Разработка нефти месторождения Танатар по топливно-масляному варианту - Курсовая работа

Непрерывный рост добычи углеводородного сырья, связанная с ним необходимость переработки нефтей и рост потребности в моторных топливах и смазочных материалах, а также наличие в Казахстане уникальных масляных нефтей обусловили развитие процессов глубокой, деструктивной переработки сырья в условиях имеющихся в республике нефтеперерабатывающих заводов с получением продуктов улучшенного качества [1]. В связи с этим, приоритетным направлением для развития экономики Казахстана является разработка и внедрение технологий, адаптированных к сырьевым условиям Казахстана и позволяющих перерабатывать тяжелые, вязкие и высокосернистые нефти с получением не только моторных топлив, но и минеральных масел. Эффективность строительства маслоблока на базе переработки этих нефтей возрастает в десятки раз, что определяется в основном следующими обстоятельствами: необходимостью углубления переработки нефтяного сырья с целью экспортозамещения сырой нефти высококачественными нефтепродуктами; высокое содержание масляных фракций и парафинов в нефтях; существенный дефицит в республике основной продукции маслоблока[2]. А мировой рынок смазочных материалов в период с 2012 по 2016 гг.будет расти в среднем на 2,68% в год, утверждают аналитики компании TECHNAVIO (международное агентство, которое специализируется на исследованиях в различных областях, включая смазочные материалы). Поэтому, для переработки тяжелого нефтяного сырья, с высоким содержанием металлов, асфальтенов, смол, серосодержащих соединений и различного вида примесей необходимы специальные технологии и процессы, новые каталитические системы, способные эффективно перерабатывать такого вида сырье.В условиях пилотной установки существенное влияние на результаты гидроконверсии оказывает объемная скорость подачи сырья, определяемая как отношение объемного расхода сырья к объему реакционной зоны. Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессу гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано при направленной переработке тяжелых и битуминозных нефтей, а также нефтяных остатков, например остатков атмосферной и вакуумной перегонки нефтей, включая мазуты, гудроны, а также отходов нефтепереработки - нефтешламов. Предлагаемое изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к процессу гидрокрекинга тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано при направленной переработке тяжелых и битуминозных нефтей, а также нефтяных остатков, например остатков атмосферной и вакуумной перегонки нефтей, включая мазута, гудроны, а также отходов нефтепереработки - нефтешламов. Технический результат достигается тем, что гидрокрекинг тяжелого нефтяного сырья - тяжелой и битуминозной нефти, включая тяжелые нефтяные остатки, осуществляют в вихревом реакторе объемом 1-20 литров при избыточном давлении 0,01-0,5 МПА и температуре 380-450°С, через вихревой реактор пропускают перерабатываемое сырье совместно с водородом в количестве от 0,1 до 0,8 мас.% от исходного сырья. Исходное сырье подогревают в паровом теплообменнике до температуры 90°C, сырьевым насосом подают в змеевик печи крекинга, проходя через который сырье нагревается от топочных газов до 380°C, и далее его подают совместно с водородом 0,2 мас.% от массы исходного сырья в вихревую реакционную камеру, где под воздействием импульсных вихревых воздействий происходят реакции крекинга и гидрирования исходного сырья, в результате которых из переработанного и выведенного в эвапоратор сырья выделяются в виде паров дизельные фракции и крекинг-остаток в виде гудрона, который выводят из низа эвапоратора отдельно.

Содержание воды, % масс. отсутствие

Непрерывный рост добычи углеводородного сырья, связанная с ним необходимость переработки нефтей и рост потребности в моторных топливах и смазочных материалах, а также наличие в Казахстане уникальных масляных нефтей обусловили развитие процессов глубокой, деструктивной переработки сырья в условиях имеющихся в республике нефтеперерабатывающих заводов с получением продуктов улучшенного качества [1].

В связи с этим, приоритетным направлением для развития экономики Казахстана является разработка и внедрение технологий, адаптированных к сырьевым условиям Казахстана и позволяющих перерабатывать тяжелые, вязкие и высокосернистые нефти с получением не только моторных топлив, но и минеральных масел. Казахстан располагает уникальнейшим сырьем для производства масел и парафинов, к которому относятся Мангышлакские (Узенские, Жетыбайские), Кумкольские, нефти Эмбинского региона.

