Физико-химические свойства нефти. Методы осуществления перегонки, их достоинства и недостатки. Влияние технологических параметров на данный процесс. Характеристика и применение нефтепродуктов, полученных на установке атмосферно-вакуумной перегонки.
Установки первичной переработки нефти составляют основу всех нефтеперерабатывающих заводов, от работы этих установок зависят качество и выходы получаемых компонентов топлив, а также сырья для вторичных и других процессов переработки нефти. Атмосферно-вакуумная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное ее назначение - разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов. Перегонка (дистилляция) - это процесс физического разделения нефти и газов на фракции, различающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения. Они обладают достаточной технологической гибкостью, универсальностью и способностью перерабатывать нефти различного фракционного состава, так как первая колонна, в которой отбирается 50-60% мас. бензина от потенциала, выполняет функции стабилизатора, сглаживает колебания во фракционном составе нефти и обеспечивает стабильную работу основной ректификационной колонны. 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 и в остатке гудрона [12].Выпуск разнообразной продукции на нефтепереработки зависит во многом от качества сырья - нефти. Самотлорская нефть имеют небольшую относительную плотность (не более 0,875), содержат больше фракций, выкипающих до 3500С (от 58 до 63%), и являются менее сернистыми (0,56-1,10%) и менее смолистыми (селикагелевых смол не более 12%). В результате перегонки нефти при атмосферном давлении и температуре 350-370°С остается мазут, для перегонки которого необходимо подобрать условия, исключающие возможность крекинга и способствующие отбору максимального количества дистилляторов. Вакуум понижает температуру кипения углеводородов и тем самым позволяет при 410-420°С отобрать дистилляты, имеющие температуры кипения до 500°С (в пересчете на атмосферное давление).
План
Содержание
Аннотация
Нормативные ссылки
Обозначения и сокрашения
Введение
1. Физико-химические свойства Самотлорской нефти нефти
2. Теоретические основы процесса первичной переработки Самотлорской нефти
3. Технология переработки Самотлорской нефти нефти
4. Характеристика и применение готовых продуктов процессов переработки Самотлорской нефти
Выводы
Литература
Введение
В современном мире в условиях усиления процессов глобализации и международного разделения труда происходят изменения в структуре мирового хозяйства, в том числе и в нефтеперерабатывающей промышленности мира.
По данным компании Интерфакс, крупнейшими нефтяными запасами в 262,7 млрд. баррелей обладает Саудовская Аравия, что составляет 22,9% от всех мировых запасов. На втором месте находится Иран с объемом запасов в 130,7 млрд. баррелей (11,4%), на третьем - Ирак (115 млрд. баррелей и 10%). Ближний Восток хранит 63,3% мировых запасов нефти, Европа и Центральная Азия - 9,2%. Африке принадлежит 8,9% нефтяных запасов, Латинской и Центральной Америке - 8,9%, Северной Америке - 5,5%, Юго-Восточной Азия и Океании - 4,2% мирового нефтяного богатства[1].
В целом по миру отмечается переход к интенсивному развитию нефтеперерабатывающей промышленности, отмечается стабильное увеличение производственных мощностей почти во всех регионах мира ( с 3,66 млрд т в год в 1992г. до 4,41 млрд т в год на начало2009 г.).
Головным процессом на каждом нефтеперерабатывающем заводе является первичная перегонка нефти. Установки первичной переработки нефти составляют основу всех нефтеперерабатывающих заводов, от работы этих установок зависят качество и выходы получаемых компонентов топлив, а также сырья для вторичных и других процессов переработки нефти. [2].
Целью курсовой работы является изучение физико-химических свойств и технологии переработки Самотлорской нефти на установке атмосферно-вакуумной перегонки.
Актуальность темы. Нефтепереработка начинается с подготовки и первичной перегонки нефти и насколько эффективно будут осуществлены эти процессы, настолько высоки будут экономические показатели процесса нефтепереработки в целом. Эффективность работы установок АВТ на которых осуществляется первичное разделение нефти на базовые фракции фактически определяет общезаводской продуктовый баланс, и одновременно с этим установки АВТ являются самыми крупными энергопотребителями на НПЗ изза энергоемкости самого процесса ректификации и высокой производительности по сырью [3].
