3. Теоретичні основи процесу

Основним процесом первинної переробки нафти є первинна переробка, яка відбувається з використанням дистиляції та ректифікації.

Дистиляцією або перегонкою називається процес розподілу суміші взаємно розчинних рідин на фракції, які відрізняються за температурами кипіння. При перегонці суміш нагрівається до кипіння та частково випаровується. Пари, що утворились відбирають та конденсують. Перегонкою отримують дистилят та залишок, які за складом відрізняються від вихідної сировини [2].

Розрізняють перегонку з однократним, багатократним і поступовим випаровуванням. При перегонці з однократним випаровуванням нафту нагрівають до певної температури і відбирають всі фракції, що перейшли в парову фазу. Перегонка нафти з багатократним випаровуванням проводиться з поетапним нагріванням нафти, і відбиранням на кожному етапі фракцій нафти з відповідною температурою переходу в парову фазу. Перегонку нафти з поступовим випаровуванням в основному застосовують в лабораторній практиці для отримання особливо точного розділення великої кількості фракцій [1].

На сучасних установках перегонка нафти проводиться із застосуванням однократного випаровування.

В промисловості перегонку з однократним випаровуванням поєднують з ректифікацією парової та рідкої фаз, що дозволяє досягати високої чіткості розподілу нафти на фракції, безперервності процесу та економічної витрати палива на нагрів сировини.

При однократному випаровуванні взаємно розчинних рідин та послідуючій конденсації парів отримують дві фракції: легку, в якій міститься більше низько киплячих компонентів, та важку, в якій містяться високо киплячі компоненти. Однак досягти необхідного розділення компонентів нафти га отримати кінцеві продукти за допомогою перегонки неможливо. Тому після однократного випаровування нафтові фракції підвергають ректифікації.

Ректифікацією називають процес розділення рідин, які відрізняються по температурам кипіння, за рахунок протиточного багатократного контакту­вання парів та рідини.

Контактування парів та рідини здійснюється в вертикальних циліндри­чних апаратах – ректифікаційних колонах, які обладнані ректифікаційними тарілками. Тарілки дозволяють створити тісний контакт між парою, яка під­німається вгору по колоні, та рідиною, яка стікає вниз.

В середню частину в вигляді пари, рідини або паро рідинної суміші по­дається сировина, яку необхідно розділити на дві фази - високо киплячу та низько киплячу. Зона, в яку подається сировина називається евапораційною, оскільки в ній відбувається евапорація – однократне випаровування нагрітої сировини в печі або теплообміннику сировини на парову та рідку фази.

В ректифікаційній колоні через кожну тарілку проходять чотири пото­ки: 1) рідина - флегма, яка стікає з верхньої тарілки; 2) пари, які підіймають­ся з нижньої тарілки; 3) рідина - флегма, що стікає на нижню тарілку; 4) па­ри, що піднімаються на верхню тарілку.

Частина ректифікаційної колони, що розташована вище вводу сирови­ни називається концентраційною, а нижче – відгінною. В обох частинах ко­лони відбувається процес ректифікації. З верху концентраційної частини в паровій фазі виводиться цільовий продукт необхідної чистоти - ректифікат. З низу відгінної частини колони у вигляді рідини виводиться другий цільовий продукт - кубовий залишок.

Для здійснення процесу ректифікації в колоні необхідно створити потік пари, яка піднімається вгору та потік рідини, що стікає вниз. Перший потік створюється за рахунок тепла, яке подається в нижню частину колони, другий - за рахунок зрошення, яке вводиться у верхню частину колони.