Эффективность строительства маслоблока на базе переработки этих нефтей возрастает в десятки раз, что определяется в основном следующими обстоятельствами: необходимостью углубления переработки нефтяного сырья с целью экспортозамещения сырой нефти высококачественными нефтепродуктами; высокое содержание масляных фракций и парафинов в нефтях; существенный дефицит в республике основной продукции маслоблока[2].

Продолжение экономического роста определяет соответствующий рост спроса на смазочные материалы во всех потребительских сегментах. В период 2000-2009 г.г. совокупный спрос на смазочные материалы в Казахстане увеличивался в среднем на 4,6% в год. В 2009 году рост замедлился до 3,0% вследствие мирового кризиса, однако в 2010 году ожидается его резкое восстановление.

По данным компании Kline, общий объем рынка смазочных материалов Казахстана в 2011 году составил 145 тыс. тонн, что примерно равно одной десятой части российского рынка. А мировой рынок смазочных материалов в период с 2012 по 2016 гг.будет расти в среднем на 2,68% в год, утверждают аналитики компании TECHNAVIO (международное агентство, которое специализируется на исследованиях в различных областях, включая смазочные материалы). И по этому производству масел в Казахстане является актуальной темой [3].

Цель курсового проекта является разработка нефти месторождении Танатар по топливно-маслянному варианту.

Согласно классификации исследованный нефть имеет следующий шифр технологической индексации - 1.2.1.1.3. гидрогенизация нефтяной гидрокрекинг каталитический

1. Литературный обзор

1.1 Актуальность проблемы

В современной мировой нефтепереработке наиболее актуальной и сложной проблемой является облагораживание и каталитическая переработка нефтяных остатков - гудронов и мазутов, потенциальное содержание которых в нефтях большинства месторождений составляет 20 - 55 %.

Наиболее остро данная проблема ощущается в Казахстанской нефтеперерабатывающей промышленности, в которой глубина переработки нефти не превышает на сегодняшний день 65 % и характеризуется выходом большого количества остаточных нефтяных фракций. Хотя за последние годы наблюдается тенденция к снижению доли этих остатков, но, не смотря на это, она продолжает преобладать в ассортименте нефтепродуктов НПЗ Казахстана

Трудности, которые возникают при разработке процессов переработки тяжелых остатков, связаны не с осуществлением самих химических реакций крекинга, а в основном с сопутствующим в каталитических процессах явлениями отложения кокса на поверхности катализатора и необратимого отравления катализаторов металлоорганическими соединениями сырья.

Наиболее важными из показателей качества нефтяных остатков, как сырья для каталитических процессов их облагораживания и переработки, являются содержание металлов (определяющее степень дезактивации катализатора, его расход) и коксуемость (обусловливающая коксовую нагрузку регенераторов каталитического крекинга или расход водорода).

Поэтому, для переработки тяжелого нефтяного сырья, с высоким содержанием металлов, асфальтенов, смол, серосодержащих соединений и различного вида примесей необходимы специальные технологии и процессы, новые каталитические системы, способные эффективно перерабатывать такого вида сырье.

Для решения вышеуказанных проблем целесообразно использовать высокодисперсный катализатор, равномерно распределенный в сырье, формирующийся из исходного соединения - «прекурсора» катализатора в зоне реакции.

Преимуществом высокодисперсных катализаторов в сравнении с традиционными твердофазными катализаторами при гидрогенизации тяжелого углеводородного сырья, является более высокая активность, практическое отсутствие отложений кокса и соединений металлов на поверхности катализатора.

Анализ накопленных экспериментальных данных показывает, что синтез и применение высокодисперсных катализаторов включает пять стадий: 1) Выбор каталитически активного исходного соединения, растворимого в воде или в органической жидкости, представляющей реакционную среду для осуществления заданного процесса. Выбранное соединение в результате химических процессов обезвоживания, восстановления, сульфирования должно переходить к моменту достижения рабочих условий процесса (температуры и давления) в каталитически активную форму. Реакционная среда, как правило, - сырье в жидком состоянии;

2) Приготовление раствора или эмульсии водного раствора исходного соединения в сырье;

3) Нагрев сырья до рабочей температуры, сопровождающийся формированием каталитически активной формы в виде суспензии частиц малых размеров в сырье;

4) Проведение технологического процесса в присутствии высокодисперсного катализатора;

5) Выделение и регенерация из продуктов гидрогенизации исходного соединения.

