Технологические процессы переработки нефти

Технологические процессы переработки нефти и газа обусловлены непрерывностью поступления сырья в различные аппараты и выводом из них продуктов. Прекращение потока перерабатываемого сырья, получаемых продуктов, циркулирующих в системе абсорбентов, и поступление на установки подсобных средств ( воды, пара, топлива, сжатого воздуха, хладагента) вызывает аварийную ситуацию, которая может привести к долговременной остановке всего производства. В этой связи обеспечение бесперебойной работы компрессоров и насосов имеет исключительно важное значение.  [1]

Технологические процессы переработки нефти ( гидрокрекинг, коксование, каталитический крекинг, гидроочиста и др.) позволяют получать из любого сорта нефти всю гамму необходимых продуктов.  [2]

Технологические процессы переработки нефти многостадийные. Каждая технологическая стадия представляет собой совокупность операций ( ряд соответствующих физических, химических, физико-химических процессов), которые обособлены в технологическом отношении и представляют собой самостоятельную законченную часть всего технологического процесса производства полуфабрикатов или готовой продукции.  [3]

Технологический процесс переработки нефти и газа представляет собой превращение сложных углеводородных соединений под воздействием высоких давлений и температуры, в результате чего возникают вещества с заданными составом и свойствами. Ход технологического процесса определяется расходом участвующих в нем веществ, температурой, давлением и уровнем вещества в технологических аппаратах. В ходе технологического процесса необходимо измерять состав и свойства, а также наличие примесей в исходных, промежуточных веществах и в конечном продукте. Для измерения указанных параметров технологического режима применяют измерительные устройства, рассмотренные в первой и второй частях настоящего учебника. Однако для управления технологическим процессом переработки нефти и газа необходимо, кроме того, контролировать специальные показатели, характеризующие свойства промежуточного продукта в некоторых точках технологической схемы, а также качество конечного продукта.  [4]

Технологические процессы переработки нефти многостадийные. Каждая технологическая стадия представляет собой совокупность операций ( ряд соответствующих физических, химических, физико-химических процессов), которые обособлены в технологическом отношении и представляют собой самостоятельную законченную часть всего технологического процесса производства полуфабрикатов пли готово. Например, АВТ – стадия первичной переработки нефти с использованием физических процессов получения различных фракции, которые перерабатывают на последующих стадиях.  [5]

Технологический процесс переработки нефти характеризуется рядом особенностей, оказывающих влияние на постановку учета затрат и калькулирование в нефтеперерабатывающей отрасли.  [6]

Технологические процессы переработки нефти и газа зачастую проводятся при повышенном давлении и существует возможность разрыва аппаратов и трубопроводов из-за внезапного превышения давления выше расчетного.  [7]

Совершенствование технологических процессов переработки нефти позволило обеспечить увеличение производства топлив, превосходящее рост нефтедобычи.  [8]

Непрерывность технологических процессов переработки нефти предъявляет жесткие требования к питанию технологических установок всеми видами энергии, так как перебои в ее подаче вызывают серьезные нарушения течения технологических процессов и могут быть причиной аварий.  [9]

Большинство технологических процессов переработки нефти характеризуются тем, что рабочее давление в аппарате может изменяться в зависимости от качества поступающего нефтепродукта и упругости их паров, кроме того, в течение рабочего цикла ( пробега) установки потери напора в аппаратах увеличиваются вследствие сокращения полезного поперечного сечения, вследствие различных отложений, осадков, продуктов коррозии и пр.  [10]

Для технологических процессов переработки нефти характерны высокие скорости химических реакций, высокие температуры и давления, взрыво – и пожароопасность. Для управления процессами переработки нефти используются автоматизированные системы – в распоряжении обслуживающего персонала имеются десятки и сотни различных приборов, регуляторов и других автоматических устройств.  [11]

Для технологических процессов переработки нефти, термического крекирования, каталитического крекирования, каталитического риформирования, гидроочистки и коксования нормы расхода топлива и энергии устанавливаются на 1 т перерабатываемого сырья; для технологических процессов производства масел и катализатора – на 1 m готовой продукции.  [12]

Управление технологическими процессами переработки нефти, в частности производством нефтяных битумов, в СССР ведется, как правило, стабилизацией косвенных параметров ( температуры, давления, расхода потоков) при помощичиндивидуальных автоматических регуляторов. Корректирование заданий автоматическим регуляторам осуществляется операторами вручную по результатам лабораторных анализов контрольных проб сырья, полуфабрикатов и конечных продуктов. Точность корректирования зависит от опыта и квалификации операторов, производится она обычно с большим опозданием и, следовательно, не отвечает оптимальным условиям ведения процесса. Дополнительные затруднения возникают при управлении периодическими и полунепрерывными процессами производства окисленных битумов, а также при измерении и регулировании расхода высоковязкого продукта, каким является битум.  [13]

Управление технологическими процессами переработки нефти, в частности производством нефтяных битумов, в СССР ведется, как правило, стабилизацией косвенных параметров ( температуры, давления, расхода потоков) при помощи индивидуальных автоматических регуляторов. Корректирование заданий автоматическим регуляторам осуществляется операторами вручную по результатам лабораторных анализов контрольных проб сырья, полуфабрикатов и конечных продуктов. Точность корректирования зависит от опыта и квалификации операторов, производится она обычно с большим опозданием и, следовательно, не отвечает оптимальным условиям ведения процесса. Дополнительные затруднения возникают при управлении периодическими и полунепрерывными процессами производства окисленных битумов, а также при измерении и регулировании расхода высоковязкого продукта, каким является битум.  [14]

В технологических процессах переработки нефти и сырья ( прямая переработка, каталитический крекинг, каталитический рифор-минг, гидроочистка, коксование) нормы расхода топлива и энергии устанавливаются на I т перерабатываемого сырья.  [15]

Http://www. ngpedia. ru/id345304p1.html

Одобрено научно-методическим советом специальностей 060502(5), 080502(н) – Экономика и управление на предприятии

В настоящее время основной задачей развитие нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности является углубление переработки нефти за счет внедрения современных процессов гидрокрекинга и каталитического крекинга. Изучение современных процессов нефтепереработки и нефтехимии является неотъемлемым условием подготовки экономистов-менеджеров по специальности 080502(н) – Экономика и управление на предприятии нефтяной и газовой промышленности.

Предметом изучения дисциплины являются: общие физико-химические закономерности химико-технологических процессов переработки нефти газа; технология производства в ключевых отраслях нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.

Объектом изучения являются предприятия, входящие в подотрасли нефтегазодобывающей и нефтехимической и газовой промышленности.

Цель изучения дисциплины состоит в овладении принципами и закономерностями функционирования технологических процессов переработки нефти и газа, формировании технологического экологического мышления, фундаментальной информационной базы для решения конкретных производственных задач.

Исходя из общей направленности дисциплины, рассматривается следующее: подготовка нефти; атмосферная, вакуумная разгонка; термические, термокаталитические и гидрогенизационные превращения углеводородов нефти. Особое внимание уделяется изучению технологии производства нефтепродуктов: олефинов, бензинов, керосинов, дизельных топлив; газотурбинных, печных и котельных топлив, сжиженных газов, нефтяных масел, парафинов и церезинов, ароматических углеводородов, и др.

Технология производства увязывается с вопросами охраны окружающей среды.

– подготовка студента к выполнению курсового и дипломного проектов;

– формирование у студентов знаний по промышленной технологии переработки нефти и газа;

– формирование знаний по оптимизации и выбору технологических схем;

– овладение основами технохимических расчетов нефте – и газопереработки.

Изучив представленный материал, студент, будет знать основные требования, предъявляемые к нефти, направляемой на первичную переработку и методы ее подготовки. Студент получит необходимые знания по работе установки элетрообессоливания нефти, методам разделения нефти на фракции на установках АТ и ВТ.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002 товарная нефть(нефтесмесь) может содержать до 1% воды и до 900 мг/л хлористых солей. Такую нефть невозможно разгонять на фракции на промышленных установках ввиду, того что вода и хлористые соли вызывают интенсивную коррозию оборудования особенно в присутствии сероводорода. Поэтому на нефтеперерабатывающих заводах поступающую нефть подвергают очистке на электрообессоливающей установке (ЭЛОУ). Эта установка обеспечивает снижение концентрации хлористых солей до уровня менее 5мг/л и содержания воды менее 0.1%.

Важно отметить, что в процессе обессоливания происходит практически полное удаление натрия, железа, магния, кальция, мышьяка и снижение концентрации ванадия более чем в 2 раза.

Поступающая на завод нефть содержит множество примесей, которые способствуют образованию эмульсий с водой, а присутствие сероводорода существенно ускоряют коррозию оборудования. Поэтому для большей эффективности очистки нефти применяют деэмульгаторы, способствующие разрушению эмульсии нефти с водой и содощелочной раствор, нейтрализующий агрессивное действие сероводорода и карбоновых кислот.

В промышленных условиях процесс обезвоживания и обессоливания нефти осуществляется на установках ЭЛОУ. При этом нефтяные эмульсии подвергаются химической, электрической, тепловой и механической обработке. В результате такой комплексной обработки нефтяные эмульсии разрушаются, и достигается требуемое обессоливание и обезвоживание нефти.

Химическая обработка нефти заключается в добавлении в нефть деэмульгатора и содощелочного раствора для разрушения эмульсий и нейтрализации кислых компонентов (сероводорода, карбоновых кислот и др.).

Электрическая обработка заключается в пропускании нефти через переменное электрическое поле с частотой 50 раз в секунду и с высоким напряжением (15-44 кВ). В результате электрической индукции капли воды поляризуются, деформируются (вытягиваются) и сливаются друг с другом (укрупняются). При этом возрастает скорость осаждения водяных капель.

Тепловая обработка заключается в подогреве нефти до 60-150 о С в зависимости от характеристик нефти (плотности, вязкости и др.) Обычно нефть нагревают до 70-90 о С. Повышение температуры до определенного предела понижает вязкость нефти, способствует разрушению эмульсии.

Механическая обработка заключается в интенсивном перемешивании нефти с водой для удаления солей и в отстаивании от воды.

Принципиальная технологическая схема установки ЭЛОУ приведена на рис. 1.

Рисунок – 1Принципиальная технологическая схема установки электрообессоливания нефти: I – сырая нефть, II – эмульгатор, III – содо-щелочной раствор, IV – свежая вода, V – обессоленная нефть, VI – вода из электродегидратора 2, VII – соленая вода из электродегидратора 1.

Смесь нефти деэмульгатора и содо-щелочного раствора нагревают в теплообменнике до требуемой температуры, затем смешивают в инжекционном смесителе с водой из электродегидратора второй ступени и направляют в электродегидратор первой ступени. В электродеридаторе от нефти отделяют соленую воду, которую направляют в систему очистки сточных вод. Нефть после смешения со свежей водой направляют в электродегидратор второй ступени. Обессоленную нефть направляют на установку атмосферной разгонки.

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции На этих установках вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств.

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

Установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными в зависимости от направлений использования получаемых нефтяных фракций.

На установках AT осуществляют первичную перегонку нефти с получением бензиновых, керосиновых, дизельных фрак­ций и мазута. На установки ВТ производят перегонку мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон использу­ют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

На современных заводах процессы перегонки нефти являются комбинирован­ными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной пере­гонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ — вторичная перегонка и т. д.

Мощность отечественных установок перегонки нефти изменяется в широких пределах от 0,5 до 8 млн. т нефти в год.

Выбор технологической схемы и режима атмосферной пере­гонки нефти осуществляется в зависимости от содержания в ней газов и бензиновых фракций.

При содержании в нефти газов, до 1,2 % по С4 включи­тельно, и относительно невысокой доли бензиновой фракции (12-15 %), выходом фракций до 350°С не более 45 % наиболее выгодно осуществлять на установках AT по схеме с одно­кратным испарением. Эта установка имеет одну сложную ректификационную ко­лонну с боковыми отпарными секциями.

При перегонке легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5-2,2 %) и бензиновых фракций (до 20-30 %) и фракций до 350 °С (50-60 %) используют атмосферную перегонку двукратного испарения. Эти установки имеют предварительную отбензинивающую колонну и сложную ректификационную колонну с боковыми отпарными секциями для разделения частично отбензиненной нефти на топливные фракции и мазут.

На рис. 2 приведена принципиальная технологическая схема блока атмосферной разгонки нефти ЭЛОУ-АВТ-6.

Рисунок – 2Принципиальная технологическая схема блока атмосферной разгонки нефти ЭЛОУ-АВТ-6

1 – отбензинивающая колонна, 2 – атмосферная колонна, 3 – отпарные колонны, 4 – атмосферная печь, I – нефть с ЭЛОУ, I I – легкий бензин, I I I – тяжелый бензин, IV – фракция 180-220 о С, V – фракция 220-280 о С, VI – фракция 280-350 о С, VII – мазут, VIII – газ, IX – водяной пар.

Нефть после обезвоживания и обессо­ливания на ЭЛОУ до­полнительно подогревают в теплообменниках и подают на разделение в колонну частичного отбензинивания. С верха этой ко­лонны отводят углеводородный газ, а легкий бензин конденсиру­ют и охлаждают в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и направляют в емкость орошения. При этом часть конденсата возвращают на верх колонны в качестве острого орошения.

