विषय 9 "तेल और पेट्रोलियम उत्पाद प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत"

1. तेल की उत्पत्ति और संरचना। तेल उत्पादन और प्रसंस्करण की तैयारी।

3. पॉलिमर सामग्री के उत्पादन और प्रसंस्करण के लिए प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत।

4. रबर उत्पादों के उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांत।

तेल की उत्पत्ति और संरचना. तेल उत्पादन और प्रसंस्करण की तैयारी

सभी ज्ञात प्रकार के ईंधन में, सबसे महत्वपूर्ण जैविक ईंधन है, जिसके दहन से उत्पादन होता है थर्मल ऊर्जा, और प्रसंस्करण - रासायनिक उद्योग के लिए कच्चा माल।

वर्तमान में पेट्रोलियम उत्पादों (पेट्रोलियम उत्पाद) का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इनका उत्पादन हमारे देश में भी होता है, इसलिए हम तेल शोधन प्रौद्योगिकियों पर विस्तार से विचार करेंगे।

तेलएक तरल जीवाश्म ईंधन है. यह आमतौर पर गहराई पर स्थित होता है 1,2 -2 किमी या अधिक झरझरा या खंडित चट्टानों (रेत, बलुआ पत्थर, चूना पत्थर) में। तेल एक विशिष्ट गंध, घनत्व 0.65-1.05 ग्राम/सेमी 3 के साथ हल्के भूरे से गहरे भूरे रंग का एक तैलीय तरल है। संरचना में, तेल हाइड्रोकार्बन का एक जटिल मिश्रण है, मुख्य रूप से पैराफिन और नैफ्थेनिक, और कुछ हद तक सुगंधित। इसकी मौलिक संरचना (द्रव्यमान अंश,%): कार्बन (सी) - 82-87, हाइड्रोजन (एच) - 11-14, सल्फर (एस) - ओडी-5.5।

तेल से प्राप्त उत्पादों के आधार पर इसके प्रसंस्करण के तीन विकल्प हैं:

ईंधन , मोटर और बॉयलर ईंधन का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है;

ईंधन और तेल , जो ईंधन और चिकनाई वाले तेल का उत्पादन करते हैं;

पेट्रो (जटिल), जिसके उत्पाद न केवल ईंधन और तेल हैं, बल्कि रासायनिक उद्योग (ओलेफिन, सुगंधित और संतृप्त हाइड्रोकार्बन, आदि) के लिए कच्चे माल भी हैं।

तेल से प्राप्त तरल ईंधन को उनके उपयोग के आधार पर विभाजित किया गया है:

कैब्युरटर(विमानन और ऑटोमोबाइल गैसोलीन) - आंतरिक दहन इंजन के लिए;

रिएक्टिव(केरोसिन) - जेट और गैस टरबाइन इंजन के लिए;

डिज़ एलनोये(गैस तेल, डीजल डिस्टिलेट) - डीजल इंजन के लिए .

बायलर कक्ष(ईंधन तेल) - भाप बॉयलर, जनरेटर सेट, धातुकर्म भट्टियों की भट्टियों के लिए। सामान्य तौर पर, पेट्रोलियम उत्पादों में तेल शोधन में इसका निष्कर्षण, तैयारी और प्राथमिक और माध्यमिक प्रसंस्करण प्रक्रियाएं शामिल होती हैं।

तेल उत्पादनकुओं की ड्रिलिंग द्वारा किया गया।

तैयारीतेल की गहराई से निकाले जाने का उद्देश्य उसमें से अशुद्धियाँ निकालना है ( संबद्ध गैस, खनिज लवणों, यांत्रिक समावेशन) और संरचना स्थिरीकरण के साथ पानी का निर्माण। ये ऑपरेशन सीधे तेल क्षेत्रों और तेल रिफाइनरियों दोनों में किए जाते हैं।

प्राथमिक तेल शोधन, भौतिक तरीकों (मुख्य रूप से प्रत्यक्ष आसवन) द्वारा किया जाता है, इसमें इसे अलग-अलग अंशों (आसुवन) में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक हाइड्रोकार्बन का मिश्रण होता है।

द्वितीयक तेल शोधनप्राथमिक प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप प्राप्त पेट्रोलियम उत्पादों के प्रसंस्करण के लिए विभिन्न प्रक्रियाओं का प्रतिनिधित्व करता है। ये प्रक्रियाएँ पेट्रोलियम उत्पादों में निहित हाइड्रोकार्बन के विनाशकारी परिवर्तनों के साथ होती हैं और अनिवार्य रूप से रासायनिक प्रक्रियाएँ हैं।

तेल का प्रत्यक्ष आसवन. पेट्रोलियम उत्पादों का टूटना

प्रक्रिया सीधा आसवन विभिन्न क्वथनांक वाले पदार्थों के मिश्रण के वाष्पीकरण और संघनन की घटना पर आधारित।

मिश्रण औसत क्वथनांक के बराबर तापमान पर उबलने लगता है अवयव. इस मामले में, मुख्य रूप से हल्के, कम-उबलने वाले घटक (कम घनत्व वाले और कम तापमान पर उबलने वाले) वाष्प चरण में चले जाते हैं, और उच्च-उबलने वाले घटक (उच्च घनत्व वाले और उच्च तापमान पर उबलने वाले) तरल चरण में रहते हैं। यदि परिणामी वाष्प चरण को हटा दिया जाता है और ठंडा कर दिया जाता है, तो इसमें से एक तरल चरण संघनित हो जाता है। मुख्य रूप से उच्च-उबलते (भारी) घटक इसमें गुजरेंगे, और हल्के घटक वाष्प चरण में रहेंगे।

इस प्रकार, प्रारंभिक मिश्रण से तीन अंश प्राप्त होते हैं। उनमें से एक, जो उबालने पर तरल रहता है, उसमें मुख्य रूप से उच्च-उबलने वाले घटक होते हैं; दूसरे, संघनित, की संरचना मूल मिश्रण की संरचना के करीब है; तीसरे, वाष्प में मुख्य रूप से कम-उबलने वाले घटक होते हैं।

परिणामी अंशों के उबलने और संघनन की एकल (आसवन) या एकाधिक (आसवन) प्रक्रियाओं के कारण, कम- और उच्च-उबलते घटकों का काफी पूर्ण पृथक्करण प्राप्त करना संभव है।

प्रत्यक्ष तेल आसवन की तकनीकी प्रक्रिया में चार मुख्य ऑपरेशन शामिल हैं: मिश्रण को गर्म करना, वाष्पीकरण, संक्षेपण और परिणामी अंशों को ठंडा करना।

तेल शोधन की गहराई के आधार पर आसवन संयंत्रों को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

एकल चरण, वायुमंडलीय दबाव (एटी) पर काम कर रहा है;

दो-चरण (वायुमंडलीय-वैक्यूम) (एवीटी), जिसमें पहला चरण, एक नियम के रूप में, वायुमंडलीय दबाव पर संचालित होता है, और दूसरा वायुमंडलीय दबाव (5-8 केपीए) से नीचे दबाव पर संचालित होता है -

दो-चरणीय आसवन में, तेल को पहले नमक रहित और निर्जलित किया जाता है, फिर पहले चरण की ट्यूबलर भट्ठी में 300 - 350 डिग्री सेल्सियस (क्वथनांक से 25 - 30 डिग्री सेल्सियस ऊपर) के तापमान तक गरम किया जाता है। तेल को अंशों में अलग करना एक आसवन स्तंभ में किया जाता है, जो 25 - 55 मीटर की ऊंचाई और 5 - 7 मीटर के व्यास वाला एक बेलनाकार उपकरण है। पहले से गरम तेल को स्तंभ के निचले हिस्से में डाला जाता है। यहां तेल उबलता है और दो चरणों में विभाजित होता है: वाष्प और तरल। तरल उत्पाद नीचे की ओर बहते हैं और वाष्प स्तंभ के ऊपर चढ़ते हैं। स्तंभ के शीर्ष पर एक भाटा द्रव (रिफ्लक्स) की आपूर्ति की जाती है। नीचे से उठने वाले वाष्प स्तंभ की ऊंचाई पर बहते हुए तरल चरण के साथ बार-बार संपर्क में आते हैं। बढ़ते गर्म वाष्प का सामना करने पर, स्तंभ को सींचने वाला तरल गर्म हो जाता है और आंशिक रूप से वाष्पित हो जाता है। वाष्प, इसे गर्मी देते हुए, संघनित हो जाते हैं, और संघनन स्तंभ के निचले हिस्से में प्रवाहित होता है। जैसे-जैसे वाष्प बढ़ती है, उसका तापमान कम हो जाता है, जबकि नीचे बहने वाला कफ भारी अंशों में और ऊपर उठता हुआ वाष्प हल्के अंशों में समृद्ध होता जाता है। स्तंभ के निचले भाग में, सबसे भारी अंश (ईंधन तेल) युक्त तरल एकत्र किया जाता है। ईंधन तेल को स्तंभ के नीचे से निकाला जाता है और हीट एक्सचेंजर्स में ठंडा किया जाता है, जिससे स्तंभ को आपूर्ति किया गया तेल गर्म हो जाता है।

उबलने की प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए, अत्यधिक गरम भाप को आसवन स्तंभ में आपूर्ति की जाती है, जो अपने साथ हल्के अंशों के अवशेष ले जाती है जो पहले वाष्पित नहीं हुए हैं। 180 - 200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सबसे हल्का गैसोलीन अंश वाष्प के रूप में स्तंभ से एक कंडेनसर में निकाला जाता है और एक विभाजक में पानी से अलग किया जाता है। गैसोलीन अंश का कुछ भाग सिंचाई के लिए कॉलम में वापस कर दिया जाता है।

तथाकथित मध्य अंशों को स्तंभ के मध्यवर्ती क्षेत्रों से हटा दिया जाता है: मिट्टी का तेल, 200 - 300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है, और गैस तेल (क्वथनांक 300 - 350 डिग्री सेल्सियस)। कभी-कभी अन्य अंश भी हटा दिए जाते हैं, उदाहरण के लिए नेफ्था (160-200 डिग्री सेल्सियस), केरोसिन गैस तेल अंश (270-320 डिग्री सेल्सियस)।

पहले आसवन स्तंभ से प्रारंभिक आसवन (इसकी उपज मूल तेल का लगभग 55% है) के बाद प्राप्त ईंधन तेल को दूसरे चरण के ट्यूबलर भट्ठी में पंप किया जाता है, जहां इसे 400 - 420 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। भट्टी से, ईंधन तेल दूसरे आसवन स्तंभ में प्रवेश करता है, जो वायुमंडलीय दबाव (अवशिष्ट दबाव - 5 - 8 kPa) से नीचे दबाव पर काम करता है। इस स्तंभ के निचले हिस्से से टार हटा दिया जाता है, और ऊंचाई के साथ तेल आसवन का चयन किया जाता है।

दो चरणीय इकाइयों की उत्पादकता 8-9 हजार टन तेल प्रतिदिन है। प्रत्यक्ष आसवन के दौरान गैसोलीन की उपज तेल की आंशिक संरचना पर निर्भर करती है और 3 से 1 5% तक होती है।

पेट्रोलियम उत्पादों को क्रैक करने की तकनीक के मूल सिद्धांत।प्रत्यक्ष आसवन के दौरान गैसोलीन की अपेक्षाकृत कम उपज (15% तक) तेल के प्रत्यक्ष आसवन के दौरान प्राप्त और भारी हाइड्रोकार्बन अणुओं वाले अन्य, कम मूल्यवान अंशों को संसाधित करना आवश्यक बनाती है। इस प्रसंस्करण को क्रैकिंग कहा जाता है।

खुर(अंग्रेज़ी, चरमराना- विभाजन, विभाजन) - संरचना में शामिल भारी हाइड्रोकार्बन के लंबे अणुओं का विभाजन, उदाहरण के लिए, ईंधन तेल, हल्के कम उबलते उत्पादों के छोटे प्रकाश अणुओं में।

क्रैकिंग प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक तापमान और धारण समय हैं: तापमान जितना अधिक होगा और लंबी अवधिउम्र बढ़ने, प्रक्रिया जितनी अधिक पूर्ण होगी और क्रैकिंग उत्पादों की उपज उतनी ही अधिक होगी। बड़ा प्रभावउत्प्रेरक क्रैकिंग प्रक्रिया की दिशा और दिशा को प्रभावित करते हैं। उत्प्रेरक के उचित चयन के साथ, प्रतिक्रिया कम तापमान पर भी की जा सकती है आवश्यक उत्पादऔर उनका उत्पादन बढ़ रहा है।

उपरोक्त के आधार पर, क्रैकिंग दो प्रकार की होती है: थर्मल और कैटेलिटिक।

थर्मल क्रैकिंगऊंचे तापमान पर उच्च दबाव (तापमान 450-500 डिग्री सेल्सियस और दबाव 2-7 एमपीए) पर किया जाता है। थर्मल क्रैकिंग का मुख्य उद्देश्य ईंधन तेल या टार से हल्का ईंधन प्राप्त करना है।

थर्मल क्रैकिंग ट्यूब भट्टियों में की जाती है जिसमें भारी हाइड्रोकार्बन टूट जाते हैं।

