Свойства и переработка Самотлорской нефти

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. АУЭЗОВА


Кафедра: Нефтепереработка и нефтехимия


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине: Химия и технология нефти и газа

специальность 5В072100 - Химическая технология органических веществ


Шымкент - 2014 г.

Аннотация


Тема курсовой работы: «Свойства и переработка Самотлорской нефти».

В первом разделе приведены физико-химические свойства Самотлорской нефти, также приведены табличные данные по изменению вязкости и плотности нефти в зависимости температуры, потенциальному содержанию фракции в нефти, характеристике и элементному составу остатков, содержанию индивидуальных углеводородов в фракциях и др.

Во втором разделе представлены теоретические основы процесса переработки нефти. Даны определения процессов перегонки, ректификации, методов осуществления перегонки, их достоинства и недостатки, перегонки под вакуумом характеристика атмосферно-вакуумных трубчатых установок. Описано влияние технологических параметров на процесс перегонки нефти, приведены методы интенсификации процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти.

В третьем разделе приведены условия, которые необходимо соблюдать при выборе схемы АВТ, описаны отдельные элементы технологической схемы атмосферно-вакуумной перегонки и приведена схема установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти.

В четвертом разделе приведена характеристика и применение готовых продуктов процессов переработки нефти на установке АВТ.

В 5 разделе приводятся выводы

Курсовая работа написана с использованием материала научно-технической, отечественной и зарубежной литературы.


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


Нормативные ссылки


В настоящей курсовой работе использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1437-75 «Нефтепродукты темные. Ускоренный метод определения серы»

ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности»

ГОСТ 11011-85 «Нефть и нефтепродукты Метод определения фракционного состава в аппарате АРН-2»

ГОСТ 11851-85 «Нефть. Метод определения парафина»

ГОСТ 20287-91 «Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания»

ГОСТ 19932-74 «Нефтепродукты. Метод определения коксуемости по Кондрадсону»

ГОСТ 6258-85 «Нефтепродукты. Метод определения условной вязкости»

ГОСТ 31072-2002 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром»

ГОСТ 33-2000 «Нефтепродукты Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости»

ГОСТ 1437-75 «Нефтепродукты темные. Ускоренный метод определения серы»

ГОСТ 11851-85 «Нефть. Метод определения парафина»

ГОСТ 20287-91 «Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания»

ГОСТ Р 8.599-2003 «Плотность и объем нефти. Таблицы пересчета плотности и массы» D86-2004 «Нефтепродукты. Стандартный метод перегонки при атмосферном давлении».


Определения


В настоящей курсовой работе применяются следующие термины и определения:

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

Перегонка нефти на АВТ - это многоступенчатый процесс, состоящий из последовательного осуществления таких процессов как: обессоливания, отбензинивания, атмосферной и вакуумная перегонки, стабилизации и вторичная перегонки бензина.

Атмосферная перегонка- 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.

Вакуумная перегонка - 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.

Ректификация - процесс разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счет противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Ректификацию можно проводить периодически или непрерывно. Ректификацию проводят в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой) ректификационных колоннах.

Деэмульгатор - поверхностно-активное вещество, способное адсорбироваться на поверхности глобул воды в нефти и в маслах, разрушая при этом защитные плёнки, препятствующие слиянию и осаждению частиц воды.

Энергия диспергирования или агрегирования - это работа, которую надо совершить под действием внешних сил, чтобы осуществить переход веществ из одной фазы в другую.

Коагуляция - укрупнение частиц дисперсной базы за счет их слипания под влиянием межмолекулярных взаимодействий друг с другом, с потерей кинетической устойчивости и последующим разделом фаз.


Обозначения и сокращения


В данном курсовом проекте применяются следующие сокращения:

ЭЛОУ-электрообезвоживающая установка

АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка

AT - атмосферная трубчатка

ВТ - вакуумная трубчатка

НПЗ - нефтеперерабатывающий завод

ПЭВС - пароэжекторная вакуумная система

ГЦВС - гидроциркуляционная вакуумная система

ВСГ - водородсодержащий газ

ПЦО- промежуточное циркуляционное орошение

ПГМГ- полигексаметиленгуанидингидрат

ВСС - вакуумсоздающие системы

ДНП - давление насыщенных паров

ССЕ- сложная структурная единица

НК - начало кипения

Н - насос

К-колонна

Е- емкость

ОЧИМ - октановое число по исследовательскому методу

ТУ - технические условия

Фр. - фракция


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 AВT 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 из-за энергоёмкости 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 растёт. 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 <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F> и 6-е по размеру в мире нефтяное месторождение <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D1%84%D1%82%D1%8F%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>. Расположено в Ханты-Мансийском автономном округе <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B0%D0%BD%D1%82%D1%8B-%D0%9C%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%B8%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BE%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B3>, вблизи Нижневартовска <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B8%D0%B6%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA>, в районе озера Самотлор <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%BE%D1%80_(%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BE)>. В переводе с хантыйского Самотлор означает «мёртвое озеро», «худая вода». Месторождение было в 1965 году. На месторождении <#"justify">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

, г/см2, мм/см2 мм/см2Температура застыванияТемпература вспышки в закрытом тиглеДавление насыщенных паров, мм.рт.ст.с обработкойбез обработкипри 380Спри 500С0,84261946,133,33< -33 -< -35279311

