Ректификация

Ректификация – способ разделения компонентов смеси, основанный на свойстве компонентов смеси выкипать при различных температурах.

Ректификация — это процесс разделения смесей, поликомпонентных, бинарных или непрерывных, на чистые компоненты или фракции. Непрерывные смеси отличаются интервалами выкипания, а поликомпонентные и бинарные смеси – температурами кипения.

Нефть и ее фракции представляют собой сложную поликомпонентную смесь, количество компонентов в нефти превышает 2000. Из-за высокого количества фракций нефть считается непрерывной смесью. Состав нефти выражается кривой истинных температур кипения, которая имеет плавный непрерывный вид.

Одним из центральных аппаратов по переработке нефти является ректификационная колонна. Ректификационная колонна предназначена для ректификации нефти – разделения ее на фракции в зависимости от температур кипения.

Ректификационная колонна способна справиться с работой по разделению нефти на фракции только в сочетании со множеством другого оборудования на НПЗ – теплообменного, печного, сепарационного, насосного.

Ректификационные колонны

Поток парового орошения в ректификационных колоннах создается нагревательными элементами, жидкое орошение – конденсационными устройствами. При взаимодействии жидкой и паровой фазы паровая фаза обогащается легкокипящими, а жидкая – тяжелокипящими компонентами.

Для нефтяных колонн характерен ряд особенностей:

• Подвод тепла в разделительную систему осуществляется при помощи огневого нагрева сырья, ввода перегретого пара и отбензинивающей колонны АТ (предполагается применение сепарационных зон для разделения фаз – жидкостной и паровой);
• Высокая производительность сырья;
• Выносные отпарные секции и циркуляционные орошения, присутствующие в схеме ректификации, предполагают организацию на контактных устройствах боковых отборов жидкой фазы и подводов паровой и жидкой фаз в нескольких точках по высоте колонны.

Принцип работы

Ректификационная колонна – цилиндрическая вертикальная емкость постоянного или различного сечения, применяемая для разделения смеси углеводородов и получения нефтепродуктов заданного качества при помощи ректификации.

Пары в колонне перемещаются от тарелки в тарелке вверх, за счет разности давлений, и вверху колонны. Под действием силы тяжести жидкость стекает вниз по тарелкам и сливным устройствам.

Ректификационная колонна делится на три части:

• Концентрационная секция;
• Секция питания;
• Отгонная секция.

Изображение 1 — Концентрационная секция ректификационной колонны
Изображение 2 — Секция питания ректификационной колонны
Изображение 3 — Отгонная секция ректификационной колонны

При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут оди­наковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой.

В зависимости от технологического процесса ректификационные колонны классифицируются следующим образом:

• Фракционирование природных, нефтяных и нефтезаводских газов;
• Стабилизация нефти, нестабильных бензинов и газоконденсатов;
• Вторичная перегонка бензина;
• Атмосферная и вакуумная перегонка мазута и нефти;
• Разделение продуктов каталитических и термодеструктивных процессов переработки газов, нефтяного сырья и т.п.;
• Отгонка растворителей при процессах очистки масел.

Для осуществления процесса ректификации в колонных аппаратах используют контактные устройства:

• Насадочные;
• Тарельчатые;
• Роторные.

Тарельчатые и насадочные колонны имеют большую популярность, в то время как роторные колонны не получили большого распространения.