технологическое оборудование нпз

учебное пособие.Основное оборудование НПЗ. И. Р. Кузеев, Р. Б. Тукаева

1 Краткая характеристика и классификация
нефтеперерабатывающих заводов

На нефтеперерабатывающих заводах осуществляется большое число разнообразных процессов, предназначенных для получения из исходного сырья (нефти или газа) целевых продуктов: бензина, керосина, дизельного топлива, масла, парафина, битумов, сульфокислот, деэмульгаторов, кокса, сажи и др., включая сырье для химической промышленности. Такими процессами являются: транспортирование газов, жидкостей и твердых материалов; нагревание, охлаждение, перемешивание и сушка веществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; измельчение и классификация твердых материалов и другие физические и физико-химические процессы. В последние годы в нефтеперерабатывающей промышленности все больший объем занимают химические процессы как основа глубокой переработки нефтяного сырья.

Однотипные физические, физико-химические и химические процессы характеризуются общими закономерностями и в различных производствах осуществляются в машинах и аппаратах, работающих по одному принципу.

Общие для различных производств нефтепереработки процессы в зависимости от основных законов, определяющих их, подразделяют на [1, 2, 3]:

• гидромеханические процессы (перемещение жидкостей и газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем, перемешивание жидкостей);
• тепловые процессы (нагревание, охлаждение, выпаривание, конденсация);
• массообменные процессы (они объединены законами массопередачи и включают перегонку, ректификацию, абсорбцию, адсорбцию, экстракцию, кристаллизацию и сушку);
• механические процессы (измельчение, транспортирование, сортировка и смешение твердых веществ);
• химические процессы (они объединены законами химической кинетики и включают разнообразные химические реакции).

Все названные процессы осуществляются в соответствующих аппаратах и машинах, конструкция которых определяется наиболее целесообразным способом и конкретными условиями осуществления данного процесса.

Оборудование нефтеперерабатывающих заводов разнообразно как по назначению, так и по конструктивному оформлению. Далее рассмотрены только четыре наиболее распространенных типа оборудования, выбранных в качестве реальных объектов для разработки различных видов СРС, в которых обеспечивается преемственность в изучении дисциплин: колонные аппараты, теплообменные аппараты, центробежные насосы и печи.

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) (рисунок 1.1) представляет собой совокупность основных нефтетехнологических процессов, состоящих из цехов, установок (рисунок 1.2), блоков, а также вспомогательных и обслуживающих служб, обеспечивающих нормальное функционирование промышленного предприятия (товарно-сырьевые, ремонтно-механические цеха, цеха КИПиА, паро-, водо- и электроснабжения, цеховые и заводские лаборатории, транспортные, пожаро- и газоспасательные подразделения, медпункты, столовые, диспетчерская, дирекция, отделы кадров, финансов, снабжения, бухгалтерия и т.д.). [1]

Рисунок 1.1 – Общий вид НПЗ
Целевое назначение НПЗ – производство в требуемых объеме и ассортименте высококачественных нефтепродуктов и сырья для нефтехимии (в последние годы – и товаров народного потребления) [2].

Технологические процессы, при помощи которых осуществляется переработка нефти на НПЗ, условно можно разделить на первичные и вторичные.

К первичным относится первичная переработка нефти: обессоливание и обезвоживание, атмосферная и атмосферно-вакуумная перегонка; вторичная перегонка бензинов, дизельных и масляных фракций.

Вторичные процессы условно можно разделить на следующие группы:

1. термические процессы (термический крекинг, висбрекинг, коксование, пирполиз);
2. термокаталитические процессы (каталитический крекинг и риформинг, гидроочистка, гидрокрегинг, селектоформинг);
3. процессы переработки нефтяных газов (алкилирование, полимеризация, изомеризация);
4. процессы производства масел и парафинов (деасфальтизация, депарафинизация, селективная очистка, адсорбционная и гидрогенизационная доочистка);
5. процессы производства битумов, пластических смазок, присадок, нефтяных кислот, сырья для получения технического углерода;
6. процессы производства ароматических углеводородов (экстракция, гидроалкелирование, диспропорционирование) [2].

