Атмосферная переработка нефти

К первичным методам переработки относят процессы разделения нефти на фракции, используя ее потенциальные возможности по ассор­тименту, количеству и качеству получаемых нефтепродуктов. Основным первичным процессом является атмосферная перегонка, в основе кото­рой лежат физические процессы: нагрев и испарение нефти в нагрева­тельных трубчатых печах с последующим фракционированием в ректи­фикационных колоннах на бензиновые, керосиновые, дизельные фрак­ции и остаток — мазут.

Эволюция первичной переработки нефти от периодически дей­ствующих кубов до современных установок была обусловлена рядом факторов: увеличением производительности по сырью, сокращением расхода металла, непроизводственных потерь тепла, площадей, необ­ходимых для размещения аппаратуры, повышением качества получа­емых продуктов за счет четкого погоноразделения и устранением воз­можного разложения их в процессе нагрева, снижением пожароопас­ное™, повышением надежности технологической аппаратуры и обо­рудования и др.

Современные установки AT и АВТ обычно комбинируют с процес­сом обезвоживания и обессоливания.

Перегонку нефти на атмосферных установках AT или в атмосферных секциях комбинированных установок АВТ можно осуществлять несколь­кими способами:

1. Однократным испарением в трубчатой печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне.

2. Двухкратным испарением и разделением в двух ректификацион­ных колоннах — в колонне предварительного испарения с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне.

В этом случае используют схему перегонки с двухкратным испарени­ем нефти и двумя ректификационными колоннами. В первой колонне отбирают легкий бензин и газ. При этом понижается общее давление в системе и давление в основной ректификационной колонне, в результате чего происходит более полное отделение светлых нефтепродуктов из не­фти и более четкое разделение их в колонне. Схема с двухкратным испа­рением представлена на рис. 4.2

Сырая нефть забирается насосом I и через теплообменники 2 пода­ется на обезвоживание и обессоливание в электродегидраторы 3. Обезво­женная и обессоленная нефть проходит вторую группу теплообменников 4, нагревается до температуры 210-220°С и поступает в первую ректифи­кационную колонну К-1, где отбирается легкая фракция бензина и газ. Остаток из колонны К-1 забирается горячим насосом 5, нагревается в трубчатой печи до 340-360°С и поступает во вторую ректификационную колонну К-2, где отбираются все остальные требуемые фракции. В случае недостаточного нагрева нефти перед входом в колонну К-1 имеется воз­можность подать в низ колонны К-1 часть отбензиненной нефти, нагре­той в печи 6, в виде горячей струи. При работе по этой схеме требуется более высокая температура нагрева в печи по сравнению со схемой одно­кратного испарения вследствие раздельного испарения легкокипящих и более тяжелых фракций. Все современные установки AT в основном ра­ботают по схеме двухкратного испарения.

Рис.4.3

Нефть, предварительно обезвоженная и обессоленная на блоке ЭЛОУ атмосферной трубчатой установки или атмосферно-вакуумной установ­ки, насосом 1 подается в теплообменники 2 для нагрева до 220-230°С и далее — в колонну К-1, в эвапорационном пространстве которой проис­ходит разделение ее на пары и неиспарившийся остаток, стекающий в нижнюю часть колонны по тарелкам.

Для поддержания необходимого теплового режима низа колонны К-1 в нижнюю ее часть поступает поток нагретой в печи 6 полуотбензи – ненной нефти («горячая струя»). Поток паров из эвапорационного про­странства колонны К-1, смешавшись с потоком паров, отпаренных из полуотбензиненной нефти, направляется в верхнюю часть колонны К-1, проходя ряд тарелок. На каждой тарелке за счет контакта стекающей с верха колонны флегмы, образованной за счет подачи холодного ороше­ния, с восходящим потоком паров происходит тепло – и массообмен, и пары, двигаясь вверх, все более облегчаются на каждой вышележащей тарелке и, пройдя все тарелки, достигают заданного качества. Как пра­вило, за счет этого удаляется примерно половина бензиновой фракции с концом кипения 130- 140°С, которая вместе с газом конденсируется и охлаждается до температуры 40-45°С в конденсаторе-холодильнике 3 и, после смешения с более тяжелым бензином из колонны К-2, направ­ляется на стабилизацию от растворенного в ней газа и далее на вторич­ную перегонку. На схеме колонны стабилизации и вторичной перегон­ки не показаны. Горячим насосом 4 полуотбензиненная нефть из ко­лонны К-1 подается в трубчатую печь 6, где нагревается до температуры 340-350°С и поступает в эвапорационное пространство основной рек­тификационной колонны К-2, где вновь происходит процесс разделе­ния на паровую ижидкую фазы, как и в колонне К-1.

Более тяжелая часть паров, конденсируясь на каждой тарелке, обога­щает флегму высококипящими компонентами. Пройдя все тарелки, рас­положенные в нижней части колонны, жидкий остаток достигает задан­ного качественного состава по содержанию легкокипящих фракций, ко­торое не должно превышать 4-6% на мазут. Обычно на практикепринято ориентироваться на содержание фракций, выкипающих до 360°С.

Вводимый вниз колонны перегретый водяной пар снижает парци­альное давление нефтяных паров и способствует более полной отпарке легкокипящих компонентов из мазута.

С верха из колонны К-2 уходят пары бензина (и воды) с температу­рой конца кипения не более 180-190°С. Регулирование качества по концу кипения осуществляют подачей бензинового орошения за счет возврата части охлажденного и сконденсированного в холодильнике-конденсато­ре 3 верхнего продукта колонны К-2. Этим достигается поддержание оп­ределенной температуры паров, уходящих с верхней тарелки, и соответ­ственно качества бензиновой фракции.

С нижележащих тарелок концентрационной части колонны отбира­ются боковые потоки других нефтепродуктов в виде жидкостей. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем фракцию лег­кую дизельную и еще ниже более тяжелую дизельную. Для осуществле­ния процесса ректификации в колонне требуется создание потока оро­шения или флегмы. Если создавать этот поток только за счет подачи орошения в верхней части колонны (так называемого острого орошения), потребуется большой его расход, что приведет к нерациональным тепло­вым потерям, а также к значительному перерасходу воды и энергии для конденсации и охлаждения орошения. В целях недопущения этого при­меняют, так называемое, циркуляционное орошение.

Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы заби­рается с тарелки, проходит через теплообменник 2, отдает свое гепло потоку нефти, как правило для нагрева перед колонной К-1, и охладив­шись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с кото­рой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается опре­деленный температурный режим на тарелке отбора флегмы и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележа­щих тарелках. Циркуляционных орошений может быть несколько, вплоть до трех.

Основная часть флегмы с тарелки отбора орошения идет в качестве целевого продукта в отпарную колонну (стриппинг). Дело в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно четкого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т. е. происходит наложение фракций. Это значит, например, что в отбираемой керосиновой фрак­ции может находиться некоторое количество тяжелой бензиновой фрак­ции. При этом, без дополнительной ректификации качество керосина не будет соответствовать заданному, например, по температуре вспыш­ки. Требуемая температура вспышки керосина по ГОСТу должна быть не ниже 28°С в закрытом тигле. Присутствие тяжелой части бензиновой фракции понизит ее на несколько градусов. С целью доведения целевых продуктов до нужной кондиции применяют отпарные колонны. Отби­раемая из колонны К-2 керосиновая фракция направляется в верхнюю часть отпарной колонны, например К-3/1, оборудованной 9-12 тарелка­ми. Поток керосина, стекая с тарелки на тарелку вниз стриппинга, встре­чается с потоком паров, движущихся вверх. Чтобы создать последний, в нижнюю часть стриппинга подают перегретый водяной пар с температу­рой перегрева выше конца кипения бензиновой фракции, присутствую­щей в керосине.

Из верхней части стриппинга в колонну К-2 отпаренные пары бензи­на вместе с водяным паром направляются в пространство между тарел­кой отбора и вышележащей тарелкой колонны К-2, а керосин приобре­тает необходимое качество. Для каждой боковой фракции, отбираемой из колонны К-2, имеется свой стриппинг. Их бывает, как правило, 2-3.

Http://studopedia. ru/3_25706_osnovnie-shemi-atmosfernoy-peregonki-nefti. html

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических и других углеводородов с различными молекулярными массами и температурами кипения. Так же в нефти содержаться сернистые, кислород и азотсодержащие органические соединения. И поэтому, для получения из нефти товарных продуктов различного назначения, применяют методы разделения нефти на фракции или группы углеводородов. И при необходимости, изменяют их химический состав, дальнейшим проведением каталитических и термических процессов.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти. Первичными процессами называют процессы разделения нефти на более или менее однородные фракции без химического преобразования входящих в неё веществ. Основным приёмом разделения является дистилляция (перегонка) – процесс разделения жидких веществ по температурам их кипения. Атмосферная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное её назначение – разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.

Атмосферную перегонку можно осуществить следующими способами: 1) с однократным испарением в трубчатой, печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне; 2) двухкратным испарением и разделением в двух ректификационных колоннах – в колонне предварительного испарения (эвапораторе) с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне; 3) Постепенным испарением.

Сырьём установки атмосферной перегонки может служить как нефть, так и газовый конденсат. Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально, полезно использовать индивидуальные природные особенности её химического состава.

Впервые создали устройство для перегонки нефти братья Дубинины. Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба, через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – являлась холодильником, а пустая бочка – приёмником для керосина.

Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и кубовый остаток) и сложные. В среднюю часть простой колонны вводится разделяемое сырьё, нагретое до необходимой температуры, в виде паров, жидкости или их смеси. Зона, в которую вводят сырье, называется эвопарационной, т. к. в ней происходит однократное испарение. Через каждую тарелку проходит четыре потока:

Жидкость с верхней тарелки стекает на ниже лежащую тарелку, поступает в зону относительно высокой температуры и из неё испаряется часть низкокипящего компонента. С другой стороны, контактирующий на ней пар с ниже лежащей тарелки несколько охлаждается и из него конденсируется высоко кипящий компонент. Парциальный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже – отгонной. С верха концентрационной зоны выводят готовый продукт в виде пара (ректификат), а с низа, обогащённую низко кипящим компонентом жидкость. В отгонной зоне окончательно отгоняется низко кипящий компонент. С низа колонны отбирается второй продукт ректификации – кубовый остаток. Для нормальной работы колонны необходимо непрерывное её орошение жидким продуктом, поэтому часть ректификата, после его охлаждения и конденсации в виде флегмы направляют на верхнюю тарелку колонны. С другой стороны, чтобы отогнать низко кипящий компонент необходимо в нижнюю часть колонны подавать тепло. Для этого часть остатка после подогрева подают на одну из нижних тарелок.

В случае, когда необходимо отбирать не одну, а несколько фракций с достаточно чёткими границами раздела по температурам кипения, прибегают к сложным колоннам. Она представляет собой сочетание простых колонн. Сырьё поступает в среднюю часть колонны и разделяется на паровую и жидкую часть. Жидкость стекает по тарелкам в низ колонны, а пары поднимаются вверх, причём обе части подвергаются ректификации.

A) С различных по высоте колонны тарелок отбираются боковые погоны, которые отводятся на верхнюю тарелку боковых отпарных (стриппинг колонн). Под нижнюю тарелку стриппинг колонны подаётся навстречу потоку жидкости водяной пар, с температурой чуть выше кипения данной фракции. С низа каждой секции отбирается нужная фракция. А водяной пар вместе с легкокипящим компонентом возвращается в основную колонну. Таким образом, отпарные колонны служат отгонными частями, выделенные в самостоятельные колонны. Необходимость их использования заключатся и в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно чёткого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т. е. происходит наложение фракции. Это значит, например, что в отбираемой фракции может находиться некоторое количество другой фракции. Поэтому без дополнительной ректификации качество не будет соответствовать заданным нормам.

На рис. 1 показана схема работы сложной ректификационной колонны с отпарными секциями.

Обычно наверх атмосферной колонны в качестве острого орошения подают верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны – несколько промежуточных циркуляционных орошений. Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы забирается с тарелки, проходит через теплообменник, отдаёт своё тепло, и охладившись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с которой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается определённый температурный режим на тарелке отбора флегмы, и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележащих тарелках. Циркуляционных орошений может быть вплоть до трёх.

Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона) в выносную отпарную колонну. По другому варианту в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в неё паров из отпарной выносной колонны.

Применение промежуточного циркуляционного орошения позволяет рационально использовать избыточное тепло колонны для подогрева нефти в теплообменниках, при этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, что обеспечивает оптимальные условия её работы. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем лёгкую дизельную фракцию и ещё ниже более тяжёлую дизельную.

Чёткость и эффективность ректификации зависит от способа контактирования паров и жидкости. Контакт паров и жидкости в вертикальных цилиндрических аппаратах – колоннах, снабжённых специальными ректификационными тарелками или насадками, обеспечивающих тесный контакт поднимающихся вверх по колонне паров и стекающим им навстречу жидкостям.