इसके बाद, क्रैकिंग उत्पादों और अप्रयुक्त कच्चे माल का मिश्रण एक बाष्पीकरणकर्ता से गुजरता है, जिसमें सामग्री अलग हो जाती है, यानी। ऐसे पदार्थ जिन्हें तोड़ा नहीं जा सकता। हल्के उत्पाद हल्के वाणिज्यिक अंशों को अलग करने और प्राप्त करने के लिए आसवन कॉलम में प्रवेश करते हैं। जब थर्मल क्रैकिंग, उदाहरण के लिए ईंधन तेल, उत्पादों की अनुमानित संरचना इस प्रकार है: फटा हुआ गैसोलीन - 30-35%, फटा गैसें - 10-15, फटा हुआ अवशेष - 50-55%। क्रैकिंग गैसोलीन का उपयोग मोटर गैसोलीन के घटकों के रूप में किया जाता है, क्रैकिंग गैसों का उपयोग संश्लेषण के लिए ईंधन या कच्चे माल के रूप में किया जाता है कार्बनिक यौगिक; क्रैकिंग अवशेष, जो रालयुक्त, डामर पदार्थों का मिश्रण है, का उपयोग बिटुमेन के उत्पादन के लिए बॉयलर ईंधन या कच्चे माल के रूप में किया जाता है।

थर्मल क्रैकिंग दो प्रकार की हो सकती है: निम्न-तापमान (विसब्रेकिंग) और उच्च-तापमान (पाइरोलिसिस)।

कम तापमान वाली क्रैकिंग 440-500 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 1.9-3 एमपीए के दबाव पर की जाती है, जबकि प्रक्रिया की अवधि 90-200 सेकेंड है। इसका उपयोग मुख्य रूप से ईंधन तेल और टार से बॉयलर ईंधन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

उच्च तापमान वाली क्रैकिंग 530-600 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 0.12-0.6 एमपीए के दबाव पर होती है और 0.5-3 सेकेंड तक रहती है। इसका मुख्य उद्देश्य गैसोलीन और एथिलीन का उत्पादन करना है। प्रोपलीन, सुगंधित हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव उप-उत्पाद के रूप में बनते हैं।

कैटेलिटिक क्रैकिंग- उत्प्रेरक की उपस्थिति में पेट्रोलियम उत्पादों का प्रसंस्करण। में हाल ही मेंगैसोलीन सहित हल्के पेट्रोलियम उत्पादों के उत्पादन के लिए इस पद्धति का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। इसके फायदों में शामिल हैं:

उच्च प्रक्रिया गति, थर्मल क्रैकिंग की गति से 500-4000 गुना अधिक, और परिणामस्वरूप, हल्की प्रक्रिया की स्थिति और कम ऊर्जा खपत;

उच्च ऑक्टेन संख्या और खर्राटों के दौरान अधिक स्थिरता की विशेषता वाले गैसोलीन सहित वाणिज्यिक उत्पादों की उपज में वृद्धि;

प्रक्रिया को सही दिशा में चलाने और एक निश्चित संरचना के उत्पाद प्राप्त करने की क्षमता;

गैसीय हाइड्रोकार्बन की उच्च उपज, जो कार्बनिक संश्लेषण के लिए कच्चे माल हैं;

सल्फर यौगिकों के हाइड्रोजनीकरण और बाद के निपटान के साथ गैस चरण में उनकी रिहाई के कारण उच्च सल्फर सामग्री वाले कच्चे माल का उपयोग।

सिंथेटिक एलुमिनोसिलिकेट्स का उपयोग उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाइयों में उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।

रिएक्टर से उत्प्रेरक क्रैकिंग उत्पाद आसवन स्तंभ में प्रवेश करते हैं, जहां उन्हें गैसों, गैसोलीन, हल्के और भारी उत्प्रेरक गैस तेलों में अलग किया जाता है। कॉलम के नीचे से अप्रयुक्त फीडस्टॉक रिएक्टर में वापस कर दिया जाता है।

कैटेलिटिक क्रैकिंग के दौरान उत्पादों की अनुमानित उपज इस प्रकार है: क्रैक्ड गैसोलीन - 35 - 40%; क्रैकिंग गैस - 15% हल्की क्रैकिंग गैस तेल - 35 - 40%, भारी क्रैकिंग गैस तेल - 5-8%।

कैटेलिटिक क्रैकिंग गैसोलीन को अच्छे प्रदर्शन गुणों की विशेषता है। कैटेलिटिक क्रैकिंग गैसों को सिंथेटिक रबर के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले आइसोब्यूटेन और ब्यूटिलीन की उच्च सामग्री द्वारा पहचाना जाता है।

एक प्रकार का कैटेलिटिक क्रैकिंग है सुधार,प्रतिक्रियाओं का कोर्स मुख्य रूप से सुगंधित हाइड्रोकार्बन और आइसोमर्स के निर्माण पर केंद्रित है। उत्प्रेरक के आधार पर, निम्नलिखित प्रकार के सुधारों को प्रतिष्ठित किया जाता है:

प्लेटफ़ॉर्मिंग (प्लैटिनम-आधारित उत्प्रेरक);

सुधार (रेनियम-आधारित उत्प्रेरक)।

व्यवहार में, सबसे व्यापक है प्लेटफ़ॉर्मिंग, जो हाइड्रोजन की उपस्थिति में किए गए प्रत्यक्ष आसवन के गैसोलीन-नेफ्था अंशों के प्रसंस्करण के लिए एक उत्प्रेरक प्रक्रिया है। यदि प्लेटफ़ॉर्मिंग 480 - 510 डिग्री सेल्सियस और 15-10 5 से 3 10 6 Pa तक दबाव पर की जाती है, तो परिणाम बेंजीन, टोल्यूनि और जाइलीन का निर्माण होता है। 5 10 6 पा के दबाव पर, गैसोलीन प्राप्त होता है जो उच्चतम स्थिरता और कम सल्फर सामग्री की विशेषता है।

तरल उत्पादों के साथ-साथ, सभी उत्प्रेरक सुधार विधियाँ हाइड्रोजन, मीथेन, प्रोपेन और ब्यूटेन युक्त गैसों का उत्पादन करती हैं। कार्बनिक और अकार्बनिक संश्लेषण के लिए कच्चे माल के रूप में सुधारकारी गैसों का उपयोग किया जाता है: मेथनॉल (एथिल अल्कोहल), अमोनिया और अन्य यौगिक। उत्प्रेरक सुधारक गैसों की उपज कच्चे माल के द्रव्यमान का 5-15% है। तेल शोधन का अंतिम चरण है पेट्रोलियम उत्पादों का शुद्धिकरण , जो रासायनिक और भौतिक-रासायनिक तरीकों से किया जाता है। पेट्रोलियम उत्पादों को शुद्ध करने के रासायनिक तरीकों में सल्फ्यूरिक एसिड के साथ शुद्धिकरण और हाइड्रोजन (हाइड्रोट्रीटिंग) का उपयोग करना शामिल है, और भौतिक-रासायनिक तरीकों - सोखना और अवशोषण शुद्धिकरण तरीके शामिल हैं।

सल्फ्यूरिक एसिड सफाईइसमें यह तथ्य शामिल है कि उत्पाद को सामान्य तापमान पर 90-93% एच 2 एसओ 4 की थोड़ी मात्रा के साथ मिलाया जाता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं से एक शुद्ध उत्पाद और अपशिष्ट उत्पन्न होता है जिसका उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

हाइड्रोट्रीटिंग 380-420 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एल्यूमीनियम-कोबाल्ट-मोलिब्डेनम उत्प्रेरक की उपस्थिति में शुद्ध उत्पाद के साथ हाइड्रोजन की बातचीत और 35 10 5 से 4 10 6 पीए तक दबाव और हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया और को हटाने में शामिल है पानी।

पर सोखना सफाई विधि पेट्रोलियम उत्पादों को ब्लीचिंग क्ले या सिलिका जेल से उपचारित किया जाता है। इस मामले में, सल्फर और ऑक्सीजन युक्त यौगिक, रेजिन और आसानी से खनिज योग्य हाइड्रोकार्बन सोख लिए जाते हैं।

अवशोषण सफाई के तरीकेपेट्रोलियम उत्पादों के हानिकारक घटकों के चयनात्मक (चयनात्मक) विघटन में शामिल हैं। तरल सल्फर डाइऑक्साइड, फ़्यूरफ़्यूरल, नाइट्रोबेंजीन, डाइक्लोरोइथाइल ईथर आदि का उपयोग आमतौर पर चयनात्मक विलायक के रूप में किया जाता है।

शुद्धिकरण के बाद पेट्रोलियम उत्पाद हमेशा स्थिर नहीं रहते। इन मामलों में, उनमें बहुत कम मात्रा में एंटीऑक्सीडेंट (अवरोधक) मिलाए जाते हैं, जो पेट्रोलियम उत्पादों को बनाने वाले रालयुक्त पदार्थों की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को तेजी से धीमा कर देते हैं। फिनोल, एरोमैटिक एमाइन और अन्य यौगिकों का उपयोग अवरोधक के रूप में किया जाता है। तेल शोधन को कच्चे माल (परिष्कृत उत्पादों की लागत का 50-75%), विद्युत और तापीय ऊर्जा, साथ ही अचल संपत्तियों के लिए उच्च स्तर की लागत की विशेषता है। तेल शोधन में लागत का स्तर काफी हद तक तेल की संरचना पर निर्भर करता है, जो इसके शोधन की गहराई, शोधन की तकनीकी योजना, प्रसंस्करण के लिए कच्चे माल की तैयारी की डिग्री आदि निर्धारित करता है। इस प्रकार, उच्च-सल्फर तेल को संसाधित करते समय, इसकी पंपिंग और तैयारी के लिए अतिरिक्त पूंजी और परिचालन लागत कम-सल्फर तेल को संसाधित करते समय की तुलना में लगभग 1.5 अधिक होती है। बदले में, अत्यधिक पैराफिनिक चिपचिपे तेल को डीवैक्सिंग, पंपिंग और भंडारण के लिए अतिरिक्त लागत की आवश्यकता होती है।

सामान्य (वायुमंडलीय) दबाव पर किए गए वाष्प के बार-बार वाष्पीकरण और संघनन के माध्यम से, अंशों में।

दो प्रक्रियाओं में से पहली प्राथमिक तेल शोधन .

तकनीकी प्रक्रिया

एक विशेष प्रक्रिया के दौरान तैयार किया गया तेल (देखें) शोधन के लिए तेल तैयार करना) को एक विशेष ओवन में लगभग 380 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है। परिणाम तरल और भाप का मिश्रण है, जिसे आसवन स्तंभ के नीचे खिलाया जाता है - तेल के वायुमंडलीय आसवन की मुख्य इकाई।

आसवन स्तंभ एक प्रभावशाली आकार (80 मीटर तक ऊंचा और 8 मीटर व्यास तक) पाइप है, जो विशेष छेद वाले तथाकथित ट्रे द्वारा अंदर लंबवत रूप से सीमांकित होता है। जब गर्म मिश्रण को स्तंभ में डाला जाता है, तो हल्की वाष्प ऊपर की ओर बढ़ती है, और भारी और सघन भाग अलग हो जाता है और नीचे डूब जाता है।

उभरते हुए वाष्प संघनित होते हैं और प्रत्येक प्लेट पर लगभग 10 सेमी मोटी तरल की एक परत बनाते हैं। प्लेटों में छेद तथाकथित बबल कैप से सुसज्जित होते हैं, जिसके कारण बढ़ते वाष्प इस तरल के माध्यम से बुलबुले बनाते हैं। इस मामले में, वाष्प गर्मी खो देते हैं, इसे तरल में स्थानांतरित कर देते हैं, और कुछ हाइड्रोकार्बन तरल अवस्था में बदल जाते हैं। यह "बुलबुला" प्रक्रिया सुधार का सार है। फिर वाष्प अगली प्लेट तक उठती है, जहां बुदबुदाहट दोहराई जाती है। इसके अलावा, प्रत्येक प्लेट एक तथाकथित ड्रेन कप से सुसज्जित है, जो अतिरिक्त तरल को निचली प्लेट पर प्रवाहित करने की अनुमति देता है।

इस प्रकार, वायुमंडलीय आसवन के माध्यम से, तेल को अलग किया जाता है गुटों(या कंधे की पट्टियाँ)। हालाँकि, अधिक कुशल पृथक्करण के लिए, निम्नलिखित तकनीकी विधियों का उपयोग किया जाता है।

भारी उत्पादों को स्तंभ के ऊपरी भाग में प्रवेश करने से रोकने के लिए, वाष्प को समय-समय पर रेफ्रिजरेटर में भेजा जाता है। रेफ्रिजरेटर में संघनित पदार्थ निचली प्लेटों में से एक में वापस आ जाते हैं। इस प्रक्रिया को कहा जाता है सिंचाईआसवन स्तंभ।

दूसरी ओर, कुछ हल्के हाइड्रोकार्बन तरल प्रवाह के साथ स्तंभ के निचले हिस्से में समाप्त हो सकते हैं। स्तंभ में एक निश्चित बिंदु से तरल पदार्थ लेकर उसे फिर से हीटर के माध्यम से प्रवाहित करके इस समस्या का समाधान किया जाता है। इस प्रकार, हल्के हाइड्रोकार्बन भाप के रूप में स्तंभ में लौट आते हैं। वर्णित प्रक्रिया कहलाती है पुनर्वाष्पीकरण.

