Колонны деасфальтизации
На промышленных установках жидкофазный процесс деасфальтизации гудронов и концентратов пропаном ведут в противоточной цилиндрической колонке высотой 18-22 м с решетчатыми тарелками типа жалюзи либо с перфорированными тарелками с керамической насадкой. Значительно реже применяют роторно-дисковые контакторы (РДК). Чаще всего используют колонны диаметром 2,4; 2,8; 3,4 и 3,6 м. В колонне с жалюзийными тарелками для равномерного распределения сырья и пропана по горизонтальному сечению имеются трубчатые распределители с большим числом отверстий. Перед вводом в колонну обе жидкости подогревают до требуемой температуры. Внутренние подогреватели выполнены в виде нескольких параллельных змеевиков либо в виде пучков труб, закрепленных в трубных решетках.
В нижнюю часть колонны подается пропан, а несколько выше-подогретое до 120-150С сырье. Процесс ведут под давлением 3,6-4,2 МПа (36-42 кгс/см2) в зависимости от температуры (вверх колонны) и состава технического пропана. Для более полного извлечения углеводородов из сырья внизу колонны поддерживают температуру в пределах 50-56С. Чтобы более полно удалить из раствора деасфальтизата (легкой фазы) смолистые вещества, температуру его вверху колонны доводят до 75-88С. Перепад температуры в колонне (температурный градиент деасфальтизации) создается не только нагревом до определенных температур пропана и сырья, вводимых в колонну, но и сообщением тепла раствору деасфальтизата в верхнем подогревателе-внешнем или внутреннем.
Температура вверху колонны определяет качество получаемого деасфальтизата, температура внизу-его выход. С повышением или понижением температуры раствора вверху колонны даже на 2С качество деасфальтизата (коксуемость, показатель преломления и т.д.) и его выход заметно изменяются. Если повысить температуру вверху колонны для получения деасфальтизата лучшего качества и одновременно сверх допустимого понизить температуру внизу для увеличения его отбора, то колонна может "захлебнуться" из-за избытка внутреннего орошения, циркуляции чрезмерно большого количества раствора между низом и верхом колонны. Неудачно подобранный режим приводит к неустойчивой работе колонны, что недопустимо. Нежелательные компоненты, выделяющиеся при повышении температуры из верхнего раствора. опускаются вниз колонны и обрабатываются встречным потоком пропана. Снизу колонны уходит битумный раствор, содержащий около 35% (масс.) пропана, а сверху-раствор деасфальтизата, содержащий примерно 85% (масс.) пропана. Уровень раздела фаз находится ниже места ввода пропана в колонну.
Растворимость компонентов в жидком пропане уменьшается по мере приближения к его критической температуре; причем наименее растворимы в нем смолы и нысокомолекулярные ароматические углеводороды, а наиболее-парафино-нафтеновые углеводороды. Увеличение концентрации последних в деасфальтизате с повышением температуры в верхней зоне колонны объясняют также экстракцией (извлечением) из раствора выделяющейся жидкостью части промежуточных компонентов, преимущественно нежелательных.
В нижней зоне колонны, по мнению некоторых последователей, важную роль играют процессы коагуляции асфальтенов, цептизации их частиц смолами с образованием новой коллондной системы и выделения из дисперсионной среды в результате уплотнения агрегатов молекул части тяжелого "масла" в растворе пропана. Следовательно, состав смесей по высоте колонны деасфальтизации, работающей в выбранном режиме, изменяется вследствие как разной растворимости в пропане отдельных компонентов, так и по другим причинам.
Температура по высоте колонны изменяется неравномерно и зависит от конструкции колонны. В колонне с внутренней глухой перегородкой (днищем) в верхней отстойной зоне осаждаются "смолы", выделившиеся при нагреве раствора деасфальтизата во внешнем паровом подогревателе; температура раствора повышается в нем на 10-12С. Для этой колонны характерна кривая изменения температур. Далее "смолы" направляются насосом через распределитель ниже ввода сырья в экстракционную зону. В колонне с внутренним верхним подогревателем температура по высоте изменяется более равномерно, и смолы по мере их образования в зоне верхнего внутреннего подогревателя опускаются в зону экстракции навстречу мощному потоку с высотой концентрацией пропана. В данном случае насос для отвода "смол" из верхней части колонны не требуется. Колонна данного типа получила распространение в заводской практике.
Несложной реконструкцией секций деасфальтизации удалось повысить пропускную способность ряда отечественных установок деасфальтизации в 1,5 раза и более. Реконструкция в основном сводилась к следующему: удалению из верхней части колонны внутреннего днища, переносу в эту часть ввода сырья, увеличению высоты экстракционной зоны и установке выносной отстойной камеры для нагретого раствора деасфальтизата. Удельная пропускная способность деасфальтизационных колонн, подсчитанная исходя из суммы объемов (при 20С) вводимых жидкостей-сырья и пропана, обычно составляют 26-34 м3/ч на 1 м2 горизонтального сечения аппарата.
На некоторых деасфальтизационных установках применяют роторно-дисковый контактор (РДК) диаметром 2,4 м, высотой около 12м. Внутри аппарата расположен вал с 20 дисками (ротор), а у стен закреплены с шагом около 30 см кольцевые перегородки. Вал с дисками приводится во вращение мотором с нижним приводом. Частоту вращения вала можно изменять в пределах 10-60 мин. Перемешивающее устройство увеличивает эксплуатационную гибкость аппарат, создает лучшие условия для массообмена и позволяет повысить выход деасфальтизата на 3-5% по сравнению с выходом в аппаратах без механического перемешивания. Весьма ответственной деталью в РДК. прежде всего с точки зрения техники безопасности, является уплотнительное устройство (вместе с наружной системой гидравлического затвора высокого давления) в месте прохождения вертикального вращающегося вала через нижнее днище контактора. В верхней части РДК расположены нагревательные змеевики; отстойные камеры отделены от зоны контактирования решетками; предусмотрены дополнительные штуцеры для ввода сырья и растворителя.
