vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2026-2-379-387vguit-3843Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyИспользование керосиновой фракции в качестве испаряющего агента колонны частичного отбензинивания нефтиThe use of kerosene fraction as an evaporating agent of a partial oil distillation columnhttps://orcid.org/0000-0003-0533-9049ПоповС. В.PopovS. V.

к.т.н., доцент, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

Cand. Sci. (Engin.), assistant professor, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

svpopov2018@ya.ruПлешаковаН. А.PleshakovaN. A.

к.т.н., доцент, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

Cand. Sci. (Engin.), assistant professor, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

napleshakova63@ya.ruЕлисеевА. С.EliseevA. S.

магистрант, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

undergraduate, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

svpopov2018@ya.ruСамарский государственный технический университетSamara State Technical University202630062026882379387Copyright © Попов С.В., Плешакова Н.А., Елисеев А.С., 20262026Попов С.В., Плешакова Н.А., Елисеев А.С.Popov S.V., Pleshakova N.A., Eliseev A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3843

Максимально возможное выделение лёгких фракций из нефти на установке её первичной переработки позволяет снизить нагрузку на основную атмосферную колонну. Одной из возможностей для этого является использование в технологической цепочке колонны частичного отбензинивания, в которой испаряющим агентом служит водяной пар. Для колонны частичного отбензинивания нефти в работе рассматривается вариант использования в качестве испаряющего агента керосиновую фракцию основной атмосферной колонны или рециклирующую керосиновую фракцию из самой колонны. Исследования проводили с использованием моделирующей системы UniSim Design. Для расчета термодинамических свойств компонентов фракции выбран метод Peng-Robinson. Моделируется работа типовой колонны частичного отбензинивания нефти, содержащей 22 тарелки (эффективность контактного устройства 0,8), сырье подается на 13 (основное количество) и 18 тарелки (горячая струя). Для использования в качестве испаряющего агента отбор керосиновой фракции проводится с 10 тарелки самой колонны. В данной фракционной смеси основное количество (63%масс.) занимает керосиновая фракция, а также присутствует бензиновая (29%масс.) и дизельная (8%масс.) фракции. При расчете колонны с разными испаряющими агентами оценивали и сравнивали достигаемой содержание в дистилляте бензиновой фракции, а также изменение температурного профиля колонны. При этом температура в конденсаторе и низа колонны при использовании керосиновой фракции порядка 126 и 207 ºС, что выше соответствующих температур 92 и 195 ºС при использовании водяного пара. Расчетами показана возможность эффективного использования в качестве испаряющего агента керосиновую фракцию, что позволит устранить недостатки использования водяного пара, его экономию для других нефтехимических процессов и разгрузить основную атмосферную колонну.

The maximum possible separation of light fractions from oil at its primary processing plant reduces the load on the main atmospheric column. One of the possibilities for this is the use of a partial distillation column in the process chain, in which water vapor serves as an evaporating agent. For a partial oil refining column, the paper considers the option of using the kerosene fraction of the main atmospheric column or the recycling kerosene fraction from the column itself as an evaporating agent. The research was carried out using the UniSim Design modeling system. The Peng-Robinson method was chosen to calculate the thermodynamic properties of the fraction components. The operation of a typical partial oil distillation column containing 22 plates (0.8 contact device efficiency) is modeled, raw materials are fed to 13 (main quantity) and 18 plates (hot jet). For use as an evaporating agent, the kerosene fraction is selected from the 10 plate of the column itself. In this fractional mixture, the main amount (63% by weight) is The kerosene fraction is occupied, and gasoline (29% by weight) and diesel (8% by weight) are also present. fractions. When calculating a column with different evaporating agents, the achieved content of the gasoline fraction in the distillate was estimated and compared, as well as the change in the temperature profile of the column. At the same time, the temperature in the condenser and the bottom of the column when using the kerosene fraction is about 126 and 207 °C, which is higher than the corresponding temperatures of 92 ° C and 195 ° C when using water vapor. Calculations have shown the possibility of effectively using the kerosene fraction as an evaporating agent, which will eliminate the disadvantages of using water vapor, saving it for other petrochemical processes and unloading the main atmospheric column.