स्तंभ के किसी भी हिस्से से लिए गए अंशों को सिंचाई और पुनर्वाष्पीकरण के अधीन किया जा सकता है। इन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, कुछ अणु स्तंभ के माध्यम से कई बार यात्रा करते हैं, वाष्पित होते हैं और फिर से संघनित होते हैं। यह दृष्टिकोण तेल का सबसे कुशल पृथक्करण सुनिश्चित करता है, और आसवन स्तंभ अनिवार्य रूप से एक साथ संयुक्त आसवन उपकरणों का एक जटिल है।

अंशों की क्वथनांक सीमा

गुटों की मूलतः महत्वपूर्ण एवं मुख्य विशेषता उनकी होती है उबलने की सीमा- वह तापमान जिस पर आसवन उत्पाद एक दूसरे से अलग हो जाते हैं।

क्वथनांक प्रारंभ करना (टीएनके) - वह तापमान जिस पर अंश उबलना शुरू हो जाता है

क्वथनांक (टीवी) वह तापमान है जिस पर यह अंश पूरी तरह से वाष्पित हो गया है।

नाममात्र रूप से, एक अंश का क्वथनांक पड़ोसी, भारी अंश का प्रारंभिक क्वथनांक होना चाहिए। हालाँकि, व्यवहार में, सुधार प्रक्रिया आदर्श नहीं है और ज्यादातर मामलों में (यदि हमेशा नहीं) पड़ोसी अंशों के टीवी और टीएनसी मेल नहीं खाते हैं। इस तरह के ओवरलैप को आमतौर पर "पूंछ" कहा जाता है, और उन्हें त्वरण वक्रों पर सबसे स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है।

सरल बनाने के लिए, अवधारणा पेश की गई थी प्रभावी उबलने की सीमा, अर्थात। तापमान जिस पर भिन्नों को पारंपरिक रूप से अलग माना जाता है।

	ओवरलैपिंग केरोसिन और नेफ्था त्वरण वक्र

आसवन स्तंभ के विभिन्न स्तरों पर अंशों का चयन साइड आउटलेट के माध्यम से किया जाता है। भारी अंशों को स्तंभ के निचले भाग में, हल्के अंशों (ऊपरी पट्टा) को शीर्ष पर चुना जाता है। इस मामले में, ज़रूरतों के आधार पर, अंशों की उबलने की सीमा निर्धारित और समायोजित की जा सकती है।

	वायुमंडलीय आसवन के दौरान तेल को अंशों में अलग करने की योजना

लगभग सभी हल्के वायुमंडलीय आसवन उत्पादों को तुरंत भेज दिया जाता है पुनर्चक्रण, और सीधे चलने वाला अवशेष (ईंधन तेल) - को

पेट्रोलियम आसवन के सिद्धांत

आसवन द्वारा किसी भी मिश्रण (विशेष रूप से, तेल) को अंशों में अलग करना उसके घटकों के क्वथनांक में अंतर पर आधारित होता है। इसलिए, यदि मिश्रण में दो घटक होते हैं, तो वाष्पीकरण के दौरान कम क्वथनांक (कम क्वथनांक, एलबीसी) वाला घटक वाष्प में चला जाता है, और उच्च क्वथनांक (उच्च क्वथनांक, एचबीओ) वाला घटक तरल में रहता है। राज्य। परिणामस्वरूप वाष्प संघनित होकर आसुत बनता है; अवाष्पीकृत तरल को अवशेष कहा जाता है। इस प्रकार, एनसीसी आसुत में चला जाता है, और वीसीसी अवशेष में चला जाता है।

वर्णित प्रक्रिया को सरल आसवन कहा जाता है। घटकों के सबसे पूर्ण पृथक्करण के लिए, अधिक जटिल प्रकार के आसवन का उपयोग किया जाता है - सुधार के साथ आसवन। रेक्टिफिकेशन में आसवन के दौरान उत्पन्न वाष्पों का इन वाष्पों के संघनन से उत्पन्न तरल के साथ प्रतिधारा संपर्क शामिल होता है। स्तंभ में सुधार करने के लिए वाष्प का ऊपर की ओर प्रवाह और तरल का नीचे की ओर प्रवाह बनाना आवश्यक है। पहला प्रवाह स्तंभ के निचले (आसवन) भाग में प्रवेश की गई गर्मी के कारण बनता है, दूसरा - स्तंभ के ऊपरी (एकाग्रता) भाग में आपूर्ति की गई ठंडी सिंचाई के कारण (अन्य प्रकार की सिंचाई के लिए, नीचे देखें)।

चावल। 4.1 कैप प्लेट की योजना: 1-प्लेट; 2- नाली का गिलास; 3- - टोपी; 4- वाष्प के पारित होने के लिए पाइप; 5- वाष्प के मार्ग के लिए टोपी में स्लॉट; 6- प्लेट पर तरल स्तर बनाने के लिए विभाजन को बनाए रखना; 7- स्तंभ दीवार; 8-रिंग स्पेस

कॉलम ट्रे पर दो चरण होते हैं: भाप; (उच्च तापमान के साथ), और तरल (कम तापमान के साथ)। इस मामले में, वाष्प को ठंडा किया जाता है, और उच्च-उबलते घटक का हिस्सा संघनित होता है और तरल में बदल जाता है। तरल गर्म हो जाता है और कम-उबलने वाले घटक का हिस्सा वाष्पित हो जाता है, वाष्प चरण में चला जाता है। यह प्रक्रिया प्रत्येक प्लेट पर कई बार होती है। तेल और पेट्रोलियम उत्पादों के आसवन और सुधार की प्रक्रिया में, संतृप्त वाष्प दबाव और वाष्प और तरल के बीच संतुलन एक निर्णायक भूमिका निभाता है।

यह प्रक्रिया प्रत्येक प्लेट पर कई बार होती है। तेल और पेट्रोलियम उत्पादों के आसवन और सुधार की प्रक्रिया में, संतृप्त वाष्प दबाव और वाष्प और तरल के बीच संतुलन एक निर्णायक भूमिका निभाता है।

तरल वाष्प दबाव.

किसी तरल का संतृप्त वाष्प दबाव, तरल के साथ संतुलन की स्थितियों के तहत किसी दिए गए तापमान पर उसके वाष्प द्वारा विकसित दबाव है। यह दबाव बढ़ते तापमान और तरल के वाष्पीकरण की गर्मी कम होने के साथ बढ़ता है। तापमान के आधार पर हल्के पेट्रोलियम उत्पादों में शामिल हाइड्रोकार्बन के संतृप्त वाष्प के दबाव वक्र चित्र 4.2 में दिखाए गए हैं।

मिश्रण और तेल अंशों का संतृप्त वाष्प दबाव न केवल तापमान पर निर्भर करता है, बल्कि तरल और वाष्प चरणों की संरचना पर भी निर्भर करता है। ऐसा प्रतीत होता है कि बहुत कम तापमान या पर्याप्त उच्च दबाव पर सभी गैसें तरल अवस्था में बदल जानी चाहिए। हालाँकि, प्रत्येक गैस के लिए एक तापमान होता है जिसके ऊपर दबाव में किसी भी वृद्धि से इसे तरल में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। यह तथाकथित है गंभीर तापमान टी करोड़।क्रांतिक तापमान के अनुरूप वाष्प दाब कहलाता है गंभीर दबावपी क्र - क्रांतिक तापमान और दबाव पर गैस की विशिष्ट मात्रा कहलाती है महत्वपूर्ण मात्रा.क्रांतिक बिंदु पर, गैसीय और तरल अवस्थाओं के बीच का असंतोष गायब हो जाता है।

आसवन (आसवन)तेल और गैसों को भौतिक रूप से उन अंशों (घटकों) में अलग करने की प्रक्रिया है जो एक दूसरे से और तापमान सीमा (या क्वथनांक) में मूल मिश्रण से भिन्न होते हैं। प्रक्रिया को अंजाम देने की विधि के अनुसार, सरल और जटिल आसवन को प्रतिष्ठित किया जाता है।

तेल आसवन की दो मुख्य विधियाँ हैं: क्रमिक, या एकाधिक, वाष्पीकरण (स्थिल में) के साथ; एकल वाष्पीकरण के साथ (ट्यूब भट्टियों में)। क्रमिक वाष्पीकरण के साथ, परिणामस्वरूप वाष्प तुरंत सिस्टम से हटा दिए जाते हैं (उदाहरण के लिए, एक मानक उपकरण पर पेट्रोलियम उत्पादों के आसवन के दौरान अंश, साथ ही एक स्थिर बैटरी के क्यूब्स में से एक पर)। एकल वाष्पीकरण के दौरान, उत्पाद को एक ट्यूबलर भट्ठी में एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, जिससे वांछित आसवन सुनिश्चित होता है, और पूरे हीटिंग समय के दौरान वाष्प तरल से अलग नहीं होते हैं - सिस्टम की संरचना नहीं बदलती है। वांछित तापमान तक पहुंचने पर, सिस्टम में बनने वाले तरल और वाष्प चरण अलग हो जाते हैं। यह पृथक्करण एक स्तंभ या बाष्पीकरणकर्ता (वाष्पीकरणकर्ता) में होता है, जहां उत्पाद ट्यूब भट्ठी में गर्म होने के बाद प्रवेश करता है। पृथक्करण से पहले, दोनों चरण - वाष्प और तरल - एक दूसरे के साथ संतुलन में होते हैं, इसलिए एकल वाष्पीकरण को संतुलन भी कहा जाता है। इस प्रकार, जब एकल वाष्पीकरण के साथ तेल का आसवन किया जाता है, तो किसी दिए गए तापमान पर बनने वाले वाष्पों के पूरे मिश्रण को तरल अवशेषों से तुरंत अलग कर दिया जाता है और फिर एक अंश में विभाजित किया जाता है।

एकल वाष्पीकरण के साथ तेल का आसवन, क्यूब्स में क्रमिक वाष्पीकरण के विपरीत, जिसमें कई घंटे लगते हैं, कुछ मिनटों में और कम तापमान पर होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि एकल वाष्पीकरण के दौरान कम-उबलते अंश कम तापमान पर उच्च-उबलते घटकों के वाष्पीकरण को बढ़ावा देते हैं।

चित्र 4.3 समदाब रेखीय वक्र

वाष्पीकरण प्रक्रिया को समझाने के लिए, आइए आइसोबैरिक वक्र लें (चित्र 3.6)। आइए मान लें कि कम-उबलने वाले घटक (एलबीसी) वाला एक तरल है आओएक तापमान पर टी 0. सिस्टम की यह स्थिति बिंदु द्वारा विशेषता है आओ. आइए तरल को गर्म करना शुरू करें। ग्राफ़िक रूप से इसे एक सीधी रेखा द्वारा दर्शाया जाएगा अ 0 अ 1कोटि अक्ष के समानांतर. तापमान पर पहुंचने पर तरल टी 1उबलना शुरू हो जाता है (यह आइसोबार के निर्माण की विधि से ही पता चलता है)।

तरल और वाष्प के संतुलन को ध्यान में रखते हुए, परिणामी वाष्प की संरचना क्षैतिज द्वारा निर्धारित की जाती है ए 1 बी 1, तब तक किया जाता है जब तक कि यह एक बिंदु पर वाष्प चरण वक्र के साथ प्रतिच्छेद न कर दे। वास्तव में, यदि संतृप्त वाष्प का तापमान है टी 1, तो उनकी रचना बिंदु द्वारा निर्धारित होती है बी 1, जिसका भुज बराबर है टी 1(यह धारणा बनाई गई है कि निकलने वाले वाष्प की मात्रा नगण्य है और उबलने से पहले और बाद में तरल की संरचना अपरिवर्तित रहती है और xo के बराबर होती है)।

आइए अब एक और मामले पर विचार करें। आइए मान लें कि संरचना xo के समान मिश्रण को उच्च तापमान t तक गर्म किया जाता है। इस मामले में, जो वाष्प पहले से ही तापमान t 1 पर बनना शुरू हो गए थे, वे तरल से अलग नहीं होते हैं, यही कारण है कि वाष्प और तरल दोनों सहित पूरे सिस्टम की संरचना स्थिर और xo के बराबर रहती है। आइए आगे मान लें कि , बिंदु C पर तापमान t तक पहुंचने पर, हमने वाष्प को तरल से अलग कर दिया। इन वाष्पों और तरल पदार्थों की संरचना क्या है? इस समस्या को हल करने के लिए, तापमान t के अनुरूप, बिंदु C से होकर जाने वाली एक क्षैतिज रेखा AB खींचना पर्याप्त है। समदाब रेखा वक्रों के साथ इस क्षैतिज रेखा का प्रतिच्छेदन बिंदु A से B क्रमशः तरल x और वाष्प y की संरचना दिखाएगा। जब सिस्टम को उच्च तापमान t 2 पर गर्म किया जाता है, तो इसकी स्थिति को x 2 और y 2 की सांद्रता वाले बिंदु A 2 और B 2 द्वारा दर्शाया जाता है। इस मामले में, y 2 x o के साथ मेल खाता है, अर्थात y 2 = x o, जो केवल सभी तरल के पूर्ण वाष्पीकरण के साथ ही संभव है। इस प्रकार, टी 2 एक एकल वाष्पीकरण के दौरान एक्सओ संरचना के तरल के पूर्ण वाष्पीकरण का तापमान है; तापमान में और वृद्धि केवल वाष्प के अति ताप के साथ होती है। ऊपर से यह निष्कर्ष निकलता है कि निचले वक्र द्वारा सीमित क्षेत्र में स्थित कोई भी बिंदु केवल तरल चरण की उपस्थिति को दर्शाता है, और आइसोबार्स (लेंस क्षेत्र) द्वारा सीमित क्षेत्र में स्थित एक बिंदु वाष्प और तरल दोनों चरणों के एक साथ अस्तित्व को दर्शाता है। , क्षेत्र में स्थित - केवल वाष्प चरण का अस्तित्व। (देखें एस.वी. वेर्झिचिंस्काया, तेल और गैस की रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी, पृष्ठ 60-65)।

तेल के क्वथनांक और उसके अंशों को कम करने की विधियाँ

जब तेल का ताप तापमान बढ़ता है और ताप अवधि बढ़ती है, तो उच्च आणविक भार हाइड्रोकार्बन का अपघटन शुरू हो जाता है - तथाकथित क्रैकिंग। तेल की संरचना के आधार पर, यह क्षण 320-360°C के तापमान पर होता है। हालाँकि, कुछ मामलों में, विशेष रूप से आसुत तेल और उत्प्रेरक क्रैकिंग के लिए कच्चे माल के उत्पादन के लिए उच्च-उबलते अंश प्राप्त करते समय, निर्दिष्ट सीमा से ऊपर तेल को गर्म करना आवश्यक है। उच्च आणविक भार हाइड्रोकार्बन के अपघटन को रोकने के लिए, प्रसंस्करण के दौरान इसके क्वथनांक को कम करना आवश्यक है। यह वैक्यूम आसवन या भाप इंजेक्शन (कभी-कभी दोनों) द्वारा प्राप्त किया जाता है।