В условиях развития отечественной нефтеперерабатывающей промышленности для установок АВТ важно решение следующего ряда задач: • обеспечение высоких выходов дистиллятных фракций в полном соответствии с требованиями по номенклатуре и качеству;
• снижение энергопотребления на установке
• обеспечение устойчивой и эффективной работы установки при изменении качества поступающего на завод сырья, при изменении производительности и номенклатуры получаемых на установке продуктов.
Для этого нужно усовершенствовать технологию процессов первичной переработки нефти, применять более эффективное оборудование, внедрять средства контроля и автоматики, обеспечивать установки стабильной нефтью. При подготовке нефти к переработке следует кроме обессоливания и обезвоживания проводить дегазацию и стабилизацию нефтей - свободные газы и легкие компоненты должны быть удалены до подачи нефти на переработку. При проектировании установок АВТ необходимо предусмотреть возможность переработки широкого ассортимента нефтей [4]. В связи с этим изучение физико-химических свойств и технологии переработки нефти на установке атмосферно-вакуумной перегонки является весьма актуальной задачей.
Научная новизна работы. Изучены методы интенсификации работы установок АВТ.
Объект и предмет исследования. В качестве основного объекта исследования является Самотлорская нефть. Предмет исследований - процесс атмосферно-вакуумной перегонки.
Практическая значимость. 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 растет. Для удовлетворения растущей потребности в нефтепродуктах требуется сооружение более мощных установок с улучшенными технико-экономическими показателями.
Установки АВТ современных нефтеперерабатывающих заводов включают тот же набор процессов, который использовался на протяжении десятков лет. Как и прежде, наиболее ценными продуктами являются фракции, относящиеся к разряду топлив: бензиновая, керосиновая, дизельная. На многих действующих НПЗ изменение ассортимента производимых продуктов осуществляется корректировкой технологических параметров работы ректификационных колонн атмосферного блока установки.
1. Физико-химические свойства Самотлорской нефти
Самотлоорское нефтяноое месторождение - крупнейшее в России и 6-е по размеру в мире нефтяное месторождение . Расположено в Ханты-Мансийском автономном округе , вблизи Нижневартовска , в районе озера Самотлор . В переводе с хантыйского Самотлор означает «мертвое озеро», «худая вода». Месторождение было в 1965 году. На месторождении выявлено 10 залежей нефти , в т.ч. одна с газовой шапкой . Нефтеноснытерригенные отложения нижнего мела и верхней юры на глубине 1610-2350 м.
1981 году была добыта миллиардная тонна нефти. Всего за годы эксплуатации месторождения на нем было пробурено 16 700 скважин, добыто более 2,3 млрд т нефти. В настоящее время разработку основной части месторождения ведет предприятие НК «Роснефть» - ОАО «Самотлорнефтегаз », реорганизованное из АО «Нижневартовскнефтегаз». По итогам 2013 года на Самоторском месторождении ключевыми недропользователями ОАО "Самотлорнефтегаз" и ОАО "РН-Нижневартовск" (НК "Роснефть") добыто свыше 22 млн. тонн нефти [5].
Самотлорская нефть имеют небольшую относительную плотность (не более 0,875), содержат больше фракций, выкипающих до 3500С (от 58 до 63%), и являются менее сернистыми (0,56-1,10%) и менее смолистыми (селикагелевых смол не более 12%).
Бензиновые фракции западно-сибирских нефтей имеют низкие октановые числа (25-67) вследствие высокого содержания парафиновых.
Легкие керосиновые дистилляты большинства нефтей Западной Сибири отличаются невысоким содержанием серы (до 0,10%), отсутствием меркаптановой серы и хорошими фотометрическими свойствами.
Осветительный керосин марки КО-20 можно получать без предварительной очистки (содержание серы до 0,1%) из шаимской, мортымьинской, советской и самотлорской нефтей. Вследствие высокой температуры застывания дизельных фракций из нефтей Западной Сибири можно получать в основном летние дизельные топлива, которые характеризуются высокими цетановыми числами (45-60). Из большинства нефтей Западной Сибири могут быть получены топочные мазуты марок 40, 100 и 200.
Большинство нефтей Западной Сибири является хорошим сырьем для получения дистиллятных и остаточных базовых масел. Особенно следует отметить усть-балыкскую и самотлорскую нефти, из которых получаются высокоиндексные масла с большим выходом.
Из изложенного следует, что нефти Западной Сибири являются хорошим сырьем для получения топлив и масел [6].
