真空在原油蒸馏中的应用
从地下开采出来的原油是一种包含多种不同液态碳氢化合物的混合物。然而,为了确保不产生多余的副产品和不发生降解,必须将原油保持在一定温度以下。
在真空条件下,液体的沸点会降低。因此,真空蒸馏可确保在较低温度下分离原油混合物中不同类型的油。
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真空蒸馏可确保在较低温度下分离原油混合物中不同类型的油。
原油蒸馏的工艺步骤
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原油是通过分馏进行分离的。这一过程利用原油混合物中不同馏分的不同沸点将其分离。
首先在常压下进行蒸馏, 这种形式的蒸馏被称为常压蒸馏。不过,在常压蒸馏后,会留下一种混合物,称为常压渣油,这种混合物也必须进行分解。
为此,接下来的步骤就是真空蒸馏。这次是在真空条件下重复分馏过程。由于常压蒸馏产生的残留物在常压下沸点很高,将其置于真空环境中可以使其在较低温度下分解, 这就避免了这些化合物的降解,即所谓的“裂化”。
原油在其原始状态,即从地下储油层抽取出来时,虽然可以作为燃料使用,但如果将其分解成各种馏分,其用途更加广泛,价值也更高。原油蒸馏正是这至关重要的一步。
蒸馏能够将不同的化合物分离,以便单独利用它们。这些物质可以是煤油、柴油和石油等燃料,也可以是石脑油等其他化学工艺的原料。
为了提高效率并防止产生多余的副产品,蒸馏分为两个步骤:首先是常压蒸馏,随后是真空蒸馏。
原油是多种不同碳氢化合物组成的混合物,它们的沸点各不相同。因此,我们讨论的是沸点范围,而非具体的沸点。
沸点范围从初馏点(获得第一滴产品时)算起,到沸点最高的化合物蒸发时的终馏点为止。这意味着沸点范围可能宽泛到从 20°C 到 500°C。
在常压下,液化石油气在 25°C 时最先汽化。最后,在超过 350°C 时汽化的是沥青。沥青通常与其它常压渣油一起被抽出,它们的沸点更高,需要通过真空蒸馏才能分离。
所有其他常见燃料油和润滑油的沸点都介于这两个温度之间。
顾名思义,真空蒸馏是在低于常压的真空条件下进行蒸馏。这使得高沸点的重质油可以在较低温度下汽化,并确保低沸点的轻质油不会发生降解或裂化。
原油主要是不同碳氢化合物的混合物——由氢和碳分子组成的化学物质。
通常,碳氢化合物约占原油总重量的 98%。剩余的 2% 包含其他元素,包括氮、氧、硫以及多种金属元素。
为了分离这些碳氢化合物并提取有用的油品,原油需要经过分馏,其中一部分过程需要在真空条件下完成。
在石油精炼过程结束时,会残留许多重质燃料油。尽管这些重油可以使用,但并非最具经济价值的产品。因此,石油行业采用了一种称为“裂化”的工艺。
重质油中含有很长的碳氢化合物分子链,裂化将其分解成较短的碳氢化合物分子链。这就产生了较轻的馏分——即更具经济价值的碳氢化合物,例如:航空燃油、柴油或汽油等汽车燃料。
裂化也可能作为副反应发生在蒸馏塔内。如果温度过高,沸点最低的碳氢化合物将开始分解。然而,与精炼过程不同的是,这种分解是不受控制的,可能无法产生所需的或有用的碳氢化合物。为了避免这种情况,需要使用真空蒸馏工艺。它可以降低馏分的沸点,这意味着它们可以在较低的温度下分离。
为了降低残余原油混合物的沸点,需要将其置于真空环境中, 压力在 10 至 50 hPa(mbar)的粗真空范围内。因此,蒸馏塔中的温度最高只需达到 370°C 左右。
原油的主要用途是作为可提取各种燃料的原材料,如民用燃油、汽油和航空燃油。
然而,原油也是我们日常生活中许多常见产品的原材料, 包括窗框、食品包装、智能手机、圆珠笔,原油几乎是所有塑料的基本成分。
然而,为了从这种原材料中提炼出可用的油品,原油必须通过蒸馏来分离,该工艺中有一部分是在真空条件下进行的。
原油蒸馏的温度与不同馏分的沸点直接相关。这些沸点范围介于 25°C 以下到 500°C 之间。
但是,碳氢化合物在温度超过 370°C 时可能会降解或裂化。因此,原油的加热温度bu不会超过这个温度。常压下的分馏工艺通常在 350°C 左右进行。
为了分离那些沸点高的几种化合物,需要在真空条件下对残留混合物进行蒸馏。这样可以将沸点降至 370°C 以下,防止馏分降解。
“石油”这个名称有两种含义。它既可以指未经精炼、未经加工的原油,也可以指在精炼过程中可以转化成的石油产品。这两个词经常互换使用。