลัมน์สามารถนำไปชลประทานและการระเหยซ้ำได้ จากกระบวนการเหล่านี้ โมเลกุลบางส่วนจะเดินทางผ่านคอลัมน์หลายครั้ง และระเหยและควบแน่นอีกครั้ง วิธีการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการแยกน้ำมันที่มีประสิทธิภาพสูงสุด และคอลัมน์การกลั่นถือเป็นอุปกรณ์การกลั่นที่ซับซ้อนที่นำมารวมกัน
ขีดจำกัดการเดือดของเศษส่วน
ลักษณะพื้นฐานที่สำคัญและสำคัญของกลุ่มคือพวกเขา ขีด จำกัด ของการเดือด– อุณหภูมิที่ผลิตภัณฑ์การกลั่นแยกออกจากกัน
จุดเดือดเริ่มต้น (ทีเอ็นเค) คืออุณหภูมิที่เศษส่วนเริ่มเดือด
จุดเดือด (ทีวี) คืออุณหภูมิที่เศษส่วนนี้ระเหยไปจนหมด
ตามนามแล้ว จุดเดือดของเศษส่วนหนึ่งควรเป็นจุดเดือดเริ่มต้นของเศษส่วนที่หนักกว่าที่อยู่ใกล้เคียง อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ กระบวนการแก้ไขไม่เหมาะ และในกรณีส่วนใหญ่ (หากไม่เสมอไป) ทีวีและ TNC ของเศษส่วนใกล้เคียงจะไม่ตรงกัน การทับซ้อนดังกล่าวมักเรียกว่า "ส่วนท้าย" และจะมองเห็นได้ชัดเจนที่สุดบนเส้นโค้งความเร่ง
เพื่อให้ง่ายขึ้น จึงได้นำแนวคิดนี้มาใช้ ขีดจำกัดการเดือดที่มีประสิทธิภาพ, เช่น. อุณหภูมิที่เศษส่วนถูกพิจารณาว่าแยกจากกันตามอัตภาพ
เส้นโค้งความเร่งน้ำมันก๊าดและแนฟทาทับซ้อนกัน | ||
การเลือกเศษส่วนในระดับต่างๆ ของคอลัมน์การกลั่นจะดำเนินการผ่านช่องด้านข้าง เศษส่วนหนักจะถูกเลือกที่ด้านล่างของคอลัมน์ เศษส่วนที่เบากว่า (เหนือศีรษะ) - ที่ด้านบน ในกรณีนี้ คุณสามารถตั้งค่าและปรับเปลี่ยนขีดจำกัดการเดือดของเศษส่วนได้ ขึ้นอยู่กับความต้องการ
โครงการแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนระหว่างการกลั่นในบรรยากาศ |
|
ผลิตภัณฑ์กลั่นบรรยากาศเบาเกือบทั้งหมดจะถูกส่งไปยังทันที การรีไซเคิลและสารตกค้างทางตรง(น้ำมันเชื้อเพลิง)-ถึง
หัวข้อที่ 9 “พื้นฐานเทคโนโลยีการแปรรูปผลิตภัณฑ์น้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม”
1. แหล่งกำเนิดและองค์ประกอบของน้ำมัน การผลิตน้ำมันและการเตรียมการสำหรับการแปรรูป
3. เทคโนโลยีพื้นฐานของการผลิตและการแปรรูปวัสดุโพลีเมอร์
4. เทคโนโลยีพื้นฐานในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง
แหล่งกำเนิดและองค์ประกอบของน้ำมัน การผลิตน้ำมันและการเตรียมการสำหรับการแปรรูป
ทั้งหมด สายพันธุ์ที่รู้จักเชื้อเพลิง มูลค่าสูงสุดมีเชื้อเพลิงอินทรีย์ซึ่งทำให้เกิดการเผาไหม้ พลังงานความร้อนและการแปรรูป-วัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมี
ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม (ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด พวกเขาผลิตในประเทศของเราด้วยดังนั้นเราจะพิจารณาเทคโนโลยีการกลั่นน้ำมันอย่างละเอียด
น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลเหลว มักจะอยู่ที่ระดับความลึก 1,2 -2 กม. ขึ้นไปในหินที่มีรูพรุนหรือร้าว (ทราย หินทราย หินปูน) น้ำมันเป็นของเหลวมันตั้งแต่สีน้ำตาลอ่อนถึงสีน้ำตาลเข้ม มีกลิ่นเฉพาะ ความหนาแน่น 0.65-1.05 g/cm3 ในองค์ประกอบ น้ำมันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของไฮโดรคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพาราฟินและแนฟเทนิก และมีอะโรมาติกในระดับที่น้อยกว่า องค์ประกอบของธาตุ ( เศษส่วนมวล, %): คาร์บอน (C) - 82-87, ไฮโดรเจน (H) - 11-14, ซัลเฟอร์ (S) - OD-5.5
มีสามทางเลือกสำหรับการประมวลผลทั้งนี้ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่ได้จากน้ำมัน:
เชื้อเพลิง , ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงมอเตอร์และหม้อไอน้ำ
เชื้อเพลิงและน้ำมัน , ซึ่งผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่น
ปิโตรเคมี (เชิงซ้อน) ผลิตภัณฑ์ซึ่งไม่เพียงแต่เป็นเชื้อเพลิงและน้ำมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมีด้วย (โอเลฟินส์ อะโรมาติกและไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว เป็นต้น)
เชื้อเพลิงเหลวที่ได้จากน้ำมันขึ้นอยู่กับการใช้งานแบ่งออกเป็น:
คาร์บูเรเตอร์(น้ำมันเบนซินการบินและรถยนต์) - สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน
ปฏิกิริยา(น้ำมันก๊าด) - สำหรับเครื่องยนต์เจ็ทและกังหันก๊าซ
ดิซ เอลโน(น้ำมันแก๊ส, ดีเซลกลั่น) - สำหรับ เครื่องยนต์ดีเซล.
ห้องหม้อไอน้ำ(น้ำมันเชื้อเพลิง) - สำหรับเตาเผาหม้อไอน้ำ ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เตาหลอมโลหะ โดยทั่วไป การกลั่นน้ำมันให้เป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมประกอบด้วยกระบวนการสกัด การเตรียม และกระบวนการแปรรูปขั้นต้นและขั้นทุติยภูมิ
การผลิตน้ำมันดำเนินการโดยการขุดบ่อน้ำ
การตระเตรียมน้ำมันที่สกัดจากดินใต้ผิวดินประกอบด้วยการขจัดสิ่งสกปรกออกจากมัน (ก๊าซที่เกี่ยวข้อง, น้ำก่อตัวด้วยเกลือแร่, การรวมเชิงกล) และทำให้องค์ประกอบของมันคงที่ การดำเนินการเหล่านี้ดำเนินการโดยตรงที่แหล่งน้ำมันและที่โรงกลั่นน้ำมัน
การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น, ดำเนินการโดยวิธีการทางกายภาพ (การกลั่นโดยตรงเป็นหลัก) ประกอบด้วยการแบ่งออกเป็นเศษส่วนแยกกัน (การกลั่น) ซึ่งแต่ละส่วนเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน
การกลั่นน้ำมันทุติยภูมิแสดงถึงกระบวนการที่หลากหลายในการแปรรูปผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่ได้รับ การประมวลผลหลัก- กระบวนการเหล่านี้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงแบบทำลายล้างของไฮโดรคาร์บอนที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและเป็นกระบวนการทางเคมีที่สำคัญ
การกลั่นน้ำมันโดยตรง การแคร็กของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
กระบวนการ การกลั่นแบบตรง ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การระเหยและการควบแน่นของสารผสมที่มีจุดเดือดต่างกัน
ส่วนผสมเริ่มเดือดที่อุณหภูมิเท่ากับจุดเดือดเฉลี่ย ส่วนประกอบ- ในกรณีนี้ ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำเป็นส่วนใหญ่ (มีความหนาแน่นต่ำกว่าและเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า) จะผ่านเข้าสู่เฟสไอ และส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูง (มีความหนาแน่นสูงกว่าและมีจุดเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า) จะยังคงอยู่ในสถานะของเหลว ถ้าเฟสไอที่เกิดขึ้นถูกเอาออกและทำให้เย็นลง เฟสของเหลวจะควบแน่นจากเฟสนั้น ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูง (หนัก) ส่วนใหญ่จะผ่านเข้าไป และส่วนประกอบที่มีแสงจะยังคงอยู่ในสถานะเป็นไอ
ดังนั้นจะได้เศษส่วนสามส่วนจากส่วนผสมเริ่มต้น หนึ่งในนั้นซึ่งยังคงเป็นของเหลวเมื่อเดือด มีส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงเป็นส่วนใหญ่ ประการที่สองควบแน่นมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับองค์ประกอบของส่วนผสมดั้งเดิม ไอระเหยที่สามประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำเป็นส่วนใหญ่
เนื่องจากกระบวนการต้มและการกลั่นตัวของเศษส่วนที่เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว (การกลั่น) หรือหลายครั้ง (การกลั่น) จึงเป็นไปได้ที่จะสามารถแยกส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำและสูงได้อย่างสมบูรณ์
กระบวนการการกลั่นน้ำมันโดยตรงประกอบด้วยสี่ขั้นตอนหลัก: การทำความร้อนส่วนผสม การระเหย การควบแน่น และการทำความเย็นของเศษส่วนที่เกิดขึ้น
โรงงานกลั่นน้ำมันแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ขึ้นอยู่กับความลึกของการกลั่นน้ำมัน:
เวทีเดียว ปฏิบัติการที่ ความดันบรรยากาศ(ที่);
