- Массообменные (диффузионные) процессы
- Гидромеханические процессы
- Тепловые процессы
- Механические процессы
- Химические процессы
- Классификация по способу осуществления различных процессов во времени
Основные процессы нефтепереработки основаны на обмене веществом и энергией при разделении исходных смесей. Классификация этих процессов может быть основана на различных принципах, однако наиболее целесообразно классифицировать их по способу создания движущей силы процесса. Основные процессы химической технологии могут быть разделены на следующие классы.
Массообменные (диффузионные) процессы
Массобменные процессы связаны с переходом вещества из одной фазы в другую за счет диффузии. В процессах массообмена всегда участвуют две фазы, например, жидкая и паровая, жидкая и газообразная, две жидкие фазы, твердая и жидкая и т. д.
К этому классу процессов относятся:
- перегонка,
- ректификация,
- абсорбция,
- адсорбция,
- экстракция,
- сушка,
- кристаллизация и др.
Движущей силой этих массообменных процессов является разница между концентрацией (или градиентом концентраций) и фактической концентрацией компонента в данной фазе и равновесной концентрацией с другой фазой, а скорость процесса определяется законами массопередачи.
Массообменные процессы играют важную роль при переработке нефти, различных углеводородных и других смесей. Путем ректификации из нефти получают различные продукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, масляные фракции, узкие (по температурам кипения) бензиновые фракции.
Аппаратами для проведения массообменных процессов являются:
- перегонные кубы,
- ректификационные колонны,
- абсорберы,
- десорберы,
- адсорберы,
- экстракторы,
- сушилки,
- кристаллизаторы.
Гидромеханические процессы
Гидромеханические процессы связаны с обработкой дисперсных систем — жидкостей и газов (паров), содержащих взвешенные в них твердые частицы или капли жидкости.
Дисперсными (гетерогенными) системами называются смеси, состоящие как минимум из двух фаз, которые могут быть разделены механическим путем. Неоднородные системы состоят из дисперсной, т.е. распределенной, внутренней фазы и дисперсионной среды — сплошной, внешней фазы, в которой во взвешенном состоянии находятся частицы дисперсной фазы.
Дисперсные системы подразделяются на:
суспензии — жидкости со взвешенными твердыми частицами;
эмульсии — жидкости со взвешенными в них капельками другой жидкости;
пены — взвеси газовых пузырьков в жидкости;
пыли и дымы — газы со взвешенными в них частицами твердой фазы;
туманы — взвеси капель жидкости в газе.
Дымы и туманы называют также аэрозолями.
К гидромеханическим процессам относятся:
- различные виды отстаивания (в поле силы тяжести, в центробежном поле, в электрическом и магнитном полях),
- фильтрование,
- перемешивание,
- течение газа или жидкости через слой сыпучих материалов и др.
Движущей силой гидромеханических процессов является разность давлений или градиент давлений, обусловленные разностью плотностей обрабатываемых материалов или иными причинами.
Скорость процесса определяется законами гидродинамики неоднородных систем.
Аппаратами для проведения гидромеханических процессов являются:
- отстойники,
- фильтры,
- центрифуги,
- мешалки,
- аппараты с псевдоожиженным слоем,
- циклоны,
- электродигидраторы.
Тепловые процессы
Тепловые процессы связаны с передачей тепла от одного тела к другому.
К ним относятся следующие основные процессы:
- нагревание,
- охлаждение,
- испарение,
- конденсация,
- плавление,
- кристаллизация.
Движущей силой тепловых процессов является разность температур или градиент температур.
Скорость процесса определяется законами теплопередачи.
Аппаратами для проведения тепловых процессов являются:
- теплообменники,
- трубчатые печи,
- холодильники,
- испарители,
- конденсаторы,
- плавильные печи,
- кристаллизаторы.
Механические процессы
Механические процессы связаны с обработкой твердых материалов.
Сюда относятся процессы:
- измельчения,
- рассева,
- транспортирования,
- дозирования,
- смешивания.
Движущей силой процесса является разность сил, давлений или градиент напряжения (сжатия, сдвига, растяжения).
Скорость процесса определяется законами механики твердых тел.
Аппаратами для проведения тепловых процессов являются:
- дробилки,
- мельницы,
- транспортеры,
- дозаторы,
- смесители.
Химические процессы
Химические процессы связаны с превращением обрабатываемых материалов, целью которого является получение новых соединений.
К этому классу процессов относится группа термокаталитических процессов:
- каталитический крекинг,
- пиролиз,
- риформинг,
- гидроочистка и др.
Движущей силой процесса являются разности концентраций реагирующих веществ.
Скорость процесса определяется законами химической кинетики.
В отличие от массообменных процессов, в которых составляющие части исходной системы, не изменяясь, переходят из одной фазы в другую, при химических процессах исходные компоненты (вещества) претерпевают коренные изменения, приводящие к появлению в системе новых веществ, свойства которых отличаются от свойств исходных веществ.
Аппаратами для проведения тепловых процессов являются:
- реакторы пустотелые,
- реакторы с неподвижным слоем,
- реакторы с псевдоожиженным слоем,
- реакторы с фонтанирующим слоем,
- реакторы с движущимся слоем,
- реакторы с перемешивающими устройствами.
Классификация по способу осуществления различных процессов во времени
Периодические процессы
Они характеризуются единством места проведения различных стадий процесса и в связи с этим неустановившимся состоянием во времени. Работа периодически действующих аппаратов проводится по определенным циклам, в течение которых осуществляются все стадии процесса. По окончании цикла аппарат разгружается; после его загрузки новой порцией материалов весь производственный цикл повторяется.
Нестационарность периодических процессов затрудняет их автоматизацию, усложняет эксплуатацию аппаратуры, усложняет конструкцию аппаратов и создание крупнотоннажных производств. Однако в целом ряде малотоннажных производств и опытных установок периодические процессы имеют широкое распространение.
Непрерывные процессы
Они характеризуются единством времени проведения всех стадий процесса, каждая из которых осуществляется в специальном аппарате, благодаря чему непрерывные процессы характеризуются установившимся во времени режимом.
При этом обеспечивается непрерывный подвод исходных материалов и вывод получаемых в результате процесса продуктов.
Установившееся состояние понимается как среднестатистическое, так как неизбежны случайные колебания параметров процесса во времени.
Благодаря стационарности непрерывных процессов облегчается их автоматизация, упрощается конструкция аппаратов и их обслуживание, однако для одновременного проведения всех стадий процесса необходимо большое число аппаратов. Современные крупнотоннажные производства нефтегазопереработки развиваются на основе непрерывных процессов.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.