В качестве исходных соединений использовали эмульсию водного раствора парамолибдата аммония, эмпирическая формула

(NH4)6Mo7O24•4Н2О.

Механизм формирования глобулы катализатора из капли эмульсии водного раствора парамолибдата аммония при нагревании сырья показан на рисунке 1 . По мере нагревания водная эмульсия закипает, и диаметр капель уменьшается. По достижении насыщения начинает кристаллизоваться твердая соль (NH4)6Mo7O24. Поверхность растущих кристаллов гидрофильна, они располагаются с внутренней стороны поверхности раздела фаз с последующим формирование сферических глобул соли. В процессе дальнейшего нагрева в среде водорода и сероводорода исходные соединения (твердая соль) превращаются в окислы и сульфидируются с образованием каталитически активной формы катализатора - сульфида металла.

Рис. 1 - Механизм формирования глобулы катализатора

Цель работы: Исследование процесса гидрогенизации тяжелого нефтяного сырья, установление и оценка показателей процесса с каталитической добавкой и без нее

Научная новизна: Показана возможность разработки нового процесса переработки тяжелых нефтяных остатков, с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых и серосодержащих веществ, с получением дополнительного количества светлых нефтепродуктов.

Применен новый способ проведения каталитического процесса, обладающий значительными превосходствами по сравнению с процессами, в которых применяется твердофазные катализаторы.

Практическая ценность: Результаты данной работы могут быть использованы при разработке нового процесса глубокой переработке нефти. Промышленная реализация данного процесса может быть осуществлена на установках висбрекинга и гидрокрекинга, при условии проведения на них соответствующей реконструкции.

Вывод. Таким образом, исследования показали, что введение в сырье прекурсора, содержащего каталитический компонент, существенно улучшает работу пилотной установки: снижает коксообразование и повышает продолжительность непрерывной работы установки. Добавка прекурсора в сырье способствует повышению конверсии и выхода легких и средних дистиллятов. Повышение конверсии приводит к снижению плотности и вязкости гидрогенизата, а также увеличению степени обессеривания продуктов реакции.

Проведенные исследования показывают возможность разработки нового промышленного процесса, который позволит увеличить глубину переработки нефти и количество товарных топлив на НПЗ Казахстана.

1.2 Экспериментальная часть

Объектом исследования является остаток - мазут западно-сибирской нефти.

Опыты проводились на опытно-экспериментальной установке

Таблица 1 - Физико-химическая характеристика гудрона западно-сибирской нефти

Показатель Значение

Плотность при 20 0С, кг/м3 0,930

Условная вязкость при 80 0С, 0У 171,5

Содержание серы, % масс. 2,51

Фракционный состав: нк-180 0С -

180-350 0С -

350-500 0С 22,1 остаток, более 500 0С 77,9

1 Надиров Н.К. Нефтегазовый комплекс Казахстана // Нефть и газ. 2000. №3. С.9-14.

2 Буканова А.С., Сериков Т.П., Оразова Г.А. Перспективы получения масел при переработке нефтей Западного Казахстана // Вестник АИНГ. 2001-2002. №1-2. С. 92-95.

3. Журнал “Масла@Лукойл”, Издание ООО “ЛЛК-Интернешнл”, №33 март 2013.

4. Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В. - Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, 1979, № 4, с. 15-21.

5, Журнал “Нефтегазовые технологии”, Издание “Топливо и энергетика”, №11 ноябрь 2005.

6 Арчаков Ю.И.- В кн.: Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М, ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1979, № 4, с. 2-4.

7. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: «ГИЛЕМ», 2002. - 671с.;

8. Energy Information Administration, «Annual Energy Outlook 2006 with Projections to 2030 (Early Release)-Overview», Energy Information Administration: Official Energy Statistics from the US Government, Dec. 2005, US Department of Energy, Jan. 23, 2006, 9. Гоель С, и Ж. Шах, «Простые методы для генерации управления технологическими процессами, переработка углеводородного сырья», октябрь 2005, стр. 81, 83-84.

10. Журнал “Нефтегазовые технологии”, Издание “Топливо и энергетика”, №9 сентябрь 2008.

11. Журнал “Нефтегазовые технологии”, Издание “Топливо и энергетика”, №10 октябрь 2007.

12 Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана: В 2 т. Алматы: ?ылым, 1995, 320с.

Размещено на