Таблица 1. Физико-химическая характеристика Самотлорской нефти
Таблица 6.Изменение относительной плотности нефтей в зависимости от температуры
Нефть плотность при 20°С при 30°С при 40°С при 50ИС
Самотлорская (смесь) 0,8426 0,8353 0,8280 0,8207
Таблица 7. Элементный состав нефти
Нефть Содержание, %
С Н О S N
Самотлорская (смесь) 86,23 12,79 0,25 0,63 0,10
Таблица 8. Характеристика фракций выкипающих до 200 0С
Температура отбора. °С Выход (на нефть), % , г/см2Фракционный состав % °ССОДЕРЖАНИЕ серы, %Октановое ЧИСЛОКИСЛОТНОСТЬ мг КОН на 100 мл. фр.Давление насыщенных паров (при 380 С) мм.рт.ст.
Н.K. 10% 50% 90% Без ТЭС с 0,6г ТЭС на 1кг фр. С 2.7 г ТЭС на 1 кг фр.
Нефть Температура отбора. °С Выход (на нефть), % , г/см2Фракционный состав % °С , мм/см2 , мм/см2Температура, 0СТЕПЛОТА сгорания , ккал/МГВЫСОТА не коптящего пламени, ММСОДЕРЖАНИЕ ароматических углеводородов, %
Н.K. , мм/см2 , мм/см290% 98% Температура вспышки в закрытом тигле Начало кристаллизации самотлорская (смесь) 120-230 !9.9 0,7881 125 140 167 210 223 1,36 4,52 26- - 10320 25,5 -
Нефть Температура отбора, °С Выход (на нефть), % , г/см2Фракционный состав, % Температура, 0СВЫСОТА не коптящего пламени, ММОКТАНОВОЕ ЧИСЛОСОДЕРЖАНИЕ серы, %
Н.K. , мм/см2 , мм/см290% 98% Отгоняется до 2700С Температура помутнения Температура вспышки в закрытом тигле
Таблица 13.Групповой углеводородный состав керосиновых фракций [5]
Температура отбора, °C Содержание углеводородов, %
Ароматических Нафтеновых Парафиновых
Самотлорская нефть
200-250 20 31 49
250-300 26 28 46
200-300 23 29 48
300-350 41 21 38
2. Теоретические основы процесса переработки нефти
Выпуск разнообразной продукции на нефтепереработки зависит во многом от качества сырья - нефти. Но немалую роль в качестве получаемых продуктов играет как выбор технологических процессов переработки, так и качество проведения каждого процесса [7].
Из сырой нефти непосредственно одним процессом нельзя получить ни один товарный нефтепродукт (за исключением газов), все они получаются последовательной обработкой на нескольких установках. Первой в этой цепочке всегда стоит установка ЭЛОУ-АВТ, поэтому от качества работы этой секции будет зависеть работа всех остальных звеньев технологической цепочки [8].
Атмосферно-вакуумная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное ее назначение - разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.
Основным первичным процессом переработки нефти является перегонка.
Перегонка (дистилляция) - это процесс физического разделения нефти и газов на фракции, различающиеся 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 одинаковых температуре и давлении большую долю отгона. Это важное достоинство используют в практике нефтеперегонки 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 четкость разделения смесей [9].
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 массобмена 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 низкокипящих, и жидкость - из высококипящих 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 [7].
Контактирование потоков пара и жидкости может производиться непрерывно (в насадочных колоннах) или ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах) [8].
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 поверхности тарелок 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 [9].
Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую 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 [10].
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 нефти следует тщательно обезвоживать и обессоливать [11].
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% мас.), относительно невысоким содержанием бензина (12-15% мас.) и выходом фракций до 3500С не более 45% мас. энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках АТ 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% мас.) отбор светлых фракций, по сравнению с двухколонной схемой, требуют более качественной подготовки нефти.
Для перегонки легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5-2,2% мас.) и бензиновых фракций (до 20-30% мас.) и фракций до 3500С (50-60% мас.) целесообразно применять атмосферную перегонку двухкратного 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% мас. 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 фракций, тем самым несколько уменьшить требуемую тепловую ее мощность.
При выборе ассортимента вырабатываемой продукции необходимо учитывать качество нефти и требования, предъявляемые к качеству нефтепродуктов, например, выработку узких бензиновых фракций: головной (н.к.-620С), бензольной (62-850С), толуольной (85-1200С) и ксилольной (120-1400С) можно принимать только при высоком содержании нафтеновых углеводородов. При низком и среднем содержании нафтеновых углеводородов предпочтительнее принимать схему выработки головной (н.к.-850С) и широкой (85-1800С) 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 350-3600С. 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. Так, 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 6000С. 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 и в остатке гудрона [12].
