1.2.1. Призначення первинної перегонки
Нафта є надзвичайно складною сумішшю взаємно розчинних вуглеводнів. Розділити її націло на компоненти практично неможливо, але цього для промислового застосування нафтопродуктів і не потрібно. У промисловій практиці нафту ділять на фракції, що відрізняються температурними межами перегонки. Цей поділ проводиться на установках первинної перегонки нафти із застосуванням процесів дистиляції та ректифікації.
Отримані фракції є сировиною для подальшої переробки або використовуються як товарні продукти. Перший технологічний процес переробки нафти – це первинна перегонка. На кожному нафтопереробному заводі є установки первинної перегонки нафти.
1.2.2. Дистиляція
Дистиляцією або перегонкою називається процес поділу суміші взаємно розчинних рідин на фракції, що відрізняються температурами кипіння як один від одного, так і від вихідної суміші. При перегонці суміш нагрівається до кипіння та частково випаровується. Отримані пари відбираються і конденсуються. Перегонкою отримують дистилят та залишок, які за складом відрізняються від вихідної суміші.
Перегонка застосовується з одноразовим, багаторазовим або поступовим випаровуванням.
При одноразовому випаровуванні протягом усього часу нагрівання суміші нафтопродуктів до певної кінцевої температури пари, що утворюються, не виводяться з системи і залишаються в контакті з рідиною. Коли як нагрівання закінчується, вся парорідинна суміш виводиться в сепаратор. Тут пари, що утворилися, одноразово відокремлюються від рідини.
При багаторазовому здійсненні процесу поділ фаз проводиться вкілька прийомів. Багаторазове випаровування складається з процесу одноразового випаровування, що повторюється кілька разів. Спочатку відбувається відділення парів від рідини, а потім-на другому ступені-рідка фаза, що залишилася при відділенні парів у першому ступені, знову випаровується і т.д.
При поступовому випаровуванні пари, що утворюються, в міру їх утворення безперервно виводяться з перегінного апарату. Поступове випаровування застосовується при лабораторній практиці при визначенні фракційного складу (розгін по Енглеру), а в промисловій практиці раніше використовувалося при перегонці на кубових установках.
При одноразовому випаровуванні низькокиплячі фракції переходять у пари і залишаються в апараті, знижуючи при цьому парціальний тиск висококиплячих фракцій, що випаровуються, що дає можливість вести перегонку при більш низьких температурах.
Навпаки, при поступовому випаровуванні спочатку відганяють легкі фракції, а в кінці відганяють важкі. Тому легкі фракції, перетворені на пари та виведені з апарату, не впливають на температуру кипіння важких фракцій. Завдяки впливу легких фракцій, застосовуючи одноразове випаровування, можна знизити кінець кипіння сировини, що переганяється, на 50—100 °С порівняно з поступовим випаровуванням.
На сучасних установках перегонка нафти проводиться із застосуванням одноразового випаровування.
Як відомо, у складі нафти є вуглеводні, що киплять при атмосферному тиску в інтервалі температур 400-500 ° С і вище в той час як термічна стабільність вуглеводнів зберігається лише до 380-400 ° С. При більш високій температурі починається процес розкладання - крекінгу вуглеводнів, причому найбільш висококиплячі вуглеводні нафти мають найменшу термічну стабільність.
Щоб уникнути розкладаннявуглеводнів, треба знизити температуру їхнього кипіння. Це досягається перегонкою нафти під вакуумом. Нафтова фракція, що википає при атмосферному тиску в інтервалі температур 450—500 °С, може бути перегнана під вакуумом (залишковий тиск 20—40 мм рт. ст.)при 200—250 °С.
Для зниження температури кипіння на практиці нафтопереробки застосовують також перегонку з водяною парою, яка знижує парціальний тиск вуглеводнів.
Зменшити температуру кипіння фракції можна і перегонкою з інертним газом (азот, вуглекислий газ тощо). Однак цей метод не знайшов поширення, оскільки наявність інертного газу погіршує умови конденсації нафтових фракцій. На сучасних установках первинної перегонки нафти застосовують спільну дію зниженого тиску та введення водяної пари.