Увеличение глубины отбора светлых из нефти является важнейшей задачей первичной перегонки нефти. Повышение чёткости погоноразделения является также одной из важных задач перегонки, поскольку основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава. В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракции чёткость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа. По результатам перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при этом значительно ухудшается качество продуктов, т. е. чёткость ректификации. При повышенном давлении не удаётся полностью отобрать светлые дистилляты, их выход составляет примерно 70-80% от потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В тоже время использование пониженного давления, близкое к атмосферному, и умеренный вакуум даёт возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Пониженное давление позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт возможность сэкономить тепла до 5%.

В настоящее время разрабатываются перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов. Довольно эффективно также ступенчатое понижение давления перегонки раздельно в зонах питания и отпаривания. Наибольшее понижение давление в отпарных секциях достигается при полной конденсации отгона. Охлаждённый отгон рекомендуется подавать в линию горячей струи первой колонны, в качестве испаряющего агента; в печь основной колонны; в качестве орошения основной колонны, ниже или выше отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего потока, то использование их в качестве орошения выше лежащих секций колонны является предпочтительным.

По числу ступеней испарения (количеству ректификационных колон) различают трубчатые установки:

A) однократного испарения – на одной ректификационной колонне получает все дистилляты – от бензина до вязкого цилиндрового. Остатком перегонки является гудрон.

Http://mirznanii. com/a/324633/atmosfernaya-peregonka-nefti

Технология первичной переработки нефти основана на разделении нефти методом ректификации на узкие нефтяные фракции и определяется направлениями использования фракций, выделяемых на установках АВТ.

Поэтому отечественные установки переработки нефти (АТ и АВТ) характеризуются большим разнообразием используемых схем ректификации в зависимости от ассортимента выпускаемых фракций. Однако во всех случаях выдерживаются несколько основных принципов:

Процесс первичной ректификации нефти проводится в сложных колоннах, характеризующихся наличием нескольких зон ввода питания и отбора целевых продуктов. В процессе ректификации для обеспечения теплоподвода в систему и снижения парциального давления нефтяных паров широко используется острое паровое орошение (в систему вводится перегретый водяной пар). Для промежуточной конденсации паровой фазы по высоте колонны используются выносные холодные циркуляционные орошения. В схемах ректификации используются выносные отпарные колонны (стриппинг – секции), что приводит к появлению в системе дополнительных рецикловых связей. Сырьевое обеспечение производств зачастую характеризуется наличием нескольких поставщиков нефти, а значит и колебаниями во времени фракционного состава исходного сырья. Требования к качеству выделяемых фракций, в первую очередь в части снижения эффекта наложения соседних фракций друг на друга, постоянно повышаются.

Указанные обстоятельства существенно усложняют как схему реализации процесса, так и его конструктивное оформление. Технология разделения (схема) и конструктивное оформление оказывают существенное влияние друг на друга и должны рассматриваться совместно. Поэтому расчетное исследование процесса и особенно процедура его оптимизации становится чрезвычайно сложной задачей, которую невозможно решать без использования УМП.

Наиболее распространенной схемой реализации процесса для атмосферного блока АВТ является схема двукратного испарения и двукратной ректификации нефти (рис. 2.1). По этой схеме работает широко распространенная установка АВТ-6, входящая в типовые блоки ЛК-6У многих нефтеперерабатывающих заводов РФ.

Обезвоженная и бессоленная нефть с блока ЭЛОУ (блок подготовки нефти – электрообезвоживание и обессоливание нефти) после подогрева до температуры 195-205 о С за счет рекуперации тепла материальных потоков, отходящих с установки, поступает на разделение в колонну частичного отбензиневания сырья К-1.

Назначение К-1 – отбор из нефти легкого бензина и основной части растворенных газов для нормализации количества бензиновых углеводородов в основной колонне К-2 и стабилизации режима её работы при возможных колебаниях состава сырья.

Дистиллятные пары из К-1 конденсируются в аппаратах воздушного и/или водяного охлаждения и разделяются в сепараторе С-1 на жидкую (II) и газовую (VIII) фазы.

Часть жидкой фазы возвращается в К-1 В качестве флегмы, а балансовый избыток (фракция легкого бензина II) отводится с установки.

Газовая фаза отводится на газофракционирующую установку (ГФУ). Частично отбензиненная нефть из низа К-1 поступает в печь П-1, нагревается до температуры 360-370 о С и подается на тарелку питания колонны К-2.

Одновременно часть нагретой нефти (Кубовый продукт К-1) возвращается в К-1 в виде «горячей струи» для создания парового орошения в исчерпывающей секции колонны.

Дистиллятные пары с верха К-2 конденсируются в аппаратах АВО и поступают в сепаратор С-2. Часть жидкой фазы возвращается в качестве флегмы в К-2, а балансовый избыток (фракция тяжелого бензина III) отводится с установки. С промежуточных тарелок укрепляющей секции К-2 в виде боковых погонов выводятся топливные фракции 180-220 о С, 220-280 о С и 280-350 о С, которые направляются в отпарные колонны К-3, К-4 и К-5 соответственно.

В низ колонны К-2, а также в низ отпарных колонн подается Перегретый водяной пар (поток IX) для отпарки из продуктовых потоков более легких фракций. Отпаренные фракции вместе с водяными парами возвращаются в основную колонну К-2 выше точек отбора боковых погонов.

Использование отпарных колонн позволяет существенно снизить содержание легких фракций в отбираемых дистиллятных продуктах и за счет этого повысить их качество.

Рис. 2.1. Принципиальная схема двукратной ректификации нефти атмосферного блока установки АВТ: К – ректификационные колонны;

П – печь; С – сепараторы; Т – теплообменники. Потоки: I – сырье (нефть с ЭЛОУ); II – лёгкий бензин; III – тяжелый бензин; IV — фракция 180-220 о С;

V – фракция 220-280 о С; VI – фракция 280-350 о С; VII – мазут; VIII – газ;

В процессе ректификации нефти водяной пар играет особую роль, определяемую тем обстоятельством, что вода и углеводороды в жидкой фазе практически взаимно нерастворимы и образуют Раздельно кипящую смесь.

В этих условиях водяной пар не только вносит в систему тепло, необходимое для отпарки легких углеводородов, но и Снижает парциальное давление нефтяных паров, что в свою очередь приводит к понижению температуры кипения углеводородной (нефтяной) фазы и одновременно к Увеличению относительной летучести всех углеводородных пар компонентов.

Поэтому ввод водяного пара в определенной мере эквивалентен Понижению давления в ректификационной системе, что особенно важно для колонн, работающих Под вакуумом.

На тарелках ректификационных колонн установок АВТ водяной пар при используемых режимах работы Не конденсируется, проходит всю колонну снизу вверх и конденсируется только во внешних конденсационных узлах. Расход водяного пара в атмосферном блоке составляет (1,2–3,5) % масс. В расчете на сырье установки.

Использование водяного пара приводит и к отрицательным эффектам:

    увеличиваются затраты энергии на проведение процесса; заметно возрастают паровые нагрузки в ректификационных колоннах, поскольку молекулярная масса воды существенно меньше молекулярной массы разделяемых углеводородов; в результате возрастают диаметры ректификационных колонн и их гидравлическое сопротивление; происходит обводнение нефтепродуктов, что вызывает необходимость их последующей осушки; образуются химзагрязненые сточные воды.

Поэтому в мировой практике наблюдается тенденция использования в качестве испаряющего агента взамен воды углеводородной фазы (бензиновой и керосино-газойлевой фракций).

Однако в отечественной практике эти решения широкого распространения не нашли. В укрепляющей секции колонны К-2 (рис. 2.1) расположены 2 холодных циркуляционных орошения, которые обеспечивают промежуточную конденсацию парового потока в К-2.

При этом возрастают расходы потоков жидкого орошения (внутренней флегмы) и обеспечивается более полный отбор целевых топливных фракций. Охлаждение циркуляционных орошений производится в выносных холодильниках.

На разных НПЗ режимы работы колонн атмосферного блока, а также аппаратурное оформление технологического процесса могут существенно различаться, что подтверждает необходимость проведения оптимизационных решений при анализе и совершенствовании показателей работы каждой конкретной установки. Характерные показатели режимов работы атмосферного блока установки АВТ-6 [1] при переработке западносибирской нефти приведены в табл. 2.1.

Http://pronpz. ru/ustanovki/atmosfernyj-blok-avt. html

Переработка нефти начинается с ее перегонки. В ходе перегонки, повышая температуру, из нефти выделяют углеводороды, вы­кипающие в различных интервалах температур.

Назначение – разделение нефти на фракции для последующей переработки или использования в качестве товарной продукции. Перегонка нефти осуществляется на атмосферных трубчатых (АТ) и атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках. Установки АТ и АВТ часто комбинируются с установками обессоливания нефти и вторичной переработки бензинов.

Сырье и продукция. Сырье – нефть, обессоленная на установках и блоках ЭЛОУ. Продукция установки:

Углеводородный газ – выводится с установок в газообразном и жидком (головка стабилизации) виде, направляется для дальнейшей переработки на газофракционирующие установки, используется как топливо нефтезаводских печей;

Бензиновая фракция – выкипает в пределах 50-180 0 С, используется как компонент товарного автомобильного бензина, сырье установок каталитическиго риформинга и пиролиза; подвергается вторичной перегонке для получения узких фракций;

Керосиновая фракция – выкипает в пределах 120-315 0 С, используется как топливо для реактивных и тракторных карбюраторных двигателей, для освещения, как сырье установок гидроочистки;

Дизельная фракция (атмосферный газойль) – выкипает в пределах 180-360 0 С, используется как топливо для дизельных двигателей и сырье установок гидроочистки;

Мазут – остаток атмосферной перегонки – выкипает выше 350 0 С, применяется как котельное топливо или сырье для установок гидроочистки и термического крекинга;

Вакуумные дистилляты (вакуумные газойли) – выкипают в пределах 350-500 0 С, используются как сырье каталитического крекинга и гидрокрекинга; на НПЗ с масляной схемой переработки получают несколько (2-3) вакуумных дистиллятов;

Гудрон – остаток атмосферно-вакуумной перегонки нефти, выкипает при температуре выше 500 0 С, используется как сырье установок термического крекинга, коксования, производства битумов и масел.

Для получения данных фракций применяют процесс, называе­мый Ректификацией и осуществляемый в ректификационной колонне. Ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилин­дрический аппарат высотой 20 – 30 м и диаметром 2 – 4 м. Внутренность колонны разделена на отдельные отсеки большим количеством горизон­тальных дисков, в которых имеются отверстия для прохождения через них паров нефти и жидкости.

Перед закачкой в ректификационную колонну нефть нагревают в трубчатой печи до температуры 350 – 360°С. При этом легкие углеводо­роды, бензиновая, керосиновая и дизельная фракции переходят в парообразное состояние, а жидкая фаза с температурой кипения выше 350°С представляет собой мазут.

После ввода данной смеси в ректификационную колонну мазут стекает вниз, а углеводороды, находящиеся в парообразном состоянии, поднимаются вверх. Кроме того вверх поднимаются пары углеводоро­дов, испаряющиеся из мазута, нагреваемого в нижней части колонны до 350 0 С.

Поднимаясь вверх, пары углеводородов постепенно остывают, их температура в верхней части колонны становится равной 100 – 180°С. Этому способствуют как теплоотдача в окружающую среду, так и искус­ственное охлаждение паров в колонне путем распыливания части сконденсированных паров (орошение).

По мере остывания паров нефти конденсируются соответству­ющие углеводороды. Технологический процесс рассчитан таким образом, что в самой верхней части колонны конденсируется бензиновая фрак­ция, ниже – керосиновая, еще ниже – фракция дизельного топлива. Несконденсировавшиеся пары направляются на газофракционирование, где из них получают сухой газ (метан, этан), пропан, бутан и бензиновую фракцию.

Http://studfiles. net/preview/3846332/page:11/

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических и других углеводородов с различными молекулярными массами и температурами кипения. Так же в нефти содержаться сернистые, кислород и азотсодержащие органические соединения. И поэтому, для получения из нефти товарных продуктов различного назначения, применяют методы разделения нефти на фракции или группы углеводородов. И при необходимости, изменяют их химический состав, дальнейшим проведением каталитических и термических процессов.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти. Первичными процессами называют процессы разделения нефти на более или менее однородные фракции без химического преобразования входящих в неё веществ. Основным приёмом разделения является дистилляция (перегонка) – процесс разделения жидких веществ по температурам их кипения. Атмосферная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное её назначение – разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.

Атмосферную перегонку можно осуществить следующими способами: 1) с однократным испарением в трубчатой, печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне; 2) двухкратным испарением и разделением в двух ректификационных колоннах – в колонне предварительного испарения (эвапораторе) с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне; 3) Постепенным испарением.

Сырьём установки атмосферной перегонки может служить как нефть, так и газовый конденсат. Физико-химические свойства нефти и составляющих её фракций оказывают влияние на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально, полезно использовать индивидуальные природные особенности её химического состава.

Впервые создали устройство для перегонки нефти братья Дубинины. Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба, через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – являлась холодильником, а пустая бочка – приёмником для керосина.

Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и кубовый остаток) и сложные. В среднюю часть простой колонны вводится разделяемое сырьё, нагретое до необходимой температуры, в виде паров, жидкости или их смеси. Зона, в которую вводят сырье, называется эвопарационной, т. к. в ней происходит однократное испарение. Через каждую тарелку проходит четыре потока:

Жидкость с верхней тарелки стекает на ниже лежащую тарелку, поступает в зону относительно высокой температуры и из неё испаряется часть низкокипящего компонента. С другой стороны, контактирующий на ней пар с ниже лежащей тарелки несколько охлаждается и из него конденсируется высоко кипящий компонент. Парциальный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже – отгонной. С верха концентрационной зоны выводят готовый продукт в виде пара (ректификат), а с низа, обогащённую низкокипящим компонентом жидкость. В отгонной зоне окончательно отгоняется низкокипящий компонент. С низа колонны отбирается второй продукт ректификации – кубовый остаток. Для нормальной работы колонны необходимо непрерывное её орошение жидким продуктом, поэтому часть ректификата, после его охлаждения и конденсации в виде флегмы направляют на верхнюю тарелку колонны. С другой стороны, чтобы отогнать низкокипящий компонент необходимо в нижнюю часть колонны подавать тепло. Для этого часть остатка после подогрева подают на одну из нижних тарелок.

В случае, когда необходимо отбирать не одну, а несколько фракций с достаточно чёткими границами раздела по температурам кипения, прибегают к сложным колоннам. Она представляет собой сочетание простых колонн. Сырьё поступает в среднюю часть колонны и разделяется на паровую и жидкую часть. Жидкость стекает по тарелкам в низ колонны, а пары поднимаются вверх, причём обе части подвергаются ректификации.

A) С различных по высоте колонны тарелок отбираются боковые погоны, которые отводятся на верхнюю тарелку боковых отпарных (стриппинг колонн). Под нижнюю тарелку стриппинг колонны подаётся навстречу потоку жидкости водяной пар, с температурой чуть выше кипения данной фракции. С низа каждой секции отбирается нужная фракция. А водяной пар вместе с легкокипящим компонентом возвращается в основную колонну. Таким образом, отпарные колонны служат отгонными частями, выделенные в самостоятельные колонны. Необходимость их использования заключатся и в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно чёткого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т. е. происходит наложение фракции. Это значит, например, что в отбираемой фракции может находиться некоторое количество другой фракции. Поэтому без дополнительной ректификации качество не будет соответствовать заданным нормам.

На рис. 1 показана схема работы сложной ректификационной колонны с отпарными секциями.

Обычно наверх атмосферной колонны в качестве острого орошения подают верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны – несколько промежуточных циркуляционных орошений. Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы забирается с тарелки, проходит через теплообменник, отдаёт своё тепло, и, охладившись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с которой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается определённый температурный режим на тарелке отбора флегмы, и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележащих тарелках. Циркуляционных орошений может быть вплоть до трёх.

Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона) в выносную отпарную колонну. По другому варианту в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в неё паров из отпарной выносной колонны.

Применение промежуточного циркуляционного орошения позволяет рационально использовать избыточное тепло колонны для подогрева нефти в теплообменниках, при этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, что обеспечивает оптимальные условия её работы. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем лёгкую дизельную фракцию и ещё ниже более тяжёлую дизельную.

Чёткость и эффективность ректификации зависит от способа контактирования паров и жидкости. Контакт паров и жидкости в вертикальных цилиндрических аппаратах – колоннах, снабжённых специальными ректификационными тарелками или насадками, обеспечивающих тесный контакт поднимающихся вверх по колонне паров и стекающим им навстречу жидкостям.

Увеличение глубины отбора светлых из нефти является важнейшей задачей первичной перегонки нефти. Повышение чёткости погоноразделения является также одной из важных задач перегонки, поскольку основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава. В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракции чёткость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа. По результатам перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при этом значительно ухудшается качество продуктов, т. е. чёткость ректификации. При повышенном давлении не удаётся полностью отобрать светлые дистилляты, их выход составляет примерно 70-80% от потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В тоже время использование пониженного давления, близкое к атмосферному, и умеренный вакуум даёт возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Пониженное давление позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт возможность сэкономить тепла до 5%.

В настоящее время разрабатываются перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов. Довольно эффективно также ступенчатое понижение давления перегонки раздельно в зонах питания и отпаривания. Наибольшее понижение давление в отпарных секциях достигается при полной конденсации отгона. Охлаждённый отгон рекомендуется подавать в линию горячей струи первой колонны, в качестве испаряющего агента; в печь основной колонны; в качестве орошения основной колонны, ниже или выше отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего потока, то использование их в качестве орошения выше лежащих секций колонны является предпочтительным.

По числу ступеней испарения (количеству ректификационных колон) различают трубчатые установки:

Однократного испарения – на одной ректификационной колонне получает все дистилляты – от бензина до вязкого цилиндрового. Остатком перегонки является гудрон.

Двукратного испарения – сначала при атмосферном давлении нефть перегоняется до мазута, который потом перегоняется в вакууме до получения в остатке гудрона. Эти процессы идут в двух колоннах.

Трехкратного испарения – используются две атмосферные колонны и одна вакуумная. В первой колоне из нефти отбирают только бензин, во второй – отбензиненая нефть перегоняется до мазута, в третей – мазут перегоняется до гудрона.

Четырехкратного испарения – установка с доиспарительной вакуумной колонной для гудрона в концевой части.

Выбор технологической схемы и режим перегонки зависит от качества нефти.

Перегонку нефтей с большим количеством растворённых газов (0,5-1,2%), с относительно не высоким содержанием бензина (12-15% фракций до 180 0 С) и выходом фракций до 350 0 С, не более 45%, выгодно осуществлять на установках АТ с однократным испарением и последующим фракционированием образовавшихся паровой и жидкой фаз в сложной ректификационной колонне.

Для перегонки лёгких нефтей с высоким выходом фракций до 350 0 С (50-65%), повышенным содержанием растворённых газов (1,5-2,2%) и бензиновых фракций (20-30%) целесообразно применять установки АТ двукратного испарения. Предпочтительной является схема с предварительной ректификационной колонной частичного отбензинивания нефти и последующей перегонкой остатка в сложной атмосферной колонне. В первой колонне из нефти отбирают большую часть газа и низкокипящих бензиновых фракций. Чтобы более полно сконденсировать их, поддерживают повышенное давление. Благодаря этому становится возможным понизить давление в атмосферной колонне и тем самым реализовать условия перегонки (а именно температуру питания и расход водяного пара в отгонную часть атмосферной колонны), обеспечивающие высокий отбор от потенциала в нефти суммы светлых нефтепродуктов. Схема перегонки нефти, с колонной предварительного частичного отбензинивания и сложной основной ректификационной колонной, получила наиболее широкое применение в нефтепереработке. Она обладает достаточной гибкостью и универсальностью.

Разновидностью перегонки нефти с двукратным испарением является схема с предварительным испарителем и атмосферной колонной. Пары из испарителя и остаток после нагрева в печи направляются в атмосферную колонну. Основными достоинствами такой схемы являются: сокращение затрат на перегонку, за счёт снижения гидравлического сопротивления змеевика печи; и уменьшения металлоёмкости колонн и конденсаторов. Схема применима для перегонки нефтей со средним уровнем содержания растворённого газа (1%) и бензина (18-20%) в нефтепереработке встречается редко.

Рассмотрим установку ЭЛОУ-АВТ с двукратным испарением нефти. Атмосферная перегонка на таких установках осуществляется в одной колонне. Предпочтительным сырьём для них являются нефти с относительно невысоким содержанием бензиновых фракций и растворённых газообразных углеводородов. Принципиальная технологическая схема установки представлена на рис. 2.

Нефть, нагретая в теплообменниках 2, поступает четырьмя параллельными потоками в электродегидраторы 3. Обессоливание проводится в две ступени с применением деэмульгатора. Солёная вода из электродегидраторов второй ступени вторично используется для промывки нефти на первой ступени. Кроме того, в качестве промывочной воды на второй ступени используют водные конденсаты, образующиеся в процессе конденсации пара на установках атмосферно-вакуумной перегонки. Обессоленная нефть насосом прокачивается через группу регенеративных теплообменников 2 и после нагрева двенадцатью параллельными потоками в трубчатой печи 4 поступает на перегонку в атмосферную колонну 5. Отводимые с верха колонны пары конденсируются в две ступени. На первой обеспечивается более низкое содержание газообразных углеводородов в составе орошения, чем в дистилляте. Несконденсированная газовая и жидкая фаза бензина совместно дополнительно охлаждаются и поступают в сырьевую ёмкость 9 дебутанизатора 10. Из атмосферной колонны 5 через отпарные колонны 6 одновременно отбирают три боковых погона: фракцию 140-250 0 С и два компонента дизельного топлива – фракцию 250-350 0 С и фракцию 320-380 0 С. Остатком атмосферной колонны является мазут. В низ атмосферной колонны и отпарных колонн 6 подаётся перегретый водяной пар. Стабилизация бензина проводится в дебутанизаторе 10.

Вторичной перегонке в колонне 11 подвергается примерно 62% стабильного бензина, что связано с ограниченной потребностью во фракции 90-140 0 С. Мазут после нагрева в печи 4 поступает на перегонку в вакуумную колонну 12. Верхним боковым погоном из вакуумной колонны отводится лёгкий вакуумный газойль, средним – фракция 380-530 0 С и нижним – затемневшая фракция. Остатком колонны является гудрон. В змеевик печи и низ колонны подаётся водяной пар. Через верх вакуумной колонны 12 отводятся несконденсированный газ, водяные пары и пары нефтяных фракций. После их охлаждения в газосепараторе 8 конденсат отделяется от газа и несконденсированных водяных паров. Смесь последних отсасывается трёхступенчатым пароэжекторным вакуумным насосом 13. Газы разложения поступают на сжигание в вакуумную печь 4. Смесь конденсата и нефтяных фракций из вакуумсоздающей системы поступает на разделение в отстойник 14. Ловушечный нефтепродукт откачивается в лёгкий вакуумный газойль, а конденсат – на ЭЛОУ.

Принцип метода элекрообессоливания заключается в том, что полярные молекулы воды в электрическом поле стремятся двигаться к электродам, в результате капли воды приобретают грушевидную форму, остриём обращённую к положительно заряженному электроду. В процессе движения капли сталкиваются, сливаются и по мере увеличения массы оседают в нижнюю часть электродегидратора. Увеличить эффективность можно с увеличением температуры, т. к. в этом случае вязкость нефти значительно падает.

Компоненты, полученные после первичной переработки, обычно не используются как готовый продукт. Легкие фракции проходят дополнительно крекинг, риформинг, гидрогенизационное облагораживание, целью которых является получение невысокой ценой наибольшего объема конечных продуктов с наиболее точными удовлетворительными качественными показателями. Тяжелые фракции после перегонки перерабатывают дополнительно на битумных, коксующих и других установках.

2. Александров И. А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. – М: Химия, 1981.

3. Баннов П. Г. Процессы переработки нефти. – Ч.1, М: ЦНИИТ, Энефтехим, 2000.

4. Баннов П. Г. Процессы переработки нефти. – Ч.3, М: ЦНИИТ, Энефтехим, 2003.

Http://revolution. allbest. ru/manufacture/00340892_0.html

Атмосферная перегонка (дистилляция) — разделении нефти на фракции, путем многократного испарения и конденсации паров, проводящийся при нормальном (атмосферном) давлении.

Подготовленная в ходе специальной процедуры нефть (см. Подготовка нефти к переработке) нагревается в специальной печи до температуры около 380 °С. В результате получается смесь жидкости и пара, которая подается в нижнюю часть ректификационной колонны – основного блока атмосферной дистилляции нефти.

Ректификационная колонна представляет внушительных размеров (до 80 метров высотой и до 8 метров в диаметре) трубу, вертикально разграниченную внутри так называемыми тарелками со специальными отверстиями. Когда нагретая смесь подается в колонну, легкие пары устремляются вверх, а более тяжелая и плотная часть отделяется и опускается на дно.

Поднимающиеся вверх пары конденсируются, и образуют на каждой тарелке слой жидкости толщиной около 10 см. Отверстия в тарелках снабжены так называемыми барботажными колпачками, благодаря которым поднимающиеся пары барботируют сквозь эту жидкость. Пары при этом теряют тепло, передавая его жидкости, и часть углеводородов переходит в жидкое состояние. Данный процесс «пробулькивания»и есть суть ректификации. Далее пары поднимаются к следующей тарелке, где барботирование повторяется. Кроме этого, каждая тарелка оснащена так называемым сливным стаканом, который позволяет избытку жидкости переливаться на нижнюю тарелку.

Таким образом, посредством атмосферной перегонки нефть разделяется на Фракции (или погоны). Однако, для более эффективного разделения используют следующие технологические приемы.

Для исключения попадания тяжелых продуктов в верхнюю часть колонны, пары периодически направляют в холодильник. Сконденсированные в холодильники вещества возвращают на одну из нижних тарелок. Такой процесс называется Орошением ректификационной колонны.