สองขั้นตอน (สูญญากาศบรรยากาศ) (AVT) ซึ่งตามกฎแล้วขั้นตอนแรกทำงานที่ความดันบรรยากาศและอีกขั้นตอนหนึ่งที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศ (5-8 kPa) -
ในการกลั่นแบบสองขั้นตอน น้ำมันจะถูกแยกเกลือและทำให้แห้งก่อน จากนั้นจึงให้ความร้อนในเตาเผาแบบท่อขั้นแรกที่อุณหภูมิ 300 - 350 ° C (25 - 30 ° C เหนือจุดเดือด) การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนจะดำเนินการในคอลัมน์การกลั่นซึ่งเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกที่มีความสูง 25 - 55 ม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 - 7 ม. ป้อนน้ำมันอุ่นไว้ที่ส่วนล่างของคอลัมน์ น้ำมันเดือดและแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ไอและของเหลว ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวไหลลงมาและไอระเหยจะลอยขึ้นมาในคอลัมน์ ของเหลวไหลย้อน (reflux) ถูกจ่ายไปที่ด้านบนของคอลัมน์ ไอระเหยที่เพิ่มขึ้นจากด้านล่างจะสัมผัสซ้ำกันตามความสูงของคอลัมน์โดยมีเฟสของเหลวไหล เมื่อพบกับไอร้อนที่เพิ่มขึ้น ของเหลวที่ชลประทานในคอลัมน์จะร้อนขึ้นและระเหยไปบางส่วน ไอระเหยที่ให้ความร้อนควบแน่นและคอนเดนเสทจะไหลลงสู่ส่วนล่างของคอลัมน์ เมื่อไอเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของมันจะลดลง ในขณะที่เสมหะที่ไหลลงมาจะมีความเข้มข้นมากขึ้นในเศษส่วนที่หนัก และไอที่เพิ่มขึ้นในเศษส่วนแสง ที่ด้านล่างของคอลัมน์ จะมีการรวบรวมของเหลวที่มีเศษส่วนที่หนักที่สุด (น้ำมันเชื้อเพลิง) น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกระบายออกจากด้านล่างของคอลัมน์และระบายความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งจะทำให้น้ำมันที่จ่ายให้กับคอลัมน์ร้อนขึ้น
เพื่อรักษากระบวนการเดือด ไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกส่งไปยังคอลัมน์การกลั่น ซึ่งจะนำเศษเศษส่วนแสงที่เหลือซึ่งไม่เคยระเหยไปก่อนหน้านี้ไปด้วย เศษน้ำมันเบนซินที่เบาที่สุดที่อุณหภูมิ 180 - 200 ° C จะถูกลบออกจากคอลัมน์ในรูปของไอลงในคอนเดนเซอร์และแยกออกจากน้ำในตัวแยก ส่วนของน้ำมันเบนซินจะถูกส่งกลับไปยังคอลัมน์เพื่อการชลประทาน
สิ่งที่เรียกว่าเศษส่วนตรงกลางจะถูกลบออกจากโซนกลางของคอลัมน์: น้ำมันก๊าด จุดเดือดที่อุณหภูมิ 200 - 300 °C และน้ำมันแก๊ส (จุดเดือด 300 - 350 °C) บางครั้งเศษส่วนอื่นๆ จะถูกลบออกด้วย เช่น แนฟทา (160-200 °C) เศษส่วนน้ำมันก๊าด (270-320 °C)
น้ำมันเชื้อเพลิงที่ได้รับหลังจากการกลั่นครั้งแรก (ผลผลิตประมาณ 55% ของน้ำมันเดิม) จากคอลัมน์การกลั่นครั้งแรกจะถูกปั๊มเข้าไปในเตาหลอมแบบท่อขั้นที่สอง ซึ่งจะถูกให้ความร้อนถึง 400 - 420 °C จากเตาเผาน้ำมันเชื้อเพลิงจะเข้าสู่คอลัมน์การกลั่นครั้งที่สองซึ่งทำงานที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศ (ความดันตกค้าง - 5 - 8 kPa) น้ำมันดินจะถูกลบออกจากส่วนล่างของคอลัมน์นี้ และเลือกน้ำมันกลั่นตามความสูง
ผลผลิตของหน่วยสองขั้นตอนคือ 8 - 9,000 ตันน้ำมันต่อวัน ผลผลิตของน้ำมันเบนซินในระหว่างการกลั่นโดยตรงขึ้นอยู่กับ องค์ประกอบฝ่ายน้ำมันและช่วงตั้งแต่ 3 ถึง 1 5%
พื้นฐานของเทคโนโลยีการแคร็กผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมผลผลิตน้ำมันเบนซินที่ค่อนข้างต่ำ (มากถึง 15%) ในระหว่างการกลั่นโดยตรงจำเป็นต้องมีการประมวลผลเศษส่วนอื่น ๆ ที่มีคุณค่าน้อยกว่าซึ่งได้รับระหว่างการกลั่นน้ำมันโดยตรงและมีโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนหนัก การประมวลผลนี้เรียกว่าการแคร็ก
แคร็ก(ภาษาอังกฤษ, เสียงดังเอี๊ยด- แยก, แยก) - การแยกโมเลกุลยาวของไฮโดรคาร์บอนหนักที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ เช่น น้ำมันเชื้อเพลิง ออกเป็นโมเลกุลเบาที่สั้นกว่าของผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดต่ำเล็กน้อย
ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการแคร็กคืออุณหภูมิและเวลาในการจับยึด ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นและเวลาในการจับยึดนานขึ้น อิ่มมากขึ้นกระบวนการและผลผลิตของผลิตภัณฑ์แคร็กที่สูงขึ้น ตัวเร่งปฏิกิริยามีอิทธิพลอย่างมากต่อทิศทางและทิศทางของกระบวนการแคร็ก ด้วยการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม สามารถทำปฏิกิริยาได้ที่อุณหภูมิต่ำลง สินค้าที่จำเป็นและเพิ่มผลผลิตของพวกเขา
จากข้อมูลข้างต้น การแตกร้าวมีสองประเภท: ความร้อนและตัวเร่งปฏิกิริยา
การแตกร้าวด้วยความร้อนจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงภายใต้แรงดันสูง (อุณหภูมิ 450-500 °C และความดัน 2-7 MPa) วัตถุประสงค์หลักของการแตกร้าวด้วยความร้อนคือการได้รับเชื้อเพลิงเบาจากน้ำมันเชื้อเพลิงหรือน้ำมันดิน
การแตกร้าวด้วยความร้อนจะดำเนินการในเตาเผาแบบท่อซึ่งมีการย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนหนัก
จากนั้น ส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ที่แคร็กและวัตถุดิบที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะผ่านเครื่องระเหย ซึ่งครีตจะถูกแยกออก เช่น สารที่ไม่สามารถแตกร้าวได้ ผลิตภัณฑ์เบาเข้าสู่คอลัมน์การกลั่นเพื่อแยกและรับเศษส่วนเชิงพาณิชย์เบา เมื่อเกิดการแตกร้าวด้วยความร้อน เช่น น้ำมันเชื้อเพลิง องค์ประกอบโดยประมาณของผลิตภัณฑ์มีดังนี้: น้ำมันเบนซินที่แตกร้าว - 30-35%, ก๊าซที่แตกร้าว - 10-15, สารตกค้างที่แตกร้าว - 50-55% น้ำมันเบนซินแคร็กถูกใช้เป็นส่วนประกอบของน้ำมันเบนซินเครื่องยนต์ แก๊สแคร็กถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือวัตถุดิบในการสังเคราะห์ สารประกอบอินทรีย์- สารตกค้างจากการแตกร้าวซึ่งเป็นส่วนผสมของสารเรซินและแอสฟัลต์ทีน ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำหรือวัตถุดิบในการผลิตน้ำมันดิน
การแตกร้าวด้วยความร้อนสามารถมีได้สองประเภท: อุณหภูมิต่ำ (visbreaking) และอุณหภูมิสูง (ไพโรไลซิส)
การแคร็กที่อุณหภูมิต่ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 440-500 °C และความดัน 1.9-3 MPa ในขณะที่ระยะเวลากระบวนการคือ 90-200 วินาที ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อผลิตเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำจากน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันดิน
การแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 530-600 °C และความดัน 0.12-0.6 MPa และคงอยู่ 0.5-3 วินาที วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินและเอทิลีน โพรพิลีน อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน และอนุพันธ์ของพวกมันเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้
ตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็ก- การแปรรูปผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา ใน เมื่อเร็วๆ นี้วิธีการนี้มีการใช้กันมากขึ้นในการผลิตผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเบา รวมถึงน้ำมันเบนซิน ข้อดีของมัน ได้แก่ :
ความเร็วกระบวนการสูง สูงกว่าความเร็วของการแตกร้าวด้วยความร้อน 500-4,000 เท่า ส่งผลให้สภาวะกระบวนการน้อยลงและการใช้พลังงานลดลง
การเพิ่มผลผลิตเชิงพาณิชย์รวมถึงน้ำมันเบนซินโดยมีค่าออกเทนสูงและมีเสถียรภาพมากขึ้นในระหว่างการกรน
ความเป็นไปได้ของการดำเนินการตามกระบวนการใน ในทิศทางที่ถูกต้องและได้รับผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบบางอย่าง
ทางออกใหญ่ก๊าซไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์
การใช้วัตถุดิบที่มีปริมาณกำมะถันสูงเนื่องจากการเติมไฮโดรเจน สารประกอบกำมะถันและปล่อยเข้าสู่ขั้นตอนก๊าซแล้วกำจัดทิ้งในภายหลัง