वैक्यूम पंपों का उपयोग करके गैसों के स्तंभ से पंपिंग (चूषण) या उनके संघनन के परिणामस्वरूप वैक्यूम (रेयरफैक्शन) प्राप्त किया जाता है। ऐसे उपकरण में दबाव को अवशिष्ट कहा जाता है।

यह हमेशा वायुमंडलीय (101.3 एमपीए, या 760 मिमी एचजी) से नीचे होता है। वैक्यूम को 101.3 एमपीए (760 मिमी एचजी) और अवशिष्ट दबाव के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। उदाहरण के लिए, यदि अवशिष्ट दबाव 13.3 एमपीए (100 मिमी एचजी) है, तो निर्वात है: 101.3 - 13.3 = 88 एमपीए (760 - 100 = 660 मिमी एचजी)। चित्र में. चित्र 3.8 350 और 500 डिग्री सेल्सियस के बीच औसत क्वथनांक वाले उच्च-आणविक तेल अंशों के लिए दबाव पर क्वथनांक की अनुमानित निर्भरता को दर्शाता है। इसलिए, दबाव जितना कम होगा, अंश का क्वथनांक उतनी ही तेजी से घटता है। उदाहरण के लिए, 13.3 एमपीए (100 मिमी एचजी) के अवशिष्ट दबाव पर 450 डिग्री सेल्सियस के औसत क्वथनांक वाले अंश के लिए, क्वथनांक में कमी 110 डिग्री सेल्सियस (बिंदु ए) है, यानी, इन परिस्थितियों में अंश उबलता है 450 - 110 = = 340 डिग्री सेल्सियस पर, और 0.665 एमपीए (5 मिमी एचजी) के अवशिष्ट दबाव पर - 236 डिग्री सेल्सियस (450 -214 = 236 डिग्री सेल्सियस, बिंदु बी) पर। 500 डिग्री सेल्सियस के औसत क्वथनांक वाले अंश के लिए, 13.3 एमपीए (100 मिमी एचजी) के अवशिष्ट दबाव पर क्वथनांक में कमी 117 डिग्री सेल्सियस (बिंदु बी) है, और 350 डिग्री सेल्सियस के अंश के लिए - 350 - 94 = 256°C (बिंदु G)

भाप आसवन द्वारा क्वथनांक को कम करने का उपयोग तेल शोधन उद्योग में भी व्यापक रूप से किया जाता है, विशेष रूप से ईंधन तेल के आसवन में। तेल आसवन के दौरान जल वाष्प का प्रभाव (उपकरण के निचले भाग के ऊपर स्थित मातृ शराब के माध्यम से भाप को पेश किया जाता है) निम्न तक उबलता है: अनगिनत भाप बुलबुले तेल के अंदर एक विशाल मुक्त सतह बनाते हैं, जिससे तेल इन बुलबुले में वाष्पित हो जाता है . तेल का वाष्प दबाव, वायुमंडलीय से कम होने के कारण, उस पर काबू पाने के लिए पर्याप्त नहीं है, यानी उबलने और आसवन होने के लिए, लेकिन जल वाष्प का दबाव तेल के वाष्प दबाव में जोड़ा जाता है, इसलिए कुल (डाल्टन के नियम के अनुसार) ) के परिणामस्वरूप वायुमंडलीय दबाव थोड़ा अधिक होता है और तेल को उबालने और आसवन के लिए पर्याप्त होता है।

भाप का दबाव ऐसे बनाए रखा जाना चाहिए कि यह तरल स्तंभ के दबाव और उपकरण में दबाव, साथ ही पाइपलाइनों के हाइड्रोलिक प्रतिरोध पर काबू पा सके। आमतौर पर, भाप का उपयोग 0.2 एमपीए (2 किग्रा/सेमी2) से अधिक दबाव पर किया जाता है; भाप सूखी होनी चाहिए, इसलिए यह अक्सर भट्ठी के कुंडलों में से एक में ज़्यादा गरम हो जाती है।

केवल वैक्यूम का उपयोग करके आसवन तापमान में महत्वपूर्ण कमी के लिए कम अवशिष्ट दबाव के निर्माण की आवश्यकता होती है, जिससे वैक्यूम स्थापना की लागत बढ़ जाती है और इसका संचालन जटिल हो जाता है, जबकि वैक्यूम के बिना भाप आसवन के उपयोग से भाप की बड़ी खपत होती है, जिसकी भी आवश्यकता होती है भाप के उत्पादन से जुड़ी उच्च लागत (उदाहरण के लिए, आसवन के लिए स्वचालित आसवन भाप की खपत 75% तक पहुँच जाती है)। इसलिए, उच्च-आणविक पेट्रोलियम उत्पादों के आसवन के लिए सबसे लाभदायक विकल्प आसुत पेट्रोलियम उत्पाद को जीवित भाप की आपूर्ति के साथ वैक्यूम का संयोजन है। इस संयोजन का उपयोग ईंधन तेल के आसवन में तेल आसवन, उत्प्रेरक क्रैकिंग या हाइड्रोक्रैकिंग के लिए कच्चे माल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

सुधार के साथ तेल आसवन

सामान्य जानकारीप्रक्रिया के बारे में. कारखाने की स्थितियों में, ट्यूबलर प्रतिष्ठानों में एकल वाष्पीकरण के साथ तेल आसवन किया जाता है। भट्ठी के पाइपों में आवश्यक तापमान तक गर्म किया गया तेल आसवन स्तंभ में प्रवेश करता है। यहां इसे दो चरणों में बांटा गया है. पहला - वाष्प चरण - ऊपर की ओर बढ़ता है, और दूसरा - तरल - स्तंभ के नीचे की ओर बहता है। आवश्यकता के आधार पर, तेल या किसी अन्य उत्पाद को आसुत करते समय, कुछ उबलने की सीमा वाले अंश प्राप्त होते हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, हाइड्रोकार्बन के बार-बार वाष्पीकरण और संघनन के माध्यम से प्राप्त तेल के इस पृथक्करण को सुधार कहा जाता है।

दोहरे मिश्रण (दो घटकों से बना मिश्रण) को सुधारते समय, कम उबलने वाला घटक वाष्प के रूप में स्तंभ के शीर्ष से निकल जाता है, और उच्च उबलने वाला घटक तरल के रूप में स्तंभ के नीचे से निकल जाता है . चित्र में. चित्र 4.5 बेंजीन और टोल्यूनि के मिश्रण के सुधार का एक आरेख दिखाता है। भट्टी में गर्म करने के बाद यह मिश्रण एक लाइन के माध्यम से आसवन स्तंभ में प्रवेश करता है। स्तंभ के शीर्ष पर, बेंजीन वाष्प (एक कम उबलने वाला घटक) एक लाइन के माध्यम से कंडेनसर 2 में प्रवेश करता है, जहां से संघनित बेंजीन का हिस्सा रिफ्लक्स के रूप में लाइन के माध्यम से प्रवेश करता है, और बाकी को रेफ्रिजरेटर 3 के माध्यम से लाइन IV के साथ छुट्टी दे दी जाती है। कमोडिटी डिपो. स्तंभ के निचले भाग में एक हीटर है, जहां भाप लाइन VI के माध्यम से प्रवेश करती है। टोल्यूनि (एक उच्च-उबलने वाला घटक) को कॉलम से लाइन वी (रेफ्रिजरेटर के माध्यम से) के माध्यम से कमोडिटी पार्क में हटा दिया जाता है। बेंजीन और टोल्यूनि के मिश्रण को अलग करते समय, स्तंभ के शीर्ष पर तापमान 80.4 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए, यानी, शुद्ध बेंजीन के क्वथनांक के अनुरूप होना चाहिए; कॉलम के निचले भाग में तापमान 110°C से ऊपर होना चाहिए। बेंजीन, टोल्यूनि और जाइलीन जैसे तीन घटकों से बने मिश्रण को आसवित करने के लिए दो स्तंभों की आवश्यकता होती है। से

चित्र 4.5 दोहरे मिश्रण सुधार की योजना

पहले कॉलम के निचले हिस्से से ज़ाइलीन लिया जाता है, और ऊपरी हिस्से से बेंजीन और टोल्यूनि का मिश्रण लिया जाता है, जिसे दूसरे कॉलम में बेंजीन और टोल्यूनि में उसी तरह अलग किया जाता है, जैसा चित्र 4.5 में दिखाया गया है।

n घटकों या अंशों को प्राप्त करने के लिए एक जटिल मिश्रण (जिसमें तेल शामिल है) को सुधारने के लिए, आपको (n-1) सरल स्तंभों की आवश्यकता होती है। यह बहुत बोझिल है और इसके लिए बड़े पूंजी निवेश और परिचालन लागत की आवश्यकता होती है। इसलिए, तेल रिफाइनरियों में वे एक जटिल स्तंभ का निर्माण करते हैं, जैसे कि आंतरिक या बाहरी (छवि 4.6) स्ट्रिपिंग अनुभागों के साथ कई सरल स्तंभों से युक्त होते हैं जिनमें पानी की भाप की आपूर्ति की जाती है। उच्च क्षमता वाले इंस्टॉलेशन में, रिमोट स्ट्रिपिंग सेक्शन को एक के ऊपर एक रखा जाता है, और वे एक स्ट्रिपिंग कॉलम बनाते हैं (चित्र 4.7)। यह प्रक्रिया प्रत्येक प्लेट पर होती है। साथ ही, आसवन स्तंभ के सामान्य संचालन के लिए, भाटा (प्लेट पर तरल) और आरोही वाष्प प्रवाह के साथ-साथ संबंधित तापमान शासन के बीच निकट संपर्क आवश्यक है।

पहला कैप और ट्रे के डिज़ाइन द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, दूसरा रिफ्लक्स की आपूर्ति द्वारा, जो स्तंभ के शीर्ष पर उच्च-उबलते घटकों (गर्मी को हटाकर) का संघनन सुनिश्चित करता है। वाष्प के उर्ध्व प्रवाह का निर्माण, जैसा कि ऊपर बताया गया है, भट्टी में या क्यूब में गर्म करने के साथ-साथ बॉयलर या जल वाष्प का उपयोग करके स्तंभ के निचले भाग में तरल चरण के आंशिक वाष्पीकरण द्वारा सुनिश्चित किया जाता है।

सिंचाई की आपूर्ति स्तंभ के शीर्ष पर तापमान को नियंत्रित करती है, तरल का नीचे की ओर प्रवाह बनाती है और वाष्प के तापमान में आवश्यक कमी सुनिश्चित करती है क्योंकि यह नीचे से ऊपर की ओर स्तंभ से गुजरती है।

विधि के आधार पर, सिंचाई ठंडी (तेज), गर्म (गहरी) और परिसंचरण वाली हो सकती है (चित्र 3.12)।

गरम सिंचाई

आंशिक कंडेनसर एक शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर है (चित्र 4.8ए), जो स्तंभ के शीर्ष पर क्षैतिज या लंबवत रूप से स्थापित होता है। शीतलन एजेंट पानी है, कभी-कभी कच्चा माल। अंतर-ट्यूब स्थान में प्रवेश करने वाले वाष्प आंशिक रूप से संघनित होते हैं और सिंचाई के रूप में ऊपरी प्लेट में लौट आते हैं, और संशोधित वाष्प कंडेनसर से हटा दिए जाते हैं। स्थापना और रखरखाव की कठिनाई और संधारित्र के महत्वपूर्ण क्षरण के कारण, इस पद्धति का सीमित उपयोग हुआ है।

ठंडी (तीव्र) सिंचाई(चित्र 4.8बी)। स्तंभ के शीर्ष पर गर्मी हटाने की यह विधि तेल शोधन अभ्यास में सबसे व्यापक है। स्तंभ के शीर्ष से निकलने वाला भाप प्रवाह पूरी तरह से एक कंडेनसर - रेफ्रिजरेटर (पानी या हवा) में संघनित होता है और एक कंटेनर या विभाजक में प्रवेश करता है, जहां से सुधारित उत्पाद का हिस्सा ठंडे वाष्पीकरण भाटा के रूप में सुधार स्तंभ में वापस पंप किया जाता है, और इसकी शेष राशि लक्ष्य उत्पाद के रूप में हटा दी जाती है।

गैर-वाष्पीकरणीय सिंचाई का प्रसार (चित्र 4.8c)तेल शोधन तकनीक में किसी स्तंभ के सांद्रण खंड में गर्मी हटाने का यह विकल्प न केवल शीर्ष पर तापमान को विनियमित करने के लिए, बल्कि जटिल स्तंभों के मध्य खंडों में भी बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सर्कुलेशन रिफ्लक्स बनाने के लिए, रिफ्लक्स (या साइड डिस्टिलेट) का हिस्सा कॉलम की एक निश्चित प्लेट से हटा दिया जाता है, एक हीट एक्सचेंजर में ठंडा किया जाता है, जिसमें यह फीडस्टॉक को गर्मी देता है, और फिर एक पंप द्वारा ऊपरी प्लेट में वापस कर दिया जाता है। .