С другой стороны, некоторое количество легких углеводородов может вместе с током жидкости оказаться в нижней части колонны. Эта проблема решается пропусканием отбором жидкости из определенного места колонны и повторным ее пропусканием через нагреватель. Таким образом легкие углеводороды снова поступают в колонну в виде пара. Описанный процесс называется Повторным испарением.

Орошению и повторному испарению можно подвергать фракции, взятые из любой части колонны. В результате этих процессов некоторые молекулы несколько раз проходят весь путь по колонне, испаряюсь и снова конденсируясь. Такой подход обеспечивает наиболее эффективное разделение нефти, а ректификационная колонна по своей сути является комплексом перегонных аппаратов совмещенных воедино.

Принципиально важной и основной характеристикой фракций являются ее Границы кипения – температуры, при которых продукты перегонки отделяются друг от друга.

Точка Начала Кипения (ТНК) – температура, при которой фракция начинает кипеть

Точка Выкипания (ТВ) – температура, при которой данная фракция полностью испарилась.

Номинально температура выкипания одной фракции должна являться температурой начала кипения соседней, более тяжелой фракции. Однако на практике процесс ректификации не идеален и в большинстве случаев (если не всегда) ТВ и ТНК соседних фракций не совпадает. Такое перекрытие принято называть «хвостами», а наиболее наглядно их можно видеть на кривых разгонки.

Для упрощение было введено понятие Эффективных границ кипения, т. е. температур, при которых фракции условно считаются разделенными.

Http://petrodigest. ru/info/refining/primary/atmospheric-distillation

Кафедра: Технологии нефтехимических и углехимических производств

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических и других углеводородов с различными молекулярными массами и температурами кипения. Так же в нефти содержаться сернистые, кислород и азотсодержащие органические соединения. И поэтому, для получения из нефти товарных продуктов различного назначения, применяют методы разделения нефти на фракции или группы углеводородов. И при необходимости, изменяют их химический состав, дальнейшим проведением каталитических и термических процессов.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти. Первичными процессами называют процессы разделения нефти на более или менее однородные фракции без химического преобразования входящих в неё веществ. Основным приёмом разделения является дистилляция (перегонка) – процесс разделения жидких веществ по температурам их кипения. Атмосферная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное её назначение – разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.

Атмосферную перегонку можно осуществить следующими способами: 1) с однократным испарением в трубчатой, печи и разделением отгона в одной ректификационной колонне; 2) двухкратным испарением и разделением в двух ректификационных колоннах – в колонне предварительного испарения (эвапораторе) с отделением легких бензиновых фракций и в основной колонне; 3) Постепенным испарением.

Сырьём установки атмосферной перегонки может служить как нефть, так и газовый конденсат. Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций оказывают влияние на выбор технологии получения нефтепродуктов. Поэтому, при определении направления переработки нефти нужно стремиться по возможности максимально, полезно использовать индивидуальные природные особенности её химического состава.

Впервые создали устройство для перегонки нефти братья Дубинины. Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба, через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – являлась холодильником, а пустая бочка – приёмником для керосина.

Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и кубовый остаток) и сложные. В среднюю часть простой колонны вводится разделяемое сырьё, нагретое до необходимой температуры, в виде паров, жидкости или их смеси. Зона, в которую вводят сырье, называется эвопарационной, т. к. в ней происходит однократное испарение. Через каждую тарелку проходит четыре потока:

Жидкость с верхней тарелки стекает на ниже лежащую тарелку, поступает в зону относительно высокой температуры и из неё испаряется часть низкокипящего компонента. С другой стороны, контактирующий на ней пар с ниже лежащей тарелки несколько охлаждается и из него конденсируется высоко кипящий компонент. Парциальный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть расположенная выше ввода сырья называется концентрационной, а ниже – отгонной. С верха концентрационной зоны выводят готовый продукт в виде пара (ректификат), а с низа, обогащённую низко кипящим компонентом жидкость. В отгонной зоне окончательно отгоняется низко кипящий компонент. С низа колонны отбирается второй продукт ректификации – кубовый остаток. Для нормальной работы колонны необходимо непрерывное её орошение жидким продуктом, поэтому часть ректификата, после его охлаждения и конденсации в виде флегмы направляют на верхнюю тарелку колонны. С другой стороны, чтобы отогнать низко кипящий компонент необходимо в нижнюю часть колонны подавать тепло. Для этого часть остатка после подогрева подают на одну из нижних тарелок.

В случае, когда необходимо отбирать не одну, а несколько фракций с достаточно чёткими границами раздела по температурам кипения, прибегают к сложным колоннам. Она представляет собой сочетание простых колонн. Сырьё поступает в среднюю часть колонны и разделяется на паровую и жидкую часть. Жидкость стекает по тарелкам в низ колонны, а пары поднимаются вверх, причём обе части подвергаются ректификации.

A) С различных по высоте колонны тарелок отбираются боковые погоны, которые отводятся на верхнюю тарелку боковых отпарных (стриппинг колонн). Под нижнюю тарелку стриппинг колонны подаётся навстречу потоку жидкости водяной пар, с температурой чуть выше кипения данной фракции. С низа каждой секции отбирается нужная фракция. А водяной пар вместе с легкокипящим компонентом возвращается в основную колонну. Таким образом, отпарные колонны служат отгонными частями, выделенные в самостоятельные колонны. Необходимость их использования заключатся и в том, что в целевом продукте, в результате недостаточно чёткого разделения, могут находиться более легкокипящие фракции, т. е. происходит наложение фракции. Это значит, например, что в отбираемой фракции может находиться некоторое количество другой фракции. Поэтому без дополнительной ректификации качество не будет соответствовать заданным нормам.

На рис. 1 показана схема работы сложной ректификационной колонны с отпарными секциями.

Обычно наверх атмосферной колонны в качестве острого орошения подают верхний дистиллят, а в различные точки по высоте колонны – несколько промежуточных циркуляционных орошений. Для осуществления циркуляционного орошения часть флегмы забирается с тарелки, проходит через теплообменник, отдаёт своё тепло, и охладившись до заданной температуры, поступает на тарелку выше той, с которой забиралась флегма на охлаждение. При этом поддерживается определённый температурный режим на тарелке отбора флегмы, и создаются условия, необходимые для поддержания потока флегмы на нижележащих тарелках. Циркуляционных орошений может быть вплоть до трёх.

Промежуточное орошение чаще всего отводят с одной из тарелок, расположенных непосредственно ниже точки вывода бокового дистиллята (погона) в выносную отпарную колонну. По другому варианту в качестве промежуточного орошения используют сам боковой погон, который после охлаждения возвращают в колонну выше или ниже точки ввода в неё паров из отпарной выносной колонны.

Применение промежуточного циркуляционного орошения позволяет рационально использовать избыточное тепло колонны для подогрева нефти в теплообменниках, при этом выравниваются нагрузки по высоте колонны, что обеспечивает оптимальные условия её работы. Верхним боковым потоком отбирают керосиновую фракцию, затем лёгкую дизельную фракцию и ещё ниже более тяжёлую дизельную.

Чёткость и эффективность ректификации зависит от способа контактирования паров и жидкости. Контакт паров и жидкости в вертикальных цилиндрических аппаратах – колоннах, снабжённых специальными ректификационными тарелками или насадками, обеспечивающих тесный контакт поднимающихся вверх по колонне паров и стекающим им навстречу жидкостям.

Увеличение глубины отбора светлых из нефти является важнейшей задачей первичной перегонки нефти. Повышение чёткости погоноразделения является также одной из важных задач перегонки, поскольку основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава. В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракции чёткость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа. По результатам перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при этом значительно ухудшается качество продуктов, т. е. чёткость ректификации. При повышенном давлении не удаётся полностью отобрать светлые дистилляты, их выход составляет примерно 70-80% от потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В тоже время использование пониженного давления, близкое к атмосферному, и умеренный вакуум даёт возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Пониженное давление позволяет отказаться от применения водяного пара и даёт возможность сэкономить тепла до 5%.

В настоящее время разрабатываются перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов. Довольно эффективно также ступенчатое понижение давления перегонки раздельно в зонах питания и отпаривания. Наибольшее понижение давление в отпарных секциях достигается при полной конденсации отгона. Охлаждённый отгон рекомендуется подавать в линию горячей струи первой колонны, в качестве испаряющего агента; в печь основной колонны; в качестве орошения основной колонны, ниже или выше отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего потока, то использование их в качестве орошения выше лежащих секций колонны является предпочтительным.

По числу ступеней испарения (количеству ректификационных колон) различают трубчатые установки:

Однократного испарения – на одной ректификационной колонне получает все дистилляты – от бензина до вязкого цилиндрового. Остатком перегонки является гудрон.

Двукратного испарения – сначала при атмосферном давлении нефть перегоняется до мазута, который потом перегоняется в вакууме до получения в остатке гудрона. Эти процессы идут в двух колоннах.

Трехкратного испарения – используются две атмосферные колонны и одна вакуумная. В первой колоне из нефти отбирают только бензин, во второй – отбензиненая нефть перегоняется до мазута, в третей – мазут перегоняется до гудрона.

Четырехкратного испарения – установка с доиспарительной вакуумной колонной для гудрона в концевой части.

Выбор технологической схемы и режим перегонки зависит от качества нефти.

Перегонку нефтей с большим количеством растворённых газов (0,5-1,2%), с относительно не высоким содержанием бензина (12-15% фракций до 180 0 С) и выходом фракций до 350 0 С, не более 45%, выгодно осуществлять на установках АТ с однократным испарением и последующим фракционированием образовавшихся паровой и жидкой фаз в сложной ректификационной колонне.

Для перегонки лёгких нефтей с высоким выходом фракций до 350 0 С (50-65%), повышенным содержанием растворённых газов (1,5-2,2%) и бензиновых фракций (20-30%) целесообразно применять установки АТ двукратного испарения. Предпочтительной является схема с предварительной ректификационной колонной частичного отбензинивания нефти и последующей перегонкой остатка в сложной атмосферной колонне. В первой колонне из нефти отбирают большую часть газа и низкокипящих бензиновых фракций. Чтобы более полно сконденсировать их, поддерживают повышенное давление. Благодаря этому становится возможным понизить давление в атмосферной колонне и тем самым реализовать условия перегонки (а именно температуру питания и расход водяного пара в отгонную часть атмосферной колонны), обеспечивающие высокий отбор от потенциала в нефти суммы светлых нефтепродуктов. Схема перегонки нефти, с колонной предварительного частичного отбензинивания и сложной основной ректификационной колонной, получила наиболее широкое применение в нефтепереработке. Она обладает достаточной гибкостью и универсальностью.

Разновидностью перегонки нефти с двукратным испарением является схема с предварительным испарителем и атмосферной колонной. Пары из испарителя и остаток после нагрева в печи направляются в атмосферную колонну. Основными достоинствами такой схемы являются: сокращение затрат на перегонку, за счёт снижения гидравлического сопротивления змеевика печи; и уменьшения металлоёмкости колонн и конденсаторов. Схема применима для перегонки нефтей со средним уровнем содержания растворённого газа (1%) и бензина (18-20%) в нефтепереработке встречается редко.

Рассмотрим установку ЭЛОУ-АВТ с двукратным испарением нефти. Атмосферная перегонка на таких установках осуществляется в одной колонне. Предпочтительным сырьём для них являются нефти с относительно невысоким содержанием бензиновых фракций и растворённых газообразных углеводородов. Принципиальная технологическая схема установки представлена на рис. 2.

Нефть, нагретая в теплообменниках 2, поступает четырьмя параллельными потоками в электродегидраторы 3. Обессоливание проводится в две ступени с применением деэмульгатора. Солёная вода из электродегидраторов второй ступени вторично используется для промывки нефти на первой ступени. Кроме того, в качестве промывочной воды на второй ступени используют водные конденсаты, образующиеся в процессе конденсации пара на установках атмосферно-вакуумной перегонки. Обессоленная нефть насосом прокачивается через группу регенеративных теплообменников 2 и после нагрева двенадцатью параллельными потоками в трубчатой печи 4 поступает на перегонку в атмосферную колонну 5. Отводимые с верха колонны пары конденсируются в две ступени. На первой обеспечивается более низкое содержание газообразных углеводородов в составе орошения, чем в дистилляте. Несконденсированная газовая и жидкая фаза бензина совместно дополнительно охлаждаются и поступают в сырьевую ёмкость 9 дебутанизатора 10. Из атмосферной колонны 5 через отпарные колонны 6 одновременно отбирают три боковых погона: фракцию 140-250 0 С и два компонента дизельного топлива – фракцию 250-350 0 С и фракцию 320-380 0 С. Остатком атмосферной колонны является мазут. В низ атмосферной колонны и отпарных колонн 6 подаётся перегретый водяной пар. Стабилизация бензина проводится в дебутанизаторе 10.