При переработке нефтей, содержащих серу, требуются дополнительные процессы гидроочистки для обессеривания нефтепродуктов, а для парафинистых нефтей - установки по депарафинизации фракций, особенно керосино-газойлевых [2].
Влияние технологических параметров на процесс перегонки нефти. Нормальная работа ректификационных колонн и требуемое качество продуктов перегонки обеспечиваются путем регулирования теплового режима - отводом тепла в концентрационной и подводом тепла в отгонной секциях колонн, а также нагревом сырья до оптимальной температуры. В промышленных процессах перегонки нефти применяют следующие способы регулирования температурного режима по высоте колонны.
Отвод тепла в концентрационной секции путем: а) использования парциального конденсатора;
б) организации испаряющегося (холодного) орошения;
в) организации неиспаряющегося (циркуляционного) орошения.
Подвод тепла в отгонной секции путем: а) нагрева остатка ректификации в кипятильнике с паровым пространством;
б) циркуляции части остатка, нагретого в трубчатой печи.
На современных установках перегонки нефти чаще применяют комбинированные схемы орошения. Так, сложная колонна атмосферной перегонки нефти обычно имеет вверху острое орошение и затем по высоте несколько промежуточных циркуляционных орошений. Из промежуточных орошений чаще всего применяют циркуляционные орошения, располагаемые обычно под отбором бокового погона или использующие отбор бокового погона для создания циркуляционной орошения с подачей последнего в колонну выше точки возврата паров из отпарной секции.
Использование только одного острого орошения в ректификационных колоннах неэкономично, так как низкопотенциальное тепло верхнего погона малопригодно для регенерации теплообменом. Кроме того, в этом случае не обеспечивается оптимальное распределение флегмового числа по высоте колонны, ухудшается разделительная способность нижних тарелок концентрационной секции колонны, в результате не достигается желаемая четкость разделения. При использовании циркуляционного орошения рационально используется тепло отбираемых дистиллятов для подогрева нефти, выравниваются нагрузки по высоте колонны и тем самым увеличивается производительность колонны и обеспечиваются оптимальные условия работы контактных устройств в концентрационной секции.
При принятых значениях флегмового числа, числа и типа тарелок на экономические показатели процессов перегонки наибольшее влияние оказывают давление и температурный режим в колонне. Оба эти рабочие параметры тесно взаимосвязаны: нельзя оптимизировать, например, только давление без учета требуемого температурного режима и наоборот.
При оптимизации технологических параметров колонн ректификации целесообразно выбрать такие значения давления и температуры, которые: - обеспечивают состояние разделяемой системы, далекое от критического, и возможно большее значение коэффициента относительной летучести;
- исключают возможность термодеструктивного разложения сырья и продуктов перегонки или кристаллизации их в аппаратах и коммуникациях;
- позволяют использовать дешевые и доступные хладагенты для конденсации паров ректификата (вода, воздух) и теплоносители для нагрева и испарения кубовой жидкости (например, водяной пар высокого давления), а также уменьшить требуемые поверхности холодильников, конденсаторов, теплообменников и кипятильников;
- обеспечивают нормальную работу аппаратов и процессов, связанных с колонной ректификации с материальными и тепловыми потоками;
- обеспечивают оптимальный уровень по удельной производительности, капитальным и эксплуатационным затратам.
По величине давления колонны ректификации, применяемые на промышленных установках перегонки нефтяного сырья, можно подразделить на следующие типы: - атмосферные, работающие при давлении несколько выше атмосферного (0,1-0,2 МПА), применяемые при перегонке стабилизированных или отбензиненных нефтей на топливные фракции и мазут;
-вакуумные (глубоковакуумные), работающие под вакуумом при остаточном давлении в зоне питания (?100 и 30 ГПА), предназначенные для фракционирования мазута на вакуумный газойль или узкие масляные фракции и гудрон;
-колонны, работающие под повышенным давлением (1-4 МПА), применяемые при стабилизации или отбензинивании нефтей, стабилизации газовых бензинов, бензинов перегонки нефти.
Повышение или понижение давления в ректификационной колонне сопровождается, как правило, соответствующим повышением или понижением температурного режима.