आधुनिक तेल आसवन प्रतिष्ठानों में, संयुक्त सिंचाई योजनाओं का अधिक बार उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, तेल के वायुमंडलीय आसवन के लिए एक जटिल स्तंभ में आमतौर पर शीर्ष पर एक तीव्र भाटा होता है और फिर ऊंचाई के साथ कई मध्यवर्ती परिसंचरण भाटा होता है। मध्यवर्ती सिंचाई में से, परिसंचरण सिंचाई का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, आमतौर पर साइड स्ट्रीम चयन के तहत स्थित होता है या साइड स्ट्रीम चयन का उपयोग करके परिसंचरण रिफ्लक्स का निर्माण किया जाता है, जिसे स्ट्रिपिंग सेक्शन से वाष्प रिटर्न के बिंदु के ऊपर कॉलम में खिलाया जाता है। ईंधन तेल के जटिल वैक्यूम आसवन स्तंभों के एकाग्रता अनुभाग में, गर्मी हटाने का काम मुख्य रूप से परिसंचरण सिंचाई के माध्यम से किया जाता है।

बॉयलर के साथ स्तंभ के निचले भाग में गर्मी की आपूर्ति करते समय (चित्र 4.8 डी)निचले उत्पाद का अतिरिक्त ताप एक दूरस्थ बॉयलर में स्टीम स्पेस (रीबॉयलर) के साथ किया जाता है, जहां यह आंशिक रूप से वाष्पित हो जाता है। परिणामस्वरूप वाष्प स्तंभ की निचली प्लेट के नीचे वापस आ जाते हैं। अभिलक्षणिक विशेषतायह विधि बॉयलर में इस तरल के ऊपर तरल और भाप स्थान के निरंतर स्तर की उपस्थिति है। अपनी पृथक्करण क्रिया के संदर्भ में, रीबॉयलर एक सैद्धांतिक प्लेट के बराबर है। स्तंभ के निचले भाग में गर्मी की आपूर्ति करने की यह विधि संबंधित पेट्रोलियम और रिफाइनरी गैसों के अंशांकन के लिए प्रतिष्ठानों में, तेलों के स्थिरीकरण और टॉपिंग में, सीधे आसुत गैसोलीन के स्थिरीकरण में और माध्यमिक तेल शोधन प्रक्रियाओं में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

ट्यूब भट्ठी के साथ स्तंभ के निचले भाग में गर्मी की आपूर्ति करते समय(चित्र 4.8ई) निचले उत्पाद का हिस्सा एक ट्यूबलर भट्टी के माध्यम से पंप किया जाता है, और गर्म वाष्प-तरल मिश्रण (गर्म जेट) फिर से स्तंभ के निचले भाग में प्रवेश करता है। इस पद्धति का उपयोग तब किया जाता है जब स्तंभ के निचले भाग में अपेक्षाकृत उच्च तापमान सुनिश्चित करना आवश्यक होता है, जब पारंपरिक शीतलक (पानी की भाप, आदि) का उपयोग असंभव या अव्यावहारिक होता है (उदाहरण के लिए, तेल टॉपिंग कॉलम में)।

वह स्थान जहां गर्म आसुत कच्चे माल को आसवन स्तंभ में डाला जाता है, कहलाता है पोषण अनुभाग (क्षेत्र), जहां एकल वाष्पीकरण होता है। फ़ीड अनुभाग के ऊपर स्थित स्तंभ का भाग भाप प्रवाह को ठीक करने का कार्य करता है और इसे कहा जाता है एकाग्रता (मजबूती), और दूसरा निचला भाग है जिसमें द्रव प्रवाह को ठीक किया जाता है - अलग करना, या संपूर्ण अनुभाग.

एकसमान विभाजन की स्पष्टता- आसवन स्तंभों की दक्षता का मुख्य संकेतक, उनकी पृथक्करण क्षमता की विशेषता। इसे बाइनरी मिश्रण के मामले में उत्पाद में लक्ष्य घटक की सांद्रता द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।

व्यवहार में, उत्पाद में पड़ोसी अंशों के क्वथनांक के ओवरलैप जैसी विशेषता को अक्सर पृथक्करण की स्पष्टता (शुद्धता) के अप्रत्यक्ष संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है। औद्योगिक अभ्यास में, वे आमतौर पर पृथक्करण की स्पष्टता के संबंध में अत्यधिक उच्च आवश्यकताओं को लागू नहीं करते हैं, क्योंकि अल्ट्रा-शुद्ध घटकों या अल्ट्रा-संकीर्ण अंशों को प्राप्त करने के लिए तदनुसार अत्यधिक उच्च पूंजी और परिचालन लागत की आवश्यकता होगी। उदाहरण के लिए, तेल शोधन में, 10-30 डिग्री सेल्सियस के भीतर पड़ोसी अंशों के क्वथनांक के ओवरलैप को ईंधन अंशों में तेल आसवन स्तंभों की पर्याप्त उच्च पृथक्करण क्षमता के लिए एक मानदंड माना जाता है।

यह स्थापित किया गया है कि आसवन स्तंभों की पृथक्करण क्षमता संपर्क चरणों की संख्या और तरल और वाष्प चरण प्रवाह के अनुपात से काफी प्रभावित होती है। निर्दिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने वाले उत्पादों को प्राप्त करने के लिए, आसवन स्तंभ (दबाव, तापमान, कच्चे माल के इनपुट का स्थान, आदि) के अन्य मापदंडों के साथ, पर्याप्त संख्या में प्लेट (या नोजल ऊंचाई) होना आवश्यक है और संगत भाटा और भाप अनुपात।

भाटा अनुपात (आर) स्तंभ के सांद्रण भाग में तरल और वाष्प प्रवाह के अनुपात को दर्शाता है और इसकी गणना आर = एल/डी के रूप में की जाती है, जहां एल और डी क्रमशः रिफ्लक्स और सुधारित पानी की मात्रा हैं।

स्टीम नंबर (पी)स्तंभ के स्ट्रिपिंग सेक्शन में वाष्प और तरल के संपर्क प्रवाह के अनुपात को दर्शाता है, जिसकी गणना पी = जी/डब्ल्यू के रूप में की जाती है, जहां जी और डब्ल्यू क्रमशः वाष्प और बॉटम उत्पाद की मात्रा हैं।

प्लेटों की संख्या (एन) कॉलम (या पैकिंग की ऊंचाई) सैद्धांतिक प्लेटों (एन टी) की संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है, जो स्वीकृत रिफ्लक्स (और भाप) संख्या पर दी गई पृथक्करण स्पष्टता प्रदान करती है, साथ ही संपर्क उपकरणों की दक्षता (आमतौर पर) द्वारा भी निर्धारित की जाती है। वास्तविक प्लेटों की दक्षता या 1 सैद्धांतिक प्लेट के अनुरूप पैकिंग की विशिष्ट ऊंचाई)। प्लेटों की वास्तविक संख्या एन एफ प्लेट एन टी की प्रभावी दक्षता को ध्यान में रखते हुए प्रयोगात्मक डेटा से निर्धारित की जाती है

तकनीकी और आर्थिक संकेतक और आसवन स्तंभों के पृथक्करण की स्पष्टता, इसकी पृथक्करण क्षमता के अलावा, काफी हद तक भौतिक गुणों (आणविक भार, घनत्व, क्वथनांक, अस्थिरता, आदि), घटक संरचना, संख्या (द्वि-) से प्रभावित होती है। या बहुघटक) और आसुत कच्चे माल के वितरण की प्रकृति (निरंतर, अलग) घटक। सबसे सामान्य रूप में, आसुत कच्चे माल के पृथक्करण गुण आमतौर पर सापेक्ष अस्थिरता के गुणांक द्वारा व्यक्त किए जाते हैं।

स्तंभ में जितनी अधिक प्लेटें होंगी और उनका डिज़ाइन जितना अधिक उत्तम होगा और जितनी अधिक सिंचाई की आपूर्ति की जाएगी, सुधार उतना ही स्पष्ट होगा। हालाँकि, प्लेटों की एक बड़ी संख्या स्तंभ की लागत को बढ़ाती है और इसके संचालन को जटिल बनाती है, और अत्यधिक बड़ी सिंचाई आपूर्ति इसके बाद के वाष्पीकरण के लिए ईंधन की खपत को बढ़ाती है। इसके अलावा, वाष्प संघनन और सिंचाई आपूर्ति के लिए पानी और ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है। प्लेटों की दक्षता, उनके डिज़ाइन के आधार पर, 0.4-0.8 है।

हल्के पेट्रोलियम उत्पादों (उदाहरण के लिए, केरोसिन और डीजल ईंधन) को अलग करने के लिए, 6 से 9 प्लेटों को स्तंभों के सांद्रण भाग में और 3 से 6 प्लेटों को स्ट्रिपिंग भाग में रखा जाता है। तेल डिस्टिलेट को अलग करने के लिए, सुधार की कम स्पष्टता की अनुमति है, हालांकि, अंश आउटलेट के बीच और कच्चे माल के इनपुट और निचले डिस्टिलेट के आउटलेट के बीच प्लेटों की संख्या कम से कम 6 होनी चाहिए। पहले के नीचे एक छलनी बाफ़ल लगाई जाती है नीचे से प्लेट.

प्लेटों की संख्या और सिंचाई आपूर्ति के अलावा, सुधार की स्पष्टता स्तंभ में वाष्प आंदोलन की गति और प्लेटों के बीच की दूरी से प्रभावित होती है। वायुमंडलीय दबाव पर चलने वाले स्तंभों में सामान्य वाष्प वेग 0.6-0.8 m/s, निर्वात में 1-3 m/s, और दबाव में संचालित होने वाले स्तंभों में - 0.2 से 0.7 m/s तक होता है। एक ही संरचना के कच्चे माल के साथ स्थापना की उत्पादकता में वृद्धि और इस प्रकार वाष्प आंदोलन की गति में वृद्धि से सुधार खराब हो जाता है, क्योंकि वाष्प अपने साथ कफ की बूंदों को ले जाते हैं, जो ऊपर की प्लेटों पर छिड़के जाते हैं और परिणामी उत्पाद की गुणवत्ता को खराब करते हैं। प्लेटों के बीच की दूरी इसलिए चुनी जाती है ताकि प्लेटों से वाष्प द्वारा उठाई गई भाटा की बूंदें निम्नलिखित प्लेटों पर न गिरें, और ताकि उनकी मरम्मत और सफाई की जा सके। आमतौर पर प्लेटों के बीच की दूरी 0.6-0.7 मीटर होती है, कुछ नए डिज़ाइन की प्लेटों के लिए यह 2-3 गुना कम होती है

रसायन विज्ञान से दूर लोगों के लिए, "हाइड्रोकार्बन" शब्द संभवतः तेल और गैस से जुड़ा है। इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि 21वीं सदी की शुरुआत में तेल और प्राकृतिक गैस दुनिया के मुख्य ऊर्जा स्रोत और रासायनिक उद्योग के लिए कच्चे माल बने हुए हैं। यदि आप वाक्यांश सुनते हैं " प्राकृतिक हाइड्रोकार्बन", 99% संभावना के साथ हम ऐसा कह सकते हैं हम बात कर रहे हैंविशेष रूप से तेल या गैस के बारे में।

ऐसा हुआ कि अपने भूवैज्ञानिक इतिहास के दौरान, जो लगभग 4.5 बिलियन वर्ष का है, हमारे ग्रह ने अपनी गहराई में भारी मात्रा में तेल जमा किया है, जिसे लोग "काला सोना" कहते हैं, क्योंकि तेल बड़ी संख्या में उत्पादों के लिए कच्चा माल है, बिना कौन आधुनिक जीवनयह बिल्कुल अकल्पनीय है - ये विभिन्न सिंथेटिक अल्कोहल हैं, डिटर्जेंट, रबर और प्लास्टिक, सॉल्वैंट्स, रासायनिक फाइबर, आदि। (यह सूची लम्बी होते चली जाती है)। इस सूची में, हमने गैसोलीन का उल्लेख नहीं किया, जो कारों, विमानों, जहाजों और अन्य मशीनों में स्थापित अरबों आंतरिक दहन इंजनों को शक्ति प्रदान करता है।

यह बड़े तेल क्षेत्रों के लिए धन्यवाद है कि कुछ मध्य एशियाई राज्य छोटी अवधि"तीसरी दुनिया" के देशों से आधुनिक सभ्यता के वास्तविक समृद्ध मरूद्यान में बदल गए हैं।

इसके मूल में, तेल जानवरों और पौधों की उत्पत्ति का तलछटी पदार्थ है जो सैकड़ों लाखों वर्षों से पृथ्वी की परत में स्थित है। रासायनिक दृष्टि से तेल हाइड्रोकार्बन का एक जटिल मिश्रण है विभिन्न अर्थआणविक भार - हल्के और भारी हाइड्रोकार्बन एक तरल मिश्रण में घुल जाते हैं।

तेल को "काला सोना" बनाने के लिए, इसके मूल्यवान घटकों को काले घोल से अलग करना या, वैज्ञानिक शब्दों में, उत्पादन करना आवश्यक है परिष्कृत (सफाई) कच्चा तेल. यह प्रक्रिया विशेष तेल रिफाइनरियों या तेल रिफाइनरियों (ओआरपी) में की जाती है, जहां तेल मिश्रण और उसके व्यक्तिगत यौगिकों का औद्योगिक शुद्धिकरण किया जाता है, जिससे रासायनिक उद्योग के लिए ईंधन और कच्चा माल प्राप्त होता है। ऐसी सफाई में कई प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं, जिनमें से पहली है आंशिक आसवनकच्चा तेल।

महत्वपूर्ण या मुख्य स्थान पर आंशिक आसवनतेल ठंडी सतहों पर गर्म भाप के संघनन की प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, आसवन का सबसे सरल उदाहरण चन्द्रमा की प्रक्रिया है।