Нефть после отбензинивания с низа колонны 1 подают в трубчатую печь 4, где нагревают до требуемой температуры и направляют в атмосферную колонну 2. Часть отбензиненной нефти из печи 4 возвращают в низ колонны 1 в качестве горя­чей струи. Тяжелый бензин отбирают с верха колонны 2, а сбоку через отпарные колонны 3 выводят топливные фракции 180-220 (230), 220 (230)-280 и 280-350 °С.

Кроме острого оро­шения, атмосферная колонна, имеет два циркуляционных орошения, которыми отводят тепло ниже тарелок отбора фракций 180-220 и 220-280 °С. В нижние части атмосферной и отпарных колонн подают перегретый водяной пар для отпарки легко кипящих фракций. Мазут выво­дят с низа атмосферной колонны, который направляют на блок вакуумной перегонки.

При разгонке самотлорской нефти получается, %: 19.1 – газа и нестабильного бензина (н. к. — 180 °С), 7.4 – фракции 180-220 °С, 11,0 – фракции 220-280 °С, 10,5 – фракции 280-350 °С и 52 – мазута.

Температура в отбензинивающей колонне поддерживается, на верху – 155, а в низу – 240 о С. Давление около 0,5 МПа.

Температура в атмосферной колонне поддерживается, на верху – 146, а в низу – 342 о С. Давление около 0,25 МПа.

На рис. 3 приведена принципиальна схема блока вакуумной разгонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6.

Рисунок – 3 Принципиальная схема блока вакуумной разгонки мазута ЭЛОУ-АВТ-6.

1 – вакуумная колонна, 2 – вакуумная печь, 3 – пароэжекторный вакуумный насос, I – мазут, I I – легкий вакуумный газойль, I I I – вакуумный газойль, IV – затемненная фракция, V – гудрон, VI – водяной пар, VII – газы разложения, VIII – водный конденсат и легкокипящие нефтепродукты.

Блок установки вакуумной перегонки ма­зута топливного профиля используется для получения вакуумного газойля широкого фракционного состава (350-500 °С). Вакуумный газойль используемого как сырье устано­вок каталитического крекинга, гидрокрекинга или пиролиза и термического крекинга.

С установки АТ мазут прокачивают через печь 2 в вакуумную колон­ну I. При этом смесь нефтя­ных и водяных па­ров, газы разложе­ния с верха колонны отсасывают вакуумной системой (при помощи пароэжекторного вакуумного насоса). Пары, после конденсации и охлаждения в холодильнике, разделя­ют в газосепараторе на газовую и жид­кую фазы. Газы от­сасывают пароэжекторным вакуумным насосом, а конденса­ты направляют в от­стойник для отделе­ния нефтепродукта от водного конденсата.

С верху колонны отбирают фракцию легкого вакуумного газойля (соляр). При этом часть его пос­ле охлаждения в теплообменниках возвращают на верх колонны в каче­стве верхнего циркуляционного орошения.

В середине колонны отбирают широкую (масля­ную) фракцию вакуумного газойля. Часть ее также после охлаждения используют как среднее циркуляционное орошение вакуумной колонны. Основную часть вакуумного газойля после теплообменников и холодильников выводят с установки и направляют на дальнейшую переработку.

Затемненную фракцию отбирают с нижней тарелки концентрационной части колонны. Часть этой фракции используют как нижнее циркуля­ционное орошение. Основное количество этой фракции выводят с установки или используют как рецикл вместе с загрузкой вакуумной печи.

Гудрон отбирают с низа вакуумной колонны и после охлаждения направляют на дальнейшую переработку. При этом часть гудрона после охлаждения в теплообменнике возвращают в низ колонны в качестве квенчинга. Для улучшения процесса отгонки в низ вакуумной колонны и в змеевик печи подают водяной пар.

В результате разгонки мазута (52%) в пересчете на исходную нефть, получено, %: 1.2 – легкого вакуумного газойля, 22 – вакуумного газойля и 28.8 – гудрона.

В процессе разгонки на верху колонны поддерживают температуру 125 о С, в низу – 352 о С. Остаточное давление в колонне поддерживают около 8.0 кПа.

Http://allrefrs. ru/1-54922.html

Существует первичная и вторичная переработку нефти. Целью первичной переработки служит отделение от нефтяной смеси соли и воды. Проведение эффективной процедуры обессоливания дает возможность предотвратить преждевременное коррозионное повреждение оборудования, разрушение катализаторов, повысить качество производимых нефтепродуктов. Далее сырье в атмосферных или вакуумно-атмосферных ректификационных колоннах проходит процесс разделения на фракции. Полученные продукты используют как готовую продукцию, например низкооктановые бензины, дизельное топливо, керосин, либо переводят на следующий этап переработки.

В связи с тем, что установки первичной переработки нефти определяют общезаводской баланс, эффективность работы этих установок является одним из ключевых факторов в целях повышения прибыльности нефтеперерабатывающего предприятия. Поскольку процесс ректификации довольно энергоемкий, установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти являются наиболее крупными энергопотребителями на НПЗ.

Разработка оптимальной схемы отдельных узлов, рациональное применение энергетических потоков, обеспечение современных установок соответствующим оборудованием, методами контроля и автоматики позволяют обеспечить высокие технико-экономические показатели промышленной установки.

В нынешнее время развитие отечественной нефтеперерабатывающей отрасли для установок атмосферно-вакуумной перегонки нефти важно решение следующих проблем:

– повышение выходов дистиллятных фракций, соответствующих требованиям по номенклатуре и качеству;

– уменьшение энергозатрат системы атмосферно-вакуумной перегонки нефти;

– поддержка устойчивой и эффективной работы установки при перемене качества используемого сырья, при низкой производительности, при внесении изменений в номенклатуру получаемых нефтепродуктов.

В связи с тем, что решение данных задач является актуальной проблемой нефтеперерабатывающей промышленности, была выявлена необходимость изучения именно установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти как объекта изучения технологических схем в разработанном УМК.

Установка атмосферно-вакуумной перегонки нефти предназначена для получения из нефти дистиллятов бензина, керосина, дизельного топлива, трех масляных фракций и гудрона. Кроме этих продуктов на установке получаются сухой и жирный газы, сжиженный газ (рефлюкс), легкий вакуумный газойль. На перегонку обычно поступают нефти или смеси нефтей с содержанием светлых дистиллятов от 42 до 50 % (масс.).

Технологическая схема установки представлена на рисунке 2.1. Исходная нефть насосом 1 несколькими параллельными потоками (на схеме показаны четыре потока) проходит через группу теплообменников 7, 8, 9, 10, 11, 12 и 13, где она нагревается до температуры 100-130°С. Использование такой системы нагрева нефти позволяет создать более эффективный теплообмен. После теплообменников для усреднения температуры потоки нефти смешиваются в общем коллекторе (на схеме не показан). Далее нефть снова четырьмя параллельными потоками направляется в две ступени электродегидраторов 14 (блок ЭЛОУ). По выходе из блока ЭЛОУ нефть нагревается вначале в параллельно включенных теплообменниках 15 и 16, а затем в теплообменнике 18.

Нагретая до 200-250°С нефть поступает в отбензинивающую колонну 19 по двум тангенциальным вводам. Из этой колонны сверху уходят газы, пары воды и легкой бензиновой фракции (с концом кипения 120-160°С). Для конденсации паров и охлаждения смеси служат аппарат воздушного охлаждения 20 и расположенный за ним водяной холодильник 21. В сепараторе 22 от сконденсированной легкой бензиновой фракции отделяются газ и вода. Газ, пройдя клапан, регулирующий давление в системе колонна 19 – сепаратор 22, направляется в секцию очистки от сероводорода, а вода с низа сепаратора 22, который снабжен регулятором межфазового уровня (вода-бензин), поступает в систему очистки сточных вод.

1, 7-9, 12, 13, 20-23 – насосы; 2, 14 – ректификационные колонны; 3, 15, 24, 27, 30 – аппараты воздушного охлаждения; 4, 16, 25. 23, 31 – холодильники; 10, 11, 23, 26, 29 – теплообменники; 5, 17 – газосепараторы-водоотделители; 6 – трубчатая печь; 18, 19 – отпарные колонны; I – обессоленная нефть; II – газ; III – легкий бензин; IV – вода; V – пар; VI – фракция дизельного топлива; VII – керосиновая фракция; IX – мазут; X – тяжелый бензин

Рисунок 2.1 – Технологическая схема процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти

Циркулирующая часть бензина (орошение) возвращается в колонну с помощью насоса 25, а балансовое его количество отводится из этого блока и передается в блок стабилизации бензина, в колонну-стабилизатор 59. Для поддержания температуры низа колонны 19 частично отбензиненная нефть забирается насосом 24, проходит змеевики печи 23 и, нагретая до 350-370°С, возвращается в нижнюю часть колонны. Балансовое количество отбензиненной нефти с помощью насоса 26 проходит через змеевики печи 27 и с температурой 370-380°С подается по двум тангенциальным вводам в атмосферную колонну 30.

Из колонны 30 сверху отводятся пары тяжелого бензина и воды, а также газы разложения, образовавшиеся при нагреве нефти в печи 27; они проходят аппарат воздушного охлаждения 31 и водяной холодильник 32. Полученная газожидкостная смесь газ-бензин-вода разделяется в сепараторе 33, с верха которого уходит газ (в топливную систему), а с низа – водяной конденсат (отводится и дренируется в систему очистки воды). Конденсат тяжелой бензиновой фракции отводится насосом 44 и вместе с фракцией легкого бензина передается на стабилизацию. В качестве орошения атмосферной колонны 30 используется верхнее циркуляционное орошение. Циркулирующая жидкость (флегма) с третьей тарелки (сверху) колонны 30 поступает через аппарат воздушного охлаждения 34 и водяной холодильник 37 на прием насоса 43 и этим насосом закачивается на верхнюю тарелку колонны.

Керосиновая фракция выводится с низа отпарной колонны 35 насосом 42 через теплообменник 7 и аппарат воздушного охлаждения 6 отводится с установки.

Фракция дизельного топлива выводится из отпарной колонны 36 насосом 41. Тепло дизельного топлива используется в теплообменнике-подогревателе 78 колонны 68, затем – в теплообменнике 9. После охлаждения в аппарате воздушного охлаждения 4 фракция дизельного топлива отводится с установки. Для увеличения отбора дизельного топлива в низ колонны 30 подается перегретый (400°С) водяной пар. Пар подается и в отпарные колонны 35 и 36 для удаления легких фракций.

Атмосферная колонна 30 имеет еще два циркуляционных орошения. Среднее циркуляционное орошение – флегма забирается с ректификационной отборной тарелки насосом 38, прокачивается через теплообменник 10, аппарат воздушного охлаждения 28 и возвращается в колонну 30 на три тарелки выше отборной. Нижнее циркуляционное орошение – флегма забирается с отборной тарелки насосом 39, прокачивается через теплообменник 15, аппарат воздушного охлаждения 29 и возвращается в колонну на третью расположенную выше тарелку.

С низа атмосферной колонны 30 насосом 40 откачивается мазут, который нагревается в змеевике вакуум-печи 56 и по двум тангенциальным вводам подается в вакуумную колонну 48. В сечении питания этой колонны над вводом сырья установлены отбойные тарелки для предотвращения «заноса» капель жидкого остатка. Для орошения верха колонны 48 используется верхнее циркуляционное орошение: первая масляная фракция с третьей верхней тарелки вакуумной колонны забирается насосом 51, прокачивается через теплообменник 12, аппарат воздушного охлаждения 47 и после него циркулирующая часть возвращается на верхнюю тарелку колонны 48. Балансовое количество первой масляной фракции отводится с установки.

Неконденсирующиеся вверху вакуумной колонны компоненты, представляющие смесь легких фракций, газов разложения, паров воды и воздуха (засасываемый через неплотности), выводятся из колонны 48 и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 46 (его может и не быть), затем в водяной холодильник поверхностного типа 45, после которого газожидкостная смесь поступает в систему создания вакуума.

Вторая масляная фракция выводится с низа отпарной колонны 49 насосом 54 и после теплообменника 11, аппарата воздушного охлаждения 3 откачивается с установки. Третья масляная фракция отводится с низа отпарной колонны 50 и направляется насосом 52 через теплообменник 13 и аппарат воздушного охлаждения 2 в резервуар.

Нижнее циркуляционное орошение вакуумной колонны 48 осуществляется с помощью насоса 55, которым флегма возвращается через теплообменники 16 и аппарат воздушного охлаждения 17 в колонну. Для увеличения отбора третьей масляной фракции в низ колонны 48 подают водяной пар. Гудрон с низа колонны 48 забирают насосом 53 и откачивают с установки через теплообменники 18 и 8 и аппарат воздушного охлаждения 5.

Нестабильные бензины из сепараторов 22 и 33 насосами 25 и 44 двумя параллельными потоками вначале проходят теплообменники 60 и 61, затем поступают в колонну 59. Питание колонны двумя потоками бензинов (легкого и тяжелого) в различные секции позволяет уменьшить расход энергии на стабилизацию бензина. В колонне 59 из бензиновой фракции удаляются растворенные газы, которые выводятся сверху и направляются в аппарат воздушного охлаждения 58, затем в водяной холодильник 57 и сепаратор 72. В сепараторе 72 жирный газ отделяется от сконденсированных легких углеводородов, сжиженного газа (рефлюкса). Циркулирующая часть сжиженного газа нагнетается насосом 73 на верх колонны 59 в качестве орошения, а балансовое количество отводится на установку газофракционирования, куда также направляют и жирный газ. Подвод тепла в низ стабилизационной колонны 59 осуществляется циркуляцией стабильного бензина с помощью насоса 74 через змеевик печи 75.

