Методы переработки нефти и аппаратура.

Для переработки нефти применяют физические и химические методы.

К физическим методам относится фракционная перегонка нефти, которая является первой стадией переработки нефти в товарную продукцию. При физической перегонке нефть разделяют на фракции, имеющие различную температуру кипения: бензин, лигроин, керосин, газойль и мазут. При повторной перегонке под вакуумом мазут разделяют на дистилляты, необходимые для получения смазочных масел. и тяжелый смолистый остаток - гудрон. Большая часть мазута Используется в качестве котельного Топлива. Гудрон в основном перерабатывают на асфальт. К химическим методам относят крекинг нефти. В процессе крекинга под действием высокой температуры и катализаторов происходят расщепление больших молекул углеводородов и глубокие деструктивные превращения их. В результате из тяжелых фракций перегонки нефти получают бензин или другие моторные топлива, причем выход бензина и других моторных топлив при этом увеличивается.

Типовая аппаратура современных нефтеперерабатывающих заводов представляет собой сложные агрегаты, состоящие из трубчатых печей, служащих для нагрева нефти, реакторов, ректификационных колонн для разделения нефти.

Трубчатые печи - аппараты непрерывного действия, в которых по трубам движется нагреваемая жидкость, а в межтрубном пространстве сжигается топливо. В печах протекают не только процессы нагревания жидкости, но и реакции термического разложения нефти.

Разделение продуктов нефтепереработки на фракции производится главным образом путем ректификации в ректификационных колоннах различных типов.

Ректификационная колонна своим устройством обеспечивает многократное чередование процесса испарения жидкости и конденсации паров, что позволяет разделять сложную смесь (нефть и нефтепродукты) на отдельные фракции в зависимости от температуры кипения.

Реакторы каталитических процессов крекинга имеют различную конструкцию, которая зависит главным образом от природы применяемых катализаторов и способов их регенерации. В промышленности применяют аппараты с фильтрующим слоем катализатора, кипящим слоем и движущимся катализатором.

Каталитический крекинг осуществляют в присутствии катализаторов, ускоряющих процесс расщепления, при температуре 450-500°С и давлении 1,5-210^(-5) Па, в качестве сырья используют тяжелые фракции перегонки нефти.

Риформинг - разновидность термического и каталитического крекингов, отличается от крекинга исходным сырьем: для риформинга используют тяжелый бензин и лигроин прямой гонки нефти.

3. Экспериментальная часть

3.1. Описание установки

Разделение нефти на фракции (бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут) производят на типовой лабораторной установке, общий вид которой показан на рисунке.

Экспериментальная установка для перегонки нефти:

1 – трансформатор; 2, 3, 4 – выключатель; 5, 6, 7 – контрольные лампы; 8,10 – вольтметры; 9 – переключатель; 11 – пульт управления; 12 – милливольтметр; 13 – зонд; 14 – газодувка; 15 – холодильник; 16,20 – термопары; 17,24 – нагревательные печи; 18 – ректификационная колонна; 19 – спираль; 21 – стакан; 22 – гайка; 23 – бак; 25 – вороток; 26, 27 – рукоятки; 28 – кран.

Установка состоит из пульта управления 11, нагревательных печей 17, 24, ректификационной колонны 18 и обратного холодильника 15. На пульт управления вынесены приборы, показывающие напряжение электрического тока, температуру в печи и в ректификационной колонне, переключатель термопары, общий выключатель установки и выключатели, подающие электрический ток на питание газодувки. Пульт управления оборудован сигнальными лампами. Прямую перегонку нефти осуществляют отбором соответствующих дистиллятов (табл. 1,2).

Таблица 1

Фракции (дистилляты) нефти

Дистиллят	Температура отбора, °С	Примерное количество дистиллята от массы нефти, %
Бензин Лигроин Керосин Газойль 300-350 5,0 Остаток – мазут — 55,0	170 14,5 160-200 7,5 200-300 18,0

Мазут может быть подвергнут дальнейшему разделению перегонкой под вакуумом во избежание расщепления высококипящих углеводородов.

Таблица 2

Фракции (дистилляты) мазута

Дистиллят		Температура отбора проб, °С	Примерное количество дистиллята от массы нефти, %
Веретенный Машинный Легкий цилиндровый Тяжелый цилиндровый Остаток - гудрон	230 - 250 260 - 305 315 - 325 350 - 370 —		10-12 5 3 7 27-30

Потенциальным содержанием бензина, лигроина и керосина в нефтях считается процентное содержание (по весу) этих фракций в нети, отгоняющихся на установке до температуры, отвечающей конечной температуре, согласно ГОСТу к данному продукту или другой заданной температуре.