आसवन प्रक्रिया का उपयोग किसी मिश्रण को अलग करने और शुद्ध करने के लिए किया जा सकता है, क्योंकि तरल मिश्रण का वह घटक जिसका क्वथनांक सबसे कम होता है, पहले उबलेगा - इस घटक से वाष्प संघनित होकर एक तरल में बदल जाएगा, जिसे बाद में एकत्र किया जा सकता है, जिससे शुद्ध प्राप्त होता है अवयव। फिर, अधिक के साथ घटक उच्च बिंदुउबालना, आदि

एक समान विधि का उपयोग तेल शोधन (आंशिक आसवन) में किया जाता है, जब तेल मिश्रण को गर्म किया जाता है, जिसके बाद विभिन्न गुटोंकच्चा तेल। अंश हाइड्रोकार्बन का एक समूह है जिसका क्वथनांक समान होता है।

कच्चे तेल के आंशिक आसवन की योजना नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई है।

कच्चे तेल को एक विशेष भट्ठी में पहले से गर्म किया जाता है, जिससे इसका वाष्पीकरण होता है - गर्म तेल के वाष्प को एक विशाल भिन्नात्मक आसवन स्तंभ में भेजा जाता है, जहां, वास्तव में, इसे अंशों में विभाजित किया जाता है। सबसे हल्के हाइड्रोकार्बन (कम आणविक भार वाले) क्रमशः स्तंभ के शीर्ष पर एकत्रित होते हैं, सबसे भारी हाइड्रोकार्बन (उच्च आणविक भार वाले) स्तंभ के नीचे एकत्र होते हैं। जैसे ही प्रत्येक अंश अपने क्वथनांक तक पहुंचता है, इसे एकत्र किया जाता है और आंशिक आसवन स्तंभ से हटा दिया जाता है।

एक अंश में शामिल सभी हाइड्रोकार्बन आकार और जटिलता में समान होते हैं, और इसलिए रासायनिक उद्योग में समान उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं।

यह 6 भिन्नों को अलग करने की प्रथा है:

1. पहला गुट ( गैसों) का क्वथनांक 40°C तक होता है। पहले अंश का मुख्य घटक गैस है मीथेनसीएच4. साथ ही, पहले अंश के उत्पाद गैसें हैं प्रोपेनसी 3 एच 8 और बुटान C4H10. इन गैसों का व्यापक रूप से ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है; इसके अलावा, पहले अंश के पेट्रोलियम उत्पादों का उपयोग विभिन्न प्लास्टिक के उत्पादन में किया जाता है।
2. दूसरा गुट ( गैसोलीन) का क्वथनांक 40-180°C होता है। दूसरा गुट शुरू होता है पेंटेनसी 5 एच 12 और समाप्त डीन C10H22. दूसरे अंश के पेट्रोलियम उत्पादों से बार-बार आसवन करके, पेट्रोलियम ईथर (40-70 डिग्री सेल्सियस), विमानन गैसोलीन (70-100 डिग्री सेल्सियस), और मोटर गैसोलीन (100-120 डिग्री सेल्सियस) प्राप्त किया जाता है।
3. तीसरा गुट ( मिट्टी का तेल) का क्वथनांक 180-270°C होता है। तीसरे अंश में C 10 H 22 से C 16 H 34 तक की रेंज के हाइड्रोकार्बन शामिल हैं। तीसरे अंश के पेट्रोलियम उत्पादों का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में किया जाता है।
4. चौथा गुट ( सौर तेल) का क्वथनांक 270-360°C होता है। सी 12 एच 26 -सी 20 एच 42. चौथे अंश के पेट्रोलियम उत्पादों का उपयोग चिकनाई वाले तेल और डीजल ईंधन के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में किया जाता है।
5. पाँचवाँ गुट ( ईंधन तेल) का क्वथनांक 360-550°C होता है। पांचवें अंश में सी 20 से सी 36 तक हाइड्रोकार्बन शामिल हैं, जो भारी चिकनाई वाले तेल और खनिज तेल, पेट्रोलियम जेली और पैराफिन के उत्पादन के लिए कच्चे माल हैं।
6. छठा गुट ( डामर) का क्वथनांक 550°C से ऊपर होता है। इस अंश में अवशिष्ट अर्ध-ठोस और ठोस सामग्री शामिल हैं।

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अनुशासन से

तेल आसवन. वाष्पीकरण एजेंटों का अनुप्रयोग

प्राकृतिक ऊर्जा वाहक और कार्बन सामग्री की प्रौद्योगिकी

इरकुत्स्क 2017

परिचय

1. तेल की आंशिक संरचना

2. मुख्य तेल अंश

निष्कर्ष

ग्रन्थसूची

परिचय

तेल तरल कार्बनिक पदार्थों का एक जटिल मिश्रण है जिसमें विभिन्न ठोस हाइड्रोकार्बन और रालयुक्त पदार्थ घुले होते हैं। इसके अलावा, तेल के साथ आने वाले गैसीय हाइड्रोकार्बन अक्सर इसमें घुल जाते हैं। जटिल मिश्रणों को सरल मिश्रणों में या, सीमा में, अलग-अलग घटकों में विभाजित करना अंशीकरण कहलाता है। पृथक्करण विधियाँ भौतिक, सतह और के बीच अंतर पर आधारित हैं रासायनिक गुणसाझा घटक. तेल और गैस के अध्ययन और प्रसंस्करण में, निम्नलिखित पृथक्करण विधियों का उपयोग किया जाता है: भौतिक स्थिरीकरण (डीगैसिंग), आसवन और सुधार, वैक्यूम आसवन, एज़ोट्रोपिक आसवन, आणविक आसवन, सोखना, क्रोमैटोग्राफी, आणविक छलनी का उपयोग, निष्कर्षण, क्रिस्टलीकरण समाधान, रासायनिक अभिकर्मकों और यूरिया के साथ उपचार (सामान्य संरचना के पैराफिन को अलग करने के उद्देश्य से)। इन सभी तरीकों से अलग-अलग अंश प्राप्त करना संभव है जो मूल उत्पाद से संरचना और गुणों में बिल्कुल भिन्न होते हैं। अक्सर ये विधियां संयुक्त होती हैं। उदाहरण के लिए, रालयुक्त पदार्थों के पृथक्करण में अवशोषण और निष्कर्षण या निष्कर्षण आसवन की प्रक्रिया में निष्कर्षण और आसवन। तेल की रासायनिक संरचना के विस्तृत अध्ययन में उपरोक्त सभी विधियों का व्यावहारिक रूप से उपयोग किया जाता है।

सबसे सामान्य विधियाँ फ़ैक्टरी तेल शोधन का आधार बनती हैं। आसवन प्रक्रिया के दौरान, धीरे-धीरे बढ़ते तापमान पर, बढ़ते क्वथनांक के क्रम में तेल के घटकों को आसवित किया जाता है।

सभी व्यक्तिगत पदार्थों के लिए, किसी दिए गए दबाव पर क्वथनांक एक भौतिक स्थिरांक है। चूंकि तेल बड़ी संख्या में कार्बनिक पदार्थों का मिश्रण है अलग दबावसंतृप्त वाष्प, तो हम तेल के क्वथनांक के बारे में बात नहीं कर सकते।

धीरे-धीरे बढ़ते तापमान पर तेल या पेट्रोलियम उत्पादों के प्रयोगशाला आसवन की स्थितियों में, अलग-अलग घटकों को बढ़ते क्वथनांक के क्रम में, या उसी चीज़ से, उनके संतृप्त वाष्प दबाव के घटते क्रम में आसुत किया जाता है। नतीजतन, तेल और उसके उत्पादों की विशेषता क्वथनांक से नहीं, बल्कि उबलने की शुरुआत और अंत की तापमान सीमा और कुछ तापमान सीमाओं में आसुत व्यक्तिगत अंशों की उपज से होती है। आसवन परिणामों के आधार पर, भिन्नात्मक संरचना का आकलन किया जाता है।

1. तेल की आंशिक संरचना

तेल वाष्पीकरण आसवन एजेंट

चूंकि तेल हाइड्रोकार्बन और हेटरोएटोमिक यौगिकों का एक बहुघटक निरंतर मिश्रण है, पारंपरिक आसवन विधियां उन्हें सख्ती से परिभाषित भौतिक स्थिरांक के साथ अलग-अलग यौगिकों में अलग नहीं कर सकती हैं, विशेष रूप से किसी दिए गए दबाव पर क्वथनांक पर। यह अलग-अलग आसवन द्वारा तेल और पेट्रोलियम उत्पादों को अलग करने की प्रथा है घटक, जिनमें से प्रत्येक एक कम जटिल मिश्रण है। ऐसे घटकों को अंश या डिस्टिलेट कहा जाता है। प्रयोगशाला या औद्योगिक आसवन स्थितियों के तहत, व्यक्तिगत पेट्रोलियम अंशों को लगातार बढ़ते क्वथनांक पर आसुत किया जाता है। नतीजतन, तेल और उसके अंशों की विशेषता उनके क्वथनांक से नहीं, बल्कि उबलने की शुरुआत और उबलने के अंत की तापमान सीमा से होती है।

नए तेलों की गुणवत्ता का अध्ययन करते समय (यानी, एक तकनीकी पासपोर्ट तैयार करते हुए), उनकी आंशिक संरचना आसवन स्तंभों से सुसज्जित मानक आसवन उपकरणों पर निर्धारित की जाती है (उदाहरण के लिए, GOST 11011-85 के अनुसार ARN-2 पर)। इससे आसवन परिणामों के आधार पर पृथक्करण और निर्माण की स्पष्टता में उल्लेखनीय रूप से सुधार करना संभव हो जाता है, निर्देशांक तापमान में तथाकथित वास्तविक क्वथनांक वक्र - % wt., (या % vol.) में अंशों की उपज।

विभिन्न क्षेत्रों के तेल उनकी आंशिक संरचना में और इसलिए, मोटर ईंधन आसवन और चिकनाई वाले तेलों की संभावित सामग्री में काफी भिन्न होते हैं। अधिकांश तेलों में 10-30% गैसोलीन अंश होते हैं, जो 200% तक उबलते हैं, और 40-65% केरोसिन गैस तेल अंश होते हैं, जो 350 डिग्री सेल्सियस तक आसुत होते हैं। हल्के तेलों की उच्च सामग्री (350 डिग्री सेल्सियस तक) के साथ हल्के तेलों के भंडार ज्ञात हैं। इस प्रकार, समोटलर तेल में 58% प्रकाश होता है, और अधिकांश क्षेत्रों के गैस संघनन में लगभग पूरी तरह से (85-90%) प्रकाश होता है। बहुत भारी तेल, जिसमें मुख्य रूप से उच्च-उबलते अंश शामिल होते हैं, का भी उत्पादन किया जाता है (उदाहरण के लिए, येरेगस्कॉय क्षेत्र से तेल, शाफ्ट विधि द्वारा निकाला जाता है)।

तेल की कार्बोहाइड्रेट संरचना उनकी गुणवत्ता का सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है, जो परिणामी पेट्रोलियम उत्पादों की प्रसंस्करण विधि, वर्गीकरण और परिचालन गुणों की पसंद का निर्धारण करती है। स्रोत तेलों में एल्केन्स को छोड़कर सभी वर्गों के कार्बोहाइड्रेट अलग-अलग अनुपात में होते हैं: अल्केन्स, साइक्लेन, एरेन्स, साथ ही हेटेरोएटोमिक यौगिक। अल्केन्स (СnН2n+2) - पैराफिनिक कार्बोहाइड्रेट - तेल, गैस संघनन और प्राकृतिक गैसों के समूह घटकों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाते हैं। तेलों में उनकी कुल सामग्री 25-75% wt है। और केवल कुछ पैराफिनिक तेलों जैसे मैंगीशलक में यह 40-50% तक पहुंचता है। जैसे-जैसे तेल का दाढ़ अंश बढ़ता है, उनमें अल्केन्स की मात्रा कम हो जाती है। एसोसिएटेड पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैसेंलगभग पूरी तरह से, और सीधे चलने वाले गैसोलीन में अक्सर 60-70% अल्केन्स होते हैं। तेल अंशों में उनकी सामग्री 5-20% wt तक कम हो जाती है। गैसोलीन में अल्केन्स में से, 2- और 3-मोनोमेथाइल-प्रतिस्थापित आइसोअल्केन्स प्रबल होते हैं, जबकि चतुर्धातुक कार्बन परमाणु के साथ आइसोअल्केन्स का अनुपात छोटा होता है, और एथिल- और प्रोपाइल-प्रतिस्थापित आइसोअल्केन्स व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित होते हैं। 8 से ऊपर एक अल्केन अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या में वृद्धि के साथ, मोनोप्रतिस्थापित परमाणुओं की सापेक्ष सामग्री कम हो जाती है। तेलों के गैस तेल अंशों (200-350 डिग्री सेल्सियस) में डोडेकेन से ईकोसेन तक अल्केन्स होते हैं। यह स्थापित किया गया है कि अल्केन्स के बीच, मोनोमिथाइल-प्रतिस्थापित और आइसोप्रेनॉइड (कार्बन श्रृंखला के आधार पर तीन कार्बन परमाणुओं के माध्यम से वैकल्पिक मिथाइल समूहों के साथ) संरचनाएं प्रबल होती हैं। औसतन, आइसोप्रेनॉइड संरचना के अल्केन्स की सामग्री लगभग 10-11% है।