первичная переработка нефтиколонна частичного отбензинивания нефтииспаряющий агенткеросиновая фракциямоделированиеUniSim Designprimary oil refiningpartial oil refining columnevaporative agentkerosene fractionmodelingUniSim DesignReferencesZein S.H., et al. Integrated Preflash Drum Optimisation for Energy Efficiency and Profitability in Crude Distillation Units // ChemEngineering. 2026. V. 10. № 1. Art. 7. doi: 10.3390/chemengineering10010007Zein S.H. et al. Integrated Preflash Drum Optimisation for Energy Efficiency and Profitability in Crude Distillation Units. ChemEngineering. 2026. vol. 10. no. 1. article 7. doi: 10.3390/chemengineering10010007.Rafeek M., et al. Sustainable Refining: Enhancing Energy Efficiency in Crude Distillation Processes // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2025. Art. 110326. doi: 10.1016/j.cep.2025.110326Rafeek M. et al. Sustainable Refining: Enhancing Energy Efficiency in Crude Distillation Processes. Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2025. article 110326. doi: 10.1016/j.cep.2025.110326.Al-Mayyahi M.A., Hoadley A.F.A., Rangaiah G.P. Energy optimization of crude oil distillation using different designs of pre-flash drums // Applied Thermal Engineering. 2014. V. 73. № 1. P. 1204–1210. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2014.09.024Al-Mayyahi M.A., Hoadley A.F.A., Rangaiah G.P. Energy optimization of crude oil distillation using different designs of pre-flash drums. Applied Thermal Engineering. 2014. vol. 73. no. 1. pp. 1204–1210. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2014.09.024.Nada R.R., et al. Energy optimization and performance improvement for crude distillation unit using pre-flash system // Journal of University of Shanghai for Science and Technology. 2022. V. 24. № 9. P. 14–26.Nada R.R. et al. Energy optimization and performance improvement for crude distillation unit using pre-flash system. Journal of University of Shanghai for Science and Technology. 2022. vol. 24. no. 9. pp. 14–26.Ledezma-Martínez M., Jobson M., Smith R. Simulation–optimization-based design of crude oil distillation systems with preflash units // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2018. V. 57. № 30. P. 9821–9830.Ledezma-Martínez M., Jobson M., Smith R. Simulation–optimization-based design of crude oil distillation systems with preflash units. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2018. vol. 57. no. 30. pp. 9821–9830.Hussain M.S., Fares M.N., Taher M.A. Optimization and design of a new column sequencing for crude oil distillation at Basrah refinery // Open Engineering. 2024. V. 14. № 1. Art. 20220571.Hussain M.S., Fares M.N., Taher M.A. Optimization and design of a new column sequencing for crude oil distillation at Basrah refinery. Open Engineering. 2024. vol. 14. no. 1. article 20220571. doi: 10.1515/eng-2022-0571.Kumar S., Mhetre A.S. Comparative techno-economic evaluation of potential processing schemes for petroleum crude oil distillation // Results in Engineering. 2022. V. 14. Art. 100480. doi: 10.1016/j.rineng.2022.100480Kumar S., Mhetre A.S. Comparative techno-economic evaluation of potential processing schemes for petroleum crude oil distillation. Results in Engineering. 2022. vol. 14. article 100480. doi: 10.1016/j.rineng.2022.100480.Hussain M.S., Fares M.N., Taher M.A. Optimization and design of a new column sequencing for crude oil distillation at Basrah refinery // Open Engineering. 2024. V. 14. № 1. Art. 20220571.Hussain M.S., Fares M.N., Taher M.A. Optimization and design of a new column sequencing for crude oil distillation at Basrah refinery. Open Engineering. 2024. vol. 14. no. 1. article 20220571. doi: 10.1515/eng-2022-0571.Kamisli F., Ahmed A.A. Simulation and Optimization of A Crude Oil Distillation Unit // Turkish Journal of Science and Technology. 2019. V. 14. № 2. P. 59–68.Kamisli F., Ahmed A.A. Simulation and Optimization of A Crude Oil Distillation Unit. Turkish Journal of Science and Technology. 2019. vol. 14. no. 2. pp. 59–68.Yang K., et al. Improving energy saving of crude oil distillation units with optimal operations // Journal of Cleaner Production. 2020. V. 263. Art. 121340.Yang K. et al. Improving energy saving of crude oil distillation units with optimal operations. Journal of Cleaner Production. 2020. vol. 263. article 121340.Kim Y.H. An Energy-Efficient Crude Distillation Unit with a Prefractionator // Chemical Engineering & Technology. 2017. V. 40. № 3. P. 588–597.Kim Y.H. An Energy-Efficient Crude Distillation Unit with a Prefractionator. Chemical Engineering & Technology. 2017. vol. 40. no. 3. pp. 588–597.Kumar S., Mhetre A.S. Comparative techno-economic evaluation of potential processing schemes for petroleum crude oil distillation // Results in Engineering. 