อะลูมิโนซิลิเกตสังเคราะห์ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในหน่วยการแตกตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา
ผลิตภัณฑ์แคร็กตัวเร่งปฏิกิริยาจากเครื่องปฏิกรณ์จะเข้าสู่คอลัมน์การกลั่น ซึ่งจะถูกแยกออกเป็นก๊าซ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าซเร่งปฏิกิริยาเบาและหนัก วัตถุดิบที่ไม่ทำปฏิกิริยาจากด้านล่างของคอลัมน์จะถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์
ผลผลิตโดยประมาณของผลิตภัณฑ์ระหว่างการแคร็กด้วยตัวเร่งปฏิกิริยามีดังนี้: น้ำมันเบนซินที่แตกร้าว - 35 - 40%; ก๊าซแคร็ก - 15% น้ำมันแก๊สแคร็กเบา - 35 - 40% น้ำมันแก๊สแคร็กหนัก - 5-8%
น้ำมันเบนซินตัวเร่งปฏิกิริยามีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ดี ก๊าซแคร็กตัวเร่งปฏิกิริยามีความโดดเด่นด้วยปริมาณไอโซบิวเทนและบิวทิลีนที่มีปริมาณสูง ซึ่งใช้ในการผลิตยางสังเคราะห์
ตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็กชนิดหนึ่งคือ การปฏิรูปปฏิกิริยาที่มุ่งเป้าไปที่การก่อตัวของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนและไอโซเมอร์เป็นหลัก การปฏิรูปประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับตัวเร่งปฏิกิริยา:
Platforming (ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แพลตตินัม);
การปฏิรูป (ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้รีเนียม)
ในทางปฏิบัติ การกระจายตัวที่ยิ่งใหญ่ที่สุดได้รับการแพลตฟอร์มซึ่งเป็นกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสำหรับการประมวลผลเศษส่วนของน้ำมันเบนซิน - แนฟทาของการกลั่นโดยตรงซึ่งดำเนินการต่อหน้าไฮโดรเจน หากการขึ้นแท่นดำเนินการที่อุณหภูมิ 480 - 510 ° C และความดันตั้งแต่ 15-10 5 ถึง 3 10 6 Pa ผลลัพธ์ก็คือการก่อตัวของเบนซีนโทลูอีนและไซลีน ที่ความดัน 5 10 6 Pa จะได้น้ำมันเบนซินซึ่งมีความเสถียรสูงสุดและมีปริมาณกำมะถันต่ำ
นอกจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวแล้ว วิธีการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมดยังผลิตก๊าซที่มีไฮโดรเจน มีเทน โพรเพน และบิวเทน ก๊าซปฏิรูปใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์และอนินทรีย์: เมทานอล ( เอทิลแอลกอฮอล์) แอมโมเนีย และสารประกอบอื่นๆ ผลผลิตของก๊าซปฏิกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยาคือ 5-15% ของมวลของวัตถุดิบ ขั้นตอนสุดท้ายของการกลั่นน้ำมันคือ การทำให้บริสุทธิ์ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม , ซึ่งดำเนินการโดยวิธีเคมีและเคมีกายภาพ วิธีการทางเคมีในการทำให้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมบริสุทธิ์ ได้แก่ การทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรดซัลฟิวริกและการใช้ไฮโดรเจน (ไฮโดรทรีตติ้ง) และวิธีการทางเคมีกายภาพ - วิธีการดูดซับและการดูดซึมให้บริสุทธิ์
การทำความสะอาดกรดซัลฟูริกประกอบด้วยความจริงที่ว่าผลิตภัณฑ์ผสมกับ H 2 SO 4 จำนวนเล็กน้อย 90-93% ที่อุณหภูมิปกติ ส่งผลให้ ปฏิกิริยาเคมีได้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์และของเสียที่สามารถนำไปใช้ผลิตกรดซัลฟิวริกได้
ไฮโดรทรีตติ้งประกอบด้วยปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาอลูมิเนียมโคบอลต์โมลิบดีนัมที่อุณหภูมิ 380-420 ° C และความดันตั้งแต่ 35 10 5 ถึง 4 10 6 Pa และการกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์แอมโมเนียและ น้ำ.
ที่ วิธีทำความสะอาดแบบดูดซับ ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมได้รับการบำบัดด้วยดินเหนียวฟอกขาวหรือซิลิกาเจล ในกรณีนี้ สารประกอบที่มีซัลเฟอร์และออกซิเจน เรซิน และไฮโดรคาร์บอนที่สามารถเป็นแร่ได้ง่ายจะถูกดูดซับ
วิธีทำความสะอาดแบบดูดซับประกอบด้วยการละลายแบบเลือก (เลือก) ของส่วนประกอบที่เป็นอันตรายของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เหลว, เฟอร์ฟูรัล, ไนโตรเบนซีน, ไดคลอเอทิลอีเทอร์ ฯลฯ มักจะใช้เป็นตัวทำละลายแบบคัดเลือก
หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมจะไม่คงตัวเสมอไป ในกรณีเหล่านี้ สารต้านอนุมูลอิสระ (สารยับยั้ง) จะถูกเติมเข้าไปในปริมาณที่น้อยมาก ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารเรซินที่ประกอบเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมช้าลงอย่างมาก ฟีนอล อะโรมาติกเอมีน และสารประกอบอื่นๆ ถูกใช้เป็นตัวยับยั้ง การกลั่นน้ำมันมีลักษณะเฉพาะ ระดับสูงต้นทุนวัตถุดิบ (50-75% ของต้นทุนผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) พลังงานไฟฟ้าและความร้อนตลอดจนสินทรัพย์ถาวร ระดับต้นทุนในการกลั่นน้ำมันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำมันซึ่งกำหนดความลึกของการแปรรูป โครงการเทคโนโลยีการแปรรูป ระดับการเตรียมวัตถุดิบสำหรับการแปรรูป เป็นต้น ดังนั้น เมื่อแปรรูปน้ำมันที่มีกำมะถันสูง ต้นทุนเพิ่มเติมและต้นทุนการดำเนินงานสำหรับการสูบและการเตรียมการจะสูงกว่าการประมวลผลน้ำมันที่มีกำมะถันต่ำประมาณ 1.5 ในทางกลับกัน น้ำมันที่มีความหนืดพาราฟินสูงจะต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับการดีแว็กซ์ การปั๊ม และการเก็บรักษา
การแก้ไขเป็นกระบวนการแยกสารผสมไบนารีหรือหลายส่วนประกอบเนื่องจากมวลทวนกระแสและการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างไอและของเหลว
การแก้ไขน้ำมันประกอบด้วยการแบ่งเป็นเศษส่วนเมื่อถูกความร้อน และเศษส่วนที่มีจุดเดือดต่างกันจะถูกแยกออกจากกัน เศษส่วนที่มีจุดเดือดต่ำเรียกว่าเบา และเศษส่วนที่มีจุดเดือดสูงเรียกว่าหนัก
อันเป็นผลมาจากการแก้ไขน้ำมันจะได้น้ำมันเบนซินน้ำมันก๊าดน้ำมันดีเซลน้ำมันและเศษส่วนอื่น ๆ
ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเบา - น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด และน้ำมันดีเซลผลิตในพืชที่เรียกว่าท่อบรรยากาศหรือบรรยากาศ (AT) เนื่องจากกระบวนการนี้เกิดขึ้นภายใต้ความดันบรรยากาศ และน้ำมันถูกให้ความร้อนในเตาเผาแบบท่อ สารตกค้างที่ได้รับจากการติดตั้งเหล่านี้ - น้ำมันเชื้อเพลิง - สามารถส่งไปยังการติดตั้งสุญญากาศซึ่งจากการกลั่นทำให้ได้รับน้ำมันหล่อลื่นประเภทต่างๆ
การกลั่นด้วยการแก้ไขเป็นกระบวนการถ่ายเทมวลที่พบบ่อยที่สุดในเทคโนโลยีเคมีและน้ำมันและก๊าซ ซึ่งดำเนินการในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น คอลัมน์การกลั่น โดยผ่านการสัมผัสไอและของเหลวทวนกระแสซ้ำๆ
เศษส่วนหลักที่แยกได้ระหว่างการกลั่นน้ำมันเบื้องต้น:
21 . ผลิตไฮโดรเจนจากมีเทน
การปฏิรูปไอน้ำของก๊าซธรรมชาติ/มีเทน
การแปลงไอน้ำ- การผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์จากไฮโดรคาร์บอนเบา (เช่น มีเทน เศษโพรเพน-บิวเทน) โดยการปฏิรูปด้วยไอน้ำ (การเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรคาร์บอนเมื่อมีไอน้ำน้ำ)
CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2 - ปฏิกิริยาการปฏิรูปไอน้ำ
ไฮโดรเจนสามารถหาได้จากความบริสุทธิ์ต่างๆ: 95-98% หรือบริสุทธิ์เป็นพิเศษ ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นภายใต้แรงกดดันที่แตกต่างกัน: จาก 1.0 ถึง 4.2 MPa ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งานต่อไป วัตถุดิบ ( ก๊าซธรรมชาติหรือเศษส่วนน้ำมันเบา) ถูกให้ความร้อนที่ 350-400° ในเตาอบแบบพาความร้อนหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเข้าสู่เครื่องกำจัดซัลเฟอร์ไดเซชัน ก๊าซที่แปลงแล้วจากเตาเผาจะถูกทำให้เย็นลงในเตากู้คืน ซึ่งผลิตไอน้ำตามพารามิเตอร์ที่ต้องการ หลังจากขั้นตอนของการแปลง CO ที่อุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ ก๊าซจะถูกส่งไปยังการดูดซับ CO 2 จากนั้นจึงไปสู่มีเทนของออกไซด์ที่ตกค้าง ผลลัพธ์ที่ได้คือไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์ 95-98.5% โดยมีมีเทน 1-5% และมี CO และ CO 2 เพียงเล็กน้อย