साइक्लोअल्केन्स (c. CnH2n) - नैफ्थेनिक कार्बोहाइड्रेट - गैसों को छोड़कर, तेल के सभी अंशों का हिस्सा हैं। औसतन तेलों में विभिन्न प्रकार केउनमें 25 से 80% तक वजन होता है। गैसोलीन और केरोसीन अंशों को मुख्य रूप से साइक्लोपेंटेन और साइक्लोहेक्सेन के समरूपों द्वारा दर्शाया जाता है, मुख्य रूप से छोटे (सी 1 - सी 3) एल्काइल-प्रतिस्थापित साइक्लेन के साथ। उच्च-उबलते अंशों में संयुक्त या संघनित प्रकार की संरचना के 2-4 समान या अलग-अलग चक्रवातों के साथ मुख्य रूप से चक्रवातों के पॉलीसाइक्लिक होमोलॉग होते हैं। तेल अंशों के बीच चक्रवातों का वितरण बहुत विविध है। जैसे-जैसे अंश भारी होते जाते हैं, उनकी सामग्री बढ़ती जाती है और केवल उच्चतम उबलते तेल के अंशों में ही गिरती है। साइक्लेन आइसोमर्स के निम्नलिखित वितरण पर ध्यान दिया जा सकता है: C7 के बीच - साइक्लोपेंटेन, 1,2 - और 1,3-डाइमिथाइल-प्रतिस्थापित वाले प्रबल होते हैं; सी8 - साइक्लोपेंटेन मुख्य रूप से ट्राइमिथाइल-प्रतिस्थापित होते हैं; एल्काइलसाइक्लोहेक्सेन में, प्रमुख अनुपात di- और ट्राइमेथाइल-प्रतिस्थापित है, जिसमें चतुर्धातुक कार्बन परमाणु नहीं होता है।

साइक्लान मोटर ईंधन और चिकनाई वाले तेलों के उच्चतम गुणवत्ता वाले घटक हैं। मोनोसाइक्लिक चक्रवात प्रदान करते हैं मोटर ईंधनउच्च प्रदर्शन गुण, उत्प्रेरक सुधार प्रक्रियाओं में उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल हैं। चिकनाई वाले तेलों के हिस्से के रूप में, वे तापमान के साथ चिपचिपाहट में एक छोटा बदलाव (यानी, एक उच्च सूचकांक) प्रदान करते हैं। कार्बन परमाणुओं की समान संख्या के साथ, अल्केन्स की तुलना में साइक्लेन को उच्च घनत्व और, सबसे महत्वपूर्ण बात, कम प्रवाह बिंदु की विशेषता होती है।

अनुभवजन्य सूत्र CnHn+2-2Ka (जहां Ka एरीन रिंगों की संख्या है) के साथ एरेन्स (सुगंधित हाइड्रोकार्बन) आमतौर पर अल्केन्स और साइक्लेन की तुलना में कम मात्रा (15-50%) में तेल में पाए जाते हैं, और बेंजीन के होमोलॉग द्वारा दर्शाए जाते हैं। गैसोलीन अंशों में. अंशों के बीच उनका वितरण अलग-अलग होता है और तेल के सुगंधीकरण की डिग्री पर निर्भर करता है, जो उसके घनत्व में व्यक्त होता है। हल्के तेलों में, अंश के बढ़ते क्वथनांक के साथ एरेन्स की सामग्री आमतौर पर कम हो जाती है। मध्यम-घनत्व साइक्लेन-प्रकार के तेलों को अंशों के बीच एरेन्स के लगभग समान वितरण की विशेषता होती है। भारी तेलों में, अंशों के बढ़ते क्वथनांक के साथ उनकी सामग्री तेजी से बढ़ जाती है। गैसोलीन अंशों में एरीन आइसोमर्स के वितरण का निम्नलिखित पैटर्न स्थापित किया गया है: C8-एरीन में, एथिलबेन्जेन की तुलना में 1,3-डाइमिथाइल-प्रतिस्थापित अधिक हैं; C9-एरेन्स पर 1,2,4-ट्राइमेथाइल-प्रतिस्थापित लोगों का प्रभुत्व है। एरेनास मोटर गैसोलीन (उच्च ऑक्टेन) में मूल्यवान घटक हैं लेकिन जेट ईंधन और डीजल ईंधन में अवांछनीय हैं। लंबी एल्काइल साइड चेन वाले मोनोसाइक्लिक एरेन्स चिकनाई वाले तेलों को अच्छी चिपचिपाहट-तापमान गुण देते हैं।

2. मुख्य तेल अंश

बड़े व्यावहारिक महत्व के विभिन्न उत्पादों को तेल से अलग किया जाता है। सबसे पहले, इसमें घुले हुए गैसीय हाइड्रोकार्बन (मुख्य रूप से मीथेन) को हटा दिया जाता है। वाष्पशील हाइड्रोकार्बन के आसवन के बाद, तेल को गर्म किया जाता है। अणु में कम संख्या में कार्बन परमाणुओं वाले और अपेक्षाकृत कम क्वथनांक वाले हाइड्रोकार्बन सबसे पहले वाष्प अवस्था में जाते हैं और आसवित होते हैं। जैसे-जैसे मिश्रण का तापमान बढ़ता है, उच्च क्वथनांक वाले हाइड्रोकार्बन आसवित होते हैं। इस तरह, तेल के अलग-अलग मिश्रण (अंश) एकत्र किए जा सकते हैं। अक्सर, यह आसवन चार अस्थिर अंश उत्पन्न करता है, जिन्हें फिर अलग किया जाता है।

मुख्य तेल अंश इस प्रकार हैं:

* 40 से 200 डिग्री सेल्सियस तक एकत्रित गैसोलीन अंश में C5H12 से C11H24 तक हाइड्रोकार्बन होते हैं। अलग किए गए अंश के आगे आसवन के साथ, गैसोलीन (टी क्वथनांक = 40-70 डिग्री सेल्सियस) और गैसोलीन प्राप्त होता है

(टीबॉयल = 70-120 डिग्री सेल्सियस) - विमानन, ऑटोमोबाइल, आदि।

* 150 और 250 डिग्री सेल्सियस के बीच एकत्र किए गए नेफ्था अंश में C8H18 से C14H30 तक हाइड्रोकार्बन होते हैं। नेफ्था का उपयोग ट्रैक्टरों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है। बड़ी मात्रा में नेफ्था को गैसोलीन में संसाधित किया जाता है।

* मिट्टी के तेल के अंश में 180 से 300 डिग्री सेल्सियस के क्वथनांक के साथ C12H26 से C18H38 तक के हाइड्रोकार्बन शामिल हैं। शुद्धिकरण के बाद मिट्टी के तेल का उपयोग ट्रैक्टर, जेट और रॉकेट के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है।

* गैस तेल अंश (क्वथनांक > 275 डिग्री सेल्सियस), जिसे अन्यथा डीजल ईंधन कहा जाता है।

* तेल आसवन के बाद अवशेष - ईंधन तेल - के अणु में बड़ी संख्या में कार्बन परमाणुओं (कई दसियों तक) के साथ हाइड्रोकार्बन होते हैं। ईंधन तेल को भी अपघटन से बचाने के लिए कम दबाव में आसवन द्वारा अंशों में अलग किया जाता है। परिणामस्वरूप, सौर तेल (डीजल ईंधन), चिकनाई वाले तेल (ऑटोमोटिव, विमानन, औद्योगिक, आदि), पेट्रोलियम जेली प्राप्त होते हैं (तकनीकी पेट्रोलियम जेली का उपयोग धातु उत्पादों को जंग से बचाने के लिए चिकनाई करने के लिए किया जाता है; शुद्ध पेट्रोलियम जेली का उपयोग किया जाता है) सौंदर्य प्रसाधनों और चिकित्सा के लिए एक आधार)। पैराफिन कुछ प्रकार के तेल (माचिस, मोमबत्तियाँ आदि के उत्पादन के लिए) से प्राप्त किया जाता है। ईंधन तेल से वाष्पशील घटकों के आसवन के बाद टार बच जाता है। सड़क निर्माण में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चिकनाई वाले तेलों में प्रसंस्करण के अलावा, ईंधन तेल का उपयोग बॉयलर संयंत्रों में तरल ईंधन के रूप में भी किया जाता है।

3. एकल एवं क्रमिक वाष्पीकरण विधि

वाणिज्यिक पेट्रोलियम उत्पादों या उनके घटकों को प्राप्त करने के लिए तेल को उसके क्वथनांक के अनुसार उसके घटक भागों (अंशों) में अलग करना। तेल आसवन तेल रिफाइनरियों में तेल शोधन की प्रारंभिक प्रक्रिया है, इस तथ्य पर आधारित है कि जब तेल को गर्म किया जाता है, तो एक वाष्प चरण बनता है, जो तरल से संरचना में भिन्न होता है। पेट्रोलियम आसवन से प्राप्त अंश आमतौर पर हाइड्रोकार्बन का मिश्रण होते हैं। पेट्रोलियम अंशों के बार-बार आसवन की विधियों का उपयोग करके, कुछ व्यक्तिगत हाइड्रोकार्बन को अलग करना संभव है। तेल आसवन एकल वाष्पीकरण (संतुलन आसवन) या क्रमिक वाष्पीकरण (सरल आसवन, या आंशिक आसवन) द्वारा किया जाता है; सुधार के साथ और बिना; अत्यधिक गरम जल वाष्प की उपस्थिति में - एक वाष्पीकरण एजेंट; वायुमंडलीय दबाव पर और निर्वात के तहत। संतुलन आसवन के साथ, तेल को अंशों में अलग करना साधारण आसवन की तुलना में कम स्पष्ट रूप से होता है। हालाँकि, पहले मामले में, समान ताप तापमान पर, अधिकांश तेल वाष्प अवस्था में चला जाता है। प्रयोगशाला अभ्यास में, बैच इकाइयों में वाष्प चरण सुधार के साथ तेल का सरल आसवन मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है। उद्योग में, फ्लैश वाष्पीकरण के साथ तेल आसवन का उपयोग वाष्प और तरल चरणों के सुधार के साथ संयोजन में किया जाता है। यह संयोजन निरंतर प्रतिष्ठानों में तेल को आसवित करना और तेल को अंशों में अलग करने और इसे गर्म करने के लिए ईंधन की किफायती खपत में उच्च परिशुद्धता प्राप्त करना संभव बनाता है। पानी की भाप के उपयोग से तापमान में कमी आती है, तेल अंशों के चयन में वृद्धि होती है और अवशेषों में उच्च-उबलने वाले घटकों की सांद्रता में वृद्धि होती है। पर औद्योगिक प्रतिष्ठानतेल आसवन पहले वायुमंडलीय दबाव पर और फिर निर्वात में किया जाता है। वायुमंडलीय आसवन के दौरान, तेल को 370 डिग्री सेल्सियस से अधिक गर्म नहीं किया जाता है, क्योंकि अधिक के साथ उच्च तापमानहाइड्रोकार्बन का विभाजन शुरू हो जाता है - टूटना, और यह इस तथ्य के कारण अवांछनीय है कि परिणामी असंतृप्त हाइड्रोकार्बन लक्ष्य उत्पादों की गुणवत्ता और उपज को तेजी से कम कर देते हैं।

तेल के वायुमंडलीय आसवन के परिणामस्वरूप, लगभग 30 से 350-360 डिग्री सेल्सियस तक उबलने वाले अंश आसुत हो जाते हैं, और ईंधन तेल अवशेषों में रहता है। 360 डिग्री सेल्सियस तक उबलने वाले तेल अंशों से, हम प्राप्त करते हैं विभिन्न प्रकारईंधन (गैसोलीन, जेट और डीजल इंजन ईंधन), पेट्रोकेमिकल संश्लेषण के लिए कच्चा माल (बेंजीन, एथिलबेन्जीन, ज़ाइलीन, एथिलीन, प्रोपलीन, ब्यूटाडीन), सॉल्वैंट्स, आदि। ईंधन तेल का आगे आसवन वैक्यूम (अवशिष्ट दबाव 5.3-8) के तहत किया जाता है। हाइड्रोकार्बन क्रैकिंग को कम करने के लिए kN /m2, या 40--60 mmHg)। यूएसएसआर में, कई तेल रिफाइनरियों में, वायुमंडलीय-वैक्यूम तेल शोधन इकाइयों की उत्पादकता प्रति वर्ष 8 मिलियन टन तेल तक बढ़ गई थी।

फ्लैश आसवन में, तेल को हीटर कॉइल में पूर्व निर्धारित तापमान तक गर्म किया जाता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अधिक से अधिक वाष्प बनते हैं, जो तरल चरण के साथ संतुलन में होते हैं, और एक निश्चित तापमान पर, वाष्प-तरल मिश्रण हीटर छोड़ देता है और रुद्धोष्म बाष्पीकरणकर्ता में प्रवेश करता है। उत्तरार्द्ध एक खोखला सिलेंडर है जिसमें वाष्प चरण को तरल से अलग किया जाता है। इस मामले में वाष्प और तरल चरणों का तापमान समान है। एकल वाष्पीकरण के साथ आसवन के दौरान अंशों में तेल के पृथक्करण की स्पष्टता सबसे खराब है।

फ्लैश आसवन में दो या दो से अधिक एकल आसवन प्रक्रियाएं शामिल होती हैं, जो प्रत्येक चरण पर ऑपरेटिंग तापमान को बढ़ाती हैं।

यदि तेल के प्रत्येक वाष्पीकरण के साथ इसकी चरण अवस्था में बहुत छोटा परिवर्तन होता है, और एकल वाष्पीकरण की संख्या असीम रूप से बड़ी होती है, तो ऐसा आसवन क्रमिक वाष्पीकरण वाला आसवन होता है।

एकल वाष्पीकरण के साथ आसवन के दौरान अंशों में तेल के पृथक्करण की स्पष्टता एकाधिक और क्रमिक वाष्पीकरण के साथ आसवन की तुलना में सबसे खराब है।