Стабильный бензин отбирается с низа колонны 59 и передается в блок вторичного фракционирования в колонны 62 и 68. С верха колонны 62 отводится фракция н. к. -85°С, которая направляется в колонну 68 в качестве парового питания. Циркулирующая часть фракции н. к. -85°С поступает в аппарат воздушного охлаждения 65, далее в холодильник 66, сборник 67 и насосом 77 подается на орошение колонны 62. С низа колонны 62 фракция 85-120°С (или 85-180°С) отводится с установки через теплообменник 61 и аппарат воздушного охлаждения 63. С верха колонны 68 отводится фракция н. к. -62°С, которая поступает в аппарат воздушного охлаждения 69, водяной холодильник 70, сборник 71, откуда циркулирующая часть подается на орошение колонны 68, а балансовое количество отводится с установки. Тепло в низ колонны 68 подводится от теплообменника 78 за счет тепла дизельного топлива. Выводимая с низа колонны 68 фракция 62-85°С насосом 79 отводится с установки через теплообменник 60 и аппарат воздушного охлаждения 64.

УМК дисциплины является объединением учебно-методических средств по дисциплине, предназначенных для обеспечения организационной и содержательной сторон системы образования, способов и средств обучения для наиболее полного решения задач, поставленных государственными стандартами высшего профессионального образования и федеральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

Учебно-методический комплекс дисциплин является базовым методом достижения цели оснащения учебного процесса учебно-методическими, справочными и иллюстративными материалами, дающими возможность повысить качество подготовки специалистов, а также задачи углубить в учебный процесс новейшие методики обучения.

– оказание поддержи студентам в процессе самостоятельного освоения теоретического материала;

– контроль полученных знаний, а именно самоконтроль, текущий контроль и межэтапная аттестация;

– тренировка с помощью применения необходимых специально разработанных учебных материалов;

– специальная информационная поддержка образовательного процесса (учебные и информационно-справочные материалы).

В образовательном процессе применяются активные и интерактивные режимы проведения занятий: доклады с презентацией, обсуждение презентации совместно со студентами, защита индивидуальных разработок, решение комплексов задач, обсуждение различных ситуаций по темам, конференции со специалистами разных областей.

Существуют различные виды образовательных методик, использующихся с целью расширения возможностей программы обучения. Одним из них является метод компьютерной симуляции: при помощи существующих программных комплексов воссоздается та или иная профессиональная, техническая, экономическая или иная ситуация, проблема или задача, процесс. Основываясь на этом, производится отработка принятия технических или управленческих решений. Важной особенностью данного подхода является применение студентом самостоятельного поиска и обработки информации по интересующим вопросам теоретического курса, при помощи консультации преподавателя, контакта с сокурсниками, разработки творческих объединений с распределением функций и пр.

Интерактивные видеокурсы с синхронными слайдами используются с целью оптимизации и повышения эффективности обучения за счет привлечения ими большого коэффициента передачи педагогического опыта, оказываемого на обучаемых преподавателем.

Интерактивное обучение базируется на полном контакте обучающихся со своим опытом и опытом своих коллег, потому как большая часть интерактивных заданий ссылаются на опыт самого учащегося.

Существуют активные формы обучения: где студенты предстают “субъектом” обучения, исполняют творческие задания, вступают в контакт с преподавателем. Основные инструменты данного метода это творческие задания, взаимный обмен информацией между студентом и преподавателем. Пассивные формы обучения отличаются тем, что учащиеся выступают в роли «объекта» образовательного процесса, и в их обязанности входит усвоение и восприятие материала, который передается им преподавателем. К таким методам относятся лекции, чтение, опрос и прочее.

Учебно-методические указания по выполнению практических и лабораторных работ – это учебно-методический комплекс, сочетающий в себе краткий обзор требуемых теоретических знаний и указания по выполнению тех или иных задач учебного курса.

В состав данного комплекса должны входить пример подробного решения поставленной задачи и рекомендации по выполнению всех типовых заданий, используемых в контрольных, лабораторных и аттестационных работах и на экзаменах.

В образце решения обязательно приводится не только алгоритм действий, но и разъяснение, из чего именно используется именно заданная последовательность, чтобы студент в аналогичной ситуации мог повторить логическую цепь решения проблемы.

Дополнительно в решениях задач необходимы ссылки на применяемые формулы и методики решения. Если используемый способ решения не освещен в данной дисциплине, то он должен быть растолкован у методическом комплексе.

Структура учебно-методического комплекса содержит в себе следующие элементы и разделы:

– Титульный лист. В данном разделе предусмотрено указание Министерства образования и науки Российской Федерации и полного наименование высшего учебного заведения, наименование изучаемой дисциплины, названия лабораторной или практической работы, год издания. Обязательным пунктом перехода УМК в работу является содержание блока УТВЕРЖДАЮ, заверенного заведующим кафедрой и блока РАЗРАБОТЧИКИ с указанием фамилий и инициалов авторов материала. На оборотной стороне титульного листа находится информация о рецензентах, библиографическое характеристики пособия, аннотация, знаки охраны авторского права.

– Цель работы. Данный раздел содержит цели и задачи практической или лабораторной работы, поставленные перед студентами при выполнении данной работы.

– Теоретическая часть – содержит тему лабораторной или практической работы, приводятся основные понятия, примеры.

– План выполнения работы. Данный раздел отражает алгоритм действий, необходимых для выполнения работы.

– Содержание отчета – блок, указывающий, какие результаты студент должен привести в отчете.

– Контрольные вопросы. Здесь приводится список вопросов для контроля полученных знаний в ходе практической или лабораторной работы, ответы на которые студент приводит во время защиты работы или, если это предусмотрено, в тексте отчета.

– Список литературы. Данный раздел содержит список использованных литературных источников, статей, книг, учебных пособий или электронных ресурсов, которые были применены при разработке учебно-методического пособия.

– Приложения. В приложениях приводится вся справочная информация, индивидуальные варианты заданий, образцы решения некоторых отдельных задач. Справочной информацией могут выступать технические данные приборов, руководство по используемым программным продуктам, справочные таблицы, словари терминов и сокращений и пр.

Самостоятельная работа студентов проводится с целью составления общекультурных и профессиональных знаний, развития способности применять знания, накопленный опыт и личностные качества для продуктивной деятельности в определенной области, в том числе:

– отработка умений по поиску и применению нормативной, правовой, справочной и специальной информации, а также других источников знаний;

– эффективного освоения и обобщения полученных теоретических знаний, их углубления и применение возможности использования их на уровне межпредметных отношений;

– развитие навыка применения полученных знаний в профессиональной деятельности и закрепления практических возможностей студентов;

– расширение познавательных возможностей студентов, развитие самостоятельности мышления;

-совершенствование активности деятельности студентов, творческой стороны деятельности, самостоятельности, ответственности и дисциплинированности;

– развитие способностей к самосовершенствованию, самопознанию, самоопределению, самообразованию;

– осуществление самостоятельных работ на семинарских, практических, лабораторных занятиях;

– принятие участия в аудиторных занятиях и решение заданий разного типа и уровня сложности; участие в проблемных лекциях, дискуссиях на проблемные темы, коллоквиумах, творческих мероприятиях и т. п.:

– глубокое освоение отдельных тем образовательных дисциплин, предусмотренных учебно-тематическими планами, конспектирование;

– заполнение хронологических таблиц, логических и типовых схем и т. п.;

– решение индивидуальных задач, таких как самостоятельная подготовка презентаций, докладов, рефератов, эссе, библиографических списков, резюме, глоссариев и т. д.;

– выполнение заданий; решение самостоятельных и контрольных работ, работа с домашним заданием, поиск ответов на контрольные вопросы, подготовка отчётов к практическим работам, самостоятельная работа с аппаратурой, знание терминов и понятий и др.;

– подготовка проектных заданий (разработка проектов, моделей, программ, макетов и т. п.);

– выполнение различных видов контрольных заданий, в том числе к текущему анализу успеваемости на протяжении семестра, аттестации в конце семестра, к Федеральному онлайн-экзамену;

– готовность к итоговой государственной аттестации, включающая подготовку к государственным экзаменам, разработка выпускной квалификационной работы;

– выполнение работ для участия в работе факультативов, специализированных семинаров;

– прохождение практик и решение предусмотренных ими задач, подготовка отчетов по итогам данных мероприятий.

Http://mydocx. ru/9-62319.html

Просмотров: 1803 Комментариев: 4 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно Скачать

1. Назначение и характеристика процесса ______________________ 2

2. Состав и характеристика сырья и продукция __________________ 5

В настоящее время вопрос о целесообразном использовании нефти стоит особенно остро. Увеличение выходов ценных товарных нефтепродуктов и продуктов нефтехимии стало одним из актуальных направлений совершенствования современной технологии переработки нефти.

Потребность промышленности, транспорта и сельского хозяйства в различных нефтепродуктах непрерывно растёт. Для удовлетворения растущей потребности в нефтепродуктах требуется сооружение – более мощных установок с улучшенными технико-экономическими показателями.

Головным процессом на каждом нефтеперерабатывающем заводе является первичная перегонка нефти.

Простейшей схемой первичной перегонки нефти является атмосферная трубчатая установка (AT). Из сырых нестабильных нефтей извлекают компоненты светлых нефтепродуктов — бензина, керосина, дизельных топлив. Остатком атмосферной перегонки является мазут. Он подвергается вакуумной перегонке. При этом получают вакуумные газойле или масляные фракции и тяжелый остаток — гудрон. Для получения из мазута вакуумных газойлей или масляных фракций сооружают атмосферно-вакуумные установки (АВТ). Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

Процессы первичной обработки нефти включает в себя удаление воды и солей из нефти, разделение нефти на фракции для последующей переработки или использования в виде товарной продукции.

На современных нефтеперерабатывающих заводах основным первичным процессом является Перегонка . Перегонка (дистилляция) – это процесс физического разделения нефти и газов на фракции, отличающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку.

Простая перегонка осуществляется постепенным, однократным или многократным испарением.

Перегонка с постепенным испарением состоит в постепенном нагревании нефти от начальной до конечной температуры с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Этот способ перегонки нефти и нефтепродуктов в основном применяют в лабораторной практике при определении их фракционного состава.

При однократной перегонке нефть нагревается до заданной температуры, образовавшиеся и достигшие равновесия пары однократно отделяются от жидкой фазы-остатка. Этот способ, по сравнению с перегонкой с постепенным испарением, обеспечивает при одинаковой температуре и давлении большую долю отгона. Это важное достоинство используют в практике перегонки нефти для достижения максимального отбора паров, при достижении максимального отбора паров при ограниченной температуре нагрева во избежание крекинга нефти.

Перегонка с многократным испарением заключается в последовательном повторении процесса однократной перегонки при более высоких температурах или низких давлениях по отношению к остатку предыдущего процесса.

Из процессов сложной перегонки различают перегонку с дефлегмацией и перегонку с ректификацией.

При Перегонке с дефлегмацией образующиеся пары конденсируют, и часть конденсата в виде флегмы подают навстречу потоку пара. В результате однократного контактирования парового и жидкого потоков уходящие из системы пары дополнительно обогащаются низкокипящими компонентами, тем самым несколько повышается чёткость разделения смесей.

Процесс Ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фракции, которые различаются по температуре кипения. Физическая сущность ректификации, протекающей в процессе перегонки нефти, заключается в двухстороннем массо – и теплообмене между потоками пара и жидкости при высокой турбулизации контактирующих фаз. В результате массообмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость высококипящими компонентами.

При определенном числе контактов между парами и жидкостью можно получить пары, состоящие в основном из низкокилящих, и жидкость из высекокипящих. компонентов. Ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости. При ректификации паров жидкое орошение создается путем конденсации части парового потока вверху колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости – путем испарения части ее внизу колонны.

Контактирование потоков пара и жидкости может производиться непрерывно (в Насадочных колоннах ) или ступенчато (в тарельчатых Ректификационных колоннах ).

Конструкция, аппаратов, предназначенных для ректификации, зависит от способа организации процесса в целом и способа контакта фаз. Наиболее простая конструкция ректификационных аппаратов при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести, на установках первичной перегонки нефти основным аппаратом процесса ректификации является Ректификационная колонна — вертикальный аппарат цилиндрической формы. Внутри колонны расположены тарелки – одна над другой. На тарелке происходит контакт жидкой и паровой фаз. При этом наиболее легкие компоненты жидкого орошения испаряются и вместе с парами устремляются вверх, а наиболее тяжелые компоненты паровой фазы, конденсируясь, остаются в жидкости. В результате в ректификационной колонне непрерывно идут процессы конденсации и испарения.

Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую практически требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей.

При проектировании атмосферно-вакуумных установок качество нефти является важнейшей характеристикой, поскольку именно оно определяет ассортимент продуктов и технологическую схему процесса, режим работы аппаратов и выбор конструкционных материалов, а также расход реагентов. Согласно технологической классификации нефтей класс нефти характеризует содержание серы, тип — выход моторных топлив, группа и подгруппа – выход и качество масел, вид – содержание парафина в нефти.

