Лекции. № 6 Принципиальные схемы перегонки нефти

1.

ДИСЦИПЛИНА
Оборудование нефтеперерабатывающих и
нефтехимических производств
(полное наименование дисциплины без сокращений)
Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова
ИНСТИТУТ
Химии и технологии основного органического синтеза
КАФЕДРА
полное наименование кафедры)
ВИД УЧЕБНОГО
МАТЕРИАЛА
Лекция
(в соответствии с пп.1-11)
Филимонов Алексей Сергеевич
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
(фамилия, имя, отчество)
6, 2026
СЕМЕСТР
(указать семестр обучения, учебный год)

2.

Атмосферная перегонка нефти

3.

Общая схема переработки нефти

4.

Схема атмосферной перегонки нефти
с однократным испарением

5.

Схема атмосферной перегонки нефти
с однократным испарением
Достоинство:
1) Экономия на нагреве. Обычно нагрев в трубчатой печи до входа в колонну
осуществляют до 350-360 0С, но в этой схеме нагрев происходит до 330 0С. При такой
температуре из нефти, в первую очередь, испаряются наиболее легкие компоненты
(бензиновая фракция), которые выступают в качестве отпаривающего агента, и
помогают превращать в парообразное состояние более высококипящие компоненты
Недостаток:
1) Данная схема особенно хороша для нефтей с малым количеством светлых фракций,
то есть для тяжелых нефтей, так как если мы возьмем очень легкую нефть, то за счет
слишком интенсивного испарения низкокипящих компонентов, резко повысится
давление во всей системе.
Как правило, схема атмосферной перегонки нефти с одной колонной применяется на
мини-HПЗ, где общий объем перерабатываемой нефти в год не превышает 1 млн.
тонн.

6.

Схема атмосферной перегонки нефти с
двукратным испарением

7.

Схема атмосферной перегонки нефти с
двукратным испарением
Достоинства:
1) По двухколонной схеме можно перерабатывать любые нефти, как тяжелые, так и
лёгкие.
2) Отсутствует вероятность возрастания давления в системе за счет сброса легких
компонентов в первой колонне
Недостатки:
1) Нагрев в трубчатой печи осуществляется до более высокой температуры – 350 0С

8.

Схема атмосферной перегонки нефти с
предварительным испарением

9.

Схема атмосферной перегонки нефти с
предварительным испарением
Двухколонная схема перегонки нефти с предварительным испарением является
комбинацией первых двух схем.
Достоинства:
1) Благодаря предварительной отпарке паров бензиновой фракции в первой колонне,
в трубчатой печи не повышается давление.
2) Температура нагрева потока в трубчатой печи 330 0С, а не 350 0С за счет
возвращения паров лёгкого бензина во вторую колонну. Бензиновая фракция в этом
случае выступает в качестве отпаривающего агента.

10.

1 баррель нефти = 159 литров
Температуры выкипания нефтяных фракций:
бензиновая 40 – 180 0С
керосиновая 180 – 240 0С
дизельная
240 – 350 0С
мазут
350 - 500 0С
гудрон
выше 500 0С
* нормальные условия состояния газа p = 760 мм.рт.ст, t = 0 0С (273 К)

11.

Схема атмосферной перегонки нефти
с двукратным испарением

12.

13.

Аппараты воздушного охлаждения

14.

Аппараты воздушного охлаждения

15.

Аппараты воздушного охлаждения

16.

Аппараты воздушного охлаждения

17.

Насыщенный и перегретый высокотемпературный пар

18.

Пример отпарной колонны К3 – стриппинг секция

19.

Задвижка и регулирующий клапан

20.

Задвижка и регулирующий клапан

21.

Байпасная линия

22.

Клапанные тарелки

23.

Давление в колонне
Когда говорится о давлении в колонне, то подразумевается
давление не внутри самой колонны, а в емкости для сбора
верхнего продукта (конденсата) Pемк.
Давление в верхней части колонны Pверх будет выше из-за
сопротивления трубопровода и кондесатора.
Давление в нижней части колонны Pниз будет ещё выше, так
как пар, подаваемый в нижнюю часть колонны будет подниматься
вверх через контактные устройства (тарелки), каждая из которых
будет оказывать сопротивление. На каждой тарелке находится
жидкость, через которую пару необходимо барботировать.
Поэтому давление внизу колонны будет выше, чем наверху на
величину сопротивления контактных устройств.
Таким образом:
Pниз>Pверх>Pемк

24.

Давление в колонне

25.

