3.Описание технологического процесса и технологической схемы.

3.1. Описание технологического процесса

Для возможности четкого разделения на индивидуальные компоненты термически нестабильных нефтепродуктов (таких как мазут, тяжелые нефтяные остатки), температура кипения которых при атмосферном давлении выше температуры их термического разложения, широко используют перегонку в вакууме в присутствии водяного пара. Понижение давления в ректификационной колонне, снижение парциального давления и температуры кипения компонентов путем создания вакуума с подачей водяного пара позволяет уменьшить температуру перегонки и, тем самым, обеспечить ведение процесса без заметного разложения.

Так, путем создания вакуума можно осуществить при температуре 350-380°С ректификацию углеводородов, входящих в состав масляных дистиллятов, имеющих температуру кипения при атмосферном давлении 500-550 °С.

При организации перегонки мазута в вакууме глубина отбора и качество вакуумных дистиллятов, являющихся в большинстве случаев сырьем установок каталитического крекинга или масляного производства, зависят от ряда факторов: температуры предварительного нагрева сырья; давления процесса; конструкции нагревательной печи; трансферного трубопровода, внутренних устройств ректификационной колонны, типа вакуумсоздающей аппаратуры.

Выбор давления в вакуумной ректификационной колонне обуславливается, главным образом, необходимым температурным режимом процесса. Давление процесса принимается таким, чтобы температура нагрева сырья была ниже его начала термического разложения и в то же время обеспечивала требуемый отбор и качество дистил лятных фракций (цвет, коксуемость, содержание металлов).

Температура в колонне должна исключать термическое разложение компонентов разделяемой смеси. Предельной температурой нагрева сернистых мазутов в трубчатой печи считается 400-410°С, для малосернистых мазутов она выше – 410-415 °С.

Основное действие, которое оказывает водяной пар при перегонке – снижение парциального давления углеводородных паров, благодаря чему отпариваются легкие фракции. Поскольку при отпаривании тепло снимается от самого потока, температура его понижается, и поэтому по мере увеличения расхода водяного пара, масса отпариваемых фракций резко уменьшается. Увеличивать расход водяного пара целесообразно только до определенного предела.

3.1.1. Химизм вакуумной перегонки мазута

Расщепление сульфатов, образование тиолов и Н₂S

R₁-CH₂-S-CH₂-CH₂-R₂ => R₁= CH₂ + S-CH₂-CH₂-R₂

R₁-CH₂ + R₃-H => R₃ + R₁-CH₃

S-CH₂-CH₂-R₂ + R₄-H => R₄ + HS-CH₂-CH₂-R₂

R₄ + HS-CH₂-CH₂-R₂ => H₂S + CH₂=CH-R₂

Расщепление углеводородного радикала, образование олефинов

R₅-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ => CH₂=CH₂ + R₅-CH₂-CH₂ => R₅ + CH₂=CH₂

(где R₅ – радикалы от СН₃ до С₆Н₁₃)

Рекомбинация радикалов, образование алканов

·CH₃ + CH₃-CH₂^. => CH₃-CH₂-CH₃

3.1.2. Физико-химические основы процесса

Таблица № 3.1

Стадии и узлы процесса	Химико-технологические параметры и условия процесса
Печь	В печи происходит нагрев мазута, испарение его дистиллятной части под воздействием тепла, излучаемого в камере радиации. Образующаяся паро-жидкостная смесь из печи по трансферной линии направляется в вакуумную колонну К-501. Массовая доля отгона на выходе из печи - 0,4%.
Вакуумная колонна	В вакуумной колонне паро-жидкостная смесь, образующаяся из мазута поступает в зону питания. Давление верха колонны К-501 (над верхним слоем насадки) выдерживается не более 60 мм.рт.ст, низа- не более 100 мм.рт.ст. В этих условиях происходят процессы массообмена между парами и жидкой фазой, которые ведут к накоплению легких дистиллятов в верхней части колонны, а жидкого продукта, неиспаряемого в этих условиях, в кубе колонны. В результате многократных массообменных процессов, происходящих на пакетах насадочных элементов, получаются дизельная фракция, вакуумный газойль и гудрон. Для ускорения массообмена в зону под нижней тарелкой подается водяной пар, который снижает содержание дистиллятов в гудроне.