В нефтях присутствуют растворенные газы, вода 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, типа емкостей хранения на заводе, атмосферных условий и ряда других факторов. Удаляют газы обычно при стабилизации нефти на промыслах. Перед поступлением на установки первичной перегонки нефть следует тщательно обезвоживать и обессоливать.

Углеводородный газ – выводится в виде газа и головки стабилизации, используется как бытовое топливо и сырьё для газофракционирования;

Бензиновая фракция – выкипает в пределах 30-180°С, используется как компонент товарного автобензина, как сырьё установок каталитического риформинга, вторичной перегонки, пиролизных установок;

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

Дизельная фракция (атмосферный газойль) – выкипает в пределах 180 -350 С, используется как топливо для дизельных двигателей и сырьё установок гидроочистки;

Мазут (остаток атмосферной перегонки) выкипает выше 350°С, используется как котельное топливо или сырьё термического крекинга;

Вакуумный дистиллят (вакуумный газойль) – выкипает в пределах выше 350-500 С, используется как сырьё каталитического крекинга и гидрокрекинга; на НПЗ с масляной схемой переработки получают несколько (2-3) вакуумных дистиллятов;

Гудрон (остаток атмосферно – вакуумной перегонки) – выкипает при температуре выше 500°С, используется как сырье установок термического крекинга, коксования, производства битума и масел.

При выборе ассортимента вырабатываемой продукции необходимо учитывать качество нефти и требования, предъявляемые к качеству нефтепродуктов, например, выработку узких бензиновых фракций головной (н. к.-62 °С), бензольной (62-85 °С), толуольной (85-120 °С) и ксилольной (120-140 °С) можно принимать только при высоком содержании в них нафтеновых углеводородов. При низком и среднем содержании нафтеновых углеводородов предпочтительнее принимать схему выработки головной (н. к.-85 °С) и широкой (85-180 °С) бензиновых фракций с дальнейшим направлением последней на установки каталитического риформинга для получения высокооктановых компонентов бензинов.

Поскольку к нефтяным фракциям, полученным на установках первичной переработки нефти, нельзя предъявлять требования ГОСТ на товарные продукты, то выбранные фракции керосина и дизельного топлива после процесса гидроочистки должны соответствовать стандарту, а выход их при этом должен быть по возможности максимальным. Так, при гидроочистке дизельной фракции температуры выкипания 50 и 90 % снижаются на 5-15 градусов. Это необходимо учитывать при определении пределов выкипания указанных фракций. Если это условие не может быть соблюдено, то полученные фракции после вторичных процессов будут компонентами товарных топлив.

При определении качества керосина и дизельной фракции нужно иметь в виду также их температуру застывания и вспышки, плотность, вязкость.

При получении масляных фракций в вакуумной части установки основными показателями, определяющими отбор их по кривой ИТК, являются высокое потенциальное их содержание, большой индекс вязкости, вязкость, температура застывания, содержание нафтеновых углеводородов, серы.

Основные физико-химические и эксплуатационные свойства выбранных фракций сравниваются с показателями качества по ГОСТ на товарный вид продукции.

Сырая нефть, смешиваясь с деэмульгатором и раствором щелочи, поступает в теплообменный блок, где нагревается до оптимальной температуры. Затем нагретая нефть смешивается в эжекционных смесителях с промывной водой, поступающей из электродегидраторов второй ступени (Э-1/2 и Э-2/2), и подается в параллельно работающие электродегадраторы первой ступени (Э-1/1 и Э-2/1), сверху которых выводится частично обессоленная нефть, а снизу соленая вода на очистные сооружения. Частично обессоленная’ нефть из Э-1/1 и Э-2/1 поступает в. эжекционные смесители, где смешивается со свежей промывной водой, поступающей из емкости (Е), затем в электродегадраторы второй ступени, сверху которых выводится обессоленная и обезвоженная нефть на установку АВТ.

Напряжение между электродами поддерживается 32-33 кВ. Ввод сырья в электродегидратор и вывод из него осуществляется через расположенные в нижней и верхней части аппарата трубчатые перфорированные распределители (маточники). Маточники обеспечивают равномерное распределение восходящего потока нефти. В нижней части электродегидратора между маточником и электродами поддерживается определенный уровень воды, содержащий деэмульгатор, где происходит термохимическая обработка эмульсии и отделение – наиболее, крупных капель воды. В зоне между зеркалом воды и плоскостью нижнего электрода нефтяная эмульсия подвергается воздействию слабого электрического поля, а в зоне между электродами – воздействию электрического поля высокого напряжения.

С – смеситель; ТОБ – теплообменный блок; Е – емкость; Н-1, Н-2 – насосы; Э – электродегидраторы

Технологическая схема установки АВТ – рисунок 2 [1] (атмосферно-вакуумная установка) должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья наиболее экономичным способом. Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину отбора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технологические показатели.

В зависимости от мощности установки по сырью и свойств перерабатываемой нефти выбирают один из вариантов схем перегонки: однократного испарения с ректификацией в одной колонне (вариант 1), двукратного испарения в двух колоннах (вариант 2). Вариант 1 применяют для стабилизированных нефтей, в которых содержание бензиновых фракций не превышает 2-10 % мае. Схема по варианту 2 самая распространенная в отечественной практике, она наиболее гибка и работоспособна при значительном изменении содержания бензиновых фракций и растворенных газов, а также для сернистых и высокосернистых нефтей.

К атмосферному блоку перегонки нефти добавляется блок вакуумной перегонки мазута также по различным схемам: однократного испарения в одной ректификационной колонне, двукратного испарения с ректификацией в двух колоннах. Вакуумный газойль или масляные дистилляты можно выводить в виде паров, жидких дистиллятов через отпарные колонны, промежуточные емкости и т. п.

В случае выработки на установке узких бензиновых фракций делается выбор схемы блока вторичной разгонки бензиновой фракции.

Независимо от выбора блока вторичной разгонки в схеме установки должен быть предусмотрен блок стабилизации бензиновой фракции. Привыборе схемы-установки следует ознакомиться с типовыми схемами установок первичной перегонки нефти и мазута.

К-1 – отбензинивающая колонна; К-2 – атмосферная колонна; К-3 – отпарная колонна; К-4 – стабилизатор; К-5 – вакуумная колонна; Э-1 – Э-4 – электродегидраторы; П-1, П-2 – печи; КХ-1 – КХ-4 – конденсаторы-холодильники; Е-1, Е-2 – рефлюксные емкости; А-1 – пароэжекторный вакуум-насос;

I – нефти; II – головка стабилизации; III – стабильный бензин; IV – керосин; V – дизельная фракция; VI – вакуумный дистиллят; VII – гудрон; VIII – выхлопные газы эжектора; IX – деэмульгатор; X – вода в канализацию; XI – водяной пар.

Установка состоит из 2-3 блоков: 1) обессоливания; 2) атмосферной перегонки; 3) вакуумной перегонки мазута. Установка, состоящая только из первых двух блоков носит название атмосферной трубчатки (AT), из всех трёх блоков – атмосферно-вакуумной трубчатки. Иногда первый и третий выделяются в самостоятельные установки. Нефть насосом забирается из сырьевого резервуара и проходит теплообменники, где подогревается за счет теплоты отходящих продуктов, после чего поступает в электродегидраторы. В электродегидраторах под действием электрического поля, повышенной температуры, деэмульгаторов происходит разрушение водонефтяной эмульсии и отделение воды от нефти.

Вода сбрасывается в канализацию (или подаётся на упарку с выделением солей), а нефть проходит вторую группу теплообменников и поступает в отбензинивающую колонну К-1.

В колонне К-1 из нефти выделяется легкая бензиновая фракция, которая конденсируется в холодильнике-конденсаторе ХК-1 и поступает в рефлюксную ёмкость Е-1. Полуотбензиненная нефть с низа колонны К-1 подаётся через трубчатую печь П-1 в атмосферную колонну К-2. Часть потока полуотбензиненной нефти возвращается в К-1, сообщая дополнительное количество теплоты, необходимое для ректификации.

В колонне К-2 нефть разделяется на несколько фракций. Верхний продукт колонны К-2 – тяжелый бензин – конденсируется в холодильнике-конденсаторе ХК-2 и поступает в рефлюксную ёмкость Е-2. Керосиновая и дизельные фракции выводятся из колонны К-2 боковыми погонами и поступают в отпарные колонны К-3.

В К-3 из боковых погонов удаляются (отпариваются) легкие фракции. Затем керосиновая и дизельные фракции через теплообменники подогрева нефти и концевые холодильники выводятся с установки. С низа К-2 выходит мазут, который через печь П-2 подаётся в колонну вакуумной перегонки К-5.

В вакуумной колонне К-5 мазут разделяется на вакуумный дистиллят, который отбирается в виде бокового погона, и на гудрон. С верха К-5 с помощью пароэжекторного насоса А-1 отсасываются водяные пары, газы разложения, воздух и некоторое количество легких нефтепродуктов (дизельная фракция). Вакуумный дистиллят и гудрон через теплообменники подогрева нефти и концевые холодильники уходят с установки.

Для снижения температуры низа колонн К-2 и К-5 и более полного извлечения дистиллятных фракций в них полется водяной пар. Избыточная теплота в К-2 и К-5 снимается с помощью циркулирующих орошений.

Бензин из рефлюксных емкостей Е-1 и Е-2 после подогрева подается в стабилизационную колонну К-4. С верха К-4 уходит головка стабилизации – сжиженный газ, а с низа – стабильный бензин. Необходимая для ректификации теплота подводится в К-4 циркуляцией части стабильного бензина через печь.

– типов нагревательных печей, теплообменников, конденсаторов-холодильников;

Исходя из практических данных, необходимо установить общее число тарелок в колоннах, а также число тарелок, приходящихся на каждый отбираемый продукт.

Показатели технологического режима установок первичной переработки приводятся в таблице 1:

Таблица 1 – Показатели технологического режима установок первичной переработки

При выборе технологической схемы и режима атмосферной перегонки нефти руководствуются главным образом ее фракционным составом и, прежде всего, содержанием в ней газов и бензиновых фракций.

Перегонку стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количество растворенных газов (до 1,2 % масс.), относительно невысоким содержанием бензина (12-15 % мас.) и выходом фракций до 350 °С не более 45 % мас. энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках AT по схеме с однократным испарением, то есть с одной сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями. Установки такого типа широко применяются на зарубежных НПЗ. Они просты и компактны, благодаря осуществлению совместного испарения легких и тяжелых фракций, требуют минимальной температуры нагрева нефти для обеспечения заданной доли отгона, характеризуются низкими энергетическими затратами и металлоемкостью. Основной их недостаток — меньшая технологическая гибкость и пониженный (на 2,5-3,0 % мае.) отбор светлых фракций, по сравнению с двухколонной схемой, необходимость более качественной подготовки нефти.

Для перегонки легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5-2,2 % мае), бензиновых фракций (до 20-30 % мае.) и фракций до 350 °С (50-60 % мае.) целесообразно применять атмосферную перегонку двукратного испарения, то есть установки с предварительной отбензинивающей колонной и сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями для разделения частично отбензиненной нефти на топливные фракции и мазут. Двухколонные установки атмосферной перегонки нефти получили в отечественной нефтепереработке наибольшее распространение. Они обладают достаточной технологической гибкостью, универсальностью и способностью перерабатывать нефти различного фракционного состава, так как первая колонна, в которой отбирается 50-60% мае бензина от потенциала, выполняет функции стабилизатора, сглаживает колебания во фракционном составе нефти и обеспечивает стабильную работу основной ректификационной колонны.

Применение отбензинивающей колонны позволяет также, снизить давление на сырьевом насосе, предохранить частично сложную колонну от коррозии, разгрузить, печь от легких фракции, тем самым несколько уменьшить ее требуемую тепловую мощность.

Недостатками двухколонной AT более высокая температура нагрева отбензиненной нефти, необходимость поддержания температуры низа первой колонны горячей струей, на что требуются затраты дополнительной энергии. Кроме того, установка оборудована дополнительной аппаратурой: колонной, насосами, конденсаторами-холодильниками и т. д.

При выборе ассортимента вырабатываемой продукции необходимо учитывать качество нефти и требования, предъявляемые к качеству нефтепродуктов, например, выработку узких бензиновых фракций (головной (н. к.-62 °С), бензольной (62-85 °С), толуольной (85-120 °С) и ксилольной (120-140 °С)) можно принимать только при высоком содержании нафтеновых углеводородов. При низком и среднем содержании нафтеновых углеводородов предпочтительнее принимать схему выработки головной (н. к. 85 °С) и широкой (85-180 °С) бензиновых фракций с дальнейшим направлением последней на установки каталитического риформинга для получения высокооктановых компонентов бензинов.

Нефть и особенно ее высококипящие фракции, и остатки характеризуются невысокой термической стабильностью. Для большинства нефтей температура термической стабильности соответствует температурной границе деления примерно между дизельным топливом и мазутом по кривой ИТК, то есть приблизительно 350-360 °С. Нагрев нефти до более высоких температур будет сопровождаться ее деструкцией и, следовательно, ухудшением качества отбираемых продуктов перегонки.

В этой связи перегонку нефти и ее тяжелых фракций проводят с ограничением по температуре нагрева.