Вторичной перегонке в колонне 11 подвергается примерно 62% стабильного бензина, что связано с ограниченной потребностью во фракции 90-140 0 С. Мазут после нагрева в печи 4 поступает на перегонку в вакуумную колонну 12. Верхним боковым погоном из вакуумной колонны отводится лёгкий вакуумный газойль, средним – фракция 380-530 0 С и нижним – затемневшая фракция. Остатком колонны является гудрон. В змеевик печи и низ колонны подаётся водяной пар. Через верх вакуумной колонны 12 отводятся несконденсированный газ, водяные пары и пары нефтяных фракций. После их охлаждения в газосепараторе 8 конденсат отделяется от газа и несконденсированных водяных паров. Смесь последних отсасывается трёхступенчатым пароэжекторным вакуумным насосом 13. Газы разложения поступают на сжигание в вакуумную печь 4. Смесь конденсата и нефтяных фракций из вакуумсоздающей системы поступает на разделение в отстойник 14. Ловушечный нефтепродукт откачивается в лёгкий вакуумный газойль, а конденсат – на ЭЛОУ.

Принцип метода элекрообессоливания заключается в том, что полярные молекулы воды в электрическом поле стремятся двигаться к электродам, в результате капли воды приобретают грушевидную форму, остриём обращённую к положительно заряженному электроду. В процессе движения капли сталкиваются, сливаются и по мере увеличения массы оседают в нижнюю часть электродегидратора. Увеличить эффективность можно с увеличением температуры, т. к. в этом случае вязкость нефти значительно падает.

Компоненты, полученные после первичной переработки, обычно не используются как готовый продукт. Легкие фракции проходят дополнительно крекинг, риформинг, гидрогенизационное облагораживание, целью которых является получение невысокой ценой наибольшего объема конечных продуктов с наиболее точными удовлетворительными качественными показателями. Тяжелые фракции после перегонки перерабатывают дополнительно на битумных, коксующих и других установках.

Александров И. А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. – М: Химия, 1981.

Баннов П. Г. Процессы переработки нефти. – Ч.1, М: ЦНИИТ, Энефтехим, 2000.

Баннов П. Г. Процессы переработки нефти. – Ч.3, М: ЦНИИТ, Энефтехим, 2003.

Http://refeteka. ru/r-106259.html

Атмосферная перегонка (дистилляция) — разделении нефти на фракции, путем многократного испарения и конденсации паров, проводящийся при нормальном (атмосферном) давлении.

Подготовленная в ходе специальной процедуры нефть (см. Подготовка нефти к переработке) нагревается в специальной печи до температуры около 380 °С. В результате получается смесь жидкости и пара, которая подается в нижнюю часть ректификационной колонны – основного блока атмосферной дистилляции нефти.

Ректификационная колонна представляет внушительных размеров (до 80 метров высотой и до 8 метров в диаметре) трубу, вертикально разграниченную внутри так называемыми тарелками со специальными отверстиями. Когда нагретая смесь подается в колонну, легкие пары устремляются вверх, а более тяжелая и плотная часть отделяется и опускается на дно.

Поднимающиеся вверх пары конденсируются, и образуют на каждой тарелке слой жидкости толщиной около 10 см. Отверстия в тарелках снабжены так называемыми барботажными колпачками, благодаря которым поднимающиеся пары барботируют сквозь эту жидкость. Пары при этом теряют тепло, передавая его жидкости, и часть углеводородов переходит в жидкое состояние. Данный процесс «пробулькивания»и есть суть ректификации. Далее пары поднимаются к следующей тарелке, где барботирование повторяется. Кроме этого, каждая тарелка оснащена так называемым сливным стаканом, который позволяет избытку жидкости переливаться на нижнюю тарелку.

Таким образом, посредством атмосферной перегонки нефть разделяется на фракции (или погоны). Однако, для более эффективного разделения используют следующие технологические приемы.

Для исключения попадания тяжелых продуктов в верхнюю часть колонны, пары периодически направляют в холодильник. Сконденсированные в холодильники вещества возвращают на одну из нижних тарелок. Такой процесс называется орошением ректификационной колонны.

С другой стороны, некоторое количество легких углеводородов может вместе с током жидкости оказаться в нижней части колонны. Эта проблема решается пропусканием отбором жидкости из определенного места колонны и повторным ее пропусканием через нагреватель. Таким образом легкие углеводороды снова поступают в колонну в виде пара. Описанный процесс называется повторным испарением.

Орошению и повторному испарению можно подвергать фракции, взятые из любой части колонны. В результате этих процессов некоторые молекулы несколько раз проходят весь путь по колонне, испаряюсь и снова конденсируясь. Такой подход обеспечивает наиболее эффективное разделение нефти, а ректификационная колонна по своей сути является комплексом перегонных аппаратов совмещенных воедино.

Принципиально важной и основной характеристикой фракций являются ее границы кипения – температуры, при которых продукты перегонки отделяются друг от друга.

Точка Начала Кипения (ТНК) – температура, при которой фракция начинает кипеть

Точка Выкипания (ТВ) – температура, при которой данная фракция полностью испарилась.

Номинально температура выкипания одной фракции должна являться температурой начала кипения соседней, более тяжелой фракции. Однако на практике процесс ректификации не идеален и в большинстве случаев (если не всегда) ТВ и ТНК соседних фракций не совпадает. Такое перекрытие принято называть «хвостами», а наиболее наглядно их можно видеть на кривых разгонки.

Для упрощение было введено понятие эффективных границ кипения, т. е. температур, при которых фракции условно считаются разделенными.

Отбор фракций на различных уровнях ректификационной колонны осуществляется через боковые отводы. Тяжелые фракции отбираются в нижней части колонны, более легкие (верхний погон) – в верхней. При этом границы кипения фракций можно устанавливать и регулировать, в зависимости от потребностей.

Практически все легкие продукты атмосферной дистилляции сразу отправляются на вторичную переработку, а прямогонный остаток (мазут) – на вакуумную перегонку.

Цель переработки нефти (нефтепереработки) — производство нефтепродуктов, прежде всего различных видов топлива (автомобильного, авиационного, котельного и т. д.) и сырья для последующей химической переработки.

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой её физическое разделение на фракции. Сначала промышленная нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей — этот процесс называется первичной сепарацией нефти[1].

Нефть поступает на НПЗ (нефтеперерабатывающий завод) в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1-С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Материальный баланс атмосферной перегонки западно-сибирской нефти

Вакуумная дистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины, и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов.

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.

По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на 3 вида:

    Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т. д. Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т. д. Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т. д.

Каталитический риформинг — каталитическая ароматизация нефтепродуктов (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов). Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85-180°С[2]. В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями, и октановое число бензина повышается примерно до 85. Полученный продукт (риформат) используется как компонент для производства автобензинов и как сырье для извлечения индивидуальных ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилолы.

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Наиболее распространённый процесс нефтепереработки

Каталитический крекинг — процесс термокаталитической переработки нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина и непредельных жирных газов. Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и легкий вакуумный газойль, задачей процесса является расщепление молекул тяжелых углеводородов, что позволило бы использовать их для выпуска топлива. В процессе крекинга выделяется большое количество жирных (пропан-бутан) газов, которые разделяются на отдельные фракции и по большей части используются в третичных технологических процессах на самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автобензина. Остаток крекинга является компонентом мазута.

Гидрокрекинг — процесс расщепления молекул углеводородов в избытке водорода. Сырьем гидрокрекинга является тяжелый вакуумный газойль (средняя фракция вакуумной дистилляции). Главным источником водорода служит водородсодержащий газ, образующийся при риформинге бензиновых фракций. Основными продуктами гидрокрекинга являются дизельное топливо и т. н. бензин гидрокрекинга (компонент автобензина).

Процесс получения нефтяного кокса из тяжелых фракций и остатков вторичных процессов.

Процесс получения изоуглеводородов (изобутан, изопентан, изогексан, изогептан) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства (изоп из изопентана, МТБЭ и изобутилен из изобутана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.

Алкилирование — введение алкила в молекулу органического соединения. Алкилирующими агентами обычно являются алкилгалогениды, алкены, эпоксисоединения, спирты, реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диазоалканы.

Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных технологических процесса:

1. Первичная переработка – Разделение нефтяного сырья на фракции различных интервалов температур кипения;

2. Вторичная переработка – Переработка фракций первичной переработки путем химического превращения содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов;

3. Товарное производство – Смешение компонентов с использованием различных присадок, с получением товарных н/продуктов с заданными показателями качества.

Номенклатура продукции нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) может включать до 40 позиций, в тч:

Номенклатура н/продуктов, получаемых на конкретных НПЗ, зависит от состава и свойств поставляемой сырой нефти и потребностей в н/продуктах.

Газы, растворенные в нефти в количестве 1,9 % масс на нефть, и полученные при первичной перегонке нефти, состоят в основном из пропана и бутана. Это – сырье газофракционирующих установок и топливо (бытовой сжиженный газ).

Фракции нк -62 и 62-85оС имеют небольшое октановое число, поэтому направляется на установку изомеризации для повышения октанового числа.

Фракция 85-120 оС – это сырье каталитического риформинга для получения бензола и толуола, компонентов высокооктанового бензина.

Фракции 85-120 и 120-180 оС – сырье каталитического риформинга для получения компонентов высокооктанового бензина, и компонента реактивного топлива.

Фракции 230-280 оС и 280-350 оС – это фракции летнего и зимнего дизельного топлива. Цетановое число объединенной фракции 240 – 350 оС = 55 . Температура застывания -12 оС. Депарафинизация фракции 230 – 350 оС позволяет получить зимнее дизтопливо.

Фракция 350-500 оС – вакуумный газойль – сырье процессов каталитического крекинга и гидрокрекинга для получения высокооктанового бензина.

Фракция, выкипающая при температурах выше 500 оС – гудрон – используется как сырье установок термического крекинга, висбрекинга, коксования, производства битума.

Нефтепереработка – непрерывный технологический процесс, остановка которого предусмотрена только для проведения планово – предупредительного ремонта (ППР), ориентировочно каждые 3 года.

Одна из основных задач модернизации НПЗ, проводимой компаниями, – это увеличение межремонтного периода, который, к примеру, у Московского НПЗ составляет около 4,5 лет.

Основная техническая единица НПЗ – технологическая установка, комплекс оборудования которой позволяет выполнить все операции основных технологических процессов переработки.

– магистральные нефтепроводы (МНП) – основной для РФ вариант доставки сырой нефти,

Нефть поступает на заводской нефтетерминал (рис 1) в нефтяные резервуары (обычно, типа Шухова), который связан нефтепроводами со всеми технологическими установками завода.

Учет принятой на нефтетерминал нефти производится по приборам или путем замеров в нефтяных резервуарах.

Обессоливание служит для уменьшения коррозии технологического оборудования от сырой нефти.

Поступающую из нефтерезервуаров сырую нефть смешивают с водой для растворения солей и отправляют на ЭЛОУ – электрообессоливающую установку.

Электродегидраторы – цилиндрические аппараты со смонтированными внутри электродами – это основное оборудование ЭЛОУ.

Здесь под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), эмульсия (смесь воды и нефти) разрушается, вода собирается в низу аппарата и откачивается.

Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырье вводятся специальные вещества – деэмульгаторы.

Обессоленая и обезвоженная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферно-вакуумной перегонки нефти (АВТ – атмосферно-вакуумная трубчатка).

Нагрев нефти перед разделением на фракции производится в змеевиках трубчатых печей за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.

В последнее время актуальность приобрела задача перевода печей с жидкого на газообразное топливо, что повышает эффективность техпроцесса и существенно улучшает экологию..

Атмосферная перегонка обеспечивает отбор светлых нефтяных фракций – бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих при температуре до 360°С, выход которых может составлять 45-60% на нефть.

Нагретая в печи нефть разделяются на отдельные фракции в ректификационной колонне – цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость – вниз.

Различные по размеру и конфигурации ректификационные колонны используются на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них меняется в интервале 20 – 60.

Тепло подводится в нижнюю часть колонны и отводится с верхней части колонны, поэтому температура в колонне постепенно снижается от низа к верху.

В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, а жидкий мазут – остаток атмосферной перегонки, откачивается с низа колонны.

Вакуумная перегонка обеспечивает отбор масляных дистиллятов или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) от мазута.

На НПЗ топливно-масляного профиля – отбор масляных дистиллятов, на НПЗ топливного профиля – вакуумного газойля.

Термическое разложение углеводородов (крекинг) начинается при при температуре более 380°С, а конец кипения вакуумного газойля – при 520°С и более.

Перегонка при близком к вакууму остаточном давлении 40-60 мм рт ст позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С, что позволяет отбирать масляные фракции..

Паровые или жидкостные эжекторы – основное оборудование для создания разряжения в колонне.

Получаемая на блоке АВТ бензиновая фракция не может быть использована по следующим причинам:

– содержит газы, в основном пропан и бутан, в превышающем требования по качеству объеме, что не позволяет использовать их как компоненты автомобильного бензина или товарного прямогонного бензина,

– процессы нефтепереработки, направленные на повышение октанового числа бензина и производства ароматических углеводородов в качестве сырья используют узкие бензиновые фракции.

Поэтому используется техпроцесс, в результате которого от бензиновой фракции отгоняются сжиженные газы, и осуществляется ее разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем количестве колонн.