Современные нефтеперерабатывающие предприятия характеризуются большой мощностью как НПЗ (исчисляемой миллионами тонн в год), так и составляющих их технологических процессов.

Технологическое оборудование – нефтеперерабатывающий завод

Технологическое оборудование нефтеперерабатывающих заводов разнообразно как по назначению, так и по конструктивному оформлению, поэтому в учебнике приведены только основные, наиболее распространенные виды оборудования. [1]

В книге рассмотрены оновные типы технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов , а также конструктивные элементы и материалы, применяемые, для изготов-ления этого оборудования. Специальная глава посвящена трубопроводам и трубопроводной арматуре. Наряду с расчетами оборудования приведены сведения по его эксплуатации и безопасному обслуживанию. [2]

В книге подробно рассмотрены основные типы технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов и материалы, наиболее часто применяемые для его изготовления. Изложены особенности монтажа, прогрессивных методов ремонта и принципы рационального размещения оборудования в общем комплексе технологических установок. [3]

В книге подробно рассмотрены основные типы технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов и материалы, наиболее часто применяемые для его изготовления. Изложены особенности монтажа, прогрессивных методов ремонта и принципы рационального размещения оборудования в общем комплексе технологических установок. Описаны пуск, нормальная эксплуатация и остановка оборудования; рассмотрены неполадки в его работе, причины возможных аварий, а также способы их предупреждения и устранения. [4]

В книге подробно рассмотрены основные типы технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов и материалы, наиболее часто применяемые для его изготовления. Изложены особенности монтажа, прогрессивных методов ремонта и принципы рационального размещения оборудования в общем комплексе технологических установок. [5]

Для обеспечения нормальной работы установок, агрегатов и оборудования на каждом заводе на основе Положения о планово-предупредительном ремонте технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов должны быть составлены и утверждены главным инженером завода годовые графики ремонтов. [6]

Для обеспечения нормальной работы установок, агрегатов и оборудования на каждом заводе на основе Положения о планово-предупредительном ремонте технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов должны быть составлены и утверждены главным инженером завода годовые графики ремонта. [7]

Для обеспечения нормальной работы установок, агрегатов и оборудования на каждом заводе на основе Положения о планово-предупредительном ремонте технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов должны быть составлены и утверждены главным инженером завода годовые графики ремонтов. [8]

Для поддержания средств труда и особенно орудий труда в работоспособном состоянии необходим повседневный надзор, уход и периодический ремонт. Особенно велико значение ухода за оборудованием и своевременного, качественного его ремонта для обеспечения бесперебойного хода производства на нефтеперерабатывающих заводах. Известно, что технологическое оборудование нефтеперерабатывающих заводов используется в условиях агрессивной среды, высоких температур и давлений. Технологические установки работают круглосуточно, без остановок в выходные и праздничные дни. Если не предпринимать специальных предупредительных мер, то в результате прогрессирующего износа оборудование быстро выйдет из строя. Предупредить последствия износа узлов и аппаратов технологических установок, обеспечить их постоянную рабочую готовность – такова задача ремонтной службы завода. [9]

Для поддержания средств труда и особенно орудий труда в работоспособном состоянии необходим повседневный надзор, уход и периодический ремонт. Особенно велико значение ухода за оборудованием и своевременного, качественного его ремонта для обеспечения бесперебойного хода производства на НПЗ. Известно, что технологическое оборудование нефтеперерабатывающих заводов используется в условиях агрессивной среды, высоких температур и давлений. Технологические установки работают круглосуточно, без остановок в выходные и праздничные дни. В этих условиях, если не предпринимать специальных предупредительных мер, прогрессирующий износ оборудования быстро выведет его из строя. Предупредить последствия износа узлов и аппаратов технологических установок, обеспечить их постоянную рабочую готовность – такова задача ремонтной службы завода. [10]