В условиях такого ограничения для выделения дополнительных фракций нефти, выкипающих выше предельно допустимой, температуры нагрева сырья, возможно, использовать практически единственный способ повышения относительной летучести компонентов – Перегонку под вакуумом . Например, перегонка мазута при остаточных давлениях в зоне питания вакуумной колонны 100 и 20 мм рт. ст. (133 и 30 кПа) позволяет отобрать газойлевые (масляные) фракции с температурой конца кипения соответственно до 500 и 600 °С. Обычно для повышения четкости разделения при вакуумной, а также и атмосферной перегонки применяют подачу водяного пара для отпаривания более легких фракций. Следовательно, с позиций термической нестабильности нефти технология ее глубокой перегонки, то есть с отбором фракций до гудрона, должна включать как минимум две стадии: атмосферную перегонку до мазута с отбором топливных фракций и перегонку под вакуумом мазута с отбором газойлевых (масляных) фракций я в остатке гудрона.

При переработке нефтей, содержащих серу, требуются дополнительные процессы гидроочистки для обессеривания нефтепродуктов, а для парафинистых нефтей – установки по депарафинизации фракций, особенно керосино-газойлевых.

Пользуясь, кривой истинных температур кипения (ИТК) сырья, устанавливают выходы продуктов перегонки в процентах на сырье исходя из выбранных пределов выкипания фракций. На рисунке 3 представлен пример установления выходов фракций и их показатели качества. После этого составляется материальный баланс установки в виде таблицы 2 [1].

М – молекулярная масса; t – температура кипения (индексы Нк – начало кипения, Кк – конец кипения); плотность; X J

В показатели выхода, определенные по ИТК, вносится поправка на реальный отбор от потенциала. Для газов C1 – С4 он составляет 0,98; фракции н. к. -62 °С — 1,05; фракции 62-180 °С — 0,98-0,99; керосиновой фракции — 0,97; дизельной фракции — 0,95; вакуумных дистиллятов — 0,8. Величины, выраженные в т/год, т/сут, кг/ч, подсчитываются из заданной годовой мощности установки, исходя из числа рабочих суток в году. Время, отводимое на ремонт оборудования, можно принимать в пределах 20-25 суток в год, тогда число рабочих дней в году составит 340-345.

Мощность установок ATи АВТ может составлять от 2 до 12 млн. т./год. Выход продукции на установках первичной переработки зависит от свойств исходной нефти, достигнутого отбора от потенциала светлых нефтепродуктов, вакуумного дистиллята и т. д. Материальный баланс первичной переработки типа ромашкинской (I) и самотлорской (II) приводится ниже.

Таблица 2 – Материальный баланс первичной переработки типа ромашкинской (I) и самотлорской (II) нефтей.

Http://www. bestreferat. ru/referat-231830.html

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. Дополнительно в состав нефти входит неуглеродная часть и минеральные примеси.

Углеродная часть нефти состоит из парафиновых (алканы), нафтеновых (цикланы) и ароматических (арены) углеводородов (см.

Парафиновые углеводороды (алканы) включают растворенные в нефти газообразные (С! —С4), жидкие (С5 —С15) и твердые (С„ gt; i5) соединения. Их количество в нефти находится в пределах 30-50%.

Газообразные парафиновые углеводороды присутствуют в нефти в растворенном состоянии. При выходе нефти на поверхность земли, когда давление нефти снижается, газообразные углеводороды выделяются из нее в виде попутных газов.

Жидкие парафиновые углеводороды составляют основную часть нефти и жидких фракций, получаемых при ее переработке.

Твердые парафиновые углеводороды растворены в нефти и могут быть из нее выделены.

Нафтеновые углеводороды (цикланы) представлены моно-, би – и полициклическими структурами с боковыми цепями или без них. Значительную часть нафтенов составляют производные циклопентана и циклогексана. Их суммарная концентрация в нефти равна 25 — 75 %.

Ароматические углеводороды (арены) имеют моноциклические (бензол, толуол, ксилолы) или би – и полициклические (нафталин, антрацен и др.) структуры. Их содержится в нефти 10 — 20 %.

Неуглеродная часть нефти состоит из сернистых, кислородных и азотистых органических соединений. Кислородные соединения нефти включают смолы, асфальтовые вещества и нафтеновые кислоты. Последние могут быть выделены из нефти едким натром. При этом получают натриевые соли, которые являются хорошими эмульгаторами.

Азотистые соединения нефти представлены веществами типа пиридина, хинолина и аминов.

Минеральные примеси в нефти — это механические примеси, минеральные соли и вода. Вода в нефти может находиться в двух видах: отделяемая из нефти при отстаивании и в виде стойких эмульсий, которые могут быть разрушены только специальными методами.

Фракционный состав нефти определяется фракционной перегонкой нефти, при которой нефть разделяется на фракции по температурам кипения.

Продукты переработки нефти: жидкие и газообразные топлива; осветительные керосины; растворители; смазочные масла; консистентные смазки; твердые и полутвердые смеси углеводородов (парафин, церезин, вазелин); нефтяные кислоты и их производные (сульфокислоты, жирные кислоты);

Перед переработкой нефть проходит стадию подготовки. Подготовка заключается в отделении газов и обезвоживании. Отделение газов осуществляют в аппаратах за счет снижения давления и уменьшения скорости движения нефти. При этом газы десорбируются из нефти и выделяются в атмосферу. Обезвоживание производится методом длительного отстаивания.

Первичные, или физические, методы, переработки нефти предполагают разделение нефти на отдельные компоненты или смеси компонентов с использованием разницы в их физических свойствах — температуре кипения или кристаллизации, растворимости.

Наибольшее распространение получил способ, основанный на использовании разницы температуры кипения компонентов нефти — прямая перегонка нефти.

К первичным методам относятся процессы атмосферной перегонки и вакуумной перегонки мазута. Они основаны на использовании разницы температуры кипения компонентов нефти. Перегонку осуществляют в атмосферных трубчатых (АТ), вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

Вторичные, или химические, методы основаны на глубоких деструктивных превращениях, которые претерпевают углеводороды нефти под влиянием высоких температур, давления или применения катализаторов. Наибольшее распространение среди этих процессов получил крекинг. Существует несколько разновидностей крекинга, различающихся значениями применяемых температур, использованием катализаторов.

Нефтеперерабатывающий завод представляет собой комплекс промышленных установок, число которых определяется ассортиментом производимых продуктов. Значительная часть этих продуктов — различные марки керосина, жидкого топлива, смазочных масел и парафина — представляют собой фракции, входящие в состав сырой нефти и выделяемые из нее в процессе перегонки.

На нефтеперегонном заводе, где осуществляются шесть технологических процессов, в том числе перегонка и крекинг, можно получить бензин, керосин и различные виды жидкого топлива. Для производства растворителей требуется еще два-три дополнительных процесса. Для производства смазочного масла — еще не менее пяти технологических процессов. Для получения разнообразной продукции — асфальта и консистентных смазок различных видов, кокса, смазочных масел, сжиженных нефтяных газов, алкилатов и других продуктов — необходимо проведение до 50 различных технологических процессов.

В последнее время на современных НПЗ России эксплуатируются установки по первичной переработке нефти комбинированного типа, в которых процессы обессоливания и обезвоживания нефти, атмосферная перегонка нефти и вакуумная перегонка мазута, процессы стабилизации бензиновых фракций, вторичной перегонки бензина объединены в единую технологическую схему. Это обеспечивает улучшение ряда технико-экономических показателей. На российских заводах, пущенных в эксплуатацию в 70 —80-е годы XX в., наибольшее распространение получили установки комбинированного типа мощностью 2,3 и 6 млн т /год.

Рассмотрим более подробно основные процессы, осуществляемые на нефтеперегонных заводах.

Http://knigi. link/ekologiya/tehnologicheskie-protsessyi-pererabotki-54482.html

1. Назначение и характеристика процесса ______________________ 2

В настоящее время вопрос о целесообразном использовании нефти стоит особенно остро. Увеличение выходов ценных товарных нефтепродуктов и продуктов нефтехимии стало одним из актуальных направлений совершенствования современной технологии переработки нефти.

Сырая нефть, смешиваясь с деэмульгатором и раствором щелочи, поступает в теплообменный блок, где нагревается до оптимальной температуры. Затем нагретая нефть смешивается в эжекционных смесителях с промывной водой, поступающей из электродегидраторов второй ступени (Э-1/2 и Э-2/2), и подается в параллельно работающие электродегадраторы первой ступени (Э-1/1 и Э-2/1), сверху которых выводится частично обессоленная нефть, а снизу соленая вода на очистные сооружения. Частично обессоленная’ нефть из Э-1/1 и Э-2/1 поступает в. эжекционные смесители, где смешивается со свежей промывной водой, поступающей из емкости (Е), затем в электродегадраторы второй ступени, сверху которых выводится обессоленная и обезвоженная нефть на установку АВТ.

Технологическая схема установки АВТ – рисунок 2 [1] (атмосферно-вакуумная установка) должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья наиболее экономичным способом. Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину отбора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технологические показатели.

Установка состоит из 2-3 блоков: 1) обессоливания; 2) атмосферной перегонки; 3) вакуумной перегонки мазута. Установка, состоящая только из первых двух блоков носит название атмосферной трубчатки (AT), из всех трёх блоков – атмосферно-вакуумной трубчатки. Иногда первый и третий выделяются в самостоятельные установки. Нефть насосом забирается из сырьевого резервуара и проходит теплообменники, где подогревается за счет теплоты отходящих продуктов, после чего поступает в электродегидраторы. В электродегидраторах под действием электрического поля, повышенной температуры, деэмульгаторов происходит разрушение водонефтяной эмульсии и отделение воды от нефти.

Показатели технологического режима установок первичной переработки приводятся в таблице 1:

Таблица 1 – Показатели технологического режима установок первичной переработки

Http://ua. coolreferat. com/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D1%8B_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B8_%D0%BD%D0%B5%D1%84%D1%82%D0%B8

1. Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения (первичная переработка) ;

2. Переработка полученных фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная переработка);

3. Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества (товарное производство).

Продукцией НПЗ являются моторные и котельные топлива, сжиженные газы, различные виды сырья для нефтехимических производств, а также, в зависимости от технологической схемы предприятия – смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из набора технологических процессов, на НПЗ может быть получено от 5 до более, чем 40 позиций товарных нефтепродуктов.

Нефтепереработка – непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая Установка – производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса.

В данном материале кратко описаны основные технологические процессы топливного производства – получения моторных и котельных топлив, а также кокса.

В России основные объёмы сырой нефти, поставляемой на переработку, поступают на НПЗ от добывающих объединений по магистральным нефтепроводам. Небольшие количества нефти, а также газовый конденсат, поставляются по железной дороге. В государствах-импортёрах нефти, имеющих выход к морю, поставка на припортовые НПЗ осуществляется водным транспортом.

Принятое на завод сырьё поступает в соответствующие емкости Товарно-сырьевой базы (рис.1), связанной трубопроводами со всеми технологическими установками НПЗ. Количество поступившей нефти определяется по данным приборного учёта, или путём замеров в сырьевых емкостях.

Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ – Электрообессоливащую установку (рис.2). Процесс обессоливания осуществляется в Электродегидраторах – цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества – Деэмульгаторы. Температура процесса – 100-120°С.

Обессоленная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферно-вакуумной перегонки нефти, которая на российских НПЗ обозначается аббревиатурой АВТ – Атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловлено тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках Трубчатых печей (рис.6) за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.

Атмосферная перегонка (рис. 3,4) предназначена для отбора Светлых нефтяных фракций – бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки – мазут.

Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в Ректификационной колонне – цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены Контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость – вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.

Вакуумная перегонка (рис.3,5,6) предназначена для отбора от мазута Масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон.

Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля – 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.

Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные Эжекторы (рис.7).

Получаемая на атмосферном блоке бензиновая фракция содержит газы (в основном пропан и бутан) в объёме, превышающем требования по качеству, и не может использоваться ни в качестве компонента автобензина, ни в качестве товарного прямогонного бензина. Кроме того, процессы нефтепереработки, направленные на повышение октанового числа бензина и производства ароматических углеводородов в качестве сырья используют узкие бензиновые фракции. Этим обусловлено включение в технологическую схему переработки нефти данного процесса (рис.4), при котором от бензиновой фракции отгоняются сжиженные газы, и осуществляется её разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем количестве колонн.

На заводах сооружается несколько установок первичной переработки во избежание полной остановки завода при выводе одной из установок в ремонт.

Http://www. oilreview. ru/ngd. php? neft21

3. НАЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВОК АВТ, ИХ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА, СЫРЬЕ И ПОЛУЧАЕМАЯ ПРОДУКЦИЯ

4. НАЗНАЧЕНИЕ ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ, КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА И ИЗОМЕРИЗАЦИИ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ, СЫРЬЕ И ПОЛУЧАЕМАЯ ПРОДУКЦИЯ, ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА, НАЗНАЧЕНИЕ, СУЩНОСТЬ ПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ.

Целями учебной практики является закрепление и углубление теоретической подготовки обучающегося и приобретение им практических навыков и компетенций в сфере профессиональной деятельности.

Задачей учебной практики является: закрепить знания, полученные студентами при изучении курса химической технологии и других химических дисциплин, научиться оценивать весь промышленный объект как большую химико-технологическую систему и грамотно описать ее иерархическую структуру; ознакомиться с типовыми решениями химико-технологических задач в обстановке крупного промышленного предприятия (реализация производственного процесса, работа контроля и автоматического управления, организация труда, охрана окружающей среды, безопасность промышленных объектов, организация работы центральной лаборатории, техноэкономических и опытно-конструкторских отделов; ознакомиться с важнейшими видами реакционной аппаратуры (реакторами), методами обеспечения оптимального технологического режима, с методами оценки опасности.

