Оборудование нефтеперерабатывающего производства

Сложные ректификационные колонны применяются для разделения исходной смеси более чем на два конечных продукта. Они различаются по способу отбора дополнительных фракций: 1) в виде боковых погонов прямо из колонны, 2) из специальных колонн, называемых стриппингами или отпарными колоннами, нашедших широкое применение на установках первичной перегонки нефти (Орочко Д.И. и др., 2001; Суханов В.П., 2003; Смидович Е.В., 2008). Чтобы разделить многокомпонентные непрерывные или дискретные смеси более чем на две фракции можно применить одну сложную колонну либо системы простых или сложных колонн, которые в определенной последовательности соединены между собой, как прямыми, так и обратными потоками пара или (и) жидкости. Четкость (чистота) ректификации является основным показателем эффективности работы ректификационной колонны и характеризует ее разделительную способность. Она определяется групповой чистотой отбираемых фракций (долей компонентов, выкипающих по кривой ИТК до определенной граничной температуры разделения смеси в отобранных фракциях - дистиллятах или остатке), а также, применительно к ректификации нефтяных смесей, отбором фракций от потенциала. В качестве косвенного показателя чистоты разделения часто используется такая характеристика как наложение температур кипения соседних фракций в продукте (разница температур между закипанием одного продукта и окончанием кипения предыдущего). В промышленной практике требования по отношению к чистоте погоноразделения обычно не сверхвысоки, поскольку получение сверх узких фракций или сверхчистых компонентов требует, соответственно, больших капитальных и эксплуатационных затрат. В нефтепереработке в качестве критерия достаточно высокой разделительной способности ректификационных колонн на топливные фракции считается наложение температур, при которых кипят соседние фракции, в пределах 10-30°С. Значительное влияние на разделительную способность ректификационных колонн оказывает число и конструкция контактных ступеней, а так-же соотношение потоков газообразной и жидкой фаз. Чтобы получить отвечающие заданным требованиям продукты, необходимо, наряду с выдержкой таких параметров ректификационной колонны как температура, давление, точка подачи сырья и т.д., иметь оптимальное число тарелок (или высоту насадки) обеспечивающие соответствующие флегмовое и паровое числа. Флегмовое число (R) показывает соотношение жидкого и газообразного потоков в концентрационной части колонны и может быть рассчитано как R = L/D, где L и D – соответственно, количество флегмы и ректификата. Паровое число (П) характеризует соотношение взаимодействующих потоков газообразной и жидкой фракций в отгонной секции колонны и может быть рассчитано как П = G/W, где G и W – соответственно, количества паров и кубового продукта. Число тарелок (N) в колонне (или высота насадки) определяется числом теоретических тарелок, обеспечивающих заданную чистоту разделения при принятом флегмовом (и паровом) числе, а также эффективностью контактных устройств (КПД реальных тарелок или удельной высотой насадки, соответствующей одной теоретической тарелке). Опытным путем, при эксплуатации колонн было установлено, что оптимальное значение флегмового числа, которое соответствует минимальному числу общих затрат на проведение ректификации, не намного превышает необходимое минимальное Rмин: Rопт = βRмин, где β - коэффициент избытка флегмы (в пределах 1,0-1,3). Нужное число тарелок N определяют или путем аналитических рас-четов (с использованием уравнений равновесия фаз, материального и теплового балансов потоков), или на основе, полученных опытным путем данных, учитывающих эффективный КПД тарелки. КПД тарелки может изменяться в пределах 0,3-0,9 в зависимости от ее месторасположения в колонне и конструкции. В значительной степени на технико-экономические показатели и чистоту погоноразделения ректификационной колонны, влияют не только ее разделительной способности, но и физические свойства компонентов перегоняемого сырья (молекулярная масса, плотность, температура кипения, летучесть и др.), характер распределения (непрерывный, дискретный) и компонентный состав.