По информации онлайн-журнала об энергетике «Энергия+», именно ректификационные колонны с десятками «тарелок» позволяют разделить сырую нефть на десятки полезных фракций – от лёгкого бензина до тяжёлого битума.
На первый взгляд сырая нефть выглядит как однородная чёрная вязкая жидкость. На самом деле это сложнейшая смесь из сотен углеводородов, каждый из которых имеет свою температуру кипения, молекулярную массу и плотность. Чтобы получить из этой смеси бензин, авиакеросин, дизель, масла, пластмассы и даже лекарства, нефть нужно аккуратно «разобрать по полочкам». Именно для этого её нагревают в огромных ректификационных колоннах.
Представьте, что вы завариваете разные сорта чая: белый – при 70 °C, зеленый – при 80 °C, черный – кипятком. Точно так же нефтепереработчики нагревают сырье постепенно: от 30 °C до 420-450 °C. Компоненты с самой низкой температурой кипения испаряются первыми и поднимаются вверх по колонне, а тяжёлые остаются внизу.
«Процесс атмосферно-вакуумной перегонки – это сердце любого современного НПЗ. От того, насколько точно мы выдерживаем температурный режим и сколько тарелок установлено в колонне, напрямую зависит качество и выход конечных продуктов», – отмечает главный технолог одного из крупнейших российских заводов.
Современная колонна первичной перегонки – это стальной цилиндр высотой 50-90 метров (иногда выше 20-этажного дома) и диаметром до 10 метров. Внутри расположено от 30 до 60 горизонтальных «тарелок» — перфорированных перегородок, через которые проходят пары нефти. Каждая тарелка работает как мини-дистиллятор: пары поднимаются, охлаждаются, конденсируются и стекают обратно, многократно контактируя с поднимающимся потоком. Чем больше тарелок – тем четче разделение.
Легкие углеводороды (с малым числом атомов углерода в молекуле) имеют низкую температуру кипения – их пары устремляются к вершине колонны. Тяжелые молекулы с длинными цепями (C20-C50 и выше) кипят при 400 °C и выше, поэтому остаются внизу. Получается естественная сортировка: сверху – светлые прозрачные фракции, снизу – темные вязкие остатки.
Чем больше тарелок и чем точнее поддерживается температура на каждом уровне, тем уже получаются фракции. Узкие фракции – это деньги. Например:
- высокочистый бензол и толуол стоят в десятки раз дороже обычного бензина;
- прямогонный лигроин для полипропилена и полиэтилена ценится выше, чем «широкая» бензиновая фракция;
- вакуумный газойль с чётко заданными свойствами даёт максимальный выход бензина на установке крекинга.
Современные колонны на новых заводах имеют до 80-100 тарелок и управляются сложнейшими системами автоматики. Разница в выходе целевых фракций между старой колонной с 30 тарелками и новой со 100 может достигать 8-12 % – это миллиарды рублей дополнительной выручки в год.
Даже в 2045 году, по прогнозам ОПЕК, 76 % автомобилей в мире все еще будут ездить на бензине и дизеле. Это значит, что ректификационные колонны еще долгие десятилетия останутся главным «кухонным комбайном» нефтепереработки.
Как отмечает онлайн-журнал «Энергия+», современные НПЗ уже переходят на атмосферно-вакуумные комплексы мощностью 6-12 млн тонн в год с интегрированными системами глубокой переработки — чтобы из каждой тонны нефти выжимать максимум ценности, а не просто сжигать мазут в топках.
Так что в следующий раз, наливая бензин в бак или включая пластиковую карту в банкомате, вспомните: все это когда-то прошло через гигантскую колонну с «тарелками», где нефть аккуратно «сварили» при строго заданной температуре – почти как хороший чай.