ในกรณีที่จำเป็นต้องผลิตไฮโดรเจนบริสุทธิ์โดยเฉพาะ การติดตั้งจะเสริมด้วยส่วนแยกการดูดซับของก๊าซที่แปลงแล้ว ต่างจากโครงการก่อนหน้านี้ การแปลง CO ที่นี่เป็นขั้นตอนเดียว ส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วย H 2 , CO 2 , CH 4 , H 2 O และ CO จำนวนเล็กน้อยจะถูกทำให้เย็นลงเพื่อเอาน้ำออก และส่งไปยังอุปกรณ์ดูดซับที่เต็มไปด้วยซีโอไลต์ สิ่งเจือปนทั้งหมดจะถูกดูดซับในขั้นตอนเดียวที่อุณหภูมิแวดล้อม ผลลัพธ์ที่ได้คือไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์ 99.99% ความดันของไฮโดรเจนที่ผลิตได้คือ 1.5-2.0 MPa
การกลั่นน้ำมัน การแยกน้ำมันออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ (เศษส่วน) ตามจุดเดือดเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเชิงพาณิชย์ (ดูผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) หรือส่วนประกอบต่างๆ P. n. เป็นกระบวนการเริ่มต้นของการกลั่นน้ำมันที่โรงกลั่นน้ำมัน โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อน้ำมันถูกให้ความร้อน จะเกิดเฟสไอที่แตกต่างจากของเหลว (ดูการกลั่น) เศษส่วนที่ได้จาก P. n มักเป็นของผสมของไฮโดรคาร์บอน โดยใช้วิธีการกลั่นเศษส่วนปิโตรเลียมซ้ำๆ ทำให้สามารถแยกไฮโดรคาร์บอนบางชนิดออกได้ ป.ณ. ดำเนินการโดยวิธีการระเหยเดี่ยว (การกลั่นแบบสมดุล) หรือการระเหยแบบค่อยเป็นค่อยไป (การกลั่นแบบง่ายหรือการกลั่นแบบแยกส่วน) มีการแก้ไข (ดูการแก้ไข) และไม่มี; ต่อหน้าไอน้ำร้อนยวดยิ่ง - สารระเหย; ที่ความดันบรรยากาศและภายใต้สุญญากาศ ด้วยการกลั่นแบบสมดุล การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนจะมีความชัดเจนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการกลั่นแบบธรรมดา อย่างไรก็ตามในกรณีแรกที่อุณหภูมิความร้อนเท่ากัน สารจะเข้าสู่สถานะไอ ที่สุดน้ำมัน. ในทางปฏิบัติในห้องปฏิบัติการจะใช้ P. n แบบง่ายเป็นหลัก ด้วยการแก้ไขเฟสไอในหน่วยแบทช์ P. n. ใช้ในอุตสาหกรรม ด้วยการระเหยเพียงครั้งเดียวร่วมกับการแก้ไขเฟสไอและของเหลว การรวมกันนี้ทำให้สามารถดำเนินการ P. n. ในการติดตั้งอย่างต่อเนื่องและบรรลุการแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนด้วยความแม่นยำสูง การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนอย่างประหยัด การใช้ไอน้ำทำให้อุณหภูมิลดลง การเลือกเศษส่วนของน้ำมันเพิ่มขึ้น และความเข้มข้นของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงในสารตกค้างเพิ่มขึ้น ในการติดตั้งทางอุตสาหกรรม P. n. ดำเนินการครั้งแรกที่ความดันบรรยากาศ จากนั้นจึงดำเนินการภายใต้สุญญากาศ ในระหว่างการกลั่นในชั้นบรรยากาศ น้ำมันจะถูกให้ความร้อนไม่สูงกว่า 370 ° C เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะเริ่มการสลายของไฮโดรคาร์บอน - การแคร็กและสิ่งนี้ไม่เป็นที่พึงปรารถนาเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าผลลัพธ์ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว ลดคุณภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์เป้าหมายอย่างรวดเร็ว อันเป็นผลมาจากบรรยากาศ P. n. เศษส่วนที่เดือดออกจากอุณหภูมิประมาณ 30 ถึง 350-360 ° C จะถูกกลั่นออก และน้ำมันเชื้อเพลิงจะยังคงอยู่ในสารตกค้าง จากเศษส่วนปิโตรเลียมที่มีจุดเดือดสูงถึง 360 °C จะได้เชื้อเพลิงหลายประเภท (เชื้อเพลิงเบนซิน เครื่องยนต์ไอพ่น และดีเซล) วัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์ปิโตรเคมี (ดูการสังเคราะห์ปิโตรเคมี) (เบนซีน เอทิลเบนซีน ไซลีน เอทิลีน โพรพิลีน บิวทาไดอีน) ตัวทำละลาย ฯลฯ การกลั่นน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มเติมจะดำเนินการภายใต้สุญญากาศ (แรงดันตกค้าง 5.3-8นอ/ม2, หรือ 40-60มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ. ) เพื่อลดการแตกร้าวของไฮโดรคาร์บอน ในสหภาพโซเวียต ผลผลิตของหน่วย P. n. สูญญากาศในชั้นบรรยากาศ เพิ่มขึ้นเป็น 8 ล้านต น้ำมันต่อปี ประวัติข้อมูลเกี่ยวกับ ป.ณ. ดูศิลปะ น้ำมัน .ความหมาย: Obryadchikov S.N. หลักการกลั่นน้ำมัน M.-L. , 1940; Tregubov A.M. ทฤษฎีการกลั่นและการแก้ไขครั้งที่ 3 บากู 2489; เทคโนโลยีการแปรรูปน้ำมันและก๊าซตอนที่ 1 ม. 2515
เอ.จี. ซาร์ดานาชวิลี.. 1969-1978 .
สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต - ม.: สารานุกรมโซเวียต
ดูว่า "การกลั่นน้ำมัน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร: การแยกน้ำมันออกเป็นส่วนหลักหรือเศษส่วน ป.ณ. จุดเริ่มต้น กระบวนการกลั่นน้ำมันขั้นพื้นฐาน ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเมื่อน้ำมันถูกให้ความร้อนจะเกิดเฟสไอซึ่งมีองค์ประกอบแตกต่างจากของเหลว กับ ป.น. รับน้ำมันเบนซิน แนฟทา น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล...
พจนานุกรมโพลีเทคนิคสารานุกรมขนาดใหญ่การกลั่นน้ำมันภายใต้สุญญากาศ
การกลั่นเบื้องต้น (น้ำมัน)- - หัวข้อ: อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ EN การกลั่นเบื้องต้น ... ไดเรกทอรี นักแปลทางเทคนิค
การกลั่นแบบกลุ่ม (น้ำมัน)- - หัวข้อ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ การกลั่นแบบกลุ่ม EN ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค
- ... วิกิพีเดีย
การกลั่น การกลั่น ผู้หญิง 1. การสลายตัวของสาร (ของเหลวหรือของแข็ง) ให้เป็นส่วนประกอบโดยใช้การต้มการให้ความร้อน (เทคโนโลยี) การกลั่นจะขึ้นอยู่กับความผันผวนที่ไม่เท่ากันของสารที่ประกอบเป็นส่วนผสม เมื่อกลั่นของเหลวจะเกิดไอระเหย... ... พจนานุกรมอูชาโควา
การกลั่น- (น้ำมัน) - กระบวนการแยกน้ำมันออกเป็นส่วนประกอบ (เศษส่วน) ขึ้นอยู่กับจุดเดือดเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมหรือส่วนประกอบ จากเศษส่วนน้ำมันที่มีจุดเดือดสูงถึง 360oC จะได้เชื้อเพลิงหลายประเภท (น้ำมันเบนซิน...
การกลั่นการกลั่นน้ำมัน- การแก้ไข บทสรุป การกลั่นน้ำมันแบบแยกส่วน ซึ่งผลิตน้ำกลั่นที่มีจุดเดือดถึงขีดจำกัดที่แตกต่างกัน จากนั้นจึงนำไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมัน รูปแบบการประมวลผล...... สารานุกรมจุลภาคของน้ำมันและก๊าซ
การกลั่น- การกลั่น การทำให้บริสุทธิ์ การกลั่น (น้ำมัน) การอัพเกรด - หัวข้อ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ คำพ้องความหมาย การกลั่น การทำให้บริสุทธิ์ การกลั่น (น้ำมัน) การอัพเกรด... ... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค
การกลั่นแบบสุญญากาศ- - การแปรรูปน้ำมันเพื่อคัดเลือกเศษส่วนของน้ำมัน ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการแปรรูปสุญญากาศคือน้ำมันดิน การกลั่นแบบสุญญากาศดำเนินการในโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อลดการแตกร้าวของไฮโดรคาร์บอน... สารานุกรมจุลภาคของน้ำมันและก๊าซ
หนังสือ
- ตัวอย่างและปัญหาในเทคโนโลยีการแปรรูปน้ำมันและก๊าซ Alexander Georgievich Sardanashvili, Antonina Ilyinichna Lvova หนังสือเล่มนี้มีตัวอย่างและงานสำหรับหลักสูตร "เทคโนโลยีการกลั่นน้ำมันและก๊าซ" ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการกลั่นน้ำมันเบื้องต้น ( คุณสมบัติทางกายภาพน้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม การกลั่น...