यदि हम एकल और एकाधिक वाष्पीकरण के साथ तेल अंश के लिए त्वरण वक्र का निर्माण करते हैं, तो यह पता चलेगा कि एकल वाष्पीकरण के साथ अंशों के उबलने की शुरुआत का तापमान अधिक होता है, और उबलने का अंत एकाधिक वाष्पीकरण की तुलना में कम होता है। यदि अंशों के उच्च परिशुद्धता पृथक्करण की आवश्यकता नहीं है, तो एकल वाष्पीकरण विधि अधिक किफायती है। इसके अलावा, अधिकतम पर अनुमेय तापमानतेल को 350-370°C तक गर्म करने पर (उच्च तापमान पर हाइड्रोकार्बन का अपघटन शुरू हो जाता है) बार-बार या क्रमिक वाष्पीकरण की तुलना में अधिक उत्पाद वाष्प चरण में चले जाते हैं। 350 - 370 डिग्री सेल्सियस से ऊपर उबलने वाले तेल के अंशों का चयन करने के लिए वैक्यूम या जल वाष्प का उपयोग किया जाता है। उद्योग में वाष्प और तरल चरणों के सुधार के साथ एकल वाष्पीकरण के साथ आसवन के सिद्धांत का उपयोग तेल को अंशों में अलग करने, प्रक्रिया की निरंतरता और कच्चे माल को गर्म करने के लिए ईंधन की किफायती खपत में उच्च परिशुद्धता प्राप्त करना संभव बनाता है। स्रोत तेल को हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से पंप किया जाता है, जहां इसे अपशिष्ट तेल अंशों की गर्मी के प्रभाव में गर्म किया जाता है और फायर हीटर (ट्यूबलर भट्टी) में प्रवेश किया जाता है। एक ट्यूब भट्टी में, तेल को एक पूर्व निर्धारित तापमान तक गर्म किया जाता है और आसवन स्तंभ के वाष्पीकरण भाग (फ़ीड अनुभाग) में प्रवेश करता है। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, तेल का कुछ हिस्सा वाष्प चरण में गुजरता है, जो ट्यूब भट्टी से गुजरते समय हमेशा तरल के साथ संतुलन की स्थिति में रहता है। जैसे ही वाष्प-तरल मिश्रण के रूप में तेल भट्टी को छोड़ता है और स्तंभ में प्रवेश करता है (जहां, दबाव में कमी के परिणामस्वरूप, कच्चे माल का हिस्सा अतिरिक्त रूप से वाष्पित हो जाता है), वाष्प चरण तरल से अलग हो जाता है और स्तंभ ऊपर उठता है, और द्रव नीचे की ओर बहता है। वाष्प चरण को स्तंभ के शीर्ष पर सुधार के अधीन किया जाता है, उस बिंदु से शुरू होता है जहां कच्चे माल को पेश किया जाता है। रेक्टिफिकेशन कॉलम में रेक्टिफिकेशन प्लेट्स होती हैं, जिन पर कॉलम के माध्यम से उठने वाले वाष्प का संपर्क बहते हुए तरल पदार्थ (रिफ्लक्स) से होता है। रिफ्लक्स इस तथ्य के परिणामस्वरूप बनता है कि ऊपरी उत्पाद का हिस्सा, कंडेनसर-रेफ्रिजरेटर से गुज़रकर, ऊपरी प्लेट में लौटता है और अंतर्निहित प्लेटों पर बहता है, कम उबलते घटकों के साथ बढ़ते वाष्प को समृद्ध करता है।

4. वाष्पीकरण एजेंट का उपयोग करके तेल आसवन

निचली प्लेट के नीचे स्तंभ के आसवन भाग के निचले हिस्से में कच्चे माल के तरल भाग को ठीक करने के लिए, गर्मी या किसी प्रकार के वाष्पीकरण एजेंट को पेश करना आवश्यक है। परिणामस्वरूप, निचले उत्पाद का हल्का हिस्सा वाष्प चरण में चला जाता है और इस तरह भाप सिंचाई का निर्माण होता है। यह सिंचाई, सबसे निचली प्लेट से उठती है और बहते तरल चरण के संपर्क में आती है, बाद वाले को उच्च-उबलते घटकों से समृद्ध करती है।

परिणामस्वरूप, कम-उबलते अंश को स्तंभ के शीर्ष से और उच्च-उबलते अंश को नीचे से लगातार चुना जाता है।

तेल आसवन अवशेषों में उच्च-उबलते घटकों की सांद्रता को बढ़ाने के लिए एक वाष्पीकरण एजेंट को आसवन स्तंभ में पेश किया जाता है। गैसोलीन, नेफ्था, मिट्टी का तेल, अक्रिय गैस और अक्सर जल वाष्प का उपयोग वाष्पीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है।

आसवन स्तंभ में जल वाष्प की उपस्थिति में, हाइड्रोकार्बन का आंशिक दबाव कम हो जाता है, और इसलिए उनका क्वथनांक कम हो जाता है। नतीजतन, सबसे कम उबलते हाइड्रोकार्बन, जो एक वाष्पीकरण के बाद तरल चरण में होते हैं, वाष्प अवस्था में चले जाते हैं और जल वाष्प के साथ मिलकर स्तंभ में ऊपर उठते हैं। जल वाष्प पूरे आसवन स्तंभ से होकर गुजरता है और ऊपरी उत्पाद के साथ निकल जाता है, जिससे उसमें तापमान 10 - 20 डिग्री सेल्सियस कम हो जाता है। व्यवहार में, सुपरहीटेड पानी की भाप का उपयोग किया जाता है और आपूर्ति किए गए कच्चे माल के तापमान के बराबर या थोड़ा अधिक तापमान पर स्तंभ में पेश किया जाता है (आमतौर पर 2 - 3 एटीएम के दबाव में 350 - 450 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर असंतृप्त भाप) .

जलवाष्प का प्रभाव इस प्रकार है:

उबलते तरल को तीव्रता से हिलाया जाता है, जो कम उबलते हाइड्रोकार्बन के वाष्पीकरण को बढ़ावा देता है;

एक बड़ी वाष्पीकरण सतह इस तथ्य से बनती है कि हाइड्रोकार्बन का वाष्पीकरण जल वाष्प के कई बुलबुले के अंदर होता है।

जलवाष्प की खपत छीने जाने वाले घटकों की मात्रा, उनकी प्रकृति और स्तंभ के नीचे की स्थितियों पर निर्भर करती है। स्तंभ के निचले भाग में तरल चरण के अच्छे सुधार के लिए यह आवश्यक है कि इसका लगभग 25% वाष्प अवस्था में चला जाए।

वाष्पीकरण एजेंट के रूप में अक्रिय गैस का उपयोग करने के मामले में, अत्यधिक गर्म भाप के उत्पादन पर खर्च होने वाली गर्मी में बड़ी बचत होती है और इसके संघनन के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी की खपत में कमी आती है। सल्फ्यूरस कच्चे माल को आसवित करते समय अक्रिय गैस का उपयोग करना बहुत तर्कसंगत है, क्योंकि नमी की उपस्थिति में सल्फर यौगिक उपकरणों के तीव्र क्षरण का कारण बनते हैं। हालाँकि, अक्रिय गैस प्राप्त नहीं हुई व्यापक अनुप्रयोगतेल आसवन के दौरान गैस हीटरों और वाष्प-गैस मिश्रण (कम गर्मी हस्तांतरण गुणांक) के कंडेनसर की भारीता और आसुत तेल उत्पाद को गैस प्रवाह से अलग करने में कठिनाई के कारण।

वाष्पीकरण एजेंट के रूप में हल्के तेल अंशों - नेफ्था-केरोसीन-गैस तेल अंश का उपयोग करना सुविधाजनक है, क्योंकि यह सल्फ्यूरस कच्चे माल, वैक्यूम और वैक्यूम बनाने वाले उपकरणों के आसवन के दौरान खुले पानी की भाप के उपयोग को समाप्त करता है, और साथ ही, अक्रिय गैस के साथ काम करने की उपर्युक्त कठिनाइयों को समाप्त करता है।

वाष्पीकरण एजेंट का क्वथनांक जितना कम होगा और इसकी सापेक्ष मात्रा जितनी अधिक होगी, आसवन तापमान उतना ही कम होगा। हालाँकि, वाष्पीकरण एजेंट जितना हल्का होगा, आसवन प्रक्रिया के दौरान उसका उतना ही अधिक भाग नष्ट हो जाता है। इसलिए, वाष्पीकरण एजेंट के रूप में नेफ्था-केरोसीन-गैस तेल अंश का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।

तो, जल वाष्प हाइड्रोकार्बन वाष्प के आंशिक दबाव को कम करता है, उनके वाष्पीकरण की सुविधा देता है और स्तंभ में तापमान को कम करता है, लेकिन, इसके अलावा, यह सुधार (हाइड्रोकार्बन वाष्प के दबाव ढाल) के लिए आवश्यक स्थितियां बनाता है और एक इंजन के रूप में कार्य करता है।

वाष्पीकरण एजेंट के रूप में जल वाष्प का उपयोग करने के निम्नलिखित नुकसानों को इंगित करना आवश्यक है:

आसवन और संघनन के लिए बढ़ी हुई ऊर्जा लागत (गर्मी और ठंड);

जोड़े में स्तंभों का भार बढ़ाना, जिससे स्तंभ के व्यास में वृद्धि होती है;

स्तंभ और अन्य उपकरणों में बढ़ा हुआ प्रतिरोध और बढ़ा हुआ दबाव;

पेट्रोलियम उत्पादों को पानी देना और उनके बाद सुखाने की आवश्यकता;

हाइड्रोजन सल्फाइड और हाइड्रोजन क्लोराइड की उपस्थिति में उपकरणों का बढ़ा हुआ क्षरण और बड़ी मात्रा में अपशिष्ट जल का निर्माण;

इसके संघनन की ऊष्मा का उपयोग नहीं किया जाता है।

इस संबंध में, हाल के वर्षों में, वैश्विक तेल शोधन में पानी की भाप के उपयोग को महत्वपूर्ण रूप से सीमित करने और प्रतिष्ठानों को शुष्क आसवन तकनीक में स्थानांतरित करने या वाष्पीकरण एजेंट के रूप में हल्के तेल अंशों का उपयोग करने की प्रवृत्ति रही है। हालाँकि, वाष्पीकरण एजेंट का क्वथनांक जितना कम होगा और इसकी सापेक्ष मात्रा जितनी अधिक होगी, आसवन तापमान उतना ही कम होगा; लेकिन यह जितना हल्का होता है, आसवन प्रक्रिया के दौरान उतना ही अधिक नष्ट हो जाता है, इसलिए वाष्पीकरण एजेंट के रूप में केरोसिन-गैस तेल अंश का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।

निष्कर्ष

तेल, तेल अंश और तेल उत्पाद, एक नियम के रूप में, बहुत बड़ी संख्या में उबलते हुए घटकों के मिश्रण होते हैं। गैसोलीन अंशों में घटकों की संख्या 500 तक पहुँच सकती है, और तेल अंशों में इससे भी अधिक। आमतौर पर, उन्हें आसवन द्वारा अलग-अलग हिस्सों में अलग किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक एक कम जटिल मिश्रण होता है। व्यक्तिगत यौगिकों के विपरीत, पेट्रोलियम अंशों में स्थिर क्वथनांक नहीं होता है। वे निश्चित तापमान सीमाओं में उबल जाते हैं, यानी, उनके उबलने का आरंभ और अंत तापमान (Tbk और Tkk) होता है। टीएनसी और टीसीसी अंश की रासायनिक संरचना पर निर्भर करते हैं। इस प्रकार, तेल और पेट्रोलियम उत्पादों की आंशिक संरचना उनमें विभिन्न अंशों की सामग्री (मात्रा या वजन प्रतिशत में) दिखाती है जो कुछ तापमान सीमाओं के भीतर उबल जाते हैं। यह सूचक तेल मिश्रण की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है और इसका अत्यधिक व्यावहारिक महत्व है।

तेल और तेल उत्पादों की संरचना की विशेषताओं पर पूरा डेटा रिफाइनिंग के मुख्य मुद्दों को हल करना संभव बनाता है: मिश्रण के आधार पर तेल और तेल उत्पादों को छांटना, तेल रिफाइनिंग (ईंधन, ईंधन-तेल, या पेट्रोकेमिकल) के लिए विकल्प निर्धारित करना, चुनना शोधन योजनाएं, क्षमता से तेल अंशों के चयन की गहराई का निर्धारण (स्थापना में पृथक अंशों के द्रव्यमान का तेल में निहित उनके द्रव्यमान का अनुपात), व्यक्तिगत अंशों की उपज। पेट्रोलियम उत्पादों की भिन्नात्मक संरचना का ज्ञान किसी को उनकी सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन विशेषताओं की गणना करने की अनुमति देता है। विभिन्न क्षेत्रों के तेलों की रासायनिक संरचना की ख़ासियत के कारण, क्वथनांक में समान अंशों की भौतिक-रासायनिक विशेषताएं भिन्न होंगी। प्रत्येक तेल का अपना विशिष्ट त्वरण वक्र होता है, जो सामग्री और क्वथनांक दोनों में व्यक्तिगत घटकों (हाइड्रोकार्बन और गैर-हाइड्रोकार्बन यौगिकों) के विशिष्ट वितरण के कारण होता है।

भौतिक-रासायनिक विशेषताओं में परिवर्तन परस्पर सहसंबद्ध होते हैं। तेल और पेट्रोलियम उत्पादों की विशेषताओं और संरचना को निर्धारित करने की कई विधियाँ इस पर आधारित हैं, और सहसंबंध संबंधों पर महत्वपूर्ण मात्रा में जानकारी अब जमा हो गई है। हालाँकि, उनमें से अधिकांश को उनके भारीपन और सूचना प्रौद्योगिकी में उपयोग के लिए अनुपयुक्तता के कारण सीमित उपयोग मिला है।

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

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