На современных заводах широко применяют установки вторичной перегонки бензина с целью получения сырья для каталитического риформинга, который осуществляется для получения высокооктановых компонентов бензина, либо для получения ароматических углеводородов - бензола, толуола, ксилолов. Для каталитической ароматизации из бензина выделяют фракции 62-850С (бензольную); 85-1200С (толуольную); 120-1400С (ксилольную).

Широкая бензиновая фракция после нагрева в теплообменниках поступает в ректификационную колонну. Головным ее продуктом является фракция н. к. - 850С. Часть паров конденсируется и возвращается в колонну в качестве орошения, остальные пары направляются в следующую ректификационную колонну. Остаток снизу первой ректификационной колонны переводится в третью ректификационную колонну, а часть его циркулирует через печь в ту же первую ректификационную колонну. Головным продуктом второй ректификационной колонны является фракция н. к. - 620С, остатком - фракция 62-850С. В качестве головного продукта в третьей колонне получают фракцию 62-1200С. Эта колонна оснащена отпарной колонной, в которой фракция 120-1400С. Остатком этой колонны является фракция 140-1800С. Как и в первых двух колоннах, остаток, циркулируя через печь, вносит в ректификационную колонну требуемое для фракционирования тепло. Эти печи приспособлены для работы как на жидком, так и на газообразном топливе. В каждой колонне установлено по 60 тарелок. При мощности установки 1 млн т/год стоимость ее около 1 млн. руб., а площадь 80х82 м. Расход топлива составляет 3,2%, воды 15 м3 на 1 т сырья. Обслуживается установка 3 рабочими в смену. Установка четкой ректификации для разделения ароматических углеводородов: Моноциклические ароматические углеводороды, извлекаемые жидкостной экстракцией или высокоароматизированных бензиновых фракций, полученных при перегонке нефтей и газоконденсатов, разделяют с получением индивидуальных углеводородов высокой чистоты экстракт, представляющий собой смесь ароматических углеводородов, после адсорбционной очистки для извлечения непредельных соединений и смол подается в среднюю часть бензольной колонны, сверху которой отбирается азеотропная смесь, состоящая из неароматических углеводородов и части бензола (возвращаемого в сырье), а боковым погоном служит бензол высокой чистоты. Остаток этой колонны - смесь более тяжелых ароматических углеводородов направляется в толуольную колонну, где в виде ректификата отбирается толуол, а как остаток - смесь ксилолов и высших ароматических углеводородов. Эта смесь подается в ксилольную колонну, а остатком - фракция С9 и выше. В ректификационных колоннах имеется по 30-40 тарелок. Значительно труднее разделяется смесь изомеров ксилола, так как они имеют близкие температуры кипени. Разделение таких изомеров в промышленности проводится комбинированием процессов сверхчеткой ректификации, для выделения орта-ксилола и этилбензола и низкотемпературной кристаллизации, для выделения параксилола. В первой стадии для получения о-ксилола 98% -ной чистоты при кратности орошения 8: 1 требуется минимум 200 тарелок при отборе от потенциала 70%. Для этилбензола при кратности орошения 100: 1 требуемое число тарелок зависит от величины отбора, от потенциала и чистоты изомера. В промышленности для выделения этилбензола 99,6% -ной чистоты применяют колонны с числом практических тарелок 350 при кратности 100:

1. Для размещения столь большого числа тарелок ректификационная колонна должна быть очень высокой, что может привести к нарушению горизонтальности тарелок из-за отклонения оси колонны от вертикали. Поэтому предложено применять три последовательно соединенные колонны меньшей высоты вместо одной высокой. В частности, для получения о-ксилола 98% -ной чистоты требуется двухколонная система с общим числом тарелок 230.

