ВАКУУМНАЯ ПЕРЕГОНКА

При обсуждении кривых разгонки и ректификационных колонн в двух предыдущих главах мы сознательно оставили в тени форму кривых при температурах около (и выше) 480°С (900°F). Однако как раз при этих температурах происходит некое явление, которое называется крекинг. Чтобы правильно использовать это явление и избежать его вредных последствий, был разработан процесс вакуумной перегонки. Явление крекинга Представьте себе, что лаборант должен получить кривую разгонки для образца сырой нефти. Он будет нагревать нефть и записывать температуру, собирать пар и конденсировать (сжижать) его, а также отмечать объем жидкости. Если температура поднимется выше 480°С (900°F), форма кривой неожиданно изменится. При температуре от 480 до 540°С (1140°F) общий объем собранной жидкости окажется больше 100%, а в исходной колбе все еще будет кипеть нефть.

Возможно, здесь есть некоторое преувеличение по сравнению с тем, что можно в действительности наблюдать невооруженным глазом, но суть передана верно. Когда сложные углеводородные молекулы — те, что не испарились до 480°С (900°F) — нагревают до более высоких температур, то энергии оказывается достаточно для того, чтобы расколоть большую молекулу на две (или больше) маленьких. Например, молекула С16Н34 может расколоться на три части: С8Н1 8 , C6H12 и С2Н4, как показано на рисунке 4.1 (соответствующая химическая реакция будет рассмотрена более подробно в главе, посвященной каталитическому крегингу). Если вспомнить, что мы говорили о температурах кипения, то станет ясно, почему кривая разгонки изменилась столь внезапно. Маленькие молекулы кипят при значительно более низких температурах, чем большие. Как только они образуются в результате крекинга, они выпрыгивают из кипящей жидкости в пары. Но это еще не все. Откуда же взялся дополнительный объем? Что называется «на пальцах» объяснить это можно так: маленькие молекулы занимают больше места, чем большие. Крекинг — интересный и выгодный процесс, но только в том случае, если им управлять. В ректификационной колонне этот процесс не контролируется, поэтому при перегонке избегают температур, при которых возможен крекинг.

Наиболее высокая температурная граница при перегонке находится в районе 400°С (750°F). Но прямогонный остаток также содержит множество углеводородов, которые следует разделить на фракции. С этой целью и разработан метод вакуумной перегонки Влияние пониженного давления. Представьте себе, что у Вас есть две сосисочные — городе Москва и Оренбурге. Знаете ли Вы, что для того, чтобы вскипятить воду и сварить в ней сосиски, ее надо будет нагреть, в среднем, до 100°С в Москве и только до 99°С в Оренбурге? Дело в том, что атмосферное давление в этих двух местах различно, так как различна высота над уровнем моря. Когда говорят, что воздух в горах разрежен, то имеют в виду, что он менее плотный, это и значит, что давление меньше. Температура кипения зависит от давления несложным образом. Нагревание требуется для того, чтобы молекулы набрали достаточно энергии и могли покинуть жидкую фазу. Скорость, с которой это происходит, зависит от того, с какой скоростью тепло к ним подводится, а также от давления воздуха над жидкостью. Чем ниже давление, тем меньше энергии требуется и, значит, тем ниже температура, при которой начинается парообразование в жидкости, то есть кипение. Короче говоря, чем ниже давление, тем ниже температура кипения.