Свойства битумов
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
случае вторая ступень может быть запроектирована для переработки только части остатка первой ступени.
Углубление отбора дистиллятов при сохранении нужной четкости ректификации достигается при уменьшении числа тарелок между зоной испарения и вакуумсоздающей аппаратурой в каждой колонне. В результате уменьшаются потери давления на тарелках и снижается остаточное давление в зоне испарения. В то же время общее число тарелок в двух колоннах оказывается достаточным для разделения.
В первой вакуумной колонне вакуум относительно невысокий, в зоне испарения остаточное давление составляет 15-25 кПа. Температура, до которой нагревается мазут в печи первой ступени, также невысока - 385 С. Остаток перегонки, полученный в первой колонне, - гудрон подвергают дополнительному нагреву до 390-430 С и направляют на вторую ступень вакуумной перегонки (рис. 4). Во второй вакуумной колонне поддерживается глубокий вакуум. Так, давление в зоне питания (испарения) составляет 7-18 кПа, а наверху - около 8 кПа. В связи с высокими температурами в этой колонне во избежание крекирования остатка осуществляют квенчинг - возврат части охлажденного остатка в низ колонны. Расход водяного пара на первой ступени вакуумной перегонки составляет примерно 2,5 %, а на второй - 3,3% в пересчете на исходный мазут.
Рис. 4. Схема двухступенчатого процесса вакуумной перегонки: 1, 2 - вакуумные колонны I и II ступеней перегонки; 3 - трубчатые печи; 4 - холодильник; В - вакуумсоздающее оборудование; 6 - конденсатосборники.
На обеих ступенях перегонки в среднем отбирается одинаковое количество дистиллятов. В целом отбор дистиллятных фракций при использовании двухступенчатой схемы увеличивается по сравнению с одноступенчатой примерно на 2% в пересчете на нефть. Битум при этом получается более твердым.
.2 Деасфальтизация парафинами
Основное назначение процесса деасфальтизации гудрона парафинами (чаще пропаном, иногда бутаном или пентаном) - получение деасфальтизата, являющегося сырьем для производства масел и установок каталитического крекинга и гидрокрекинга. Остаток деасфальтизации в некоторых случаях соответствует требованиям стандарта на битум, а чаще его используют как компонент сырья битумного производства.
Основы процесса деасфальтизации парафинами. Деасфальтизацию гудрона сжиженными низкомолекулярными алканами проводят в области температур, близких к критическим температурам алканов (для пропана 97 С, для н-бутана 152 С и для н-пентана 197 С). В этой области повышение температуры приводит к резкому уменьшению плотности и увеличению мольного объема низкомолекулярных алканов, а на плотности мольном объеме высокомолекулярных углеводородов, находящихся в состоянии, далеком от критического, сказывается несущественно. В результате уменьшаются силы притяжения между молекулами легких и тяжелых углеводородов, а те же силы между молекулами тяжелых углеводородов остаются относительно неизменными. Этим объясняется уменьшение растворимости высокомолекулярных органических соединений в низкомолекулярных парафинах при повышении температуры процесса.
Влияние параметров деасфальтизации на ее эффективность можно показать на примере широко распространенной деасфальтизации пропаном.
Растворимость в пропане органических соединений разного строения неодинакова. Наибольшее стремление выделиться из раствора проявляют те компоненты, молекулы которых наиболее сильно взаимодействуют между собой и особенно слабо с молекулами пропана. Практически нерастворимыми являются асфальтены: при достаточном расходе растворителя они выделяются из раствора при любых температурах. Далее растворимость уменьшается в такой последовательности: смолы, полициклические и моноциклические ароматические углеводороды с алкильными боковыми цепями, парафино-нафтеновые углеводороды. Это и используют при проведении процесса деасфальтизации.
Пропан и гудрон контактируют в колонне деасфальтизации, в нижней части которой поддерживается температура в пределах 50-65 С, а в верхней - 75-88 С. В нижней части колонны формируется раствор асфальта, содержащий около 35% (масс.) пропана. С понижением температуры здесь увеличивается выход деасфальтизата за счет улучшения растворимости его в пропане. В верхней части колонны формируется раствор деасфальтизата, содержащий примерно 85% (масс.) пропана. С повышением температуры в этой части колонны улучшается качество деасфальтизата за счет уменьшения растворимости в пропане в первую очередь высокомолекулярных смолообразных компонентов. Температуры верха и низа колонны нельзя регулировать независимо друг от друга: бесконтрольное и одновременное понижение температуры низа и повышение температуры верха приводит к чрезмерно большой циркуляции внутренних потоков и нестабильной работе колонны.
Выделяющиеся при высоких температурах в верхней части колонны высокомолекулярные соединения (смолы) и полициклические ароматические углеводороды извлекают из пропанового раствора низкомолекулярные смолы благодаря действию дисперсионных сил. Таким образом, наряду с процессом фракционирования пропаном здесь наблюдается процесс селективной экстракции смолами и полициклическими ароматическими углеводородами.
В средней части колонны идет процесс коагуляции асфальтенов. В нижней части происходит пептизация асфальтенов смолами с образованием новой коллоидной системы и выделение из дисперсионной среды масляных уг