Температурный режим, наряду с давлением, является одним из наиболее значимых параметров процесса, изменением которого регулируется качество продуктов ректификации. Важнейшими точками регулирования являются температуры поступающего сырья и выводимых из колонны продуктов ректификации.
С целью создания требуемого парового орошения в отгонной секции атмосферной и вакуумной колонн промышленных установок перегонки нефти, а также испарения (отпаривания) низкокипящих фракций нефти на практике широко применяют перегонку с подачей водяного пара.
При вводе водяного пара в отгонную секцию парциальное давление паров снижается и создаются условия, при которых жидкость оказывается как бы перегретой, что вызывает ее испарение, то есть действие водяного пара аналогично вакууму. При этом теплота, необходимая для отпаривания паров, отнимается от самой жидкости, в связи с чем она охлаждается. Испарение жидкости, вызванное водяным паром, прекращается, когда упругость паров жидкости при понижении температуры снизится настолько, что станет равным парциальному давлению. Таким образом, на каждой теоретической ступени контакта установится соответствующее этим условиям равновесие фаз.
Необходимо указать на следующие недостатки применения водяного пара в качестве испаряющего агента: - увеличение затрат энергии на перегонку и конденсацию;
- повышение нагрузки колонн по парам, что приводит к увеличению диаметра аппаратов и уносу жидкости между тарелками;
- ухудшение условий регенерации тепла в теплообменниках;
- увеличение сопротивления и повышение давления в колонне и других аппаратах;
- обводнение нефтепродуктов и необходимость их последующей сушки;
- усиление коррозии нефтеаппаратуры и образование больших количеств загрязненных сточных вод.
В этой связи в последние годы в мировой нефтепереработке проявляется тенденция к существенному ограничению применения водяного пара и к переводу установок на технологию сухой перегонки [13].
Рассмотрим влияние отдельных факторов технологического процесса на процесс ректификации [14].
Температура нагрева сырья. Сырье перед поступлением в колонну подогревается. Необходимая температура подогрева сырья находится в прямой зависимости от количества низкокипящего компонента, содержащегося в исходном сырье. Чем выше содержание низкокипящих компонентов, тем меньше требуется предварительный подогрев сырья и наоборот.
Сырье подается на ту тарелку колонны, температура которой соответствует температуре подогрева сырья.
Равномерность подачи сырья. Желательно, чтобы сырье в колонну поступало равномерно, т.е. соблюдалось постоянство сырья и постоянство потока, это обеспечит устойчивый режим работы колонны.
Подача орошения. Орошение подается для поддержания температуры верха колонны и образования жидкой фазы в зоне верхних тарелок. Количество подаваемого на верх колонны орошения должно быть постоянным и надежно обеспечивать регулирование температуры верха.
Орошение в колонну подается с определенной кратностью, изменение количества поступающего орошения резко меняет количество образующейся паровой фазы, что затрудняет регулирование давления в колонне.
Давление в колонне. От постоянства давления зависит постоянство скоростей движения паровой фазы по высоте колонны. Изменение давления влияет на количество паровой фазы, так как с понижением давления объем паровой фазы увеличивается. С увеличением паровой фазы скорость паров по высоте колонны растет и может быть такой, что при контактировании может вызвать чрезмерное вспенивание жидкой фазы на тарелках и забрасывание капель жидкости с нижней тарелки на верхнюю. В этом случае резко падает четкость погоноразделения ректификационной колонны. Поэтому необходимо в колонне поддерживать постоянное давление.
Температура низа колонны. Температура низа колонны поддерживается в пределах, обеспечивающих полноту испарения низкокипящего компонента. Если температура низа колонны будет поддерживаться ниже установленной нормы, то будет происходить потеря низкокипящих компонентов с остатком.
С повышением температуры выше заданной по режиму резко увеличивается поток паровой фазы и возможно захлебывание колонны, т.е. переполнение тарелок колонны жидкостью, образующейся при конденсации тяжелых паров в верхней зоне тарелок. От равномерности подогрева зависит и равномерность газового потока. Нужно следить также за уровнем жидкости внизу колонны, так как переполнение колонны ухудшает отпарку легких компонентов из остатка [15].
Методы интенсификации процесса. Установки первичной переработки нефти составляют основу всех НПЗ. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив. смазочных масел, сырья для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От работы АВТ зависят выход и качество компонентов топлив и смазочных масел и технико-экономический показатель последующих процессов переработки нефтяного сырья. Проблемам повышения эффективности работы и интенсификации установок АВТ всегда уделялось и уделяется серьезное внимание.