Трудно представить современную мировую экономику без энергии, транспорта, света, связи, радио, телевидения, вычислительной техники, средств автоматизации, комплекс. Уровень развития топливо-энергетического комплекса отражает социальные и научно-технический прогресс и часто определяет политику государства.

Экономически наиболее значимой составной частью топливо-энергетического комплекса ныне является нефтегазовый комплекс.

Нефть и газ — уникальные и исключительно полезные ископаемые. Продукты их переработки применяют практически во всех отраслях промышленности, на всех видах транспорта, в военном и гражданском строительстве, сельском хозяйстве, энергетике, в быту и т. д. Из нефти и газа вырабатывают разнообразные химические материалы, такие как пластмассы, синтетические волокна, каучуки, лаки, краски, дорожные и строительные битумы, моющие средства и многое другое.

Нефть представляет собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенными физическими константами, в частности температурой кипения при данном давлении Принято разделять нефть и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты называют фракциями или дистиллятами.

В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постоянно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения и конца кипения. Возрастающий дефицит нефти и газа выдвинул на первый план задачу использования высоковязких нефтей и природных битумов, которые ранее не рассматривались как конкурирующие источники химического сырья и как горючее. Уже с начала 80-х годов во многих странах начали вести интенсивные работы по добыче таких нефтей и битумов, подготовке их к переработке, разрабатывались технологии их химической переработки. Каждый из этих этапов принципиально отличается от соответствующих этапов добычи и переработки обычных нефтей, и поэтому вовлечение в энергохимический баланс страны высоковязких нефтей и природных битумов будет означать переход на новый научно-технический уровень в этой области.

Рис. 1 Поточная схема НПЗ по топливному варианту: П-1 — печь для нагрева сырья, Н-i — насосы, Т-i — теплообменники, С-i — сепаратор, V-i — клапаны-регуляторы, Х-i — холодильники, Р-i — рибойлер, К-1, К-2, К-3 — отбензинивающая, атмосферная и вакуумная колонны.

3. НАЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВОК АВТ, ИХ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА, СЫРЬЕ И ПОЛУЧАЕМАЯ ПРОДУКЦИЯ.

Технологические установки переработки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компоненты товарных нефтепродуктов. Они являются основой всех НПЗ. Здесь вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырьё 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.

Установки первичной перегонки нефти у нас получили название трубчатых (по-видимому, в период перехода от кубовых перегонных установок к установкам с нагревом нефти в змеевике печи). Соответственно, если установка рассчитана на перегонку нефти с отбором только светлых дистиллятов (бензин, керосин, дизельное топливо), кипящих до 350 °C, то ее именуют атмосферной трубчатой (AT) установкой. Если установка рассчитана на перегонку только мазута под вакуумом, она называется вакуумной трубчатой (ВТ) установкой. В общем же случае, когда установка предназначена для полной, глубокой перегонки нефти, ее называют атмосферно-вакуумной трубчатой (АВТ) установкой. При комбинировании ее с блоком глубокого обес-соливания нефти установку называют ЭЛОУ-АВТ.

Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ — AT, ЭЛОУ – АВТ, ЭЛОУ-АВТ-вторичная перегонка и т. д. На рис. 2 показана принципиальная технологическая схема такой установки, включающая 4 блока — ЭЛОУ, AT, ВТ и блок стабилизации и вторичной перегонки бензина (ВтБ).

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

На установках АТ осуществляют неглубокую нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки В Т предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

Мощности действующих сейчас АВТ колеблются от 0,5 до 10 млн т/год. Небольшие по мощности установки (0,5 — 2,0 млн т/год) строились в основном до конца 1950-х гг. В 1960-х гг. было начато массовое строительство установок ЭЛОУ-АВТ вначале на 3, а затем на 6 и 8 млн т/год. Самая крупная установка АВТ мощностью 11 млн т/год была построена в 1975 г. в Антверпене. В те же годы в США были пущены две установки мощностью по 10,5 млн т/год. В последующем строительство таких мощных установок не велось, и в большинстве своем мощность установок ЭЛОУ-АВТ сохранилась на уровне 6−8 млн т/год как у нас в стране, так и за рубежом. В перспективе из-за дальнейшего падения добычи нефти не исключено, что более выгодными вновь станут установки АВТ средней и малой мощности (2−3 млн т/год).

/ – резервуар с нефтью; 2 — электродегидраторы; 3, 4 и 5 — отбензинивающая, атмосферная и вакуумная колонны; 6 — стриппинги; 7 и 8 — колонны стабилизации и вторичной перегонки; 9, 10 — атмосферная и вакуумная печи; // – двухступенчатые пароэжекторные насосы; / – нефть, // и /// – углеводородный газ низкого и высокого давления; IV — сжиженный газ; V’ – головка бензина (Cf – 85 °С); VI — бензиновая фракция (85−180 °С); VII – нестабильный бензин; VIII — отбензиненная нефть; IX — тяжелый компонент бензина (100−180 «С); Х – керосин (140−240 °С); XI — дизельное топливо (200−350 ‘С), XII — мазут; XIII-смесь неконденсируемых газов; XIV — легкая газойлевая фракция (до 300 °С); XV — легкий вакуумный газойль (280−360 °С); XVI — вакуумный газойль (350−500 °С); XVII – гудрон (выше 500 °С); ВП и KB — водяной пар и его конденсат; ГС — горячая струя; ВЦО и ПЦО – верхнее и промежуточное циркуляционное орошение

На современном НПЗ установки АВТ являются головными во всей технологической цепи переработки нефти и определяют мощность завода в целом. Общее число дистиллятов, выделяемых из нефти на АВТ, колеблется от 7 до 10, и каждый из них направляется на дальнейшие технологические операции (очистка, облагораживание химического состава, каталитическая переработка). /

Первичная переработка нефти — это тепловой процесс, и поэтому он связан с существенными затратами энергоресурсов (топливо, вода, воздух на охлаждение, электроэнергия на перекачки, водяной пар). Удельные энергозатраты (расход энергоносителя, отнесенный к 1 т перерабатываемой нефти) для АВТ мощностью 6 млн т/год составляют:

Если перевести по соответствующим эквивалентам все эти энергоносители в топливный эквивалент, то на первичную перегонку 1 т нефти в среднем затрачивается 50 — 60 кг топлива с теплотой сгорания, близкой к теплоте сгорания нефти (или 60 -80 кг условного топлива).

Перегонка нефти на АВТ — это многоступенчатый процесс (обессоливание, отбензинивание, атмосферная и вакуумная перегонка, стабилизация и вторичная перегонка бензина), поэтому может рассматриваться как общий, так и поступенчатый материальный баланс перегонки нефти. В первом случае под материальным балансом понимают выход [в %(мас.)] всех конечных продуктов перегонки от исходной нефти, количество которой принимают за 100%. Во втором случае под материальным балансом каждой ступени понимают выход [в %(мас.)] продуктов перегонки на данной ступени (они могут быть не конечными, а промежуточными, как, например, в отбензиниваюшей колонне) от сырья данной ступени, которое принимается для каждой ступени за 100%.

Ниже речь пойдет об общем материальном балансе по конечным продуктам перегонки. Поступенчатый материальный баланс составляется при технологических расчетах АВТ.

Нефть (I)(100%) поступает на установку с содержанием минеральных солей от 50 до 300 мг/л и воды 0,5 — 1,0% (мае).

Углеводородный газ (II). Выход его от нефти зависит от содержания в ней растворенного после промысловой подготовки газа. Если нефть легкая (плотностью 0,8 — 0,85), то выход этого газа может составлять 1,5 — 1,8%(мас). Для тяжелых нефтей этот выход меньше [0,3 — 0,8%(мас.)], а для нефтей, прошедших стабилизацию, он равен нулю.

Из указанного выше общего выхода газа около 90% составляет газ, отбираемый в отбензинивающей колонне. В состав этого газа входят насыщенные углеводороды C1 — С4 с примесью С5. Низкое давление этого газа и его малые количества не позволяют использовать его на газофракционирующих установках (ГФУ) для выделения отдельных углеводородов, и этот газ часто используют как энергетическое топливо в печах АВТ. При достаточно высоком выходе этого газа (1,5% и выше) может быть экономически выгодным его сжатие газовым компрессором до более высокого давления (2−4 МПа) и переработка на ГФУ.

Сухой углеводородный газ стабилизации бензина (III) — это часть легких углеводородов C1 — C3, оставшаяся растворенной в бензине. Выход его невелик [0,1 — 0,2%(мас.)]. Давление его — до 1,0 МПа, поэтому он может направляться на ГФУ, но из-за малого количества направляется часто в газовую линию и сжигается в печах.

Сжиженная головка стабилизации бензина (IV)содержит в своем составе в основном пропан и бутаны с примесью пентанов. Выход ее также невелик [0,2 — 0,3%(мас.)]. Используется она в качестве компонента сжиженного бытового газа или газового моторного топлива для автомобилей (СПБТЛ или СПБТЗ).

Легкая головка бензина (V) — это фракция бензина н. к. -85 °С. Выход ее от нефти 4−6% (мае). Октановое число в зависимости от химического состава не превышает 70 (моторным методом), чаще всего составляет 60 — 65. Используется для приготовления нефтяных растворителей или направляется на каталитическую переработку (изомеризацию) с целью повышения октанового числа до 82 — 85 и вовлечения в товарные автомобильные бензины.

Бензиновая фракция 85 — 180 °C (VI). Выход ее от нефти в зависимости от фракционного состава последней может колебаться в широких пределах, но обычно составляет 10 — 14%. Октановое число этой фракции бензина низкое (ОЧм = 45 т 55), и поэтому ее направляют на каталитическое облагораживание (каталитический риформинг), где за счет превращения н-алканов и нафтенов в ароматические углеводороды ее октановое число повышается до 88 — 92, и затем используют как базовый компонент автомобильных бензинов.

Керосин (X). Здесь могут быть два варианта отбора этого погона нефти. Один вариант — это отбор авиационного керосина — фракции 140 — 230 «С. Выход ее составляет 10 — 12% и она используется как готовое товарное реактивное топливо ТС-1. Если из нефти такое топливо получено быть не может (по содержанию серы, температуре начала кристаллизации или другим показателям), то первым боковым погоном Xв атмосферной колонне выводят компонент зимнего или арктического дизельного топлива. Выход такого компонента (фракции 140 — 280 °C или 140 — 300 °С) составляет 14 — 18%(мас). Используется он либо непосредственно как компонент этих топлив (если удовлетворяет нормам на содержание серы и температуры помутнения и застывания), либо направляется на очистку от серы и выделение н-алканов (депарафинизацию).

Дизельное топливо (XI). Выход его 22 — 26%(мас), если потоком А" отбирается авиакеросин, или 10 — 12%(мас), если потоком Xотбирается компонент зимнего или арктического дизельного топлива. Как правило, этот поток является компонентом зимнего или летнего дизельного топлива непосредственно (если удовлетворяет нормам на содержание серы и температуру помутнения) или после очистки от серы и н-алканов.

Легкая газойлевая фракция (XIV). Выход ее составляет 0,5 -1,0%(мас.) от нефти. Как уже отмечалось, это фракция 100 -250 °С, она является результатом частичной термодеструкции мазута при нагреве его в печи. В состав ее входят поэтому не только насыщенные, но и ненасыщенные алканы. Используют ее как компонент дизельного топлива, если последнее направляется на гидроочистку от серы, или направляют в легкое котельное топливо.

Легкий вакуумный газойль (XV) — фракция 240 — 380 °C, выход ее от нефти 3 — 5%(мас). По своим качественным показателям она близка летнему дизельному топливу XIи чаще всего поэтому смешивается с ним и соответственно используется.

Вакуумный газойль (XVI) — основной дистиллят вакуумной перегонки мазута по топливному варианту (если нефть не позволяет получать масла высокого качества). Пределы его кипения 350 — 500 °C (в отдельных случаях 350 — 550 °С). Выход от нефти соответственно составляет 21 — 25%(мас.) (или 26 — 30%). Используется в качестве сырья процесса каталитического крекинга (для получения высокооктанового бензина и других моторных топлив) или гидрокрекинга (для получения авиационного керосина или высокоиндексных масел). Использовать его можно или непосредственно [если содержание серы в вакуумном газойле ниже 0,5%(мас.)], или после очистки от серы и других примесей (азота, металлов).

Если нефть (и соответственно мазут) позволяет получать высокоиндексные масла, то из вакуумной колонны 5 вместо одного погона XVIвыводят два погона масляных дистиллятов 350 -420 °С [выход от нефти 10 — 14%(мас.)] и 420 — 500 °C [выход 12 -16%(мас.)]- Оба погона направляют на очистку (от смол, высокомолекулярных ароматических соединений, парафина, серы) для получения из них базовых дистиллятных масел средней и высокой вязкости.

Гудрон (XVII) — остаточная часть нефти, выкипающая выше 500 °C, если отбирается вакуумный газойль с температурой конца кипения 550 °C. Выход его от нефти, в зависимости от содержания в ней асфальтосмолистых веществ и тяжелых углеводородных фракций, составляет от 10 до 20%(мас). В некоторых случаях, например при переработке тенгизской нефти, доходит до 5, а каражанбасской нефти — до 45%(мас).