2022. V. 14. Art. 100480. doi: 10.1016/j.rineng.2022.100480Kumar S., Mhetre A.S. Comparative techno-economic evaluation of potential processing schemes for petroleum crude oil distillation. Results in Engineering. 2022. vol. 14. article 100480. doi: 10.1016/j.rineng.2022.100480.Jumaah A.F., Amooey A.A., Nabavi S.R. Simulation Multi-Objective Particle Swarm Optimization of a Crude Oil Distillation Unit // Chemical Engineering & Technology. 2022. V. 46. № 2. P. 270–278. doi: 10.1002/ceat.202200386Jumaah A.F., Amooey A.A., Nabavi S.R. Simulation Multi-Objective Particle Swarm Optimization of a Crude Oil Distillation Unit. Chemical Engineering & Technology. 2022. vol. 46. no. 2. pp. 270–278. doi: 10.1002/ceat.202200386.Abdullah A.S., Ayoob H.W. A comprehensive analysis of the simulation, optimization, corrosion and design aspects of crude distillation units // ITEGAM-JETIA. 2023. V. 9. № 43. P. 18–22. doi: 10.5935/jetia.v9i43.894Abdullah A.S., Ayoob H.W. A comprehensive analysis of the simulation, optimization, corrosion and design aspects of crude distillation units. ITEGAM-JETIA. 2023. vol. 9. no. 43. pp. 18–22. doi: 10.5935/jetia.v9i43.894.Чуракова С.К., Богатых К.Ф., Нестеров И.Д. Влияние способа подвода тепла на энергозатраты в процессе частичного отбензинивания нефти // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук: материалы Международной научно-технической конференции. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009. Вып. 4. С. 106.Churakova S.K., Bogatykh K.F., Nesterov I.D. Influence of the heat supply method on energy consumption in the process of partial gasoline removal from oil. In: Current Problems of Technical, Natural and Humanitarian Sciences: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. Ufa: USPTU Publishing House, 2009. iss. 4. p. 106. (in Russian).Gu W., et al. Energy optimization for a multistage crude oil distillation process // Chemical Engineering & Technology. 2015. V. 38. № 7. P. 1243–1253. doi: 10.1002/ceat.201400130Gu W. et al. Energy optimization for a multistage crude oil distillation process. Chemical Engineering & Technology. 2015. vol. 38. no. 7. pp. 1243–1253. doi: 10.1002/ceat.201400130.Казанцев А.И., Кожухова Н.Ю. Пути повышения эффективности работы отбензинивающей колонны блока АВТ // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки. 2020. С. 142–144.Kazantsev A.I., Kozhukhova N.Yu. Ways to improve the efficiency of the gasoline removal column of the crude oil distillation unit. Young Scientists in Solving Current Problems of Science. 2020. pp. 142–144. (in Russian).Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. М.: Химия, 2001. 568 с.Manovyan A.K. Technology of primary processing of oil and natural gas. Moscow: Khimiya, 2001. 568 p. (in Russian).Сидоров С.А. Исключение подачи водяного пара в процессе первичной перегонки нефти // Нефтепереработка и нефтехимия. 1993. № 8. С. 48–51.Sidorov S.A. Elimination of steam supply in the process of primary oil distillation. Oil Refining and Petrochemistry. 1993. no. 8. pp. 48–51. (in Russian).Errico M., Tola G., Mascia M. Energy saving in a crude distillation unit by a preflash implementation // Applied Thermal Engineering. 2009. V. 29. № 8–9. P. 1642–1647. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2008.07.011Errico M., Tola G., Mascia M. Energy saving in a crude distillation unit by a preflash implementation. Applied Thermal Engineering. 2009. vol. 29. no. 8–9. pp. 1642–1647. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2008.07.011.Гареев Р.Г. Технология перегонки нефти без применения водяного пара // Нефтепереработка и нефтехимия. 1993. № 9. С. 11–14.Gareev R.G. Technology of oil distillation without the use of steam. Oil Refining and Petrochemistry. 1993. no. 9. pp. 11–14. (in Russian).Федькин В.С., Попов С.В., Хабибрахманова О.В. Выбор испаряющего агента колонны частичного отбензинивания нефти // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 4. С. 252–260. doi: 10.20914/2310-1202-2021-4-252-260Fedkin V.S., Popov S.V., Khabibrakhmanova O.V. Selection of the evaporating agent for the partial gasoline removal column of oil. Bulletin of VSUET. 2021. vol. 83. no. 4. pp. 252–260. doi: 10.20914/2310-1202-2021-4-252-260 (in Russian).Попов С.В., Плешакова Н.А., Куц Д.И. Замена испаряющего агента на колонне К-1 установки первичной переработки нефти // Вестник ВГУИТ. 2024. Т. 86. № 1. С. 249–257. doi: 10.20914/2310-1202-2024-1-249-257Popov S.V., Pleshakova N.A., Kuts D.I. Replacement of the evaporating agent in the K-1 column of the primary oil refining unit. Bulletin of VSUET. 2024. vol. 86. no. 1. pp. 249–257. doi: 10.20914/2310-1202-2024-1-249-257 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.