Le apparecchiature petrolchimiche sono un termine generale per un'ampia categoria di apparecchiature. I principi di funzionamento dei diversi tipi di apparecchiature petrolchimiche variano in modo significativo. Di seguito è riportata un'introduzione ai principi di funzionamento delle categorie principali:
Attrezzatura di reazione (unità di produzione principale)
Reattore di cracking catalitico: utilizzando la tripla azione di alta temperatura (400-600 gradi), alta pressione (decine di MPa) + catalizzatore, le materie prime completano una reazione chimica in un contenitore sigillato: l'alta temperatura attiva le molecole della materia prima, l'alta pressione promuove la formazione di prodotti target e il catalizzatore abbassa l'energia di attivazione della reazione, convertendo infine il petrolio greggio pesante in prodotti ad alto-valore aggiunto come benzina e diesel.
Forno di cracking: un reattore tubolare che consente alla nafta, agli idrocarburi leggeri e ad altre materie prime idrocarburiche di subire reazioni di cracking dei radicali liberi ad alte temperature di 750-900 gradi. La direzione della reazione è controllata da un tempo di residenza estremamente breve (meno di 0,1 secondi), producendo materie prime chimiche di base come etilene e propilene. Dopo la reazione, una caldaia di raffreddamento termina la reazione secondaria e recupera il calore.
Reattore con serbatoio agitato: questo reattore utilizza una pala di agitazione per creare un campo di flusso specifico, garantendo un contatto uniforme dei materiali e mantenendo il trasferimento di calore e massa. Il calore viene scambiato attraverso una camicia o una bobina interna, stabilizzando la temperatura di reazione entro l'intervallo di processo richiesto. È comunemente utilizzato nei processi di reazione batch/semi-continui nella chimica fine.
Attrezzatura della torre (unità di separazione dei componenti)
Torre di frazionamento del cracking catalitico: questa torre separa i componenti in base alla loro volatilità relativa nelle fasi gassosa e liquida. Il petrolio e il gas surriscaldati vengono alimentati dal fondo della torre; il vapore sale dal basso verso l'alto, mentre il liquido scende dall'alto verso il basso. Le due fasi entrano in contatto su ciascun vassoio e, attraverso molteplici condensazioni parziali e vaporizzazioni parziali, i componenti più leggeri si arricchiscono nella fase gassosa e i componenti più pesanti si arricchiscono nella fase liquida, ottenendo infine la separazione di diverse frazioni. Una sezione di deriscaldamento dedicata nella parte inferiore della torre viene utilizzata per raffreddare il petrolio e il gas e lavare via la polvere del catalizzatore.
Colonne a piastre: il liquido scorre lungo il vassoio superiore fino a quello inferiore per gravità, continuando verso il basso dopo essere fluito lateralmente attraverso il vassoio. Il gas, spinto dalla differenza di pressione, scorre verso l'alto attraverso i pori del vassoio, disperdendosi e formando bolle mentre passa attraverso lo strato liquido sul vassoio. Il trasferimento di massa avviene attraverso uno stretto contatto tra le fasi gassosa e liquida sul vassoio, ottenendo la separazione dei componenti.
Colonne impaccate strutturate: il liquido forma una pellicola sottile sulla superficie dell'impaccamento e scorre verso il basso, mentre il gas scorre in senso contrario-attualmente verso l'alto. La separazione per trasferimento di massa viene completata sulla superficie del film di imballaggio. L'uniformità iniziale della distribuzione del liquido determina direttamente l'efficienza di separazione. Queste colonne vengono spesso utilizzate in condizioni di vuoto che richiedono una bassa caduta di pressione e un'elevata precisione di separazione.