Продукты первичной переработки нефти, собственно, как и продукты в других техпроцессах переработки, охлаждаются:

– в теплообменниках, что обеспечивает экономию технологического топлива,

Далее продукты первичной переработки идут на очередные переделы.

Установка первичной переработки – обычно комбинированные ЭЛОУ – АВТ – 6 мощностью переработки до 6 млн т/ год нефти, в составе:

– блока ЭЛОУ, предназначенного для подготовки нефти к переработке путем удаления из нее воды и солей,

– блока АТ, предназначенного для разгонки светлых нефтепродуктов на узкие фракции,

– блока стабилизации, предназначенного для удаления из бензина газообразных компонентов, в тч коррозийно-активного сероводорода и углеводородных газов,

– блока вторичной разгонки бензиновых фракций, предназначенного для разделения бензина на фракции.

В стандартной конфигурации установки, сырая нефть смешивается с деэмульгатором, нагревается в теплообменниках, 4мя параллельными потоками обессоливается в 2х ступенях горизонтальных электродегидраторов, дополнительно нагревается в теплообменниках и направляется в отбензинивающую колонну.

Тепло к нижнейчасти этой колонны подводится горячей струей, циркулирующей через печь.

Далее частично отбензиненная нефть из колонны после нагрева в печи направляется в основную колонну, где осуществляется ректификация с получением паров бензина в верхней части колонны, 3 боковых дистиллятов из отпарных колонн и мазута в нижней части колонны.

Отвод тепла в колонне осуществляется верхним испаряющим орошением и 2мя промежуточными циркуляционными орошениями.

Смесь бензиновых фракций из колонн и направляется на стабилизацию в колонну, где сверху отбираются легкие головные фракции (жидкая головка), а снизу – стабильный бензин.

Стабильный бензин в колоннах подвергается вторичной перегонке с получением узких фракций, используемых в качестве сырья для каталитического риформинга.

Тепло к низу стабилизатора и колонн вторичной перегонки подводится циркулирующими флегмами, нагреваемыми в печи.

Мазут из основной колонны в атмосферной секции насосом подается в вакуумную печь, откуда с температурой 420 оС направляется в вакуумную колонну.

В нижнюю часть этой вакуумной колонны подается перегретый водяной пар.

С верха колонны водяной пар вместе с газообразными продуктами разложения поступает в поверхностные конденсаторы, откуда газы разложения отсасываются 3-ступенчатыми пароэжекторными вакуумными насосами.

Боковым погоном вакуумной колонны служат фракции, которые насосом через теплообменник и холодильник направляются в емкости.

В 3 сечениях вакуумной колонны организовано промежуточное циркуляционное орошение. Гудрон в низу вакуумной колонны откачивается насосом через теплообменник и холодильник в резервуары.

Аппаратура и оборудование АВТ-6 занимают площадку 265*130 м2, или 3.4 га.

– подстанцию, насосную станцию для перекачки воды и компрессорную станцию,

– конденсационно-холодильная аппаратура и промежуточные емкости, установленные на 1-ярусном ж/бетонном постаменте,

– многосекционные печи общей тепловой мощностью порядка 160 млн ккал*ч, используемых в качестве огневых нагревателей мазута, нефти и циркулирующей флегмы.

Фотографии установок первичной переработки различной конфигурации

Рис. 3. Установка ЭЛОУ-АВТ-6 Саратовского НПЗ. В центре – атмосферная колонна (показаны точки отбора фракций), справа – вакуумная

Рис. 4. Установки вторичной перегонки бензина и атмосферной перегонки на НПЗ «Славнефть-ЯНОС» (слева направо)

Рис. 5. Установка вакуумной перегонки мощностью 1,5 млн. тонн в год на Туркменбашинском НПЗ по проекту фирмы Uhde

Рис. 6. Установка вакуумной перегонки мощностью 1,6 млн. тонн в год на НПЗ «ЛУКОЙЛ-ПНОС». На переднем плане – трубчатая печь (жёлтого цвета)

Рис. 7. Вакуумсоздающая аппаратура фирмы Graham. Видны 3 эжектора, в которые поступают пары с верха колонны

Продукты первичной переработки нефти, как правило, не являются товарными н/продуктами.

Например, октановое число бензиновой фракции составляет около 65 пунктов, содержание серы в дизельной фракции может достигать 1,0% и более, тогда как норматив составляет, в зависимости от марки, 0,005% – 0,2%.

Кроме того, темные нефтяные фракции могут быть подвергнуты дальнейшей квалифицированной переработке.

Поэтому, нефтяные фракции поступают на установки вторичных процессов, которые обеспечивают улучшение качества н/продуктов и углубление переработки нефти.

Каталитический крекинг (каткрекинг) – важнейший процесс нефтепереработки, существенно влияющий на эффективность НПЗ в целом.

Сущность процесса заключается в разложении углеводородов, входящих в состав сырья (вакуумного газойля) под воздействием температуры в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора.

Целевой продукт установки КК – высокооктановый компонент бензина с октановым числом 90 п и более, его выход составляет 50 – 65% в зависимости от используемого сырья, применяемой технологии и режима.

Высокое октановое число обусловлено тем, что при каткрекинге происходит также изомеризация.

В ходе процесса образуются газы, содержащие пропилен и бутилены, используемые в качестве сырья для нефтехимии и производства высокооктановых компонентов бензина, легкий газойль – компонент дизельных и печных топлив, и тяжелый газойль – сырье для производства сажи, или компонент мазутов.

Мощность современных установок в среднем 1,5 – 2,5 млн т/год, но есть и 4,0 млн т/год.

Ключевым участком установки является реакторно-регенераторный блок.

В состав блока входит печь нагрева сырья, реактор, в котором непосредственно происходят реакции крекинга, и регенератор катализатора.

Назначение регенератора – выжиг кокса, образующегося в ходе крекинга и осаждающегося на поверхности катализатора. Реактор, регенератор и узел ввода сырья связаны трубопроводами (линиями пневмотранспорта), по которым циркулирует катализатор.

Мощностей каталитического крекинга на российских НПЗ в настоящее время недостаточно, и за счет ввода новых установок решается проблема с прогнозируемым дефицитом бензина.

Сырье с температурой 500-520°С в смеси с пылевидным катализатором движется по лифт-реактору вверх в течение 2-4 секунд и подвергается крекингу.

Продукты крекинга поступают в сепаратор, расположенный сверху лифт-реактора, где завершаются химические реакции и происходит отделение катализатора, который отводится из нижней части сепаратора и самотеком поступает в регенератор, в котором при температуре 700°С осуществляется выжиг кокса.

После этого восстановленный катализатор возвращается на узел ввода сырья.

Общая высота реакторно-регенераторного блока составляет 30 – 55 м, диаметры сепаратора и регенератора – 8 и 11 м соответственно для установки мощностью 2,0 млн т/год.

Продукты крекинга уходят с верха сепаратора, охлаждаются и поступают на ректификацию.

Каткрекинг может входить в состав комбинированных установок, включающих предварительную гидроочистку или легкий гидрокрекинг сырья, очистку и фракционирование газов.

Гидрокрекинг – процесс, направленный на получение высококачественных керосиновых и дизельных дистиллятов, а также вакуумного газойля путем крекинга углеводородов исходного сырья в присутствии водорода.

Одновременно с крекингом происходит очистка продуктов от серы, насыщение олефинов и ароматических соединений, что обуславливает высокие эксплуатационные и экологические характеристики получаемых топлив.

Например, содержание серы в дизельном дистилляте гидрокрекинга составляет миллионные доли %.

Получаемая бензиновая фракция имеет невысокое октановое число, ее тяжелая часть может служить сырьем риформинга.

Гидрокрекинг также используется в масляном производстве для получения высококачественных основ масел, близких по эксплуатационным характеристикам к синтетическим.

Линейка сырья гидрокрекинга довольно широкая – прямогонный вакуумный газойль, газойли каталитического крекинга и коксования, побочные продукты маслоблока, мазут, гудрон. Установки гидрокрекинга, как правило, строятся большой единичной мощности переработки – 3-4 млн т/год.

Обычно объемов водорода, получаемых на установках риформинга, недостаточно для обеспечения гидрокрекинга, поэтому на НПЗ сооружаются отдельные установки по производству водорода путем паровой конверсии углеводородных газов.

Технологические схемы принципиально схожи с установками гидроочистки – сырье, смешанное с водородосодержащим газом (ВСГ), нагревается в печи, поступает в реактор со слоем катализатора, продукты из реактора отделяются от газов и поступают на ректификацию.

Однако, реакции гидрокрекинга протекают с выделением тепла, поэтому технологической схемой предусматривается ввод в зону реакции холодного ВСГ, расходом которого регулируется температура. Гидрокрекинг – один из самых опасных процессов нефтепереработки, при выходе температурного режима из-под контроля, происходит резкий рост температуры, приводящий к взрыву реакторного блока.

Аппаратурное оформление и технологический режим установок гидрокрекинга различаются в зависимости от задач, обусловленных технологической схемой конкретного НПЗ, и используемого сырья.

Например, для получения малосернистого вакуумного газойля и относительно небольшого количества светлых (легкий гидрокрекинг), процесс ведется при давлении до 80 атм на одном реакторе при температуре около 350°С.

Для максимального выхода светлых (до 90%, в том числе до 20% бензиновой фракции на сырье) процесс осуществляется на 2х реакторах.

При этом, продукты после 1го реактора поступают в ректификационную колонну, где отгоняются полученные в результате химических реакций светлые, а остаток поступает во 2й реактор, где повторно подвергается гидрокрекингу.

В данном случае, при гидрокрекинге вакуумного газойля давление составляет около 180 атм, а при гидрокрекинге мазута и гудрона – более 300.

Температура процесса, соответственно, варьируется в интервале 380 – 450°С и выше.

В России технология гидрокрекинга внедрена в 2000х гг на НПЗ в Перми, Ярославле и Уфе, на ряде заводов установки гидроочистки реконструированы под процесс легкого гидрокрекинга.

Совместное строительство установок гидрокрекинга и каталитического крекинга в рамках комплексов глубокой переработки нефти представляется наиболее эффективным для производства высокооктановых бензинов и высококачественных средних дистиллятов.

В ходе вышеуказанных технологических процессов вырабатываются только компоненты моторных, авиационных и котельных топлив с различными показателями качества.

Например, октановое число прямогонного бензина составляет около 65, риформата – 95-100, бензина коксования – 60.

Другие показатели качества (например, фракционный состав, содержание серы) у компонентов также различаются.

Для получения товарных н/продуктов организуется смешение полученных компонентов в соответствующих емкостях НПЗ в соотношениях, которые обеспечивают нормируемые показатели качества.

Расчет рецептуры смешения (компаундирования) компонентов осуществляется при помощи модулей математических моделей, используемых для планирования производства по НПЗ в целом.

Исходными данными для моделирования являются прогнозные остатки сырья, компонентов и товарной продукции, план реализации н/продуктов в разрезе ассортимента, плановый объем поставок нефти. Таким образом возможно рассчитать наиболее эффективные соотношения между компонентами при смешении.

Зачастую на заводах используются устоявшиеся рецептуры смешения, которые корректируются при изменении технологической схемы.

Компоненты н/продуктов в заданном соотношении закачиваются в емкость для смешения, куда также могут подаваться присадки.

Полученные товарные н/продукты проходят контроль качества и откачиваются в резервуары товарно-сырьевой базы, откуда отгружаются потребителю.

– перевозка ж/д транспортом – основной способ доставки н/продуктов в России. Для погрузки в вагоны-цистерны используются наливные эстакады.

Цель переработки нефти (нефтепереработки) — производство нефтепродуктов, прежде всего различных видов топлива (автомобильного, авиационного, котельного и т. д.) и сырья для последующей химической переработки.

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции. Сначала промысловая нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей – этот процесс называется первичной сепарацией нефти[1].

Нефть поступает на НПЗ в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1-С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Материальный баланс атмосферной перегонки западно-сибирской нефти

Http://interesnienovosti1.ru/neft/atmosfernaya-pererabotka-nefti. html

Первые сведения о нефти появились почти пятнадцать веков назад, но до середины XIX века использование нефти промышленного значения не имело. Приблизительно в это же время в России начались интенсивные по­иски полезного применения нефти для нужд промышленности и сельского хозяйства.

В России в 1823 г. в Моздоке по проекту братьев Дубининых ив 1837 г. в селе Балаханы (Азербайджан) по проекту П. Воскобойникова были по­строены небольшие нефтеперегонные заводы, на которых в железных кубах осуществлялась перегонка нефти с целью получения осветительного керо­сина. В 60-х годах XIX века в районах Грозного и Баку были построены пер­вые нефтеперегонные заводы для промышленного производства керосина. В конце 70-х годов в Баку уже эксплуатировалось более 200 заводов, принад­лежащих отдельным лицам и фирмам. В XIX веке в России нефть была от­крыта только в районе Баку на Апшеронском полуострове и на Кавказе, и именно развитие этих двух районов положило начало российской нефтяной промышленности.