Особенностью структуры времени использования оборудования в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности является отсутствие простоя оборудования, обусловленного режимом его эксплуатации. Скважины на промыслах и технологические установки нефтеперерабатывающих заводов работают круглосуточно. Поэтому режимный фонд времени для действующего и эксплуатационного ( при добыче нефти и газа) и технологического оборудования нефтеперерабатывающих заводов следует считать равным календарному фонду времени. [11]

К накладным расходам относятся амортизация, налоги, страхование и административные расходы. Общие эксплуатационные затраты являются суммой прямых и накладных расходов. Предельная себестоимость ( состоящая главным образом из некоторых статей прямых расходов) – это максимальная себестоимость, при которой еще возможна рентабельная работа действующей установки с увеличенной пропускной способностью. Прямые расходы можно приближенно принять равными 50 % общей себестоимости, а предельная себестоимость в свою очередь равна около 50 % прямых затрат на технологическое оборудование нефтеперерабатывающего завода . [12]

Нефтепродукты получают из сырой нефти путем её переработки. Происходит этот процесс на нефтеперерабатывающих заводах с помощью специального оборудования для нефтяного сырья и попутного газа. Переработка делится на первичную и вторичную. Какое оборудование для нефтепереработки используется на нефтехимических предприятиях, занимающихся производством нефтепродуктов – тема этой статьи.

Установка первичной переработки нефти. Классификация и виды

Установки первичной переработки нефти – это основное оборудование предприятий нефтеперерабатывающей отрасли. От их работы напрямую зависит качество получаемой продукции, а также количественный выход получаемых нефтепродуктов, к которым относятся различные виды топлива, масла и сырье для вторичной переработки или других производственных процессов.

В процессе первичной перегонки нефть разделяется на отдельные фракции, которые отличаются друг от друга температурой своего кипения. Как раз такое разделение и обеспечивается установками первичной переработки нефти, с использованием следующих технологических процессов:

• нагрев;
• дистилляция;
• ректификация;
• конденсация;
• охлаждение.

Первичная (или прямая) переработка может проводиться как при нормальном атмосферном, так при повышенном давлении, а переработка нефтяных остатков производится под вакуумом. В связи с этим, такая трубчатая установка переработки нефти может быть атмосферной (АТ) и вакуумной (ВТ). Они могут быть построены как отдельно, так и скомбинированы в одну универсальную атмосферно-вакуумную трубчатую установку (АВТ).

Классификация атмосферных трубчатых установок по особенностям их технологических схем разделяет их на следующие виды:

• с однократным испарением перерабатываемой нефти;
• с двукратным испарением;
• с предварительным испарением легкой нефтяной фракции (фракций) в эвапораторе с проведением последующей ректификации.

Последний тип установок – это фактически частный случай установок с двукратным испарением, которое в обоих случаях производится дважды за один процесс переработки.

Классификация вакуумного перерабатывающего оборудования:

Поскольку как перерабатываемое углеводородное сырье, так и получаемые из него нефтепродукты отличаются большим разнообразием, то перерабатывать их по какой-либо типовой схеме целесообразно далеко не всегда.

Широкое распространение получили установки, в которых используются предварительная отбензинивающая и основная атмосферная ректификационная колонны, которые могут работать с широким ассортиментом нефтей с самым разным содержанием в них растворенных нефтяных газов и бензиновых фракций.

Мощности заводских установок типов АТ и АВТ колеблются в очень широком диапазоне – от 600 тысяч до 8-ми миллионов тонн перерабатываемого в год нефтяного сырья.

К основным преимуществам более мощного оборудования относятся:

• значительное снижение расходов на эксплуатацию и первоначальных материальных вложений (при расчете на тонну перерабатываемого сырья) при переходе от нескольких установок с малой пропускной способностью к одной установке большей мощности;
• увеличение производительности труда рабочего персонала.

Кроме того, накоплен достаточный практический опыт по реконструкции действующих АТ и АВТ установок, которая позволяет увеличить их мощность и существенно улучшить технико-экономические показатели.

К примеру, если пропускную способность АТ-6 с помощью её реконструкции увеличить на 33 процента, то производительность труда возрастает в 1,3 раза. Одновременно с этим удельные капвложения и расходы на эксплуатацию уменьшаются на 25 и 6,5 процентов соответственно.