หลักการกลั่นปิโตรเลียม
การแยกสารผสมใดๆ (โดยเฉพาะน้ำมัน) ออกเป็นเศษส่วนโดยการกลั่นจะขึ้นอยู่กับความแตกต่างของจุดเดือดของส่วนประกอบต่างๆ ดังนั้นหากของผสมประกอบด้วยสองส่วนประกอบ ในระหว่างการระเหยส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำกว่า (จุดเดือดต่ำ LBC) จะเปลี่ยนเป็นไอ และส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงกว่า (จุดเดือดสูง HBO) จะยังคงอยู่ในของเหลว สถานะ. ไอระเหยที่เกิดขึ้นจะกลั่นตัวเป็นของเหลวที่ไม่มีการระเหยเรียกว่าสารตกค้าง ดังนั้น NCC จะเข้าไปในการกลั่น และ VCC จะเข้าไปในสารตกค้าง
กระบวนการที่อธิบายไว้เรียกว่าการกลั่นอย่างง่าย เพื่อการแยกส่วนประกอบที่สมบูรณ์ที่สุดมากกว่า ดูซับซ้อนการกลั่น - การกลั่นด้วยการแก้ไข การแก้ไขประกอบด้วยการสัมผัสกระแสทวนของไอระเหยที่เกิดขึ้นระหว่างการกลั่นด้วยของเหลวที่เกิดจากการควบแน่นของไอระเหยเหล่านี้ ในการดำเนินการแก้ไขในคอลัมน์จำเป็นต้องสร้างการไหลของไอขึ้นและของเหลวไหลลง การไหลครั้งแรกเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนที่เข้าสู่ส่วนล่าง (การกลั่น) ของคอลัมน์ การไหลครั้งที่สอง - เนื่องจากการชลประทานแบบเย็นที่จ่ายให้กับส่วนบน (ความเข้มข้น) ของคอลัมน์ (สำหรับการชลประทานประเภทอื่น ๆ ดูด้านล่าง)
ข้าว. 4.1 โครงร่างของแผ่นฝาครอบ: 1 แผ่น; 2- กระจกระบายน้ำ; 3- - หมวก; 4- ท่อสำหรับไอระเหย; 5- ช่องในฝาปิดสำหรับไอระเหย; 6- พาร์ติชั่นยึดเพื่อสร้างระดับของเหลวบนจาน ผนัง 7 คอลัมน์ พื้นที่ 8 วงแหวน
ถาดแบบคอลัมน์มีสองขั้นตอน: ไอน้ำ; (ที่มีอุณหภูมิสูงกว่า) และของเหลว (ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า) ในกรณีนี้ ไอระเหยจะถูกทำให้เย็นลง และส่วนหนึ่งของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงจะควบแน่นและกลายเป็นของเหลว ของเหลวจะร้อนขึ้นและส่วนหนึ่งของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำจะระเหยออกไปและผ่านเข้าสู่สถานะไอ กระบวนการนี้เกิดขึ้นหลายครั้งในแต่ละจาน ในกระบวนการกลั่นและการแก้ไขน้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ความดันไออิ่มตัวและความสมดุลระหว่างไอและของเหลวมีบทบาทชี้ขาด
กระบวนการนี้เกิดขึ้นหลายครั้งในแต่ละจาน ในกระบวนการกลั่นและการแก้ไขน้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ความดันไออิ่มตัวและความสมดุลระหว่างไอและของเหลวมีบทบาทชี้ขาด
ความดันไอของเหลว.
ความดันไออิ่มตัวของของเหลวคือความดันที่พัฒนาขึ้นโดยไอของมันที่อุณหภูมิที่กำหนดภายใต้สภาวะสมดุลกับของเหลว ความดันนี้จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความร้อนจากการกลายเป็นไอของของเหลวลดลง กราฟความดันของไอระเหยอิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนที่รวมอยู่ในผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเบาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแสดงในรูปที่ 4.2
ความดันไออิ่มตัวของส่วนผสมและเศษส่วนของน้ำมันไม่เพียงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของเฟสของเหลวและไอด้วย ดูเหมือนว่าที่อุณหภูมิต่ำมากหรือมีแรงดันสูงเพียงพอ ก๊าซทั้งหมดจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว อย่างไรก็ตาม สำหรับก๊าซแต่ละชนิดจะมีอุณหภูมิสูงกว่านั้นซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนเป็นของเหลวได้หากความดันเพิ่มขึ้น นี่คือสิ่งที่เรียกว่า อุณหภูมิวิกฤติ T crเรียกว่าความดันไอที่สอดคล้องกับอุณหภูมิวิกฤติ ความกดดันที่สำคัญ P Kr - เรียกว่าปริมาตรเฉพาะของก๊าซที่อุณหภูมิและความดันวิกฤติ ปริมาณวิกฤตเมื่อถึงจุดวิกฤต ความไม่ต่อเนื่องระหว่างสถานะก๊าซและของเหลวจะหายไป
การกลั่น (การกลั่น)คือกระบวนการแยกน้ำมันและก๊าซทางกายภาพออกเป็นเศษส่วน (ส่วนประกอบ) ที่แตกต่างกันและจากส่วนผสมเดิมตามขีดจำกัดอุณหภูมิ (หรือจุดเดือด) ตามวิธีการดำเนินการจะแยกแยะการกลั่นแบบง่ายและซับซ้อนได้
การกลั่นน้ำมันมีสองวิธีหลัก: การระเหยทีละน้อยหรือหลายครั้ง (ในภาพนิ่ง); ด้วยการระเหยเพียงครั้งเดียว (ในเตาหลอมแบบท่อ) ด้วยการระเหยทีละน้อย ไอระเหยที่เกิดขึ้นจะถูกกำจัดออกจากระบบทันที (เช่น เศษส่วนระหว่างการกลั่นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมบนอุปกรณ์มาตรฐาน รวมถึงบนก้อนแบตเตอรี่นิ่งก้อนใดก้อนหนึ่ง) ในระหว่างการระเหยครั้งเดียว ผลิตภัณฑ์จะถูกให้ความร้อนในเตาเผาแบบท่อจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดเพื่อให้มั่นใจว่ามีการกลั่นที่ต้องการและในช่วงเวลาทำความร้อนทั้งหมด ไอระเหยจะไม่ถูกแยกออกจากของเหลว - องค์ประกอบของระบบไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อถึงอุณหภูมิที่ต้องการ เฟสของเหลวและไอที่เกิดขึ้นในระบบจะถูกแยกออกจากกัน การแยกนี้เกิดขึ้นในคอลัมน์หรือเครื่องระเหย (เครื่องระเหย) ซึ่งผลิตภัณฑ์จะเข้าไปหลังจากถูกให้ความร้อนในเตาหลอมแบบท่อ ก่อนการแยกตัว ทั้งสองเฟส - ไอและของเหลว - จะอยู่ในสมดุลซึ่งกันและกัน ดังนั้นการระเหยเพียงครั้งเดียวจึงเรียกว่าสมดุล ดังนั้นเมื่อกลั่นน้ำมันด้วยการระเหยเพียงครั้งเดียว ส่วนผสมของไอระเหยทั้งหมดที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่กำหนดจะถูกแยกออกจากกากของเหลวทันทีแล้วแบ่งออกเป็นเศษส่วน
การกลั่นน้ำมันด้วยการระเหยเพียงครั้งเดียว ตรงกันข้ามกับการระเหยแบบค่อยเป็นค่อยไปเป็นก้อนซึ่งใช้เวลาหลายชั่วโมง จะใช้เวลาไม่กี่นาทีและที่อุณหภูมิต่ำกว่า สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเศษส่วนที่มีจุดเดือดต่ำในระหว่างการระเหยเพียงครั้งเดียวจะช่วยส่งเสริมการระเหยของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงที่อุณหภูมิต่ำกว่า
รูปที่ 4.3 เส้นโค้งไอโซบาริก
เพื่ออธิบายกระบวนการระเหย ลองใช้เส้นโค้งไอโซบาริก (รูปที่ 3.6) สมมติว่ามีของเหลวที่มีส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำ (LBC) อ่าวที่อุณหภูมิ เสื้อ 0- สถานะของระบบนี้มีลักษณะเฉพาะโดยจุด อ่าว- มาเริ่มให้ความร้อนของเหลวกันดีกว่า โดยภาพนี้จะแสดงเป็นเส้นตรง ก 0 ก 1ขนานกับแกนพิกัด ของเหลวเมื่อถึงอุณหภูมิ เสื้อ 1เริ่มเดือด (ตามมาจากวิธีการสร้างไอโซบาร์)