С открытием двигателя внутреннего сгорания Р. Дизелем началась но­вая эра применения светлых нефтепродуктов в промышленности. Широкое использование двигателей Р. Дизеля на нефтеналивных и военных судах резко увеличило потребность промышленности в нефтяном топливе. Л. Но­бель одним из первых поддержал Р. Дизеля в его изобретении и способст­вовал быстрому распространению дизельных двигателей. Кроме того, ком­пания Нобель нашла эффективное применение тяжелых фракций нефти в качестве дешевого топлива в паровых котлах после изобретения распыли­тельной форсунки для сжигания мазута. Это позволило резко увеличить прибыльность нефтяного бизнеса.

В 20-е и 30-е годы XX столетия в Баку были построены установки пер­вичной переработки нефти, причем некоторые установки вакуумной пере­гонки нефти работают до сих пор. По тем временам это позволило значи­тельно увеличить отборы фракций от нефти. Выбору оптимального варианта переработки способствует технологическая классификация нефтей. В ее ос­нову (табл. 1) положены:

Переработка нефти физическими и физико-химическими методами по­зволяет получить гамму продуктов топливного назначения и сырья для неф­техимического синтеза.

На первой стадии идет обезвоживание и обессоливание нефти, ее ректификация, т. е. разделение на фракции – бензиновую, светлые дистилляты, вакуумный газойль и гудрон (нефтяной остаток с началом кипения выше 538°С). Прямогонные бензиновые фракции поступают на риформинг, где происходит превращение парафиновых и циклических насыщенных углево­дородов в ароматические, и далее идут на смешение с другими бензиновыми фракциями для получения высокооктановых бензинов.

Светлые дистилляты проходят стадию ректификации, где разделяются на керосиновую и дизельные фракции, затем поступают на установки гидроочистки для удаления сернистых и азотных соединений, после чего дистил­ляты готовы к использованию.

Вакуумный газойль поступает на установки каталитического крекинга и гидрокрекинга. Каталитический крекинг позволяет переработать вакуум­ный газойль в катализат с высоким содержанием светлых нефтепродуктов. Получают:

– тяжелый нефтяной газ с высоким содержанием пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций;

– легкий газойль, содержащий большое количество ароматических уг­леводородов.

Гидрокрекинг – это каталитический крекинг, идущий под высоким дав­лением и в присутствии водорода. В процессе гидрокрекинга получается большое количество светлых нефтепродуктов с низким содержанием серы.

На установке алкилирования сжиженные олефины, поступающие с ка­талитического крекинга, реагируют с изобутаном в присутствии кислотных катализаторов с получением высокооктанового компонента бензина.

Установки коксования при высокой температуре позволяют превратить тяжелое остаточное сырье в светлые нефтепродукты, такие как бензин и ди­зельные фракции. Кроме того, получается также твердый материал, называе­мый коксом.

Чтобы получить высококачественную серу, необходимо на заводе иметь несколько различных установок по удалению и получению серы. Та­кие установки наиболее эффективно работают, когда перерабатывается вы­сокосернистая нефть. Производство масел и парафинов имеется не на каж­дом заводе, что обусловлено качеством перерабатываемой нефти. Чтобы по­лучить высококачественные масла, необходимо вакуумные фракции нефти направить на установки экстракции и депарафинизации для получения базо­вых масел, которые затем смешивают с присадками, чтобы получить товар­ные смазочные масла.

В 50-е годы начали получать мазут с температурой начала кипения бо­лее 350°С, что было обусловлено большим спросом на керосино-газойлевые фракции, используемые как дизельное топливо, а также развитием процессов каталитического крекинга и риформинга, на которых бензин получался луч­шего качества. Целевым продуктом становится крекинг-остаток, который ис­пользуется как печное или котельное топливо. Большое значение приобрета­ет процесс легкого термического крекинга тяжелых нефтяных остатков (вис-брекинг) с целью снижения вязкости котельных топлив. Значение процесса термического крекинга под давлением для получения бензина резко умень­шается. Термический крекинг начинают использовать также с целью получе­ния высокоароматизированного сажевого сырья и а-олефинов.

В настоящее время процесс термического крекинга не является пер­спективным (за исключением, пожалуй, висбрекинга) и новые установки неся.

Процесс коксования применяют в нефтеперерабатывающей промыш­ленности начиная с 20-х годов, но в те годы целевым продуктом был кокс.

В 40-е годы начали осуществлять изомеризацию легких бензиновых фракций и увеличивать ресурсы изобутана путем изомеризации н-бутана. В настоящее время используют установки изомеризации в основном по перво­му варианту.

В 60-е годы повышение требований к качеству продуктов переработки нефти привело к широкому внедрению гидрогенизационных процессов, осо­бенно гидроочистки и гидрокрекинга.

В России широкое развитие получили процессы гидроочистки светлых нефтепродуктов, а не процессы гидрокрекинга и гидрообессеривания тяже­лых нефтяных фракций и остатков.

В результате на сегодняшний день в целом ряде регионов страны мы имеем тяжелую экологическую обстановку, вызванную использованием ме­стными тепловыми электростанциями сернистых мазутов.

Нефть, добываемая из земных недр, содержит растворенные газы, воду и соли. Содержание газов колеблется от 1-2 до 4 мас. %. Эти колебания зави­сят в основном от типа нефти, условий ее стабилизации на промысле, вида транспортирования, атмосферных условий и ряда других факторов.

Подготовка нефти на промыслах заключается в ее сепарации (сниже­нии давления с отделением попутных газов), обезвоживании с разрушением эмульсий и отстое от механических примесей.

На месторождениях нефть, как правило, подвергается двух – или трех­ступенчатой сепарации. Газы I ступени сепарации под давлением 0,6-0,7 МПа направляют на газоперерабатывающие заводы (ГПЗ); газы II и III ступе­ней сепарации после компримирования также направляют на ГПЗ.

В зависимости от физических свойств нефти данного месторождения для более полного удаления попутного газа, а также лучшего разрушения эмульсии «вода-нефть» нефть перед последней ступенью сепарации подог­ревают. В этом случае, с одной стороны, улучшаются свойства нефти для дальнейшего транспорта, с другой – увеличивается объем выделяющихся га­зов, которые необходимо переработать на ГПЗ.

Попутные газы нефтедобычи являются ценным сырьем для нефтехи­мии, так как в них содержится значительное количество углеводородов С2-С5. Однако и сепарация нефти на промыслах не всегда достаточно полно обеспечивает выделение легких углеводородов из нефти, т. е. в нефти оста­ются углеводороды C1-C4, которые частично выделяются из нефти при ее

Хранении и транспорте. В целях уменьшения потерь нефти, а также в целях получения дополнительного количества углеводородов Сз-C5 используют процесс стабилизации нефти. В этом случае после отбора 2,2-3,2 мае. % уг­леводородов Сз-C5 удается сохранить в нефти достаточное количество угле­водородов С4-Сз, чтобы обеспечить в последующем необходимое качество бензинов.

На практике используют разные схемы подготовки нефти к транспорту и выделения легких углеводородов. Вариант схемы выбирают в зависимости от:

– возможного строительства установок по подготовке нефти и газопе­рерабатывающих заводов.

На рис. 1.1 представлена наиболее распространенная схема первичной подготовки нефти, осуществляемой в целях организации ее транспорта на нефтеперерабатывающие заводы и получения легкого углеводородного сы­рья.

Рис. 1.1. Подготовка нефти на промыслах: 1-сепараторы; 2-компрессор; 3-отстойник; 4-насосы; 5-газоперераба-тывающий завод; 6-нефтестаби-лизационная установка; I-пластовая нефть; II, Ill-газы первой и второй сепарации; IV-нестабильная нефть; V-вода для закачивания в пласт; VI-метан; VII-этан; VIII-нестабильный бензин; IX-метан и этан; Х-стаби-лизованная нефть; XI-фракция легких углеводородов

Процесс стабилизации нефтей, предназначенный для удаления легких углеводородов, может быть осуществлен разными методами. Для стабилиза­ции только нефтей на промыслах применяют одноколонные установки, а двух колонные установки используют для стабилизации нефти в одной ко­лонне и стабилизации газового бензина в другой. Последние используют для нефтей с высоким содержанием растворенных газов – более 1,5 мае. %.

На рис. 1.2 представлена одна из схем стабилизации нефти на действу­ющих установках.

Рис. 1.2. Стабилизация нефти на промыслах: 1-теплообменник; 2-печь; 3- насос; 4- ректификационная колонна; 5-конденсатор-холодильник; 6-емкость; I-нефть; П-несконденсировавшийся газ; Ill-широкая фракция легких углеводородов; IV-стабилизованная нефть

Нестабильная (сырая) нефть подогревается вначале в теплообмен­нике 1 потоком отходящей стабильной нефти, затем в печи 2 и поступает в ректификационную колонну 4 (стабилизатор). Легкие углеводороды, выхо­дящие с верха колонны, конденсируются в конденсаторе-холодильнике 5 и собираются в емкости 6, откуда они передаются потребителям как широкая фракция легких углеводородов. Стабильная нефть из куба колонны 4 прохо­дит теплообменник 1, где отдает тепло поступающей на установку сырой нефти, и направляется потребителям.

Ниже дан типичный состав широкой фракции легких углеводородов стабилизации нефти на установках такого типа в мас. %:

В среднем отбор широкой фракции легких углеводородов составляет 2,5 мас. % на нестабильную нефть. С одной стороны, он ограничивается воз­можностью подогрева нефти в печи 2 до температуры ниже температуры, при которой разлагаются органические соединения серы, и образуется серо­водород; с другой – температурой конденсации паров легких углеводородов в конденсаторе-холодильнике 5. На ряде установок для увеличения отбора ши­рокой фракции используют схему с циркуляцией горячего кубового потока нефти через трубчатую печь.

В целях увеличения выхода углеводородов С4-С5 при стабилизации нефти, но при одновременном уменьшении содержания в широкой фракции более тяжелых компонентов, используют схемы с двумя стабилизационными колоннами или устанавливают дополнительный сепаратор для кубового про­дукта стабилизационной колонны.

В России, как и в других странах, установки стабилизации нефти часто компонуют в едином технологическом комплексе, где перерабатывается по­путный нефтяной газ, а стабильная нефть используется в качестве абсорбента для извлечения из попутного газа газового бензина.

Нефть подвергается обезвоживанию: при неизменной концентрации солей в воде (без разбавления пресной водой) содержание воды уменьшается с 5-50 до 0,5-10 мае. %. В ряде случаев нефть вторично промывают чистой водой для удаления хлоридов и отстаивают в резервуарах. Окончательное обезвоживание и обессоливание нефти проводят на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) на специальных электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Нефть, поступающая с промыслов на нефтеперерабатывающие заводы, должна соответствовать нормативам, приведенным в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Характеристика нефтей, поступающих с промыслов на НПЗ

В Росси нефть на нефтеперерабатывающие заводы доставляется в ос­новном трубопроводным транспортом. Только некоторые заводы могут при­нять нефть по железной дороге, причем, как правило, по ней доставляют в основном газоконденсат. Водным транспортом нефть на нефтеперерабаты­вающие заводы практически не доставляется.

Иначе обстоит дело при доставке нефтепродуктов покупателю. Нефтепродуктопроводов на территории России недостаточно, поэтому завод по трубам откачивает светлые нефтепродукты – бензин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей – до ближайшей нефтебазы, которая нахо­дится в том же городе, что и завод. С нефтебаз все нефтепродукты отгружа­ются, как правило, железнодорожным транспортом. Темные нефтепродукты и часть светлых могут отгружаться железнодорожным транспортом прямо с завода. На некоторых заводах имеются продуктопроводы. Например, ПО «Нижний-Новгород нефтеоргсинтез» имеет трубопровод, по которому можно перекачивать светлые нефтепродукты из Нижнего Новгорода до западной границы России; из Рязани идет продуктопровод до Украины и т. д. Но надо отметить, что таких продуктопроводов мало.

Во время навигации в России нефтепродукты могут, перевозится по реке танкерами.

1.2. Подготовка нефти к переработке на нефтеперерабатывающих заво­дах

Глубокое обессоливание нефти обеспечивает снижение коррозии и уменьшение отложений в аппаратуре, увеличение межремонтных пробегов установок (особенно атмосферно-вакуумной трубчатки (АВТ), висбрекинга, термического крекинга и коксования), улучшение качества сырья для катали­тических процессов, а также товарных продуктов – топлив, битума и элек­тродного кокса.

Вода с растворенными в ней солями находится в извлеченной из пла­ста нефти в виде мелких капель размером от 1,6 до 250 мкм. Капли соленой воды сорбируют на поверхности естественные эмульгаторы, содержащиеся в нефти, нефтяные кислоты, асфальтено-смолистые вещества, микрокристаллы парафинов, механические примеси. Это затрудняет слияние и укрупнение капель. В настоящее время подготовка нефтей к переработке проводится в два этапа: на промысле и непосредственно на нефтеперерабатывающем предприятии.