Использование гудрона может быть осуществлено по нескольким вариантам:

Как остаточный битум (если нефть позволяет его получить) или как сырье для получения окисленного битума;

Как сырье для коксования и получения из него ценного нефтяного кокса (если нефть малосернистая);

Как сырье для получения базового остаточного масла (для нефтей 1 и 2 групп и подгруппы).

Кроме перечисленных целевых конечных продуктов перегонки нефти на АВТ получается несколько отходов переработки, к числу которых относятся следующие.

Сточная вода ЭЛОУ – это в основном вода, использованная для промывки нефти от солей Количество этой воды достаточно велико — 1−3%(мас.) от количества перерабатываемой нефти (на установке ЭЛОУ-АВТ мощностью 6 млн т/год это составит в сутки около 250 — 700 т).

Эта вода содержит растворенные минеральные соли, отмытые от нефти (от 10 до 30 г/л, рН 7,0 — 7,5), значительные количества деэмульгатора, а также эмульгированную в воде нефть (до 1%).

Из-за такого загрязнения сточная вода ЭЛОУ не может быть повторно использована в системе оборотного водоснабжения как хладагент и поэтому направляется на очистку. Очистка обычно многоступенчатая.

Конденсат водяного пара (KB). Водяной пар при первичной, перегонке используется как отпарной агент в ректификационных колоннах, как эжектирующий агент для отсоса парогазовой смеси из вакуумной колонны и как теплоноситель в ребойлерах. После конденсации все эти потоки образуют водяной конденсат разного качества.

Технологический конденсат (из колонн и эжекторов) непосредственно контактирует с нефтепродуктами и поэтому загрязнен эмульгированными в нем углеводородами и серосодержащими соединениями. Количество его составляет 2,5 — 3,0% на нефть. Направляется он на блок ЭЛОУ как промывная вода, либо на очистку, после чего может быть использован повторно для получения водяного пара.

Энергетический конденсат (из ребойлеров) является чистым и направляется на повторную генерацию водяного пара.

Неконденсируемый газ из эжекторов (XIII)представляет собой смесь легких углеводородов (до Q), сероводорода, воздуха и водяного пара. Выход смеси этих газов составляет в среднем около 0,05%(мас.) на исходную нефть (максимум — до 0,1%). Направляют газы в топку одной из трубчатых печей для дожига горючих составляющих.

Важной характеристикой работы АВТ является отбор суммы светлых дистиллятов и отбор суммы масляных дистиллятов.

4. НАЗНАЧЕНИЕ ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ, КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА И ИЗОМЕРИЗАЦИИ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ, СЫРЬЕ И ПОЛУЧАЕМАЯ ПРОДУКЦИЯ, ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

При термическом и каталитическом крекинге происходит перераспределение водорода, содержавшегося в сырье, между продуктами крекинга. Чем тяжелее фракционный состав сырья и чем больше в нем содержится асфальто-смолистых веществ, тем больше образуется при крекинге тяжелых, обедненных водородом компонентов: крекинг-остатка и кокса. Достаточно высокого выхода легких дистиллятных продуктов при минимальном коксоотложении или полном его отсутствии для глубоких форм крекинга тяжелого сырья можно достичь вводом водорода извне. Такая форма крекинга (как правило, в присутствии катализаторов) носит название деструктивной гидрогенизации. В нефтяной промышленности известны также процессы так называемой недеструктивной гидрогенизации. Как показывает само название, недеструктивная гидрогенизация заключается в простом (без разложения) насыщении водородом сырья, состоящего из непредельных углеводородов.

К промежуточной форме гидрогенизации относятся широко распространенные в настоящее время процессы гидроочистки. Назначением гидроочистки является удаление из нефтепродуктов сернистых соединений посредством каталитического воздействия на эти соединения водорода. В результате происходит разложение сернистых соединений с образованием сероводорода и насыщение непредельных углеводородов (образовавшихся в процессе и содержащихся в исходном нефтепродукте). Гидроочистка обычно сопровождается и некоторым разложением сырья, о чем свидетельствует присутствие в продуктах гидроочистки легких фракций, не содержащихся в сырье, и углеводородных газов.

Развитию процессов гидрокрекинга способствует все возрастающая добыча сернистых и высокосернистых нефтей. При переработке этих нефтей топливные компоненты получаются неудовлетворительными по содержанию серы. Сжигание в топках паровых котлов сернистых остатков — котельного топлива — вызывает сильнейшее загрязнение атмосферы.

Широкое развитие гидрогенизационных процессов позволяет получать топлива с ограниченным содержанием серы. Пониженные расходы водорода и умеренные давления в системе гидрокрекинга способствуют получению вполне удовлетворительных технико-экономических показателей процесса.

Процесс гидрокрекинга в его современных модификациях существует сравнительно недавно. Первая опытная установка небольшой мощности (около 150 т/сутки) была введена в эксплуатацию в 1959 г. Развитию процесса способствовало возрастание ресурсов низкокачественного сернистого сырья и интенсивное развитие каталитического риформинга, предоставившего нефтеперерабатывающим заводам источники водорода. Значительная гибкость гидрокрекинга позволяет направлять его как на получение максимального выхода бензина, так и на преимущественный выход средних и тяжелых дистиллятов.

По характеру перерабатываемого сырья процессы гидрокрекинга могут быть разбиты на две группы:

2) предназначенные только для переработки дистиллятов. Процессы первой группы представляют наибольший интерес, так как удельный объем тяжелых сернистых остатков, получаемых на заводах, непрерывно возрастает, но эти процессы более сложны. По способу промышленного осуществления процессы гидрокрекинга можно разделить на одно – и двухступенчатые, проводимые в аппаратах со стационарным и кипящим слоем катализатора.

При переработке остатков методом гидрокрекинга используется либо катализатор типа алюмо-кобальт-молибденового (процесс ПНХС АН СССР; зарубежный процесс гидроойл), либо катализаторы, применявшиеся на старых установках деструктивной гидрогенизации (процесс Варга). Основная трудность гидрокрекинга остаточного сырья — высокое содержание в нем асфальтенов, серы, азота и металлов, которые быстро дезактивируют катализатор. Для разрешения этой трудности в процессе, разработанном в Институте нефтехимического синтеза АН СССР, и в процессе гидроойл используется кипящий слой катализатора, что позволяет непрерывно обновлять состав последнего. В процессе Варга использована старая двухступенчатая схема деструктивной гидрогенизации, в которой предварительное облагораживание сырья достигается на дешевом, содержащем железо катализаторе, не подвергающемся регенерации.

Применительно к переработке остаточного сырья речь может идти или об относительно жестком гидрокрекинге, когда целевыми продуктами процесса являются светлые–бензин и дизельное топливо, или же о мягкой форме процесса, цель которого — получение малосернистого котельного топлива. В последнем случае суммарный выход газа и бензина не более 3–4 мае. % на сырье. Это котельное топливо можно получать с заранее заданным, допустимым для потребителя содержанием серы (1–1,5%). Расход водорода при этом невелик — он не превышает десятых долей процента на сырье. При обессеривании более чем на 70–75% расход водорода резко возрастает. Так, при обессеривании мазута арабской нефти с содержанием серы 3,0% на 40% (т. е. до 1,8% серы) расход водорода составляет всего 0,3%, а при углублении обессеривания до 70% (т. е. до 0,9% серы) он возрастает до 0,76%.

Вторая группа процессов предназначена для гидрокрекинга, более благородного по составу сырья — легких и тяжелых газойлей прямой гонки, коксования, каталитического крекинга. Эти процессы проводят на более активных бифункциональных платиновых катализаторах, однако обычно осуществляют предварительное обессеривание сырья. К числу процессов второй группы относятся, например, зарубежные системы гидрокрекинга, получившие название «изомакс», «юникрекинг», «изокрекинг».

Процесс каталитического риформинга предназначен для повышения детонационной стойкости бензинов и получения индивидуальных ароматических углеводородов, главным образом бензола, толуола ксилолов — сырья нефтехимии. Важное значение имеет получение в процессе дешевого водородсодержащего газа для использования в других гидрокаталитических процессах. Значение процессов каталитического риформинга в нефтепереработке существенно возросло в 90-е гг. в связи с необходимостью производства неэтилированного высокооктанового автобензина.

Установки каталитического риформинга являются в настоящее время почти обязательным звеном нефтеперерабатывающего завода. Назначение этого процесса — получение высоко ароматизированных бензиновых дистиллятов, которые используются в качестве высокооктанового компонента или для выделения из них индивидуальных ароматических углеводородов: бензола, толуола, ксилолов.

Сырьем для каталитического риформинга служат бензиновые или лигроиновые фракции прямой перегонки нефти и в меньшей степени дистилляты вторичного происхождения: бензины коксования, термического крекинга, гидрокрекинга и др. Поскольку выход этих фракций на нефть относительно невелик (обычно не превышает 15–20%), общий объем сырья, перерабатываемого на установках риформинга, а также мощность отдельных установок не столь велики, как при каталитическом крекинге. Однако удельный объем каталитического риформинга в долях от перерабатываемой нефти в настоящее время весьма значителен. Бензиновые фракции большинства нефтей содержат 60 — 70% парафиновых, 10% ароматических и 20 –30% пяти – и шестичленных нафтеновых углеводородов. Среди парафиновых преобладают углеводороды нормального строения и монометилзамещенные их изомеры. Нафтены представлены преимущественно алкилгомологами циклогексана и циклопентана, а ароматические — алкилбензолами. Такой состав обусловливает низкое октановое числе прямогонного бензина. обычно не превышающего 50 пунктов (по ММ).

Процесс каталитического риформинга протекает при высокой температуре и при значительном отрицательном тепловом эффекте реакции. Исходя из этого, в зону реакции должно подводиться тепло либо путем ввода теплоносителя, либо посредством разбивки объема катализатора на несколько зон, со ступенчатым подводом тепла в каждую зону. Наиболее распространен второй способ: каждый реактор содержит от 15 до 55% от общего объема катализатора. Проходя через слой катализатора, нагретое предварительно до 480–540° С сырье в смеси с циркулирующим водородом подвергается риформингу. При этом затрата тепла на реакцию вызывает падение температуры реакционной смеси, т. е. процесс протекает при затухающем температурном режиме. Осуществление реакции полностью в одном адиабатическом аппарате нецелесообразно, так как общий перепад температур был бы очень значительным. Так, для прямогонной фракции С6, содержащей 21,4% метилциклопентана и 25,4% циклогексана, при полном превращении нафтенов II бензол перепад температуры достиг бы 216° С. Такое снижение температуры с одной стороны уменьшило бы скорость процесса, а с другой, сдвинуло бы условия равновесия реакции в сторону, неблагоприятную для образования бензола.

Чем выше в сырье концентрация нафтеновых углеводородов и, следовательно, значительнее затрата тепла на реакцию, тем, очевидно, на большее число зон следует разделить реакторный блок, чтобы повысить среднюю температуру реакции. После каждой: «>пы смесь частично прореагировавшего сырья и продуктов реакции поступает в нагревательный змеевик трубчатой печи для восстановления исходной температуры. Каждая из реакционных зон оформляется в виде отдельного аппарата. Число ступеней промежуточного подогрева определяется химическим составом сырья и активностью катализатора: чем выше концентрация нафтеновых углеводородов в сырье и активнее катализатор, тем большего перепада температур следует ожидать в реакционной зоне, т. е. увеличивается необходимое число работающих реакторов.

Если продолжительность непрерывной работы катализатора невелика, то необходимо или наличие запасных реакторов для периодической регенерации катализатора, или переход на полностью непрерывный процесс с движущимся гранулированным катализатором (процесс гидроформинга).

При длительной непрерывной работе стационарного катализатора, достигающей нескольких месяцев (платформинг), процесс становится практически непрерывным.

Сущностью процесса изомеризации является каталитическое превращение легких нормальных парафиновых углеводородов в соответствующие углеводороды изостроения.

Наиболее ранняя модификация промышленного процесса изомеризации была предназначена для увеличения ресурсов изобутана — сырья для производства алкилата, являющегося высокооктановым компонентом авиабензинов. Первые промышленные установки такого типа начали строить в годы второй мировой войны. Сырьем для процесса служил нормальный бутан, выделяемый из газов нефтеперерабатывающего завода. Процесс изомеризации нормального бутана представлял особый интерес для тех заводов, на которых отсутствовали установки каталитического крекинга (известно, что газ каталитического крекинга достаточно богат изобутаном). Катализатором для процесса изомеризации служил хлористый алюминий, активированный НСl и используемый при мягком температурном режиме (90–120° С) и при повышенном давлении в реакционной зоне.

Значительно менее была тогда распространена изомеризация легких бензиновых углеводородов — нормальных пентана и гексана, изомеры которых могут быть использованы как компоненты высокооктановых бензинов.