เมื่อคำนึงถึงความสมดุลของของเหลวและไอองค์ประกอบของไอที่เกิดขึ้นจะถูกกำหนดโดยแนวนอน ก 1 บี 1ดำเนินการจนกระทั่งตัดกับเส้นโค้งเฟสไอที่จุดหนึ่ง แท้จริงแล้วหากอุณหภูมิของไอระเหยอิ่มตัวอยู่ที่ เสื้อ 1จากนั้นองค์ประกอบจะถูกกำหนดโดยจุด บี 1ซึ่ง abscissa เท่ากับ เสื้อ 1(ตั้งสมมติฐานว่าปริมาณไอที่ปล่อยออกมามีค่าเล็กน้อยและองค์ประกอบของของเหลวก่อนและหลังการเดือดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและเท่ากับ x o)
ให้เราพิจารณาอีกกรณีหนึ่ง สมมติว่าส่วนผสมเดียวกันขององค์ประกอบ xo ได้รับความร้อนมากขึ้น อุณหภูมิสูงที ในกรณีนี้ ไอระเหยที่เริ่มก่อตัวที่อุณหภูมิ t 1 จะไม่ถูกแยกออกจากของเหลว ซึ่งเป็นสาเหตุที่องค์ประกอบของระบบทั้งหมด รวมทั้งไอและของเหลว ยังคงคงที่และเท่ากับ xo เมื่อถึงอุณหภูมิ t ที่จุด C เราก็แยกไอออกจากของเหลว ไอระเหยและของเหลวเหล่านี้มีส่วนประกอบอย่างไร? เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ก็เพียงพอที่จะวาดเส้นแนวนอน AB ผ่านจุด C ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิ t จุดตัด A ถึง B ของเส้นแนวนอนที่มีเส้นโค้งไอโซบาร์จะแสดงองค์ประกอบของของเหลว x และไอ y ตามลำดับ เมื่อระบบถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า t 2 สถานะของระบบจะมีลักษณะเป็นจุด A 2 และ B 2 ที่มีความเข้มข้น x 2 และ y 2 ในกรณีนี้ y 2 เกิดขึ้นพร้อมกับ x o นั่นคือ y 2 = x o ซึ่งเป็นไปได้เฉพาะเมื่อมีการระเหยของเหลวทั้งหมดโดยสมบูรณ์เท่านั้น ดังนั้น t 2 คืออุณหภูมิของการระเหยของของเหลวที่มีองค์ประกอบ xo อย่างสมบูรณ์ในระหว่างการระเหยครั้งเดียว อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอีกจะมาพร้อมกับความร้อนสูงเกินไปของไอเท่านั้น จากที่กล่าวมาข้างต้น จุดใดๆ ที่อยู่ในพื้นที่ที่ถูกจำกัดด้วยเส้นโค้งด้านล่างจะแสดงลักษณะเฉพาะของการมีอยู่ของเฟสของเหลวเท่านั้น และจุดที่อยู่ในพื้นที่ที่ถูกจำกัดด้วยไอโซบาร์ (พื้นที่เลนส์) จะแสดงลักษณะการดำรงอยู่พร้อมกันของทั้งเฟสของไอและของเหลว ตั้งอยู่ในพื้นที่ - มีเพียงเฟสไอเท่านั้น (ดู S.V. Verzhichinskaya, เคมีและเทคโนโลยีของน้ำมันและก๊าซ, หน้า 60-65)
วิธีการลดจุดเดือดของน้ำมันและเศษส่วน
เมื่ออุณหภูมิความร้อนของน้ำมันเพิ่มขึ้นและระยะเวลาการให้ความร้อนเพิ่มขึ้น การสลายตัวของไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจะเริ่มขึ้น ซึ่งเรียกว่าการแตกร้าว โมเมนต์นี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 320-360°C ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำมัน อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อได้รับเศษส่วนที่มีจุดเดือดสูงสำหรับการผลิตน้ำมันกลั่นและวัตถุดิบสำหรับการแตกตัวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา จำเป็นต้องให้ความร้อนน้ำมันเกินขีดจำกัดที่ระบุ เพื่อป้องกันการสลายตัวของไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง จำเป็นต้องลดจุดเดือดระหว่างการแปรรูป ซึ่งทำได้โดยการกลั่นสุญญากาศหรือการฉีดไอน้ำ (บางครั้งทั้งสองอย่าง)
สุญญากาศ (การหักเหของแสง) เกิดขึ้นได้จากการสูบ (ดูด) จากคอลัมน์ของก๊าซโดยใช้ปั๊มสุญญากาศหรือการควบแน่น แรงดันในอุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าค่าตกค้าง
มันอยู่ต่ำกว่าชั้นบรรยากาศเสมอ (101.3 mPa หรือ 760 mmHg) สุญญากาศหมายถึงความแตกต่างระหว่าง 101.3 mPa (760 mmHg) และความดันตกค้าง ตัวอย่างเช่น หากความดันตกค้างคือ 13.3 mPa (100 มม.ปรอท) สุญญากาศก็จะเท่ากับ: 101.3 - 13.3 = 88 mPa (760 - 100 = 660 มม.ปรอท) ในรูป รูปที่ 3.8 แสดงการพึ่งพาจุดเดือดโดยประมาณต่อความดันสำหรับเศษส่วนโมเลกุลสูงของน้ำมันด้วย อุณหภูมิเฉลี่ยจุดเดือดระหว่าง 350 ถึง 500 ° C ดังนั้น ยิ่งความดันต่ำ จุดเดือดของเศษส่วนก็จะลดลงเร็วขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่นสำหรับเศษส่วนที่มีจุดเดือดเฉลี่ย 450 ° C ที่ความดันตกค้าง 13.3 mPa (100 มม. ปรอท) จุดเดือดที่ลดลงคือ 110 ° C (จุด A) นั่นคือเศษส่วนภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้เดือด ที่ 450 - 110 = = 340 ° C และที่ความดันตกค้าง 0.665 mPa (5 mm Hg) - ที่ 236 ° C (450 -214 = 236 ° C, จุด B) สำหรับเศษส่วนที่มีจุดเดือดเฉลี่ย 500°C จุดเดือดที่ลดลงที่ความดันตกค้าง 13.3 mPa (100 มม.ปรอท) คือ 117°C (จุด B) และสำหรับเศษส่วน 350°C - 350 - 94 = 256°C (จุด G)
การลดจุดเดือดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกลั่นน้ำมันเชื้อเพลิง ผลกระทบของไอน้ำในระหว่างการกลั่นน้ำมัน (ไอน้ำถูกส่งผ่านสุราแม่ที่อยู่เหนือด้านล่างของอุปกรณ์) เดือดลงไปดังนี้: ฟองไอน้ำจำนวนนับไม่ถ้วนก่อตัวเป็นฟองขนาดใหญ่ พื้นผิวฟรีโดยน้ำมันจะระเหยกลายเป็นฟองเหล่านี้ แรงดันไอน้ำมันซึ่งอยู่ต่ำกว่าบรรยากาศ ไม่เพียงพอที่จะเอาชนะได้ เช่น เกิดการเดือดและการกลั่น แต่แรงดันไอน้ำจะถูกเพิ่มเข้ากับความดันไอน้ำมัน ดังนั้นผลรวม (ตามกฎของดาลตัน) ส่งผลให้เกิดความดัน สูงกว่าความดันบรรยากาศเล็กน้อย และเพียงพอสำหรับการต้มและการกลั่นน้ำมัน
ต้องรักษาแรงดันไอน้ำเพื่อให้สามารถเอาชนะแรงดันของคอลัมน์ของเหลวและแรงดันในอุปกรณ์ตลอดจนความต้านทานไฮดรอลิกของท่อ โดยทั่วไป ไอน้ำจะใช้ที่ความดันสูงกว่า 0.2 MPa (2 kgf/cm2) ไอน้ำจะต้องแห้ง ดังนั้นจึงมักจะทำให้ร้อนเกินไปในขดลวดของเตาตัวใดตัวหนึ่ง
การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของอุณหภูมิการกลั่นโดยใช้เพียงสุญญากาศนั้นจำเป็นต้องสร้างแรงดันตกค้างต่ำ ซึ่งจะทำให้ต้นทุนในการติดตั้งสุญญากาศเพิ่มขึ้นและทำให้การทำงานยุ่งยากขึ้น ในขณะที่การใช้การกลั่นด้วยไอน้ำโดยไม่ใช้สุญญากาศจะทำให้มีการใช้ไอน้ำจำนวนมาก ซึ่งยังต้องใช้ไอน้ำจำนวนมากอีกด้วย ต้นทุนสูงที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไอน้ำ (ตัวอย่างเช่น สำหรับการกลั่น ปริมาณการใช้ไอน้ำกลั่นอัตโนมัติถึง 75%) ดังนั้นตัวเลือกที่ได้กำไรมากที่สุดสำหรับการกลั่นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมโมเลกุลสูงคือการรวมกันของสุญญากาศกับการจ่ายไอน้ำสดให้กับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่กลั่น ส่วนผสมนี้ใช้ในการกลั่นน้ำมันเชื้อเพลิงเพื่อผลิตน้ำมันกลั่น วัตถุดิบสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแตกตัวหรือไฮโดรแคร็กกิ้ง
การกลั่นน้ำมันด้วยการแก้ไข
ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับกระบวนการ ในสภาพโรงงาน การกลั่นน้ำมันด้วยการระเหยเพียงครั้งเดียวจะดำเนินการในหน่วยท่อ น้ำมันที่ถูกให้ความร้อนในท่อเตาเผาจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการจะเข้าสู่คอลัมน์การกลั่น ในที่นี้จะแบ่งออกเป็นสองช่วง ระยะแรก - ระยะไอ - พุ่งขึ้นด้านบนและระยะที่สอง - ของเหลว - ไหลลงไปที่ด้านล่างของคอลัมน์ เมื่อกลั่นน้ำมันหรือผลิตภัณฑ์อื่น จะได้เศษส่วนที่มีขีดจำกัดการเดือดที่แน่นอน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการ การแยกน้ำมันนี้ทำได้โดยการระเหยและการควบแน่นของไฮโดรคาร์บอนซ้ำๆ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เรียกว่าการแก้ไข
เมื่อแก้ไขส่วนผสมคู่ (ส่วนผสมที่ประกอบด้วยสองส่วนประกอบ) ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำจะไหลผ่านด้านบนของคอลัมน์ในรูปของไอ และส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงจะไหลผ่านด้านล่างของคอลัมน์ในรูปของของเหลว . ในรูป รูปที่ 4.5 แสดงแผนภาพการแก้ไขส่วนผสมของเบนซีนและโทลูอีน ส่วนผสมนี้หลังจากให้ความร้อนในเตาเผาแล้ว จะเข้าสู่คอลัมน์การกลั่นผ่านเส้น ที่ด้านบนของคอลัมน์ ไอของเบนซีน (ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำ) เข้าสู่คอนเดนเซอร์ 2 ผ่านเส้น โดยที่ส่วนหนึ่งของเบนซีนที่ควบแน่นจะไหลผ่านเส้นเป็นกรดไหลย้อน และส่วนที่เหลือถูกระบายออกทางตู้เย็น 3 ตามเส้น IV ถึง คลังสินค้า ที่ด้านล่างของคอลัมน์จะมีเครื่องทำความร้อนซึ่งไอน้ำไหลผ่านเส้น VI โทลูอีน (ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูง) จะถูกกำจัดออกจากคอลัมน์ผ่านเส้น V (ผ่านตู้เย็น) ไปยังสวนสินค้าโภคภัณฑ์ เมื่อแยกส่วนผสมของเบนซีนและโทลูอีน อุณหภูมิที่ด้านบนของคอลัมน์ควรอยู่ที่ 80.4 ° C นั่นคือ สอดคล้องกับจุดเดือดของเบนซีนบริสุทธิ์ ที่ด้านล่างของคอลัมน์ อุณหภูมิควรสูงกว่า 110°C ในการกลั่นส่วนผสมที่ประกอบด้วยส่วนประกอบสามส่วน เช่น เบนซีน โทลูอีน และไซลีน จำเป็นต้องใช้สองคอลัมน์ จาก
รูปที่ 4.5 แผนผังการแก้ไขแบบผสมคู่
ไซลีนนำมาจากส่วนล่างของคอลัมน์แรก และนำส่วนผสมของเบนซีนและโทลูอีนมาจากส่วนบน ซึ่งแยกออกเป็นเบนซีนและโทลูอีนในคอลัมน์ที่สองในลักษณะเดียวกับที่แสดงในรูปที่ 4.5
ในการแก้ไขส่วนผสมที่ซับซ้อน (ซึ่งรวมถึงน้ำมัน) เพื่อให้ได้องค์ประกอบหรือเศษส่วน n รายการ คุณต้องมีคอลัมน์แบบง่าย (n-1) ซึ่งยุ่งยากมากและต้องใช้เงินลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานจำนวนมาก ดังนั้นที่โรงกลั่นน้ำมันพวกเขาจึงสร้างคอลัมน์ที่ซับซ้อนหนึ่งคอลัมน์ราวกับว่าประกอบด้วยคอลัมน์ง่าย ๆ หลายคอลัมน์ที่มีส่วนลอกภายในหรือภายนอก (รูปที่ 4.6) ซึ่งจ่ายไอน้ำให้กับน้ำ ในการติดตั้งที่มีความจุสูง ส่วนการปอกแบบระยะไกลจะถูกวางไว้ด้านบนสุดของอีกส่วนหนึ่ง และจะรวมกันเป็นคอลัมน์การปอกหนึ่งคอลัมน์ (รูปที่ 4.7) กระบวนการนี้เกิดขึ้นบนแต่ละจาน ในเวลาเดียวกันสำหรับการทำงานปกติของคอลัมน์การกลั่น จำเป็นต้องมีการสัมผัสอย่างใกล้ชิดระหว่างการไหลย้อน (ของเหลวบนจาน) และการไหลของไอจากน้อยไปหามากตลอดจนระบบการควบคุมอุณหภูมิที่สอดคล้องกัน
ประการแรกรับประกันโดยการออกแบบฝาปิดและถาด ส่วนประการที่สองเกิดจากการจ่ายกรดไหลย้อน ซึ่งรับประกันการควบแน่นของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูง (โดยการเอาความร้อนออก) ที่ด้านบนของคอลัมน์ การสร้างไอน้ำไหลขึ้นด้านบนนั้นมั่นใจได้โดยการให้ความร้อนในเตาเผาหรือในลูกบาศก์รวมถึงการระเหยบางส่วนของเฟสของเหลวที่ด้านล่างของคอลัมน์โดยใช้หม้อไอน้ำหรือไอน้ำ
การจ่ายน้ำจะควบคุมอุณหภูมิที่ด้านบนของคอลัมน์สร้างการไหลของของเหลวลงและช่วยลดอุณหภูมิของไอที่จำเป็นเมื่อไหลผ่านคอลัมน์จากล่างขึ้นบน
การชลประทานอาจเย็น (คม) ร้อน (ลึก) และการไหลเวียนขึ้นอยู่กับวิธีการ (รูปที่ 3.12)
การชลประทานแบบร้อน
คอนเดนเซอร์บางส่วนคือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ (รูปที่ 4.8a) ซึ่งติดตั้งในแนวนอนหรือแนวตั้งที่ด้านบนของคอลัมน์ สารทำความเย็นคือน้ำซึ่งบางครั้งก็เป็นวัตถุดิบ ไอระเหยที่เข้าสู่ช่องว่างระหว่างท่อจะถูกควบแน่นบางส่วนและกลับสู่แผ่นด้านบนในรูปแบบของการชลประทาน และไอระเหยที่ถูกแก้ไขจะถูกกำจัดออกจากคอนเดนเซอร์ เนื่องจากความยากในการติดตั้งและบำรุงรักษาและการกัดกร่อนของตัวเก็บประจุอย่างมาก วิธีการนี้จึงมีการใช้งานอย่างจำกัด
การชลประทานแบบเย็น (คม)(รูปที่ 4.8b) วิธีการกำจัดความร้อนที่ด้านบนของคอลัมน์นี้เป็นวิธีที่แพร่หลายมากที่สุดในการกลั่นน้ำมัน การไหลของไอน้ำที่ออกจากด้านบนของคอลัมน์จะถูกควบแน่นอย่างสมบูรณ์ในคอนเดนเซอร์ - ตู้เย็น (น้ำหรืออากาศ) และเข้าสู่ภาชนะหรือเครื่องแยก จากที่ส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ที่แก้ไขแล้วถูกปั๊มกลับเข้าไปในคอลัมน์สำหรับแก้ไขโดยเป็นกรดไหลย้อนแบบระเหยเย็น และ ยอดคงเหลือจะถูกลบออกจากผลิตภัณฑ์เป้าหมาย
การชลประทานแบบไม่ระเหยแบบหมุนเวียน (รูปที่ 4.8c)ตัวเลือกสำหรับการกำจัดความร้อนในส่วนความเข้มข้นของคอลัมน์ในเทคโนโลยีการกลั่นน้ำมันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เพียงแต่ในการควบคุมอุณหภูมิที่ด้านบนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในส่วนตรงกลางของคอลัมน์ที่ซับซ้อนด้วย ในการสร้างกรดไหลย้อน ส่วนหนึ่งของกรดไหลย้อน (หรือสารกลั่นด้านข้าง) จะถูกเอาออกจากแผ่นหนึ่งของคอลัมน์ ระบายความร้อนด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งจะส่งความร้อนไปยังวัตถุดิบตั้งต้น จากนั้นปั๊มจะกลับไปยังแผ่นที่วางอยู่ด้านบนโดยใช้ปั๊ม .