Давление в колонне
Есть колонны, работающие под атмосферным давлением, есть
работающие под избыточным и есть вакуумные колонны. Давление в
колонне изменяют, для того чтобы изменить температуру кипения
продуктов в колонне.
При повышении давления температура кипения (конденсации)
продуктов увеличивается, а при понижении давления температура
кипения веществ снижается.
Повышенное давление
Уходящий с верха колонны пар нужно сконденсировать. Самые
дешевые и доступные хладоагенты – это вода и воздух. В нефтехимии
стремятся к тому, чтобы по возможности использовать именно эти
хладоагенты. Обычно в расчет закладывается средняя температура
хладоагента в условиях летнего периода 25 0С.
Пример повышенного давления – скороварка.

26.

Повышенное давление в колонне
Поступающий на конденсацию пар должен иметь температуру как
минимум на 30 0С больше, чем у охлаждающего его хладоагента, иначе
из низкой разности температур между паром и хладоагентом Δtср,
охлаждение будет неэффективным. Следовательно, температура верха
колонны в случае охлаждения обычной водой должна быть не менее 60
0С.
Примеры повышенного давления в колонне в нефтехимии:
1) Допустим верхний отбираемый продукт колонны н-гексан. Его
температура конденсации при атмосферном давлении 68 0С. Легко
сконденсируем, используя обычную оборотную воду.
2) Допустим верхний отбираемый продукт колонны н-пентан. Его
температура конденсации при атмосферном давлении 36 0С. Обычная
оборотная вода будет неэффективна. Но, если поднимем давление в
колонне до 3 атм, то температура кипения н-пентана возрастет до 70 0С и
мы сможем использовать для конденсации обычную воду.

27.

Повышенное давление в колонне
3) Разделение смеси этан-этилен проводится при
давлении 35 атм, т.к. температура конденсации этана при
атмосферном давлении – минус 88 0С, этилена – минус 103
0С. Но даже такое высокое давление (35 атм) не помогает
уйти от отрицательных температур конденсации.
Поэтому
используют
низкотемпературную
ректификацию с температурой верхнего продукта колонны
(этилена) около минус 20 0С. Это огромные финансовые
затраты.

28.

Повышенное давление в колонне
Но повышать давление можно до разумных пределов.
1) Это небезопасно.
2) Возрастают требования к материалу, из которого сделано
оборудование. Материал будет стоить дороже.
3) Уменьшается разность между составами жидкой и паровой
фаз, то есть ухудшается разделение продуктов, что хорошо
видно на рисунке. Это очень негативный фактор.
4) При повышении давления приходится увеличивать высоту
колонны и флегмовое число R за счет повышенного орошения.
То есть увеличиваются капитальные затраты, но они должны
окупиться за счет снижения эксплуатационных затрат.
Флегмовое число – отношение количества возвращаемой в
колонну флегмы к массе отбираемого дистиллята

29.

30.

Пониженное давления в колонне
Понижение давления в колонне (вакуум) преследует
две цели:
1. Использовать доступные теплоносители. Самые
дешевые теплоносители – горячая вода и водяной
пар. Водяной пар на производстве используют под
давлением не выше 10 атм. Его температура при этом
давлении 184 0С. Увеличивать давление ещё больше
экономически нецелесообразно. Например, при
давлении водяного пара 15 атм, его температура 201
0С.
2. Предотвратить термические превращения в сырье

31.

Пониженное давления в колонне
Примеры пониженного давления в колонне в нефтехимии:
1) При нагреве нефти до температур выше 360 °С начинается
термокрекинг тяжелых компонентов (деструкция под действием
температуры), которая сопровождается образованием газов
разложения (СО, СО2, H2S, легкие углеводороды С1 – С4 и др.), а
конечным продуктом термокрекинга является нефтяной кокс,
который отлагается на поверхностях змеевиков печей, вызывает
местный перегрев и прожиг стенок змеевика. Поэтому перегонку
темных нефтепродуктов, выкипающих при температуре выше
360 0С проводят под вакуумом при остаточном давлении 15-50
мм.рт.ст.
2)
Стирол
(мономер
для
получения
полистирола)
полимеризуется при температуре 50 0С. Поэтому его отделяют от
этилбензола при остаточном давлении около 40 мм.рт.ст. и
температуре не выше 40 0С.

32.

Пониженное давления в колонне
Если повышение давления не представляет
большой сложности, то понижение давление
связано со значительными затратами на
создание вакуума с помощью специальных
дорогих и сложных устройств.

33.

Основы вакуумной перегонки мазута

34.

Принципиальная схема вакуумной перегонки мазута
по однократному испарению

35.

Системы создания вакуума

36.

Пароэжекторный насос

37.

Принципиальные схемы конденсационновакуумных систем

38.

Клапанные тарелки

39.

Насадочные вакуумные колонны

40.

Принципиальная схема вакуумной перегонки мазута
по двухкратному испарению

41.

Стабилизация нефти горячей струей