В послевоенные годы в связи с резким падением спроса на авиационный бензин процесс изомеризации на некоторое время утратил свое значение. Однако спустя несколько лет интерес к нему вновь пробудился. Причиной этого явилось все возрастающее повышение требований к качеству автомобильных бензинов. Установки каталитического риформинга становятся практически непременным элементом нефтеперерабатывающего завода; сырьем для этого процесса являются бензины, выкипающие при температурах выше 62–85° С, а наиболее легкая часть бензина прямой гонки (головка) остается на заводе в виде компонента товарного бензина. Однако подавляющая масса перерабатываемых нефтей характеризуется низкооктановыми бензиновыми фракциями и даже головка бензина имеет обычно только удовлетворительное октановое число: так, бензин н. к. –85° С из ромашкинской нефти имеет октановое число всего 63,4. Подвергая эту фракцию изомеризации, можно повысить ее октановое число на 15–20 единиц за счет превращения содержащихся в ней нормальных парафиновых углеводородов.

Применение платинового катализатора позволило улучшить экономику процесса и повысить пропускную способность отдельных установок.

Продукты изомеризации используют не только в качестве высокооктановых компонентов, но и как сырье для нефтехимического синтеза. В основном это относится к изопентану, который путем дегидрирования перерабатывают в изопрен.

Термодинамически реакция изомеризации является низкотемпературной. Кроме того низкие температуры способствуют образованию более разветвленных изомеров. Поскольку углеводороды с разветвленной цепью имеют наиболее высокие октановые числа, при низком температурном режиме процесса изомеризации получается бензин лучшего качества.

Исследование механизма изомеризации показало, что эта реакция, очевидно, имеет последовательный характер, т. е. изомеры с двумя и тремя метильными группами образуются через стадию образования изомеров с одной метильной группой. Таким образом, при углублении процесса концентрация высокоразветвленных изомеров в продукте изомеризации увеличивается и тем самым повышается его октановое число.

Скорость изомеризации нормальных парафиновых углеводородов значительно возрастает с’ увеличением их молекулярного веса. Так, проводя изомеризацию при 340° С на катализаторе сульфид вольфрама, Г. Н. Маслянский с соавторами получил следующие относительные скорости изомеризации: для н-пентана — 1,0; н-гексана — 1,2; н-октана — 4,2. Отсюда следует, что процесс изомеризации целесообразно проводить селективно, т. е. для более легких фракций бензина — при более жестком режиме и наоборот.

Промышленные катализаторы процесса изомеризации могут быть разделены условно на два вида:

2) бифункциональные катализаторы, содержащие платину (или палладий) на кислотном носителе. Установлено, что для обоих видов катализаторов изомеризация протекает по карбоний-ионному механизму.

В присутствии хлористого алюминия изомеризацию проводят при мягком температурном режиме, что является несомненным достоинством процесса. Температуры промышленного процесса находятся в пределах 90–120° С. Повышение температуры ускоряет реакции изомеризации, но одновременно способствует протеканию побочных реакций крекинга.

Для увеличения выхода целевого продукта процесс ведут с рециркуляцией непревращенного сырья. В первом промышленном процессе изомеризации, получившем за рубежом название изомейт, катализатор используется в виде жидкого комплекса с углеводородным сырьем, активированного хлористым водородом.

В усовершенствованном в последующие годы процессе катализатор представляет собой раствор хлористого алюминия в треххлористой сурьме, также активированный безводным хлористым водородом (процесс бутамер). Для осуществления процесса в жидкой фазе применяется давление порядка 20 am. При переработке фракций н-пентана и тяжелее требуется циркуляция через реакционную зону небольших объемов водорода с целью подавления побочных реакций диспропорционирования — образования продуктов более легких и более тяжелых, чем сырье. Реактор изомеризации углеводородов в присутствии хлористого алюминия представляет собой мешалку, имеющую покрытие из никеля или никелевого сплава. Опыт эксплуатации промышленных установок показал, что решающее значение имеет тщательный контроль за содержанием влаги в сырье, которое не должно превышать 0,001%. Помимо хлористоводородной коррозии наблюдается воздействие агрессивной среды, образуемой хлористым алюминием с небольшими примесями олефинов и сернистых соединений сырья.

Соотношение объемов катализатор — сырье в реакторе составляет примерно 1:1. Продолжительность пребывания углеводородной фазы в реакторе 10–15 мин (применительно к бутану). Исследование кинетики процесса показало целесообразность разделения реакционного объема на 2–3 ступени, т. е. наличия двух-трех реакторов при сохранении той же длительности реакции.

Для поддержания высокой активности катализатора часть его ввиде шлама периодически удаляют из системы и восполняют свежим раствором. Однако расход катализатора при этом довольно иначителен и составляет на 1 м3чистого изобутана: 0,3 кг А1С13; 0,12 кг SbCI3; 0,12 кг НСl. Высокий расход катализатора, ограниченная мощность установок, обусловленная несовершенным контактом сырья и катализатора, а также затруднения, связанные с коррозией аппаратуры и оборудования, побудили нефтепереработчиков искать другие катализаторы, способные улучшить технико-экономический показатели процесса.

Советскими и зарубежными исследователями была проведена большая работа по подбору эффективных катализаторов для изомеризации; в частности, были испытаны сульфид вольфрама и различные модификации катализаторов, содержащих металлы платиновой группы на кислотном носителе. Основным недостатком катализаторов этой группы является высокая температура процесса (370–480° С), неблагоприятная для реакции изомеризации. Однако было показано, что если от продуктов реакции отделять непрореагировавший нормальный парафиновый углеводород, то это будет значительно благоприятствовать последующему углублению процесса при высокой температуре. Так, при повышении температуры изомеризации на сульфидно-вольфрамовом катализаторе для смеси изомеров, включающей и н-гексан, со 127 до 527° С октановое число получаемого изомеризата снижается на 19 единиц. Если же из смеси предварительно удалить н-гексан, то при аналогичном повышении температуры реакции октановое число изомеризата снизится только на 8 единиц.

5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА, НАЗНАЧЕНИЕ, СУЩНОСТЬ ПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ

К вспомогательным производствам нефтеперерабатывающего завода относятся те, которые обеспечивают улучшение работы и повышению производительности основных производств. К ним относятся снабжение топливом (происходит циркуляция мазута, газа и др. по всему заводу с отбором их на установки), сжатым воздухом, инертным газом, водяным паром, электроэнергией. В качестве инертной среды на установках НПЗ используется азот, получаемый из воздуха горением метана по реакции:

Полученный азот используется не только как инертная среда, но также для регенерации закоксившихся катализаторов, для создания азотных подушек в резервуарах (для устранения взрывоопасных смесей).

Водяной пар на НПЗ является одним из основных теплоносителей. Он используется при создании вакуума, пожаротушении, снижении парообразования лёгких углеводородов. На производстве используется водяной пар при трёх давлениях: 0,3−0,5 МПа — пожаротушение; 1,0−2,0 МПа — для вакуума и при повышенных температурах; свыше 4,0 МПа — в приводах мощных насосов, компрессорах, при получении электроэнергии.

Снабжение электроэнергией по технике безопасности происходит от двух независимых источников — электростанций, также имеется третий автономный источник, который включается при отказе первых двух для постепенной остановки производства. Потребляемое напряжение колеблется от 220 В обычной сети, 380В — для обычных насосов и до 6−10 кВ для насосного оборудования, 30кВ — для установки ЭЛОУ.

К вспомогательным производствам относятся также и процессы водоподготовки и очистные сооружения. Так как на НПЗ используется достаточно большое количество воды, то весь её объём невозможно брать из естественных источников. Использование водных ресурсов на предприятии происходит по замкнутому кругу. По периметру всего завода расположены трубопроводы, и вода поступает на установки. Лишь небольшая часть воды берётся из близлежащих источников для компенсации потерь (например, естественное испарение).

Для обеспечения контроля химии производства, регулировки качества продукции, проверки и настройки измерительных приборов существуют службы КИП, аналитического контроля, службы главного механика и главного метролога. Но кроме этих вспомогательных служб и производств существуют и другие не менее важные.

1. Смидович, Е. В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2 / Е. В. Смидович. — М.: Химия, 1980.

2. Мановян А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. М.: Химия, 2001. 568 с.

3. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Издательство «Гилем», 2002. — 672 с.

Http://gugn. ru/work/411870/Texnologiya-pererabotki-nefti

Краткое описание основных технологических процессов топливного производства

1. Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения (первичная переработка) ;

2. Переработка полученных фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная переработка);

3. Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества (товарное производство).

Продукцией НПЗ являются моторные и котельные топлива, сжиженные газы, различные виды сырья для нефтехимических производств, а также, в зависимости от технологической схемы предприятия – смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из набора технологических процессов, на НПЗ может быть получено от 5 до более, чем 40 позиций товарных нефтепродуктов.

Нефтепереработка – непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая установка – производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса.

В данном материале кратко описаны основные технологические процессы топливного производства – получения моторных и котельных топлив, а также кокса.

В России основные объёмы сырой нефти, поставляемой на переработку, поступают на НПЗ от добывающих объединений по магистральным нефтепроводам. Небольшие количества нефти, а также газовый конденсат, поставляются по железной дороге. В государствах-импортёрах нефти, имеющих выход к морю, поставка на припортовые НПЗ осуществляется водным транспортом.

Принятое на завод сырьё поступает в соответствующие емкости товарно-сырьевой базы (рис.1), связанной трубопроводами со всеми технологическими установками НПЗ. Количество поступившей нефти определяется по данным приборного учёта, или путём замеров в сырьевых емкостях.

Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ – электрообессоливащую установку (рис.2). Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах – цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества – деэмульгаторы. Температура процесса – 100-120°С.

Обессоленная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферно-вакуумной перегонки нефти, которая на российских НПЗ обозначается аббревиатурой АВТ – атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловлено тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках трубчатых печей (рис.6) за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.

Атмосферная перегонка (рис. 3,4) предназначена для отбора светлых нефтяных фракций – бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки – мазут.

Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне – цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость – вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.

Вакуумная перегонка (рис.3,5,6) предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон.

Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля – 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.

Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы (рис.7).

Получаемая на атмосферном блоке бензиновая фракция содержит газы (в основном пропан и бутан) в объёме, превышающем требования по качеству, и не может использоваться ни в качестве компонента автобензина, ни в качестве товарного прямогонного бензина. Кроме того, процессы нефтепереработки, направленные на повышение октанового числа бензина и производства ароматических углеводородов в качестве сырья используют узкие бензиновые фракции. Этим обусловлено включение в технологическую схему переработки нефти данного процесса (рис.4), при котором от бензиновой фракции отгоняются сжиженные газы, и осуществляется её разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем количестве колонн.

Продукты первичной переработки нефти охлаждаются в теплообменниках, в которых отдают тепло поступающему на переработку холодному сырью, за счет чего осуществляется экономия технологического топлива, в водяных и воздушных холодильниках и выводятся с производства. Аналогичная схема теплообмена используется и на других установках НПЗ.

Современные установки первичной переработки зачастую являются комбинированными и могут включать в себя вышеперечисленные процессы в различной конфигурации. Мощность таких установок составляет от 3 до 6 млн. тонн по сырой нефти в год.

На заводах сооружается несколько установок первичной переработки во избежание полной остановки завода при выводе одной из установок в ремонт.

Http://w. ipages. ru/index. php? ref_item_id=17517&ref_dl=1

Целями учебной практики является закрепление и углубление теоретической подготовки обучающегося и приобретение им практических навыков и компетенций в сфере профессиональной деятельности.

Технологические установки переработки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компоненты товарных нефтепродуктов. Они являются основой всех НПЗ. Здесь вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырьё 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.

На современном НПЗ установки АВТ являются головными во всей технологической цепи переработки нефти и определяют мощность завода в целом. Общее число дистиллятов, выделяемых из нефти на АВТ, колеблется от 7 до 10, и каждый из них направляется на дальнейшие технологические операции (очистка, облагораживание химического состава, каталитическая переработка). /

. НАЗНАЧЕНИЕ ГИДРОГЕНИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ, КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА И ИЗОМЕРИЗАЦИИ БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ, СЫРЬЕ И ПОЛУЧАЕМАЯ ПРОДУКЦИЯ, ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

При термическом и каталитическом крекинге происходит перераспределение водорода, содержавшегося в сырье, между продуктами крекинга. Чем тяжелее фракционный состав сырья и чем больше в нем содержится асфальто-смолистых веществ, тем больше образуется при крекинге тяжелых, обедненных водородом компонентов: крекинг-остатка и кокса. Достаточно высокого выхода легких дистиллятных продуктов при минимальном коксоотложении или полном его отсутствии для глубоких форм крекинга тяжелого сырья можно достичь вводом водорода извне. Такая форма крекинга (как правило, в присутствии катализаторов) носит название деструктивной гидрогенизации. В нефтяной промышленности известны также процессы так называемой недеструктивной гидрогенизации. Как показывает само название, недеструктивная гидрогенизация заключается в простом (без разложения) насыщении водородом сырья, состоящего из непредельных углеводородов.

5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА, НАЗНАЧЕНИЕ, СУЩНОСТЬ ПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ

К вспомогательным производствам нефтеперерабатывающего завода относятся те, которые обеспечивают улучшение работы и повышению производительности основных производств. К ним относятся снабжение топливом (происходит циркуляция мазута, газа и др. по всему заводу с отбором их на установки), сжатым воздухом, инертным газом, водяным паром, электроэнергией. В качестве инертной среды на установках НПЗ используется азот, получаемый из воздуха горением метана по реакции:

Полученный азот используется не только как инертная среда, но также для регенерации закоксившихся катализаторов, для создания азотных подушек в резервуарах (для устранения взрывоопасных смесей).

Http://ref. rushkolnik. ru/v82129/

Добавить комментарий