Перегонка нефти. Братья Дубинины впервые создали устройство для перегонки нефти. С 1823 г. Дубинины стали вывозить фотоген керосин многими тысячами пудов из Моздока внутрь России. Завод Дубининых был очень прост котел в печке, из котла идет труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой холодильник, пустая приемник для керосина. В Америке впервые опыты по перегонке нефти осуществил в 1833 г. Силлиман. На современном заводе вместо котла устраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для прима продуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.
Нефть состоит из смеси различных веществ главным образом углеводородов и потому не имеет определнной точки кипения. На трубчатках нефть подогревают до 300-325о. При такой температуре более летучие вещества нефти превращаются в пар. Печи на нефтеперегонных заводах особые.
С виду они похожи на дома без окон. Выкладываются печи из лучшего огнеупорного кирпича. Внутри, вдоль и поперк, тянутся трубы. Длина труб в печах достигает километра. Когда завод работает, по этим трубам с большой скоростью до двух метров в секунду движется нефть. В это время из мощной форсунки в печь устремляется пламя. Длина языков пламени достигает нескольких метров. При температуре 300-325о нефть перегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить, углеводороды начинают разлагаться.
Нефтяники нашли способ перегонки нефти без разложения углеводородов. Вода кипит при 100о тогда, когда давление равно атмосфере, или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть, например, и при 60о. Для этого надо лишь понизить давление. При давлении в 150 мм термометр покажет всего 60о. Чем меньше давление, тем скорее закипает вода. То же самое происходит с нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферного давления кипят только при 500о. Следовательно, при 325о эти углеводороды не кипят.
А если снизить давление, то они закипят и при более низкой температуре. На этом законе основана перегонка в вакууме, т. е. при пониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется или под атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двух частей атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называются атмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум.
Неиспарившихся частей при такой перегонки остатся гораздо меньше, чем при атмосферной. Дружнее происходит испарение нефти, когда в установку вводится пар. Сложна и интересна работа ректификационной колонны. В этой колонне происходит не только разделение веществ по их температурам кипения, но одновременно производится дополнительное многократное кипячение конденсирующейся жидкости. Колонны делаются очень высокими до 40 м. Внутри они разделяются горизонтальными перегородками тарелками с отверстиями.
Над отверстиями устанавливаются колпачки. Смесь углеводородных паров из печи поступает в нижнюю часть колонны. Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизу колонны податся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток и увлекает с собой все лгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонны стекает освобожднный от лгких углеводородов тяжлый остаток мазут, а пары одолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны. Сначала превращаются в жидкость пары с высокими температурами кипения.
Это будет соляровая фракция, которая кипит при температуре выше 300о. Жидкий соляр заливает тарелку до отверстий. Парам, идущим из печи, теперь приходится пробулькивать через слой соляра. Температура паров выше температуры соляра, и соляр снова кипит. Углеводороды, кипящие при температуре ниже 300о, отрываются от него и летят вверх колонны, на секцию керосиновых тарелок. В соляре, выходящем из колонны, поэтому нет бензина или керосина. В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделнных на секции.
Через все тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают через слой сконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие с верхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата. Принципиальная технологическая схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Аппараты 1, 3 атмосферные ректификационные колонны 2 - печи для нагрева нефти и мазута 4 - вакуумная ректификационная колонна 5 конденсаторы холодильники 6 теплообменники.
Линии I нефть II легкий бензин III отбензиненая нефть IV тяжелый бензин V керосин и газойль VI водяной пар VII мазут VIII газы разложения IX масляные фракции Х гудрон. В колонне непрерывно идт сложная, кропотливая работа. Углеводороды собираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы углеводородов в колонне имеются свои секции и свой выход. Углеводороды сгруппируются в своей секции только тогда, когда в них не будет углеводородов других температур кипения.
Когда они соберутся вместе, они из колонны выходят в холодильник, а из холодильника в примник. Из самых верхних секций колонны идт не бензин, а пары бензина, так как температура вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Пары бензина идут сначала в конденсатор. Здесь они превращаются в бензин, который направляется также в холодильник, а затем в примник.