Важнейшими из всего многообразия проблем, стоящих перед современной нефтепереработкой нужно считать следующие: - дальнейшее углубление переработки нефти;
- повышение октановых чисел автобензинов;
- снижение энергоемкости производств за счет внедрения новейших достижений в области тепло- и массообмена, разработки более совершенных и интенсивных технологий глубокой безотходной и экологически безвредной переработки нефти и др.
Решение этих проблем предусматривает: 1.Совершенствование основных аппаратов установок АВТ: 2.Совершенствование технологических схем. При выборе технологической схемы и режима установки необходимо руководствоваться потенциальным содержанием фракций.
3.Совершенствование схем и технологии вакуумной и глубоковакуумной перегонки мазута.
Коррозия оборудования - еще одна не менее важная проблема. Наличие в поступающей на переработку нефти хлоридов (как неорганических, так и органических) и соединений серы приводит вследствие их гидролиза и крекинга при прямой перегонки нефти к коррозии оборудования, главным образом конденсаторов и холодильников [16]. Имеющиеся ингибиторы коррозии не универсальны, поскольку у них есть ряд недостатков (неприятный запах, являются высокотоксичными соединениями и достаточно дорогими- продуктами). Однако в настоящее время разработан новый ингибитор коррозии
- водный раствор полигексаметиленгуанидингидрата (ПГМГ • Н20). Этот ингибитор не имеет вышеперечисленных недостатков.
Одним из направлений совершенствования установок АВТ является улучшение отбора фракций от их потенциального содержания. С мазутом уходит до 5% дизельных фракций, а с гудроном - до 10% масляных фракций.
В практики фракционирования остатков атмосферной перегонки, наметилась тенденция к использованию вместо традиционных пароэжекторных вакуумных систем (ПЭВС) гидроциркуляционных (ГЦВС). Последние более сложные, но усложнение вакуум создающей системы и увеличение в связи с этим капитальных затрат оправдано явным преимуществом ее эксплуатации [17].
В качестве рабочего тела в ГЦВЦ используется ДТ, получаемое на самой установке. Отказ от использования ПЭВС, а, следовательно, от использования в качестве рабочего тела водяного пара приводит к снижению на экологическую систему, за счет сокращения сброса химически загрязненных вод.
Углубление вакуума, обеспечиваемое применением ГЦВЦ, дает возможность снизить температуру потока питания вакуумной колонны при сохранении и даже увеличении доли отгона, т.е. уменьшить термическое разложение сырья в трубчатых печах.
Изложенный материал позволяет сделать вывод: установки АВТ еще далеки от универсальности. Однако их совершенствование приведет к решению не только перечисленных проблем, но и сыграет большую роль в защите окружающей среды.
Увеличение глубины отбора светлых из нефти (фракций до 350-3600С является важнейшей задачей первичной перегонки нефти. Повышение четкости погоноразделения является также одной из важных задач перегонки, поскольку основные показатели качества дистиллятных фракций существенным образом зависят от их фракционного состава [2].
Однако непрерывное наращивание мощности установок первичной перегонки нефти без значительной их реконструкции привело к заметном) ухудшению качества продуктов: наложение температур кипения между некоторыми дистиллятными фракциями достигло 100-150 ИС, температура начала кипения мазута стала на 40- 50 °С ниже температуры конца кипения дизельного топлива, а содержание в мазуте фракций до 350 °С повысилось до 10-12 %. При последующей переработке такого мазута содержание фракций дизельного топлива в вакуумном газойле доходило до 30 %.
В атмосферной колонне осуществляется основное разделение нефти на дистиллятные фракции и мазут. По мере утяжеления фракций четкость разделения ухудшается вследствие уменьшения относительной летучести разделяемых фракций и флегмового числа.
Наибольшее значение флегмовое число имеет в верхней секции колонны достаточно высокое оно и в следующей, нижележащей секции, однако в секции, расположенной ниже отбора фракции дизельного топлива (или атмосферного газойля), флегмовое число явно недостаточно. Низкие флегмовые числа в нижних секциях атмосферной колонны являются следствием недостатка тепла, вносимого в колонну. Поскольку все тепло в атмосферную колонну вносится с сырьем, для повышения четкости ректификации и увеличения глубины отбора светлых необходимо увеличивать долю отгона сырья за счет максимального его подогрева и понижения давления в колонне [18].
