Distilarea atmosferică a țițeiului

I. INTRODUCERE

Industria de prelucrare a ţiţeiului este o industrie modernă şi dinamică, structura unei rafinării evoluând constant pentru a satisface cererea cantitativă şi calitativă a pieţei energiei, în fiecare zi mai exigentă [1].

În aceste condiţii, timpii de amortizare a investiţiei trebuie să fie foarte scurţi, căutarea unor noi procedee şi ameliorarea randamentelor rămânând un obiectiv permanent.

Dezvoltarea industriei şi punerea la punct a procedeelor de separare, cât şi transformări din ce în ce mai selective asociate cu descoperirea zăcămintelor de ţiţei, au condiţionat evoluţia rafinajului până la complexitatea sa actuală. Această evoluţie poate fi caracterizată prin creşterea numărului şi capacitatea unităţilor de transformare. Raportul între această capacitate şi cea a unităţilor de distilare iniţială creşte permanent [2,3].

Valorificarea petrolului şi gazelor începe cu procesele de desalinare, distilare atmosferică şi în vid şi continuă cu procesele de obţinere a benzinelor octanice prin reformare catalitică, izomerizare, alchilare şi prelucrarea superioară a hidrocarburilor gazoase [4].

Conversia produselor reziduale ale prelucrării ţiţeiului în combustibili pentru transporturi şi în produse petrochimice, cere procese de hidrogenare şi cracare catalitică avansate [3,5].

Se constată un efort crescând pentru a evita sau a reduce poluarea industrială a mediului, inclusiv eliminarea aditivilor cu plumb din benzine, micşorarea conţinutului de sulf din combustibilii diesel.

În domeniul proceselor tehnologice, mai concret au fost urmărite:

• mărirea flexibilitaţii instalaţiilor şi rafinăriilor în ceea ce priveşte debitul,calitatea alimentării şi sortimentul de produse;

• creşterea ponderii unor procese de prelucrare secundară, îndeosebi a celor de conversie a reziduurilor şi de ridicare a cifrei octanice;

• reducerea consumului de energie;

• extinderea şi ameliorarea controlului automat prin calculatoare de proces şi de gestiune;

• evitarea sau reducerea poluării industriale a aerului,apelor şi solului.

Eforturile de a controla poluarea atmosferică au impus:

a) reducerea progresivă până la eliminarea completă a aditivilor de Pb, în esenţă TEP.

b) reducerea emisiunilor de hidrocarburi în atmosferă prin coborârea presiunii de vapori a benzinelor, ceea ce înseamnă coborârea conţinutului în cel mai volatil component, n-butanul. Ambele măsuri au ca efect direct necesitatea de a compensa pierderea cifrei octanice aferente n-butanului prin alţi componenţi cu cifră octanică ridicată.

Îmbunătăţirile proceselor care produc benzina nu au rezultat atât din investiţii în procese noi, cât în mod preponderent, prin modernizarea instalaţiilor existente, constând mai ales din:mărirea flexibilităţii instalaţiilor în ceea ce priveşte capacitatea, natura materiilor prime, calitatea produselor, consumul de energie.

În prezent se tinde spre eliminarea subproduselor cu valoare inferioară ţiţeiului [6].

În cadrul proceselor de separare a ţiţeiului în fracţiuni distilarea atmosferică ocupă un rol primordial. De asemenea, utilizarea umpluturilor structurate în distilarea ţiţeiului şi fracţiunilor sale rămâne o sarcină incitantă şi de actualitate.

Aceasta a fost şi raţiunea alegerii prezentei lucrări. Tema proiectului este Proiectarea tehnologică a unei coloane de distilare atmosferică echipată cu umpluturi structurate.

Instalaţia este proiectată să prelucreze ţiţei iranian, materie primă care prezintă un conţinut ridicat de fracţii uşoare, gaze şi benzină, dar poate funcţiona şi pentru alte tipuri de ţiţei, în prezent folosindu-se ţiţei românesc.

Calculele se bazează pe datele obţinute în instalaţie în condiţiile de funcţionare, cu debite variabile, în timpul realizării practicii, efectuate pentru întocmirea proiectului de diplomă.

II. ASPECTE TEORETICE PRIVIND DISTILAREA

ATMOSFERICĂ A ŢIŢEIULUI

Distilarea atmosferică (DA) reprezintă procesul de separare fizică bazat pe diferenţele între punctele de fierbere ale componenţilor din amestec.Ţiţeiul ce urmează să fie distilat este un amestec complex de hidrocarburi, dintre care unele au puncte de fierbere apropiate. În consecinţă, exceptând hidrocarburile cu puncte de fierbere joase, nu este posibilă separarea ţiţeiului în componenţi puri prin distilare. Ţiţeiul este separat în amestecuri cu domenii de fierbere înguste. Această distilare poate fi realizată într-o singură coloană sau n mai multe coloane [3,5].

Procesul de distilare a ţiţeiului implică: încălzire, vaporizare, fracţionare, condensare şi răcire şi urmăreşte separarea ţiţeiului în fracţiuni cu limite de distilare precizate. Eficienţa separării depinde de numărul efectiv al talerelor coloanei, şi de raţia de reflux.

Distilarea ţiţeiului se utilizează la presiune atmosferică, procesul de distilare este precedat de procesul de desalinare, pentru îndepărtarea sărurilor existente în ţiţei, pentru îndepărtarea clorurilor şi pentru distrugerea emulsiei de ţiţei în apă(sau frecvent de apă în ţiţei).

Prin distilare fracţionată în coloana de fracţionare se obţine la vârf benzină sub formă de vapori, iar ca fracţiuni laterale petrolul şi motorina, pe la bază obţinându-se păcura.

Pentru îmbunătăţirea fracţionării, fracţiunile laterale se introduc în coloana de stripare, unde se stripează de obicei cu abur.

Pentru a evita încălzirea ţiţeiului la temperaturi înalte, ceea ce ar duce la descompuneri termice şi degradarea produselor, la baza coloanei de fracţionare se introduce abur de stripare.Cantitatea de abur de stripare introdusă variază cu natura ţiţeiului şi cu timpul de operaţie şi este de ordinul 1,5-7 % greutate la striparea fracţiunilor laterale.

Fracţiunile distilate din ţiţei reprezintă amestecuri complexe de hidrocarburi, de aceea gradul de separare se apreciază prin diferenţa între temperatura iniţială de fierbere a unei fracţiuni şi temperatura finală de fierbere a fracţiunii imediat anterioare.