Установки азеотропной и экстрактивной ректификации: выделение индивидуальных углеводородов из их смесей ректификацией возможно, когда разделяемые компоненты различаются температурой кипения и не образуют азеотропной смеси. Известны гомогенные азеотропные смеси с минимумом и максимумом температуры кипения. Типичным гомогенным азеотропом с минимумом температуры кипения является смесь бензола и циклогексана, которая в точке, соответствующей содержанию бензола 51,5 мол. % имеет постоянную температуру кипения 77, 20С. Ректификация в колонне с любым числом тарелок не приводит к разделению такой смеси на составляющие компоненты. В любом случае названный азеотроп выделяется как головной продукт, так как он кипит при минимальной для данной системы температуре. В остатке в зависимости от состава исходной смеси может быть получен бензол или циклогексан. Однако, при добавлении третьего компонента, называемого разделяющим агентом, например этанола или фенола, характер разделения смеси может измениться. Этому же способствует понижения давления при ректификации. Так, полное разделение азеотропа этилового спирта и воды наступает, когда перегонка ведется при остаточном давлении 70 мм рт. ст. Разделяющий агент подбирают с таким расчетом, чтобы он с одним из компонентов смеси, образовывая второй азеотроп, кипящий при более низкой температуре, чем исходный. Разделяющий агент должен не вызвать коррозии аппаратуры, быть инертным по отношению к компонентам сырья, термически стойким, нетоксичным, недефицитным и обладать низкой теплотой испарения. Кроме того, он должен иметь температуру кипения на 10-400С меньшую, чем углеводородная смесь. При рабочих температурах, существующих в колоннах, емкостях орошения и трубопроводах, разделяющий агент должен растворяться в углеводородах. Регенерироваться он должен простыми и экономичными методами, например экстракцией водой или другим дешевым растворителем. Рассмотрим процессы, применяемые в промышленной практике для извлечения ароматических углеводородов из их смесей с неароматическими. Азеотропная ректификация отличается применением третьего компонента повышенной летучести, способного к образованию с одним из компонентов исходной смеси второго азеотропа с более низкой температурой кипения, чем исходный. Для рассматриваемого примера промышленного извлечения толуола в качестве разделяющего агента принят водный раствор метилэтилкетона (МЭК). На такой установке чистота выделенного толуола достигает 99% и более. На других установках для тех же целей служит метанол. Для полного отделения толуола от неароматических углеводородов в колонну необходимо подавать в 2,8-3 раза больше МЭК, чем содержится неароматических углеводородов в исходной смеси. Содержание воды в МЭК не превышает 10%. Основная его масса отводится с головным продуктом колонны и экстрагируется водой во второй колонне. Из водного раствора МЭК легко извлекается обычной ректификацией. Получаемый сверху регенерационной третьи колонны МЭК содержит около 10% воды и является разделяющим агентом для смешения с толуольным концентратом в первой колонне - азеотропной ректификации. Выделившаяся в третьей колонне вода возвращается в процесс на экстракцию МЭК. Азеотропная ректификация предпочтительнее для сырья, содержащего небольшое количество неароматических углеводородов. Экстрактивная ректификация: В этом случае для разделения компонентов смеси применяют разделяющий агент менее летучий, чем компоненты сырья. В присутствии разделяющего агента изменяется летучесть компонентов сырья, что позволяет фракционировать смесь в колонне с умеренным числом тарелок и кратностью орошения. Схема установки экстрактивной ректификации предназначена для разделения азеотропной смеси, состоящей из бензола и циклогексана, с использованием в качестве разделяющего агента фенола. Фенол термически устойчив, селективен и имеет сравнительно высокую температуру кипения (182, 20С). Сырье вводится в среднюю часть колонны экстрактивной ректификации, а фенол на 4-5-ую тарелку, считая сверху. Колонна орошается частью головного продукта, а внизу через кипятильник подводится тепло. В присутствии фенола летучесть неароматического углеводорода, в данном случае циклогексана, значительно возрастает по сравнению с летучестью ароматического углеводорода - бензола, поэтому исходная смесь сравнительно легко разделяется на циклогексан - головной продукт и бензол в смеси с фенолом, отводимый снизу колонны. Тарелки, расположенные выше ввод фенола, предназначены для извлечения следов фенола из паров циклогексана. Смесь фенола и бензола, отбираемая снизу колонны, поступает на регенерацию фенола во вторую колонну, где головным продуктом является бензол, а остатком - регенерированный фенол, возвращаемый в процесс.

Лекция №14. Аппаратурное и технологическое оформление процессов первичной переработки нефти и газа