Для улучшения технико-экономических показателей и снижения себестоимости получаемой продукции также есть другой путь – это комбинирование АТ или АВТ с другими установками.

При этом подходе снижение эксплуатационных расходов и удельных затрат достигается за счет сокращения общей площади застройки, уменьшения протяженности используемых в техпроцессе трубопроводов и количества промежуточных резервуаров. Также снижаются и энергетические затраты, и общие расходы на закупку и последующий ремонт используемого оборудования.

В качестве примера такого подхода к нефтепереработке можно привести российскую установку комбинированного типа ЛК-6у, которая состоит из пяти секций,в которых размещаются:

• двухступенчатая АТ для электрического обессоливания нефтяного сырья и её перегонки при атмосферном давлении;
• установка каталитического риформинга, с дополнительным оборудованием для предварительной гидроочистки бензиновых фракций нефти;
• окончательная гидроочистка дизельных и керосиновых фракций;
• оборудование для фракционирования газов.

Чаще всего технологический процесс первичной перегонки нефтяного сырья комбинируют с технологиями обессоливания, обезвоживания, вторичной переработки бензиновых фракций и их последующей стабилизации.

Чтобы удалить из дистиллятов легкие компоненты, их прогоняют через так называемые отпарные колонны, в которых применяется перегретый открытый водяной пар. В некоторых типах оборудования для этих целей используются специальные кипятильники, которые обогреваются с помощью нефтепродукта, температура которого выше, чем у отводимого из отпарной колонны дистиллята.

Уровни расхода водяного пара:

• в атмосферной колонне – от 1,5 до 2,0 процентов (переработка нефти);
• в вакуумной колонне – от 1,0 до 1,5 % (переработка мазута);
• в отпарной колонне – от 2,0 до 2,5 процентов (переработка дистиллятов).

В ректификационных колоннах оборудования типов АТ и АВТ широкое распространение получило оборудование для циркуляционного промежуточного орошения, которое устанавливается в верхней части секции сразу под тарелкой вывода побочного дистиллята.

Колонное оборудование – пример продукции НСК

Отвод циркулирующей флегмы осуществляется двумя тарелками. Вернее орошение в вакуумных колоннах тоже, как правило, циркулирующего типа, и с целью уменьшения потерь получаемых нефтепродуктов через верхнюю часть колонны в таком оборудовании используют от 3-х до 4-х тарелок.

Чтобы создать вакуум, используют барометрический конденсатор в комплексе с двух- или трехступенчатыми эжекторами. Двухступенчатые применяются при создании вакуума глубиной 6,7 килопаскалей, а трехступенчатые – для создания глубины от 6,7 до 13,3 кПа.

Между ступенями устанавливаются конденсаторы, которые конденсируют рабочий пар, выходящий с предыдущей ступени, а также охлаждают отсасываемые газы. В последнее время вместо барометрического конденсатора широко применяются поверхностные конденсаторы, которые дают возможность не только создавать в колонне более высокий вакуум, но и избавить предприятие от колоссального количества загрязненных стоков, в особенности – при работе с сернистыми и высокосернистыми видами нефтей.

В качестве холодильников и конденсаторов-холодильников чаще всего практикуется применение АВО – аппаратов воздушного охлаждения. Их применение позволяет уменьшить расход воды, снизить первоначальные затраты на возведение объектов водоснабжения и канализации, а также очистных сооружений. Кроме того, снижаются и расходы на эксплуатацию.

Установки первичной нефтепереработки, как правило, отличаются высокой степенью автоматизации. К примеру, на таком заводском оборудовании применяются автоматические анализаторы качественных характеристик, работающие, что называется, «на потоке».

Они позволяют определять:

• содержание в нефтяном сырье солей и воды;
• температуру вспышки таких продуктов, как авиационный керосин, дизельное топлива и масляные дистилляты;
• температуру выкипания 90 процентов пробы светлых нефтепродуктов;
• значение вязкости для масляных нефтяных фракций;
• содержание нефтепродуктов в промышленных стоках.