ในสถานประกอบการกลั่นน้ำมันสมัยใหม่ มักใช้แผนการชลประทานแบบรวมมากกว่า ดังนั้น คอลัมน์ที่ซับซ้อนสำหรับการกลั่นน้ำมันในชั้นบรรยากาศมักจะมีการไหลย้อนอย่างรุนแรงที่ด้านบน จากนั้นจึงไหลย้อนกลางหลายจุดตามความสูง ของการชลประทานระดับกลาง การชลประทานแบบหมุนเวียนมักถูกใช้บ่อยที่สุด โดยปกติจะอยู่ใต้การเลือกสตรีมด้านข้าง หรือใช้การเลือกสตรีมด้านข้างเพื่อสร้างการชลประทานแบบหมุนเวียนโดยจ่ายแบบหลังให้กับคอลัมน์เหนือจุดที่ไอระเหยกลับจากส่วนการปอก ในส่วนความเข้มข้นของคอลัมน์การกลั่นสุญญากาศที่ซับซ้อนของน้ำมันเชื้อเพลิง การกำจัดความร้อนจะดำเนินการส่วนใหญ่ผ่านการชลประทานแบบหมุนเวียน
เมื่อส่งความร้อนไปที่ด้านล่างของคอลัมน์ด้วยหม้อไอน้ำ (รูปที่ 4.8 d)การทำความร้อนเพิ่มเติมของผลิตภัณฑ์ด้านล่างจะดำเนินการในหม้อไอน้ำระยะไกลพร้อมพื้นที่ไอน้ำ (หม้อต้มซ้ำ) ซึ่งจะระเหยไปบางส่วน ไอระเหยที่เกิดขึ้นจะถูกส่งกลับใต้แผ่นด้านล่างของคอลัมน์ คุณลักษณะเฉพาะวิธีนี้คือการปรากฏตัวของของเหลวและไอน้ำในหม้อไอน้ำที่มีระดับคงที่เหนือของเหลวนี้ ในแง่ของการแยกส่วน เครื่องต้มซ้ำจะเทียบเท่ากับแผ่นตามทฤษฎีแผ่นเดียว วิธีการจ่ายความร้อนที่ด้านล่างของคอลัมน์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการติดตั้งสำหรับการแยกส่วนของก๊าซปิโตรเลียมและโรงกลั่นที่เกี่ยวข้อง ในการรักษาเสถียรภาพและการเติมน้ำมัน ในการรักษาเสถียรภาพของน้ำมันเบนซินกลั่นแบบตรง และในกระบวนการกลั่นน้ำมันขั้นที่สอง
เมื่อจ่ายความร้อนไปที่ด้านล่างของคอลัมน์ด้วยเตาหลอมแบบท่อ(รูปที่ 4.8e) ส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ด้านล่างถูกปั๊มผ่านเตาแบบท่อ และส่วนผสมของไอและของเหลวที่ให้ความร้อน (ไอพ่นร้อน) จะเข้าสู่ด้านล่างของคอลัมน์อีกครั้ง วิธีการนี้จะใช้เมื่อจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าด้านล่างของคอลัมน์จะมีอุณหภูมิค่อนข้างสูง เมื่อการใช้สารหล่อเย็นแบบธรรมดา (ไอน้ำของน้ำ ฯลฯ) เป็นไปไม่ได้หรือไม่สามารถทำได้ (เช่น ในคอลัมน์เติมน้ำมัน)
สถานที่ที่เรียกวัตถุดิบกลั่นแบบให้ความร้อนเข้าไปในคอลัมน์การกลั่น ส่วนโภชนาการ (โซน)ซึ่งเกิดการระเหยเพียงครั้งเดียว ส่วนของคอลัมน์ที่อยู่เหนือส่วนฟีดทำหน้าที่แก้ไขการไหลของไอน้ำและเรียกว่า ความเข้มข้น (เสริมสร้างความเข้มแข็ง)และอีกอันเป็นส่วนล่างซึ่งแก้ไขการไหลของของเหลว - ส่วนการปอกหรือไอเสีย.
ความชัดเจนของการแบ่งเครื่องแบบ- ตัวบ่งชี้หลักของประสิทธิภาพของคอลัมน์การกลั่นโดยระบุถึงความสามารถในการแยกสาร ในกรณีของสารผสมไบนารีสามารถแสดงได้ด้วยความเข้มข้นของส่วนประกอบเป้าหมายในผลิตภัณฑ์
ในทางปฏิบัติ คุณลักษณะเช่นการทับซ้อนของจุดเดือดของเศษส่วนที่อยู่ใกล้เคียงในผลิตภัณฑ์ มักถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางอ้อมถึงความชัดเจน (ความบริสุทธิ์) ของการแยก ในทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปจะไม่กำหนดข้อกำหนดที่สูงมากเกี่ยวกับความชัดเจนของการแยก เนื่องจากการได้รับส่วนประกอบที่บริสุทธิ์พิเศษหรือเศษส่วนที่แคบมากจะต้องใช้เงินทุนและต้นทุนการดำเนินงานที่สูงมากตามลำดับ ตัวอย่างเช่น ในการกลั่นน้ำมัน การทับซ้อนของจุดเดือดของเศษส่วนใกล้เคียงภายใน 10-30°C ถือเป็นเกณฑ์สำหรับความสามารถในการแยกคอลัมน์การกลั่นน้ำมันเป็นเศษส่วนเชื้อเพลิงสูงเพียงพอ
เป็นที่ยอมรับกันว่าความสามารถในการแยกส่วนของคอลัมน์การกลั่นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากจำนวนขั้นตอนการสัมผัสและอัตราส่วนของการไหลของเฟสของเหลวและไอ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนดที่ระบุ จำเป็นต้องมีเพลต (หรือความสูงของหัวฉีด) เพียงพอพร้อมกับพารามิเตอร์อื่นๆ ของคอลัมน์การกลั่น (ความดัน อุณหภูมิ สถานที่ป้อนวัตถุดิบ ฯลฯ) อัตราส่วนการไหลย้อนและไอน้ำที่สอดคล้องกัน
อัตราส่วนการไหลย้อน (R) แสดงลักษณะอัตราส่วนของของเหลวและการไหลของไอในส่วนความเข้มข้นของคอลัมน์ และคำนวณเป็น R=L/D โดยที่ L และ D คือปริมาณของกรดไหลย้อนและน้ำที่แก้ไข ตามลำดับ
หมายเลขไอน้ำ (P)แสดงลักษณะอัตราส่วนของกระแสสัมผัสของไอและของเหลวในส่วนการลอกของคอลัมน์ ซึ่งคำนวณเป็น P = G/W โดยที่ G และ W คือปริมาณของไอและผลิตภัณฑ์ก้นตามลำดับ
จำนวนจาน (ยังไม่มี) คอลัมน์ (หรือความสูงของบรรจุภัณฑ์) ถูกกำหนดโดยจำนวนของเพลตตามทฤษฎี (N T) ซึ่งให้ความชัดเจนในการแยกตามจำนวนการไหลย้อน (และไอน้ำ) ที่ยอมรับ รวมถึงประสิทธิภาพของอุปกรณ์สัมผัส (โดยปกติ ประสิทธิภาพของเพลตจริงหรือความสูงจำเพาะของการบรรจุที่สอดคล้องกับเพลตตามทฤษฎี 1 แผ่น) จำนวนเพลตจริง N f ถูกกำหนดจากข้อมูลการทดลองโดยคำนึงถึงประสิทธิภาพที่มีประสิทธิผลของเพลต n t
ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์และความชัดเจนของการแยกคอลัมน์การกลั่น นอกเหนือจากความสามารถในการแยกสารแล้ว ยังได้รับอิทธิพลส่วนใหญ่จากคุณสมบัติทางกายภาพ (น้ำหนักโมเลกุล ความหนาแน่น จุดเดือด ความผันผวน ฯลฯ) องค์ประกอบของส่วนประกอบ จำนวน (ไบ- หรือองค์ประกอบหลายองค์ประกอบ) และลักษณะของการกระจายส่วนประกอบ (ต่อเนื่อง ไม่ต่อเนื่อง) ของวัตถุดิบที่กลั่น ในรูปแบบทั่วไปที่สุด คุณสมบัติการแยกตัวของวัตถุดิบที่กลั่นมักจะแสดงด้วยค่าสัมประสิทธิ์ความผันผวนสัมพัทธ์
ยิ่งมีจานในคอลัมน์มากขึ้นและการออกแบบที่สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นและการชลประทานที่มากขึ้น การแก้ไขก็จะยิ่งชัดเจนยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามเพลตจำนวนมากจะทำให้ต้นทุนของคอลัมน์เพิ่มขึ้นและทำให้การทำงานยุ่งยากขึ้นและการจ่ายน้ำที่มากเกินไปจะทำให้ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นสำหรับการระเหยในภายหลัง นอกจากนี้ ปริมาณการใช้น้ำและพลังงานสำหรับการควบแน่นของไอและการชลประทานก็เพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์จานขึ้นอยู่กับการออกแบบคือ 0.4-0.8
หากต้องการแยกผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเบา (เช่น น้ำมันก๊าดและน้ำมันดีเซล) ให้วางถาดตั้งแต่ 6 ถึง 9 ถาดในส่วนความเข้มข้นของคอลัมน์ และจาก 3 ถึง 6 แผ่นในส่วนลอก ในการแยกน้ำมันกลั่น อนุญาตให้มีความชัดเจนน้อยลงในการแก้ไข อย่างไรก็ตาม จำนวนแผ่นระหว่างช่องจ่ายเศษและระหว่างอินพุตของวัตถุดิบและทางออกของการกลั่นด้านล่างต้องมีอย่างน้อย 6 แผ่นกั้นตะแกรงจะติดตั้งอยู่ใต้ส่วนแรก จานจากด้านล่าง
นอกเหนือจากจำนวนเพลตและการจ่ายน้ำแล้ว ความเร็วของการเคลื่อนที่ของไอในคอลัมน์และระยะห่างระหว่างเพลตยังส่งผลต่อความชัดเจนของการแก้ไขด้วย ความเร็วไอปกติในคอลัมน์ที่ทำงานที่ความดันบรรยากาศคือ 0.6-0.8 m/s ในสุญญากาศ 1-3 m/s และในคอลัมน์ที่ทำงานภายใต้ความดัน - จาก 0.2 ถึง 0.7 m/s C การเพิ่มผลผลิตของการติดตั้งด้วยวัตถุดิบที่มีองค์ประกอบเดียวกันและด้วยเหตุนี้การเพิ่มความเร็วของการเคลื่อนที่ของไอทำให้การแก้ไขแย่ลงเนื่องจากไอระเหยจะพาละอองเสมหะติดตัวไปด้วยซึ่งถูกพ่นลงบนแผ่นที่วางอยู่และทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้ลดลง ระยะห่างระหว่างแผ่นถูกเลือกเพื่อให้หยดกรดไหลย้อนที่ถูกไอระเหยจากแผ่นหยิบขึ้นมาไม่ตกบนแผ่นต่อไปนี้และเพื่อให้สามารถซ่อมแซมและทำความสะอาดได้ โดยปกติระยะห่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกคือ 0.6-0.7 ม. สำหรับแผ่นที่มีการออกแบบใหม่บางส่วนจะน้อยกว่า 2-3 เท่า