На нефтеперерабатывающих заводах в результате подготовки нефти содержание в ней воды снижается до 0,1 мас. % и содержание солей до 3-5 мг/л. При содержании воды 0,1 мас. % и ниже в нефти остаются только мель­чайшие капли воды размером менее 4,3 мкм. Время осаждения таких капель велико, скорость осаждения их составляет 1*10 -7 м/с. Из-за низкой концен­трации капель частота их столкновения и вероятность укрупнения весьма не­велики. Указанное обстоятельство заставляет ограничиваться остаточным содержанием воды около 0,1 мас. %.

В случае если на завод поступает нефть с содержанием солей 100 мг/л, воды 0,5 мас. %, – только обезвоживание до 0,1 мас. % позволит снизить со­держание солей лишь в пять раз – до 20 мг/л. Таким образом, для достижения концентрации солей в нефти менее 5 мг/л необходимо уменьшить также со­леность воды примерно в пять раз за счет разбавления ее пресной водой.

После электрообессоливающей установки в нефти снижается также содержание никеля и ванадия в 1,5-3 раза. Однако не отмечается про­порциональность между степенью удаления хлоридов и тяжелых металлов. Типовая схема ЭЛОУ, используемой на НПЗ, представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Принципиальная схема электрообессоливающей установки: 1, 7, 8, 9, 14-насосы: 2-теплообменники; 3- инжекторный смеситель 4-электроды: 5, 12-клапаны автоматического сброса соленой воды; 6,11-электродегитраторы; 10-диафрагмовый смеситель; 13-отстойник; I-сырая нефть; П-деэмульгатор; Ill-раствор щелочи; IV-вода; V-обессоленная нефть; А, Б, В, Г-зоны обессоливания

Сырая нефть прокачивается через теплообменники 2 и с температурой 80-120°С поступает в электродегидратор первой ступени 6. Перед насосом 1 в нефть вводится деэмульгатор, а после теплообменников – раствор щелочи, чтобы довести рН воды до 7,0-7,5. Подача раствора щелочи необходима для подавления сероводородной коррозии и нейтрализации неорганических кис­лот, попадающих в нефть при обработке скважин кислотными растворами. Расход щелочи для повышения рН воды на единицу составляет Юг/т. Насо­сом 8 подается свежая вода на первую и вторую ступени электрообессоливания.

В инжекторном смесителе 3 нефть перемешивается с раствором щело­чи и водой, и смесь подается в нижнюю часть электродегидратора 6 через трубчатый распределитель с перфорированными горизонтальными отводами. Обессоленная нефть выводится из электродегидратора сверху через коллектор, конструкция которого аналогична распределителю. Благодаря такому расположению устройств ввода и вывода нефти обеспечивается равномер­ность потока по всему сечению аппарата. Отстоявшаяся вода отводится через дренажные коллекторы в канализацию или отстойник 13 (из отстойника вода возвращается в процесс). Из электродегидратора 6 сверху нефть, не полно­стью обезвоженная, поступает под давлением в электродегидратор второй ступени. Перед этим электродегидратором нефть смешивается со свежей во­дой в диафрагмовом смесителе 10. Вода для промывки предварительно по­догревается до 65-70°С. Обессоленная и обезвоженная нефть из верхней час­ти электродегидратора 11 отводится с установки.

В блоке электрообессоливания необходимо выделить четыре зоны обессоливания. В зоне А нефть смешивается со свежей промывной водой и деэмульгатором. Интенсивность смешения должна быть таковой, чтобы промывная вода диспергировалась до такого же распределения капель, как и пластовая. При недостаточном диспергировании промывная вода будет оса­ждаться в первую очередь, и эффект разбавления пластовой воды не будет достигнут. Обычно при расчетах принимают, что в этой зоне происходит полное смешение пластовой и промывной вод и концентрация хлоридов в каплях вновь образовавшейся эмульсии выравнивается. Наибольшее распро­странение на установках ЭЛОУ получили смесители двух типов 1 , инжектор и смесительный клапан. В качестве промывной воды используется речная вода или технологические конденсаты; содержание солей в промывной воде не должно быть более 300 мг/л.

В зоне Б происходит отстой наиболее крупных капель вновь образо­вавшейся эмульсии, а в зоне В под действием электрического поля интенси­фицируется столкновение и слияние мелких капель. Укрупненные капли опускаются в зону Б. В зоне Г происходит дополнительный отстой капель, выведенных из зоны В поднимающимся потоком нефти. Следует отметить, что в зонах Б и Г крупные капли, опускающиеся вниз, сталкиваются с мел­кими каплями, которые поднимаются с потоком нефти, и сливаются с ними.

Деэмульгаторы(преимущественно неионогенные, например блоксополимеры пропилен – и этиленоксидов с пропиленгликолем, оксиэтилированные алкиламины и фенолы, оксиэтилированные жирные кислоты), обла­дают большой поверхностной активностью и вытесняют эмульгаторы из по­верхностного слоя капель воды, образуя гидрофильный адсорбционный слой без структурно-механической прочности. На установках электрообессолива­ния применяют деэмульгаторы как водорастворимые, так и нефтерастворимые. Последние предпочтительнее, так как они в меньшей степени вымыва­ются водой и не загрязняют сточные воды. Кроме того, нефтерастворимые деэмульгаторы легче попадают на поверхность раздела фаз разрушаемой эмульсии и в силу этого являются более эффективными.

Обычно деэмульгаторы подают в нефть только на первую ступень, на вход сырьевого насоса.

При применении водорастворимых деэмульгаторов такая схема подачи не является оптимальной, так как деэмульгатор на каж­дой ступени частично растворяется в дренажной воде и его содержание в нефти может оказаться недостаточным для разрушения эмульсии. В связи с этим для обеспечения нормальной работы всех ступеней деэмульгатор пода­ют с большим избытком, что увеличивает затраты на обессоливание.

Водорастворимые деэмульгаторы применяют в виде 1-2%-х водных растворов. Нерастворимые в воде деэмульгаторы применяют в товарном виде и подают в нефть без разбавления.

Основными параметрами, расчет и оптимизация которых требуется при проектировании ЭЛОУ, являются следующие:

Параметры электрообессоливания должны быть выбраны такими, что­бы максимально интенсифицировать три основные стадии процесса – столк­новение, слияние (укрупнение) и осаждение капель воды. Рассмотрим основ­ные параметры и их влияние на процесс электрообессоливания более под­робно.

Температура.С повышением температуры уменьшается вязкость неф­ти, что ускоряет как столкновение и слияние, так и осаждение капель воды. Стабильность пленки, защищающей каплю, также снижается при повышении температуры, во-первых, за счет увеличения растворения и скорости диффу­зии естественных эмульгаторов в нефти и, во-вторых, за счет снижения вяз­кости и когезии, т. е. сцепления пленки. С увеличением температуры снижа­ется и расход деэмульгатора.

Обычно температуру повышают до достижения вязкости 2-4 мм/с. В справочниках приведены вязкости нефтей при двух температурах, как прави­ло, при 20 и 50°С.

Давление.В процессе обессоливания давление в электродегидраторах определяется давлением насыщенных паров нефти, перепадом давлений на каждой ступени ЭЛОУ и гидравлическим сопротивлением участков техноло­гической схемы после блока ЭЛОУ. Оно не должно превышать давления, на которое рассчитаны электродегидраторы.

Расход и схема подачи промывной воды.При двухступенчатом элек-трообессоливании применяют две схемы подачи промывной воды – парал­лельную и последовательную.

По первой схеме часть воды подается перед первой ступенью электро­обессоливания, а остальное количество – перед второй ступенью. По второй схеме промывная вода подается только перед второй ступенью, а вода второй ступени подается в первую ступень.

– качество сырья перед ЭЛОУ – содержание воды в нефти мае. % и со­держание солей в нефти, г/м 3 ;

– качество сырья после ЭЛОУ – содержание воды в нефти <0.20 масс.% и содержание солей в нефти, г/м 3 ;

– содержание солей в промывной воде рекомендуется принимать неболее 300 г/м 3 ;

– содержание воды в нефти после первой ступени электрообессоливания <0,25 мас. %.

Основным аппаратом ЭЛОУ является элекродегидратор. В настоящее время наибольшее применение на установках электрообессоливания полу­чили горизонтальные электродегидраторы. Преимущества их по сравнению с использовавшимися ранее вертикальными и шаровыми электродегидраторами следующие:

– более благоприятные условия осаждения, которые можно оценить от­ношением S/V (где S – средняя площадь горизонтального сечения, м 2 ; V – объем электродегидратора, м 3 ); чем больше S/V, тем лучше условия осаждения, так как снижается линейная скорость вертикального движения нефти и водя­ным каплям легче осаждаться;

– меньшая стоимость за счет сравнительно небольшого диаметра электродегидраторов, способных работать при повышенных давлениях и температурах;

– меньшее количество электрооборудования и более простая электрическая схема.

Характеристика отечественных электродегидраторов, применяемых на ЭЛОУ нефтеперерабатывающих предприятий, приведена в табл. 1.2.

Http://megalektsii. ru/s73339t3.html

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их в качестве компонентов товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех НПЗ. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья.

Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемых атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

В зависимости от направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными и соответственно этому — варианты переработки нефти.

Установки АВТ (атмосферно-вакуумные трубчатки) предназначены для первичной переработки нефти методом многократного (двух – и трехкратного) испарения. При первичной переработке нефти используются физические процессы испарения и конденсации нефтяных фракций, в то время как вторичные процессы переработки базируются в основном на деструктивных методах (термический, каталитический крекинг, гидрокрекинг, каталитический риформинг, изомеризация и др.).

Переработка нефти на АВТ с многократным (чаще всего — трехкратным) испарением заключается в том, что сначала нефть нагревают до температуры, позволяющей отогнать из нее фракцию легкого бензина. Далее полуотбензинеиную нефть нагревают до более высокой температуры и отгоняют фракции тяжелого бензина, реактивного и дизельного топлива, выкипающие до температур 350-360?C.

Остаток от перегонки (мазут) подвергается перегонке под вакуумом с получением масляных фракций или вакуумного газойля (сырье установок каталитического или гидрокрекинга). Установки АВТ, как правило, комбинируются с установками подготовки нефти к переработке (обезвоживание и обессоливание на ЭЛОУ). Кроме того, используются установки вторичной перегонки бензина для получения узких бензиновых фракций.

Еще более существенные экономические преимущества достигаются при комбинировании АВТ (или ЭЛОУ-АВТ) с другими технологическими процессами, такими как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т. д.

Перспективами развития установок АВТ является модернизация и повышение эффективности действующих контактирующих устройств, внедрение современных систем автоматизации, снижение потерь нефти и нефтепродуктов.

В Узбекской ССР имеются три нефтегазоносных района – Ферганская и Таджикская впадины и Бухаро-Хивинская нефтегазоносная область.

Ферганская депрессия расположена внутри Тянь-Шанской горной впадины и является структурной единицей эпиплатформенного орогена. Нефть и газ в Фергане добываются только в прибортовой части впадины, центральная же часть ее мало разведана. Разрез Ферганской впадины включает юрские, меловые, палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения. Меловые отложения представлены морскими, лагунными и континентальными образованиями. В ряде мест эти отложения нефтегазоносны (Северный Сох, Северный Риштан, Ходжиабад, Южный Аламышик и др.).

Нефти Ферганы являются малосернистыми, смолистыми и высокопарафинистыми.

Общее содержание светлых фракций, выкипающих до 350°C, составляет 42-55% при содержании бензиновой фракции до 200°C 18-25%.

По групповому углеводородному составу ферганские нефти относятся к парафино-нафтеновому типу. Содержание парафиновых углеводородов во фракциях, выкипающих до 200°C, составляет 50-60%, ароматических 11-20% и нафтеновых 26-33%. Во фракциях, выкипающих выше 200°C, содержание ароматических углеводородов несколько повышается. Исключением является высокоароматизированная нефть из меловых отложений месторождения Южного Аламышика, где содержание ароматических углеводородов в бензине до 150°С равно 39%, а с повышением температуры выкипания фракций количество ароматических углеводородов уменьшается.

Бензины с температурами выкипания до 150°C могут служить компонентами к авиационным бензинам, а с концом кипения 180 и 200°C – к автомобильным. Все бензины низкооктановые (47-52 пункта), поскольку в их составе преобладают парафиновые углеводороды.

Легкие керосины с температурами выкипания 120-240 и 12-280°C могут быть получены с выходом от 16 до 30%. Эти фракции характеризуются отсутствием меркаптановой серы, содержание общей серы находится в пределах требований технических норм.

Керосиновые фракции (150-280 и 150-320°C) по основным показателям отвечают требованиям на осветительные и тракторные керосины, выход которых составляет 20-30% на нефть.

Дизельные фракции, отобранные в различных температурных пределах выкипания, отличаются высокими цетановыми числами (50-54) и сравнительно высокими температурами застывания, что позволяется получать только летние сорта дизельных топлив.

Остатки с различными температурами отбора имеют высокие температуры застывания, вследствие чего ферганские нефти не могут быть рекомендованы для получения мазутов и дорожных битумов.

Таблица 1.1 – Основные физико-химические свойства Южно-Аламышикской нефти

Http://stud. wiki/manufacture/3c0a65625a3bc69b4c53b89421206d26_0.html

Добавить комментарий