Некоторые такие качественные анализаторы включают в общие схемы по автоматическому регулированию. Такое регулирование позволяет, к примеру, в автоматическом режиме корректировать подачу в нижнюю часть отпарной колонны водяного пара, в зависимости от температуры вспышки дизельных видов топлива, которая также автоматически определяется с помощью включенного в систему анализатора соответствующего типа.

Для того, чтобы обеспечить непрерывное автоматическое определение и регистрацию состава потоков газов, как правило, используются хроматографы.

Оборудование для вторичной переработки применяется к бензиновым дистиллятам. Такая перегонка сожжет быть выделена в отдельный технологический процесс, а может происходить в комбинированной установке, которая входит в комплекс оборудования НПЗ.

На современных перерабатывающих предприятиях основное назначение оборудования для вторичной перегонки – получение из бензиновых дистиллятов узких фракций, которые в дальнейшим используются в качестве сырья для каталитического риформинга. С помощью этого процесса получают такие виды нефтепродуктов, как толуол, бензол и ксилолы. Также каталитическим риформингом получают бензины с высокими значениями октанового числа.

В процессе производства углеводородов ароматической группы исходное бензиновое сырье разделяется на следующие фракции (по показателю температуры их выкипания:

• бензольная – от 62-х до 85-ти градусов Цельсия;
• толуольная – от 85-ти до 115-120-ти градусов;
• ксилольная – от 115-120-ти до 140-ка градусов.

В ходе этого процесса бензиновый дистиллят, обладающий широким фракционным составом, с помощью насоса прокачивают через теплообменники и подают в первый змеевик печи. После этого он попадает в ректификационную колонну. Главный продукт, получаемый в этой колонне имеет температуру выкипания 85 градусов. Он проходит через АВО и через холодильник, после чего попадает в специальный приемник.

Часть полученного конденсата подается с помощью насоса в качестве орошения на верхнюю часть колонны, а остальной конденсат попадает в другую секцию (колонну) оборудования. Уходящие с верха этой колонны пары головного продукта конденсируются в с помощью АВО, после чего конденсат охлаждается холодильнике водяного типа и поступает в приемник, а уже оттуда перекачивается в резервуар. Часть конденсата также используется для орошения этой колонны.

Остаточный продукт из нижней части колонны насосом прокачивается через теплообменник и холодильники, а затем откачивается в резервуар.

Верхним продуктом колонны является фракция с температурой кипения от 85-ти до 120-ти °.

Фракция от 120-ти до 140-ка ° собирается с помощью насоса из внешней отпарной колонны и, пройдя через охлаждающее оборудование, также собирается в отдельном резервуаре.

Нижний продукт (фракция от 140-ка до 180-ти °) также перекачивается насосом через теплообменники в свой резервуар.

Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация

Классификация оборудования
Методы и последовательность расчета оборудования
Технологический расчет
Механический расчет

Основные материалы, применяемые для изготовления нефтезаводского оборудовани

Основные конструктивный элементы оборудования. Их расчет и особенности эксплуатации

Корпуса аппаратов
Габаритность
Исходные данные для расчетов
Допускаемые напряжения
Напряжения, возникающие в стенке обечайки
Расчет тонкостенных цилиндрических корпусов, работающих под внутренним давлением
Расчет тонкостенных цилиндрических корпусов, работающих под наружным давлением
Расчет толстостенных цилиндрических корпусов
Конические обечайки
Днища цилиндрических аппаратов
Укрепление вырезов в стенках аппаратов
Фланцевые соединения
Типы прокладок
Расчет болтов и шпилек
Работа болтов и шпилек при высоких температурах
Штуцера
Люки
Опоры
Опоры горизонтальных аппаратов
Опоры вертикальных аппаратов
Расчет вертикальных аппаратов на ветровую нагрузку
Расчет вертикальных аппаратов на сейсмическую нагрузку
Сварные швы
Расчет сварных швов
Термообработка сварных швов
Особенности сварки различных конструкционных материалов
Эксплуатация аппаратов

Поделиться ссылкой: