Общая принципиальная схема установки очистки нефтяного сырья избирательными растворителями
Очистка нефтяного сырья избирательными растворителями включает экстракцию компонентов сырья растворителем с образованием двух фаз в аппаратах непрерывного действия; непрерывного действия; непрерывную регенерацию растворителя из рафинатного и экстрактного растворов, осуществляемую нагревом рафинатного и экстрактного растворов, отгонкой растворителя из растворов, обезвоживанием растворителя.
Исходное сырье обрабатывают растворителем в экстракционной колонне. Рафинатный раствор нагревается в печи; в колонне от рафината отгоняется основная масса безводного растворителя; остатки его в смеси с водой отгоняются от рафината в отпарной колонне. Экстрактный раствор нагревается в печи. Основная масса растворителя отгоняется от экстракта в испарительной колонне, оставшаяся часть — в отпарной колонне, из которой отводится экстракт. Безводный растворитель из верхней части колонн и поступает после конденсации в приемник, из которого вновь поступает в экстракционную колонну. В колоннах и растворитель полностью отпаривается от рафината и экстракта при помощи водяного пара. Выходящая сверху этих колонн смесь паров растворителя и воды поступает в секцию обезвоживания, где растворитель отделяется от воды. Сухой растворитель направляется в емкость, вода — в спецканализацию или в парообразователь для получения пара, снова поступающего в отпарные колонны.
Секция экстракции. Экстракция сырья растворителем в заводских условиях протекает по принципу противотока либо в колоннах, либо в аппаратах ступенчатой экстракции. Масляные фракции очищают избирательными растворителями обычно в противоточных экстракционных колоннах. Если плотность растворителя больше, чем очищаемого сырья, то растворитель подают в верхнюю часть колонны, а более легкое сырье — в нижнюю. Обе жидкости движутся непрерывно и противоточно внутри аппарат; растворитель извлекает нежелательные компоненты. Сверху колонны выводится рафинатный раствор, содержащий очищенный продукт с относительно небольшим количеством растворенного в нем растворителя. Снизу колонны уходит экстрактный раствор, состоящий в основном из растворителя и компонентов, извлеченных из очищаемого сырья. В случае, когда растворитель легче нефтяной фракции, его подают в нижнюю часть колонны, а сырье — в верхнюю.
Применяют экстракционные колонны насадочного и тарельчатого типов. В насадочной колонне насадка состоит из колец Рашига размером 30х30 или 50х50 мм. Экстракционные колонны тарельчатого типа оборудованы каскадным, жалюзийными, клапанными или сетчатыми тарелками. В верхней и нижней частях колонн имеются свободные зоны для отстаивания соответственно рафинатного и экстрактного растворов. Высота колонн — от 12 до 35 м, диаметр — от 2 до 5 м в зависимости от производительности.
В промышленной практике очистки масляных фракций фурфуролом в качестве экстракционных аппаратов применяют вертикальные роторно-дисковые контакторы (РДК). На внутренних стенках РДК закреплены статорные кольцевые перегородки, образующие по высоте аппарата ряд отделений (секций). Через ось РДК проходит вертикальный вал с закрепленными на нем дисками, вращающимися между кольцевыми перегородками. Ротор приводится во вращение электродвигателем через редуктор — вариатор, позволяющий при необходимости изменять частоту вращения ротора без остановки аппарата. Вращающиеся диски ротора вместе с кольцевыми перегородками статора образуют экстракционную зону контактора, выше и ниже которой расположены отстойные зоны, отделенные от экстракционной зоны сетчатыми тарелками. Для устранения кольцевого движения жидкости части вала ротора, проходящие через отстойные зоны, заключены в кожух. Сырье и фурфурол вводятся в контактор тангенциально к направлению вращения вала ротора.
Примерные размеры контактора: диаметр дисков ротора 2,4-3 м; высота 13-13,4 м; диаметр отверстий статора 1,6 м; диаметр дисков ротора 1,2 м; число секций 20; высота секций 0,29 м; частота вращения ротора 18-25 мин. Роторно-дисковый контактор имеет большую пропускную способность, суммарные объемные скорости сырья и фурфурола в нем значительно выше, чем в насадочных колоннах. Применение РДК взамен насадочных колонн значительно повышает эффективность очистки масляных фракций: снижается расход растворителя, возрастает выход рафината, улучшается его качество; при равной пропускной очистки не рекомендуется, поскольку в этом случае из-за относительно высокой вязкости фенольных растворов снижаются производительность установки и качество рафината, наблюдается эмульгирование фаз и резко возрастает содержание растворителя в рафинатом растворе. С целью повышения эффективности экстракции исследуется возможность использования экстракционных аппаратов, в которых жидкостям сообщается пульсационное или возвратно-поступательное движение.
На ряде установок очистки масел применяют центробежные экстракторы, в которых интенсивный контакт сырья и растворителя и разделение фаз достигаются под действием центробежных сил путем увеличения эффективной разности плотностей фаз. Экстракция сырья растворителем осуществляется в роторе, вращающемся с частотой 1,5-3 тыс.мин, внутри которого размещены перфорированные цилиндры. Сырье вводится в периферийную часть, а растворитель около оси ротора. При необходимости по специальному каналу к периферии или в осевую часть ротора подается фенольная вода. Под действием центробежных сил растворитель движется через отверстия в цилиндрах из одной кольцевой полости в другую по направлению к периферии и вытесняет оттуда сырье к центру ротора. Сырье перемещается через цилиндры по переливным патрубкам. В каждом межцилиндровом пространстве образуется своя поверхность раздела фаз. Рафинатный и экстрактный растворы разделяются в центральной и перферийной отстойных камерах и выводятся из ротора по специальным каналам на регенерацию растворителя. Диаметр экстрактора составляет 1,2-1,5 м; производительность 100-160 м3/ч.
По сравнению с экстракционными колоннами центробежные экстракторы обеспечивают более высокую степень контакта сырья с растворителем и имеют меньший объем. К недостаткам центробежных экстракторов следует отнести вибрацию аппарата вследствие загрязнения исходных растворов образующимися осадками и сложность удаления последних.