Термическая стабильность тяжелых углеводородов позволяет нагревать нефть при атмосферной перегонке до 350-360°С, что обеспечивает долю отгона сырья, на 5-10 % превышающую сумму отбора светлых в колонне. На результаты перегонки большое влияние оказывает давление. При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при этом значительно ухудшается качество продуктов, т.е. четкость ректификации. Анализ работы промышленных колонн также подтверждает этот вывод: пр
Вывод
Согласно заданию кафедры выполнена курсовая работа на тему: «Свойства и переработка Самотлорской нефти».
Выпуск разнообразной продукции на нефтепереработки зависит во многом от качества сырья - нефти. Самотлоорское нефтяноое месторождение - крупнейшее в России и 6-е по размеру в мире нефтяное месторождение . Самотлорская нефть имеют небольшую относительную плотность (не более 0,875), содержат больше фракций, выкипающих до 3500С (от 58 до 63%), и являются менее сернистыми (0,56-1,10%) и менее смолистыми (селикагелевых смол не более 12%). Является хорошим сырьем для получения дистиллятных и остаточных базовых масел.
Атмосферно-вакуумная перегонка относится к первичному процессу. Основным первичным процессом переработки нефти является перегонка. Перегонка осуществляется однократным, многократным или постепенным испарением.
В результате перегонки нефти при атмосферном давлении и температуре 350- 370°С остается мазут, для перегонки которого необходимо подобрать условия, исключающие возможность крекинга и способствующие отбору максимального количества дистилляторов. Самым распространенным методом выделения фракций из мазута является перегонка в вакууме. Вакуум понижает температуру кипения углеводородов и тем самым позволяет при 410- 420°С отобрать дистилляты, имеющие температуры кипения до 500°С (в пересчете на атмосферное давление).
На экономические показатели процессов перегонки наибольшее влияние оказывают давление и температурный режим в колонне и от конструктивных особенностей отдельных узлов блока: печи, трансферной линии, узла ввода сырья, конструкции тарелок, насадок и т
Направления интенсификации процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти - совершенствование основных аппаратов установок АВТ, совершенствование технологических схем, совершенствование схем и технологии вакуумной и глубоковакуумной перегонки мазута. Одним из перспективных направлений интенсификации процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти является компаундирование сырья перегонки с оптимальным количеством ароматических добавок и обеспечения определенной скорости его перемещения в змеевике печи. Компаундирование - одни из наиболее рациональных способов повышения выхода дистиллятных фракций в процессе атмосферной перегонки нефти. Это обязательный этап производства, так как в современном мине нефтеперерабатывающем заводе вовлечены в переработку часто не только несколько типов нефти, но и газоконденсаты. Интенсификация атмосферной перегонки нефти в присутствии специальных добавок активаторов также перспективное направление.
Технологическая схема установки АВТ должна обеспечивать получение выбранного ассортимента продуктов из заданного сырья наиболее экономичным способом. Ввиду большого разнообразия используемых нефтей и их качества, а также возможного ассортимента продуктов не всегда следует применять одну типовую схему.
Технологическая схема атмосферно-вакуумной перегонки состоит из отбензинивающей колонны, в которой происходит выделение газов и бензиновых фракций, атмосферной колонны с боковыми погонами, вакуумной колонны, предназначенной для получения узких масляных фракций.
К большинству фракций, получаемых на АВТ, даже по фракционному составу нельзя предъявлять требования ГОСТОВ на товарные продукты. В этих случаях качество отбираемых фракций определяется межцеховыми нормами. Последние должны быть составлены таким образом, чтобы качество товарных продуктов, получаемых из фракций на АВТ после вторичного процесса, соответствовало требованиям ГОСТА, а выход их был максимальным.
Список литературы
1. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. - М.: ИД «ФОРУМ» 2012.- 336с.
3. Сериков Т.Т., Серикова З.Ф., Оразбаев К.Н. Современное состояние технологий переработки нефтей Казахстана. - Атырау: Ер Т?стік. 2008 -206с.
4. Вержичинская С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А. Химия и технология нефти и газа. - М.: ФОРУМ-ИНФРА - М, 2007.-399 с
5. Полищук Ю.М., Ященко И.Г.. Физико-химические свойства нефтей. - Новосибирск: Изд. СО РАН, филиал «Гео», 2004.-109с.
6. Нефти СССР (справочник), т. II Нефти Среднего и Нижнего Поволжья. Издательство «Химия», М., 1972 г.
7. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа: 2-е изд. М.: Химия, 2001.- 586 с.
8. Ахметов С.А., Ишмияров М.Х., Кауфман А.А. Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых.- СПБ.: Недра, 2009.- 832с
9. Бишимбаева Г.К., Букетова А.Е., Надиров Н.К. Химия технология нефти и газа. - Алматы: «Бастау» 2007.-280с.
11. Н.К. Надиров, Н.М. Дауренбек, К.С. Надиров, Г.Ж. Пусурманова. Химия и физика нефти, газа и угля: Учебное пособие - Шымкент: ЮКГУ, 2008.-404с.
12. Капустин В.М. Основы проектирования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.- М.: Химия, 2012.- 440 с.
13. Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. В 2-х частях. Ч.1-2. - Алматы: ?ылым, 1995. - 320 с.; 400 с.
15. Глаголева О.Ф., Капустин В.М. Технология переработки нефти. В 2-ух частях. Часть первая. Первичная переработка нефти: Учебн. пособие для студентов высших уч. заведений. -М.: Химия, КОЛОСС, 2007.-400с.
16. Эрих В.И. Химия нефти и газа: Учебное пособие для ВУЗОВ. - М.-Л.: Химия, 1986. -220с.
17. Проскуряков В.А. Химия нефти и газа: Учебн. пособие / В.А. Проскуряков. Е.А. Драбкин.- Л.: Химия,1989. - 424 с.
18. Луканов Д.А., Костина Т.В., Тыщенко В.А., Лубсандоржиева Л.К Опыт оптимизации работы атмосферного блока установки АВТ по смесевому варианту получения реактивного топлива // Нефтепереработка и нефтехимия. 2011.-№4.-С.8-10.
19. Гюльмисарян Т.Г., Горлов Е.Г., Беренгартен М.Г., Горлова С.Е. Термическая переработка нефтяных остатков в дистиллятные фракции в присутствии активирующих добавок // Наука и технология углеводородов,- 2000.-№ 1.-С.13-17.
20. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. -М.: Химия, 1981.-352 с.
21. Богатых К.Ф. Углубление первичной переработки нефти на основе новых перекрестноточных насадочных ректификационных колонн. Афтореферат дис. докт. тех. наук. Уфа, У НИ. 1989. - 48 с.
23.Старкова Н.Н., Шуверов В.М., Рябов В.Г., Юнусов Ш.Н. Характеристика сырья для получения высокоиндексных базовых масел // Химия и технология топлив и масел. 2001. - №3. - С.36-37.
24. Рудяк К.Б., Мусиенко Г.Г., Ратовский Ю.Ю., Кочанов Н.Н. Реконструкция вакуумных блоков установок АВТ // Химия и технология топлив и масел. 2000. - №5.-С.40-43.
25. Прохоренко Ф.Ф., Сапрыкина Л.И., Радаев М.И. Пуск установки ЭЛОУ- АВТ нового поколения на Куйбышевском НПЗ нефтяной компании ЮКОС "/ Нефтепереработка и нефтехимия. 1997. - №11. - С. 13-16.
27. Мановян А.К., Лозин В.В., Сучков Б.А. Оптимизация схемы орошения атмосферной колонны перспективной АВТ // В кн.: Тезисы докладов Всесоюзного совещания по теории и практике ректификации нефтяных смесей,- Уфа: БАШНИИНП. 1975. - С 259-262.
28. Лебедев Ю.Н., Сумина А.Н., Чекменев В.Г., Данилов Д. Ю. Экспериментальная база основа модернизации технологического оборудования // Химия и технология топлив и масел. - 2006. - № 5. - С.38-41.
29.Крегшер М.Л., Гафнер В.В., Амантурлин Г.Ж., Нестеров И. Д. Современная технология и конструкция колонны атмосферной перегонки Нефтепереработка и нефтехимия. 1998. - №9. - С. 10-17.
30. Загидуллин P.M. Повышение эффективности работы отбензиниваюшей колонны АВТ // Исследования, интенсификация и оптимизация химико- технологических систем переработки нефти / Труды НУНПЗ. ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ. - 1992. - С. 120-124.
31. Гареев Р.Г. Исследования, интенсификация и оптимизация химико- технологических систем переработки нефти // Труды Ново-Уфимского НПЗ.- М: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ. 1992. - С.62-94.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
