Влияние технологических параметров на процесс ректификации

Температурный режим ректификационной колонны. Температурный режим является одним из основных параметров процесса, изменением которого регулируется качество продуктов ректификации. Важнейшими точками контроля являются температуры поступающего сырья и продуктов ректификации, покидающих ректификационную колонну. При расчете ректификации бинарных смесей температуру паров ректификата t_D и жидкого остатка t_R можно определить по изобарным температурным кривым.

При расчете ректификационных колонн для разделения нефтей и нефтяных фракций температурный режим определяют при помощи кривых однократного испарения (ОИ). Чем легче перегоняемая нефть, чем более полога кривая ОИ и чем меньше давление в испарителе и заданная доля отгона, тем ниже температура нефти на входе в колонну. Как показала практика работы трубчатых установок, перегонка нефти при атмосферном давлении ведется при температурах на входе сырья в ректификационную колонну 320−360 °С. Перегонка мазутов ведется в вакууме и при температуре на выходе из печи не выше 440° С. Температура нагрева мазута в печи лимитируется его возможным разложением и ухудшением качества получаемых масляных дистиллятов (вязкости, температуры вспышки, цвета и др.).

Температуру боковых погонов определяют по нулевой точке на ОИ для отбираемых дистиллятов с учетом их парциального давления. В зависимости от фракционного состава получаемых продуктов, давлении в ректификационной колонне и количества вводимого водяного пара температуры боковых погонов из колонны примерно следующие: лигройнового дистиллята 135−165 °С, керосинового 165−225 °С, дизельного 210−265 °С. В вакуумных колоннах эти температуры составляют: для солярового дистиллята 220−265 °С, веретенного 245−270 °С, машинного 270−290 °С, легкого цилиндрового 290−320 °С, тяжелого цилиндрового 320−360 °С.

Температура нефтяных паров зависит также от давления в колонне и расхода водяного пара. Ее определяют по 100%-ной точке на кривой ОИ с учетом парциального давления смеси этих паров с водяным паром. В отсутствие водяного пара при атмосферном давлении эта температура приближенно равна температуре 75% отгона по кривой ОИ для данного продукта.

Температура остатка для колонн, работающих с вводом водяного пара, примерно на 20−40 °С ниже температуры в питательной секции колонны.

Давление в колонне и расход водяного пара. Давление в колонне поддерживают ниже или выше атмосферного, если необходимо соответственно понизить или повысить температуры отбираемых из колонны продуктов.

Так, перегонку мазута осуществляют в колоннах при глубоком вакууме (остаточном давлении от 10−15 до 50−70 мм рт. ст.), что позволяет проводить ректификацию при сравнительно невысоких температурах и избежать значительного термического разложения продуктов, которое было бы при атмосферном давлении и температурах выше 500° С.

С другой стороны, повышение давления позволяет осуществлять ректификацию низкомолекулярных углеводородов, например пропана и бутанов, при температурах вверху колонны 45−55 °С, когда конденсация паров обеспечивается водой, а не специальными хладоагентами, как при атмосферном давлении. Необходимо иметь в виду, что повышение давления в колонне позволяет повысить удельную производительность колонны по парам.

Таким образом, выбор давления для процесса ректификации требует в каждом конкретном случае соответствующего обоснования.

Давление в различных сечениях данной колонны зависит также от величины гидравлических сопротивлений, возникающих при прохождении паров через тарелки, т. е. от конструкции тарелок, гидравлического затвора и удельного расхода жидкости.

Из опыта работы следует, что в среднем перепад давления на одну тарелку составляет: в атмосферных колоннах 5−10, а в вакуумных 1,5−3 мм рт. ст.

Действие водяного пара аналогично действию вакуума, так как по закону Дальтона водяной пар понижает парциальное давление нефтяных паров и позволяет жидкому нефтепродукту испаряться при более низкой температуре.

Расход водяного пара на атмосферных трубчатых установках обычно составляет 1,2−3,5 вес. %; на вакуумных 5−8 вес. % от перегоняемого сырья.