Таблица 2 .Содержание углеводородов

ПарафинСодержание, %Коксуемость, %Зольность, %Кислотное число мг КОН на 1г нефтиСодержание, %Выход фракций вес. %Содержание, %Температура плавления, 0ССерыАзотаСмол сернокислотныхАсфальтеновСмол силикагелевыхНафтеновых кислот ФеноловДо 2000СДо 3500С2,3500,960,12141,3610,01,490,0010,0380,0110,00630,658,2

Таблица 3.Разгонка нефти по ГОСТ 2177-66

НефтьН.К.,0СОтгоняется (в %) до температуры. С120140150160180200220240260280300Самотлорская смесь451823262832353943475156

Таблица 4. Изменение кинематической вязкости (в мм2/с) нефтей в зависимости от температуры

Нефть, мм/см2, мм/см2, мм/см2, мм/см2Самотлорская смесь6,134,614,033,33

Таблица 5. Изменение условной вязкости нефтей в зависимости от температуры

НефтьВУ20ВУ30ВУ40ВУ50самотлорская (смесь)1.491.351,291.22

Таблица 6.Изменение относительной плотности нефтей в зависимости от температуры

Нефтьплотность при 20°Спри 30°Спри 40°Спри 50иССамотлорская (смесь)0,84260,83530,82800,8207

Таблица 7. Элементный состав нефти

НефтьСодержание, %СНОSNСамотлорская (смесь)86,2312,790,250,630,10

Таблица 8. Характеристика фракций выкипающих до 200 0С

Температура отбора. °СВыход (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 ТЭСс 0,6г ТЭС на 1кг фр.С 2.7 г ТЭС на 1 кг фр.1234567891011121328-625,60,6280----074,2----28-858,90,6455 35456380-67,480,089,1Следы35028-10011,40,660039506988_65,478,387,8-_28-10013,00,674542557496-63,576,686,6--28-12014,60,6890466080104следы61,575,085,50,0824328-13016.40.698748"628511159,672,9--28-14018.20.7083516590125-57,770,8---28-15019.90.7180536795135следы55,868,60.2415028-16021,80,72275468100145-55,067,7--28-17023,60,72745569106156-54,266,6---28-18025,40,73215670111165-53,465,6---28-19027,20,736857721171740,00952,564,7-28-20029.10,741658731221850,01551,663,780,43138

Таблица 9. Групповой углеводородный состав фракции, выкипающих до 2000 С

ТемператураВыход (на нефть) %, г/см3Содержание углеводородов, %ароматическихнафтеновыхпарафиновыхвсегонормального строенияизостроения28-605,40,62721,370501486444260-955,10,69301,396023860312995-1224,50,73401,4125732612536122-1504,90,75751,42401230582434150-2009,20,78801,4420202456213528-20029,10,74161,41651027632835

Таблица 10. Характеристика фракций, служащих сырьем для каталитического риформинга

Температура отбора, СВыход (на нефть),%, г/см3Содержание серы, %Содержание углеводородов, %ароматическихнафтеновыхпарафиновыхвсегонормального строенияизостроения62-85330.6895Следы23563342962-1056,50.7078»43462313162-14012,60.73000.00763361263585-1053,20.72150.0055346128 3385-1205,70.72910.00863361263585-18016,50.75580.0161229592435105-1202,50.73760.013732612536105-1406,10.74650,014931602436120-1403,60.75280.0151130592435140-1807,20.77620,0191726572235

Таблица 11. Характеристика легких керосиновых фракций

НефтьТемпература отбора. °СВыход (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 тиглеНачало кристаллизациисамотлорская (смесь)120-230!9.90,78811251401672102231,364,5226--1032025,5-120-24021,70,79171301451732202351,435,0234-6010318252.21

Таблица 12. Характеристика керосиновых дистиллятов

НефтьТемпература отбора, °СВыход (на нефть), %, г/см2Фракционный состав, % Температура, 0СВысота не коптящего пламени, ммОктановое числоСодержание серы, %Н.K., мм/см2, мм/см290%98%Отгоняется до 2700СТемпература помутненияТемпература вспышки в закрытом тиглеСамотлорская (смесь)150-28023,40,8153168181210249256--40-2131,90,19150-32030,90,827817018322828530378-305620<230,29

Таблица 13.Групповой углеводородный состав керосиновых фракций [5]

Температура отбора, °CCoдержание углеводородов, %АроматическихНафтеновыхПарафиновыхСамотлорская нефть200-250203149250-300262846200-300232948300-350412138

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 её 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 чёткость 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), применяе-мые 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 HПЗ. 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 её 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 счёт сокращения сброса химически загрязненных вод.

Углубление вакуума, обеспечиваемое применением ГЦВЦ, даёт 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: при повышенном давлении не удается полностью отобрать светлые дистилляты, отбор их составляет 70-80 % or потенциала; не достигается и ожидаемое увеличение производительности колонны. В то же время переход на пониженное давление, близкое к атмосферному, и на умеренный вакуум порядка 400-800 гПа дает возможность не только повысить качество получаемых продуктов, но и улучшить технико-экономические показатели процесса. Перегонка при пониженном давлении и в вакууме позволяет отказаться от применения водяного пара и дает экономию в расходе тепла на 5 %. В настоящее время разрабатываются перспективные схемы замены водяного пара потоком нефтепродуктов.

Эффективность процесса вакуумной перегонки мазута, как и перегонки нефти, зависит как от параметров технологического режима, так и от конструктивных особенностей отдельных узлов блока: печи, трансферной линии, узла ввода сырья, конструкции тарелок, насадок и т.д. Состав мазута, поступающего на вакуумный блок из атмосферной колонны, регламентируется содержанием фракций, выкипающих до 350°С. Традиционно считают, что содержание светлых должно составлять не более 5 % (мас.), так как их рост приводит к увеличению диаметра вакуумной колонны, затрудняет полную конденсацию паров на верху колонны и увеличивает загрузки вакуумсоздаюшей системы. Необходимо отметить, что содержание светлых фракций в мазуте определяется фракционным составом (а именно температурой конца кипения) получаемого в атмосферной колонне дизельного топлива [19].

Для регулирования (стабилизации) состава сырья вакуумной колонны и одновременно с этим повышения отбора светлых (до 98 % от потенциала) между атмосферной и вакуумной колоннами в некоторых патентах рекомендуют помешать буферную ступень испарения мазута.

Температура нагрева сырьевого потока (мазута) определяется температурой его термического разложения, которое ведет к образованию неконденсируемых газов разложения. На их откачку расходуется мощность вакуумсоздающей системы. Минимальное давление на выходе из печи обеспечивается правильным подбором конструкции трансферной линии, связывающей печь с колонной, при этом минимизируется перепад давления между печью и вакуумной колонной Рекомендуются следующие оптимальные значения параметров: длина трансферной линии не более 30 м (без резких поворотов и вертикальных участков), удельная массовая скорость потока мазута - не более 150 кг/(с м2).

Схемы орошения вакуумных колонн определяют как отбор и качество продуктов, так и стабильность режима работы. Одной из существенных особенностей вакуумных колонн является использование верхнего орошения, предназначенного для полной конденсации паров, поэтому верхняя секция часто называется конденсационной [20].

Для полной конденсации паров вверху вакуумной колонны (по сравнению с атмосферной) требуется значительно больше тарелок циркуляционного орошения, чтобы обеспечить тс же значения тепла конденсации. Для создания максимального температурного напора и равномерной нагрузки на тарелки ВЦО рекомендуется схема порционной подачи охлажденной флегмы. Предполагается, что при такой схеме, кроме углубления конденсации и сокращения потерь сверху колонны, обеспечивается гибкость и стабильность режима верха колонны и вакуум- создающего устройства. При проектировании иногда не учитывают специфику работы конденсационной части вакуумной колонны. Это часто приводит к общему недостатку существующих высокопроизводительных вакуумных колонн - нехватке флегмы для полной конденсации и поддержания нужной температуры вверху конденсационной секции [21].

Промежуточное циркуляционное орошение (ПЦО) почти во всех вакуумных колоннах создастся за счет подачи части охлажденного выводимого бокового погона на несколько тарелок выше его вывода. В вакуумных колоннах вторичной перегонки широкой масляной фракции ПЦО часто работает индивидуально, под тарелкой вывода бокового погона.

Количество ПЦО должно определяться исходя из того, какое число боковых потопов и в каком количестве выводится их колонны (или каково соотношение количеств этих погонов), а также исходя из требования к их качеству. При этом количество ПЦО определяет и объем паров в максимально нагруженном сечении колонны.

Обычно перегонка мазутов осуществляется с вводом водяного пара в низ отгонной части колонны в количестве 1-7 % па мазут. Однако с позиций повышения эффекта отпарки углеводородных фракций существует верхний предел расхода пара в 1,5 %. Подача водяного пара в вакуумную колонну вызывает следующие отрицательные эффекты: увеличение площади сечения колонны на 20-30 %; разбавление потока углеводородных паров концентрационной части и соответствующее увеличение сопротивления массопередаче (снижение КПД тарелок): увеличение выноса углеводородной фракции с верха колонны; увеличение нагрузки на вакуумсоздающую систему.

К тому же экспериментально показано, что ввод водяного пара до 7% увеличивает высоту колонны на размер эквивалентной теоретической тарелки. Для вакуумных колони это особенно важно. Исключение подачи водяного пара позволяет устранить вынос газойлевых фракций с верха вакуумной колонны, что снижает нагрузку на вакуумсоздающую систему [22].

Обеспечение определенного фракционного состава базовых масляных фракций, получаемых в вакуумной колонне, является одним из условий производства на их основе высококачественных товарных масел.

Снижение общего остаточного давления в вакуумной колонне отражается не только на четкости разделения, но и на перераспределении углеводородов масляных фракций в процессе однократного испарения мазута, т. е. непосредственно на качестве масляных фракций [23].

Системы создания вакуума в настоящее время значительно усовершенствованы. Наибольшее распространение получили системы:

-с включением барометрического конденсатора, в котором осуществляется конденсация паров, выходящих с верха вакуумной колонны, за счет подачи воды или дизельного топлива в качестве конденсирующего и абсорбирующего агента;

-с включением поверхностных конденсаторов с закрытой конденсацией паров;

-с предвключенными паровыми эжекторами, отсасывающими газы и пары непосредственно из колонны.

Для сокращения количества загрязненной воды на ряде заводов вместо воды в барометрический конденсатор стали подавать охлажденное дизельное топливо и заменять барометрические конденсаторы поверхностными.

Проблема уменьшения загрязнения окружающей среды обусловливает поиск решений создания вакуума без загрязнения воды и воздуха. Положительный длительный опыт применения дизельных фракций в качестве конденсирующего и охлаждающего агента в барометрическом конденсаторе позволил использовать дизельные фракции и в качестве эжектируюшего агента. Замена водяного пара в эжекторах на жидкостной эжектирующий агент повышает КПД процесса эжектирования. Известно, что энергетический КПД эжекторов, в которых в качестве рабочего агента используется водяной пар. достигает максимального значения 10-12%. При использовании жидкостного рабочего тела КПД эжектора достигает 38-39 %. Сочетание процессов конденсации и эжектирования позволяет еще больше увеличить КПД эжектора.

Таким образом, новые системы создания вакуума основаны на циркуляции жидких нефтяных фракций (дизельная или газойлевая) через специальные инжекторные системы [17].

Исследование показало, что в вакуумных газах, направляемых на сжигание в печь, за счет промывки газов дизельной фракцией или газойлем значительно уменьшается содержание сернистых газов. Достигаемая глубина вакуума (остаточное давление 20- 25 мм рт. ст., или 2.6-3,3 кПа) позволила прекратить подачу пара в низ вакуумной колонны. Циркулирующее дизельное топливо или газойль постоянно обновляется. Часть циркулирующей жидкости выводится из системы на гидроочистку и затем используется но целевому назначению. Снижение количества водного конденсата как в атмосферной, так и в вакуумной части установки АВТ, совершенствование вакуумсоздающей системы улучшает технико-экономические и экологические аспекты работы установок первичной переработки нефти [24].

На многих действующих НПЗ изменение ассортимента производимых продуктов осуществляется корректировкой технологических параметров работы ректификационных колонн атмосферного блока установки. Авторы Д.А. Луканов, Т.В. Костина, В.А. Тыщенко и JI.K. Лубсандоржиева считают, что переход одного режима работы на другой неминуемо ведет к потерям качества, а в ряде случаев может сопровождаться аварийными ситуациями[10]. Исключить этап переходного процесса позволяет использование схемы выработки керосиновой фракции и дизельных топлив по смесевому варианту. Такой вариант в рамках существующей технологии был реализован на установке АВТ-11 ОАО «Новокуйбышевский нефтеперерабатывающий завод». Также интенсификацию процесса атмосферно вакуумной перегонки можно осуществить при помощи активатора бензин-отгон-гидроочистки дизельной фракции. На основе теории регулируемых фазовых переходов возможно усовершенствование путем компаундирования сырья перегонки с оптимальным количеством ароматических добавок и обеспечения определенной скорости его перемещения в змеевике печи. Улучшение процесса может осуществляться в присутствии специальных добавок - активаторов.

ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ» - Башкирский научно- исследовательский институт по переработке нефти успешно реализует новую энергосберегающую и экологичную технологию вакуумной перегонки мазута без применения водяного пара. Особенности технологии - применение гидроэжекторной вакуумсоздающей системы и углеводородного испаряющего агента. Для работы в режиме глубокого отбора вакуумных дистиллятов введена колонна стабилизации. В итоге - мягкий режим нагрева мазута в печи, глубокий отбор дистиллятов с концом кипения 520-540°С.

Наличие в поступающей на переработку нефти хлоридов и соединений серы приводит вследствие гидролиза и крекинга при перегонке нефти к коррозии оборудования, главным образом конденсаторов и холодильников. Коррозийный износ оборудования установок переработки нефти является одним из основных препятствий на пути увеличения их межремонтных пробегов [25].

Для защиты конденсационно-холодильного оборудования установок первичной переработки нефти АВТ от коррозионного воздействия неорганических хлоридов, ХОС, серосодержащих соединений и кислот на многих НПЗ в последние годы внедрена комплексная программа химико- технологических мероприятий, включающая следующие понятия:

-глубокое обезвоживание и обессоливание нефти на ЭЛОУ с эффективными, надежными в эксплуатации элетродегидраторами, с применением современных высокоактивных нефтерастворимых деэмульгаторов и эффективных смесителей промывной водой с нефтью:

-подачу в обессоленную нефть требуемых количеств защелачивающих реагентов (NaOH, Na23) оптимальной концентрации;

подачу в шлемовые линии атмосферных колонн современных нейтрализующих аминов и пленкообразующих ингибиторов коррозии.

Авторы Хуторянский, Гоев провели исследования, которые показали, что при глубоком обессоливании нефти на ЭЛОУ основным поставщиком коррозионного НС1 являются неудаляющиеся при промывке нефти на ЭЛОУ ХОС, в связи с чем возрастает важность процесса защелачивания обессоленной нефти, противодействующего гидролизу хлоридов и разложению ХОС с образованием НС1 [11].

В ходе работы авторами была проверена эффективность защелачивания глубоко обессоленной нефти при двух соотношениях соды и щелочи в защелачивающем реагенте- 4:1 и 3:1. Было установлено, что при обоих соотношениях оптимальный расход защелачивающего реагента составил величину- 30 г/т.

Полученный результат, по мнению авторов, очень важен, так как поставил под сомнение принятый механизм защелачивания, в соответствии с которым MgCl преимущественно реагирует с NaOH, а СаСl с Na2C03 и свидетельствовал о значительно завышенном расходе содощелочного раствора, требуемом для предотвращения гидролиза неорганических хлоридов и наличии дополнительного источника образования НС1-ХОС.

На современном этапе интенсификация технологических процессов может быть решена на основе представления о нефти и нефтяных остатках как о дисперсных системах [26].

Высокомолекулярные соединения нефти (ВМС) и нефтяных остатков в зависимости or условий переработки их могут находиться как в молекулярном, так и в структурированном состоянии, регулирования свойств которых возможно при изменении величины и интенсивности внешнего воздействия (температура, давление, ПАВ, механические, магнитные, центробежные, электрические, ультразвуковые поля). Нефти и нефтяные остатки обычно рассматриваются как микрогетерогенные системы, склонные к формированию молекулярных структур. Образование дисперсной фазы вызывает неустойчивость нефти и нефтяных остатков, что придает им свойства коллоидных растворов. Поэтому для научно-обоснованного выбора того или иного регулирования свойств нефтяных дисперсных тщательное изучение их строения [12].

Атмосферно-вакуумная перегонка нефти и нефтяных остатков является процессом, эффективность которой во многом определяет экономические показатели НПЗ, а интенсификация этого процесса является актуальнейшей задачей нефтепереработки.

Одна из важнейших задач рационального использования нефти увеличение выхода топливных дистиллятов при ее перегонке, осуществляемой в промышленных масштабах на установках AT и АВТ. Разность между потенциалом светлых нефтефракций, выкипающих до 360°С и отбором светлых нефтепродуктов на установках AT зависимости от качества перерабатываемой нефти, ассортимента отбираемых продуктов и их отношения достигает 5-6-7 (масс.) на нефть [27].

Широкое распространение вторичных процессов переработки нефти повышает требования к четкости разделении нефти и более глубоким отбором. Ритмичность работы современного нефтеперерабатывающего завода и высокое качество всех товарных нефтепродуктов зависят от четкости работы установок первичной переработки нефти, по получению сырья для вторичных процессов»

Решение этой задачи включает в себя не только знание химического состава сырья и его физических и технологических свойств, но и возможности интенсификации на основе этих знаний процессов переработки нефтяного сырья.

На установке AT и АВТ нефтеперерабатывающих заводов отбензинивающие колонны работают под повышенные давлением до 0,5 МПа, что обуславливает использование большого объема теплообменной аппаратуры и печей с большой теплонапряженностью. По сравнению с ними использование данного способа позволяет сократить капитальные затраты на 40-50%. исключить потребление оборотной воды на конденсацию и охлаждение головных продуктов отбензинивающей и основной ректификационной колонн, уменьшить степень загрязнения окружающей среды и за счет этого получить значительный эффект.

С целью повышения производительности процесса, из отгонной секции первой колонны отводят жидкую фазу, которую, в количестве 5-151 мас. от исходного сырья отгонной секции, подают во вторую атмосферную колонну в точку между отбором нижнего бокового погона и вводом остатка первой колонны. В качество жидкой фазы используют остаток отгонной секции первой атмосферной колонны.

Физико-химическая технология переработки нефти базируется на теории регулируемых газовых переходов. В основе, действующей в настоящее время на технологии переработки нефти, расчетов технологических установок в частности, установок атмосферно-вакуумной перегонки нефти лежат теоретические представления о нефти как о молекулярных растворах, что позволяет осуществлять лишь контроль, а не регулирование разовых переходов в нефти. Центральная роль в теории регулируемых процессов принадлежит представлением о формировании в ходе процессов переработки надмолекулярных структур различных типов (пузырька, пара, ассоциата) и возможности их регулирования при фазовых переходах внешними воздействиями (добавки, электрические и магнитные поля, механические и акустические, ультразвуковые колебания, и др.). регулирования размеров надмолекулярных структур происходит иное распределение углеводородов между образующимися микрофазами, чем при нерегулируемом разовом переходе, что влияет в конечном счете на выход и качество получаемых нефтепродуктов [28].

Главное внимание в вопросах перегонки и ректификации нефти традиционно уделялось изучению системы пара, жидкости, расчетам парциального давлении летучих компонентов нефтяной системы в зависимости от ее состава и внешних условий, что является основополагающим для технологических расчетов [13].

Интенсификация процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти на основе теории регулируемых фазовых переходов возможна путем компаундирования 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. Природа и рабочие концентрации этих добавок могут варьироваться довольно широких пределах. Ароматические добавки, повышая растворяющую способность дисперсионной среды, изменяют степень дисперсности всей системы[30].


. Технологическая схема процесса


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. При выборе схемы АВТ необходимо определять:

мощность установки;

возможность и целесообразность комбинирования АВТ с другими установками;

схему отдельных блоков установки;

схему размещения оборудования на территории установки.

Выбранная схема должна обеспечивать большую глубину отбора, четкость фракционирования, гибкость процесса, большой межремонтный пробег и высокие технико-экономические показатели. При составлении схемы следует учитывать и применять самые прогрессивные решения.

Для новых НПЗ характерно применение крупных технологических установок с минимальным числом их повторения. При повышении мощности технико-экономические показатели установок первичной перегонки нефти улучшаются. Так, при увеличении мощности установки АВТ-6 на 33% в результате ее реконструкции по сравнению со строительством отдельной атмосферной установки производительность труда возрастает в 1,3 раза, удельные капитальные затраты снижаются на 25%, удельные эксплуатационные расходы -на 6,5%. В связи с укрупнением установки возрастают требования к надежности работы оборудования

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 [9].

Для перегонки легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5 - 2,2 %) и бензиновых фракций (до 20 - 30 %) и фракций до 350°С (50-60%) 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.

В колонне частичного отбензинивания отбирают 50-60 % от потенциала бензина. Стремиться к большему отбору бензина за счет дополнительного подвода тепла в низ колонны или подачи водяного пара не следует, так как это повышает затраты на перегонку. Кроме того, состав сырья атмосферной колонны настолько утяжеляется, что требуется чрезмерно высокая температура питания, которая оказывается выше максимально допустимой (350°С). Схема перегонки нефти с колонной предварительного частичного отбензинивания и основной сложной ректификационной колонной получила наибольшее применение в отечественной нефтепереработке. Она обладает достаточной гибкостью и универсальностью.

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.


Таблица 14- Температура и давление в аппаратах установки

Температура, 0С:подогрева нефти в теплообменниках200-300подогрева отбензиненной нефти в змеевиках трубчатой печи330-360паров, уходящих из отбензинивающей колонны120-140внизу отбензинивающей колонны240-260паров, уходящих из основной колонны120-130внизу основной колонны340-355Давление. МПа:в отбензинивающей колонне0,4-0,5в основной колонне0,15-0,20

Отбензинивающая колонна (К-1). В колонне регулируются следующие параметры:

Температура: верха колонны - 120-140°С ; низа-240-260 °С.

Давление составляет 0,4-0,5 кгс/см2 .

Уровень варьируется в пределах 20-80% от общего объема колонны.

Температура верха колонны обусловлена температурой конденсации легких нефтяных фракций [6]. Внизу колонны температура регулируется для того, чтобы не происходило испарение и унос более тяжелый фракций.

Несоблюдение температурного режима приведет к снижению качества получаемого продукта.

Давление в отбензинивающей колонне поддерживается постоянно и стабильно. Понижение давления в колоне вызывает падение скорости реакции и температуры, вследствие чего снизится выход целевых продуктов Повышение давления вызывает сбой работы ректификационной колоны.

Атмосферная колонна (К-2). В атмосферной колонне происходит разделение нефти на фракции. В колонне регулируются следующие параметры:

Температура: верха колонны - 95-130 °С; середины - 120-170°С; низа - 340-355°С.

Давление составляет до 1,5 кгс/см2..

Уровень варьируется в пределах 20-80% от общего объема колонны.

Температура середины колонны обусловлена значением температуры поступающего в колонну продукта. В атмосферной колонне К-2 температура низа колонны определяется максимально допустимой температурой нагрева нефти. При более высокой температуры происходят деструктивные превращения, которые способствую разложению углеводородов и ухудшению получаемой продукции. Вверху колонны температура регулируется с такой целью, чтобы происходила конденсация легкого бензина, отбирающегося с верха колонны, и таким образом, отделение его от нефти [29].

Давление должно постоянно поддерживаться. Необходимость регулирования объясняется тем, что давление бензина непосредственно определяет степень нагрева верха колонны, а последняя оказывает существенное влияние на процесс отбензиневания нефти. Этим же фактом определяются и основные требования, предъявляемые к быстродействию и точности контура регулирования: пары бензина на выходе колонны должнь быть нагреты до температуры 130 °С (температура выпаривания бензина). Понижение давления в ректификационной колонне снижает четкость ректификации, а повышение давления может привести к разрыву ректификационной колонны [30].

На результаты перегонки большое влияние оказывает давление. Ниже в таблице 15 приведены данные о влиянии давления на процесс перегонки нефти для установки производительностью 6-8 млн т нефти в год.


Таблица 15 - Влияние давления на процесс перегонки нефти

Р=0,17 МПаР=0,5 МПаТемпература, 0Ссырья360380низа колонны338331Отгон, % (мас.)6238Отбор светлых, % (мае.) на сырье52,435,2Количество тепла, затраченного на нагрев сырья в печи, МВт210193Количества тепла, отводимого в конденсаторах, МВт162122,5

При увеличении давления отбор дистиллятов уменьшается, при это.ч: значительно ухудшается качество продуктов, т.е. четкость ректификации.

Из атмосферной колонны отбираются 3 боковых погона в выносных колоннах: верхний - керосиновая фракция, средний - легкая дизельная фракция, нижняя - тяжелая дизельная фракция. Под нижнюю тарелку каждой колонны подается водяной пар. В каждой секции поддерживается определенная температура и уровень.

Температура: колонна 1 - 20-165 °С; колонна 2 - 130 - 220°С; колонна 3 - до 320 °С.

Регулирование температуры в ректификационных колоннах предусмотрено с целью более четкой ректификации - выделения целевых продуктов из исходной смеси. Повышение температуры может привести к деструктивным превращениям в составе вторичных продуктов [22].

Вакуумная колонна. Основное назначение установки (блока) вакуумной перегонки мазута - получение вакуумного газойля широкого фракционного состава (350 - 500 °С). В колонне регулируются следующие параметры: Температура: питания - 395°С; верха- 125°С; низа- 352°С; вывода: легкого вакуумного газойля -195°С; широкого вакуумного газойля - 260°С; затемненной фракции - 300°С. Давление составляет - 8,0 кПа.

При снижении общего давления увеличивается относительная летучесть и повышается четкость разделения углеводородных компонентов [17].

Снижение общего остаточного давления в вакуумной колонне отражается не только на четкости разделения, но и на перераспределении углеводородов масляных фракций в процессе однократного испарения мазута, т. е. непосредственно на качестве масляных фракций.

Помимо основных колонн блок атмосферно-вакуумной перегонки нефти имеет вспомогательные аппараты:

1.Конденсаторы-холодильники. Температура на выходе конденсаторов- холодильников должна быть не больше 70°С, чтобы осуществлялась конденсация и охлаждение верхних продуктов ректификационных колонн.

2.Печь. Теплота в нижнюю часть колонн подводится через печь. Температура продуктов на выходе из печи должна быть не больше 370°С, так как при более высоком нагреве может произойти разложение углеводородов нефти, что приведет к ухудшению качества продукции.

3 Емкости - Е-1, Е-2. В емкостях предусмотрена регуляция уровня в пределах 20-80% от общего объема. Контроль уровней дает возможность максимально заполнить объем емкости и предотвратить ее переполнение. Это позволяет экономично проводить процесс атмосферной перегонки нефти - сэкономить энергоресурсы и время на вспомогательных операциях.

4. Насосы. На выходе насосов стоят датчики давления, чтоб давление в системе не превышало допустимые параметры до 5 кгс/см2 [24].

В атмосферном блоке АВТ применяют три схемы разделения нефти с одной сложной ректификационной колонной, с предварительным испарителем и сложной колонной, с предварительной отбензинивающей и сложной колоннами. Схема с предварительной отбензинивающей колонной и основной ректификационной колонной представлена на рисунке 1 .


Рисунок 1. Схема установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти: 1, 2, 12 - теплообменники; 3 - отбензинивающая колонна; 4 - холодильник; 5 - воздушный холодильник; 6- емкость орошения; 7- насос; 8- отстойник; 9, 13, 15 - печи нагрева сырья; 10 - атмосферная колонна с отпарными колоннами; 11 - стабилизатор бензина; 14 - пароэжекторный насос; 16 - вакуумная колонна; 17 - концевые холодильники; I - нефть; II - гудрон; III - сброс воды в канализацию; IV - газ на газофракционирующую установку; V - пар водяной; VI - газы эжекции на утилизацию; VII - головная фракция стабилизации на газофракционирующую установку; VIII - дизельная фракция; IX - бензин; X - керосин; XI - вакуумный дистиллят; XII - топливный газ; XIII - дымовые газы; XIV - циркуляционное орошение; XV - вода; XVI - мазут.

Коррозионно-активные вещества удаляются через верх отбензинивающей колонны. Таким образом, основная ректификационная колонна защищена от коррозии. Благодаря предварительному удалению бензиновых фракций в змеевиках печи и теплообменниках не создается высокого давления, что позволяет устанавливать более дешевое оборудование без усиления его прочности.

Нефть I проходит теплообменники 1 и 2, где подогревается за счет тепла отходящих продуктов, после чего поступает в отбензинивающую колонну 3. В колонне 3 из нефти выделяется легкая бензиновая фракция, которая охлаждается в воздушном холодильнике 5, конденсируется в холодильнике 4 и собирается в емкости орошения 6, откуда через отстойник 8 подается в стабилизатор бензина 11. В емкости орошения выделяется также газ IV, направляемый на компримирование.

Полуотбензиненная нефть из нижней части колонны 3 направляется через трубчатую печь 9 в атмосферную колонну 10. Часть потока полуотбензиненной нефти подогревается в печи 9 и возвращается в отбензинивающую колонну 3, сообщая дополнительное количество тепла, необходимое для ректификации.

В колонне 10 нефть разделяется на несколько фракций. Из верхней части колонны 10 в паровой фазе уходит тяжелый бензин, который конденсируется в холодильнике 4, а затем поступает в стабилизатор II. Кубовый остаток стабилизатора подогревается в печи 13. В качестве боковых погонов из колонны 10 выводятся керосиновая X и дизельная VIII фракции, которые первоначально подаются в секции отпарных колонн 11, в которых в присутствии водяного пара удаляются легкие фракции. Затем керосиновая и дизельная фракции выводятся с установки. Из нижней части колонны 10 выходит мазут XVI, который через печь 15 подается в колонну вакуумной перегонки 16, где разделяется на вакуумные дистилляты XI и гудрон II. Из верхней части колонны 16 с помощью пароэжекторного насоса 14 отсасываются водяные пары, газы термической деструкции, воздух и некоторое количество легких нефтепродуктов (дизельная фракция). Вакуумный дистиллят XI и гудрон II через теплообменники подогрева нефти /, 2 уходят с установки.

Для снижения температуры в кубе и более полного извлечения дистиллятных фракций в колонны 10 и 16 подается водяной пар V. Избыточное тепло в них снимается циркуляционными орошениями XIV.

В стабилизаторе 11 из верхней части отбирают «головку стабилизации» - сжиженный углеводородный газ VII, а из куба - стабильный бензин IX, не содержащий газообразных углеводородов. При работе по этой схеме следует нагревать нефть в печи до более высокой температуры, чем при однократном испарении вследствие раздельного испарения легких и тяжелых фракций. Кроме того, установка оборудована дополнительной аппаратурой - колонной, насосами печными и для подачи орошения, конденсаторами-холодильниками и т. д.

Отбензинивающая колонна в большинстве случаев простая. Имеются схемы, в которых легкий бензин выводится в виде паров через верх колонны, а тяжелый бензин - в виде бокового погона. Особенности работы предварительной колонны таковы:

невысокий выход бензина-ректификата (5-15 % мас. от загрузки колонны), в результате четкое выделение бензиновых фракций из нефти затруднительно;

чрезвычайно высокая нагрузка по жидкости в отгонной части колонны предварительного испарения из-за низкой паровой нагрузки и как результат - ухудшение условий отпаривания легких фракций от остатка под действием горячей струи;

относительно небольшая энтальпия сырья (нефть в теплообменниках нагревается до 200-220 °С), поэтому в колонне не создается достаточного для ректификации теплового потока и для ввода дополнительного тепла и создания парового орошения в нижнюю отгонную часть подается горячая струя; жидкостное орошение - холодное;

отбензинивание в присутствии газов, поступающих с нефтью, и водяных паров;

поддержание в колонне повышенного давления, чтобы обеспечить конденсацию водой легких бензиновых фракций в конденсаторах-холодильниках.

Основная атмосферная колонна 10 состоит из 3-5 простых колонн (их число определяется числом выводимых дистиллятов). Верхний дистиллят (обычно бензиновый) выводится в виде паров, остальные дистилляты (жидкие боковые погоны) выводятся через отпарные секции.

В атмосферной колонне 10 все тепло, необходимое для ректификации, вносится потоком сырья, которое нагревается в печи 9 до парожидкостного состояния. Поэтому для улучшения четкости разделения в этой колонне необходимо увеличивать долю отгона сырья, что достигается повышением температуры и снижением давления в зоне питания. Предпочтительно, чтобы доля отгона на 5-10 % мас. превышала сумму светлых дистиллятов, отбираемых в колонне.

Жидкостное орошение вверху колонны создается подачей холодного или циркуляционного орошения. Каждое из них имеет преимущества и недостатки. Обычно при выделении легких фракций применяют холодное орошение, при выделении более тяжелых - циркуляционное. Кроме верхнего орошения, в основной атмосферной колонне применяют промежуточные циркуляционные орошения.

Анализ фактических показателей работы атмосферных колонн АВТ показывает, что промежуточных циркуляционных орошений должно быть в колонне одно или два. Третье организовывать, как правило, нецелесообразно, так как при этом дополнительно регенерируется небольшое количество тепла, но в выше расположенных секциях снижаются флегмовое число и четкость разделения, а схема установки усложняется Количество тепла, отводимого верхним и нижним промежуточным циркуляционным орошениями, должно определяться требованиями к качеству получаемых дистиллятов и регулироваться по температуре паров под тарелками, с которых выводятся эти дистилляты. Промежуточное циркуляционное орошение организуется в сечении колонны под тарелками вывода дистиллятов. Эти тарелки должны быть оснащены сливными устройствами, обеспечивающими нормальный переток жидкости на лежащую ниже тарелку.

Паровое орошение в основной атмосферной колонне 10 и в отпарных колоннах 11 создается при помощи острого водяного пара, который понижает парциальное давление нефтяных паров. От эффективности работы отпарных колонн в значительной степени зависит четкость разделения получаемых на установке продуктов. В отпарных секциях, работающих с вводом водяного пара, стекающая по тарелкам жидкость испаряется под действием своего тепла; его количество, а следовательно, и количество образующихся паров, ограничено. Эффективность обычных тарелок в таких условиях низка (15-20 %), поэтому необходимо применять специальные тарелки с повышенным сопротивлением сухой тарелки. Из-за недостатка тепла дизельные фракции из мазута отгоняются не полностью, и в смежном продукте - вакуумном газойле -содержится 20-30 % мас. таких фракций[31].


. Характеристика и применение готовых продуктов процесса атмосферно-вакуумной переработки Самотлорской нефти


При первичной перегонке нефти получают широкий ассортимент фракций и нефтепродуктов, различающихся по температурным границам кипения, углеводородному и химическому составу, вязкости, температурам вспышки, застывания и другим свойствам, связанным с областью их применения и использования.

Углеводородный газ состоит преимущественно из пропана и бутанов, которые в растворенном виде содержатся в поступающих на переработку нефтях. В зависимости от технологии первичной перегонки нефти пропан-бутановую фракцию получают в сжиженном или газообразном состоянии. Ее используют в качестве сырья на газофракционирующих установках с целью производства индивидуальных углеводородов, бытового топлива, компонента автомобильного бензина.

Фракцию именуют нефтепродуктом, если ее свойства отвечают нормам стандарта или техническим условиям на товарный продукт, не требуя дополнительного передела.

Бензиновая фракция с пределами выкипания 28-180 °С преимущественно подвергается вторичной перегонке (четкой ректификации) для получения узких фракций (28-62, 62-85, 85-105, 105-140, 85-140, 85-180 °С), служащих сырьем для процессов изомеризации, каталитического риформинга с целью производства индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов), высокооктановых компонентов автомобильных и авиационных бензинов; применяется в качестве сырья пиролиза при получении этилена, реже - как компонент товарных бензинов.

Керосиновая фракция с температурами выкипания 120-230 (240)°С используется как топливо для реактивных двигателей, при необходимости подвергается демеркаптанизации, гидроочистке; фракцию 150-280 или 150-315°С из малосернистых нефтей используют как осветительные керосины, фракцию 140-200 °С - как растворитель (уайт-спирит) для лакокрасочной промышленности.

Дизельная фракция, выкипающая при температурах 140-320 (340)°С, используется в качестве дизельного топлива зимнего, фракция 180-360 (380) °С - в качестве летнего. При получении из сернистых и высокосернистых нефтей требуется предварительное обессеривание фракций. Фракции 200-320°С и 200-340 °С из высокопарафинистых нефтей используют как сырье для получения жидких парафинов депарафинизацией.

Мазут - остаток атмосферной перегонки нефти - применяется как котельное топливо или в качестве сырья установок вакуумной перегонки, а также термического, каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Широкая масляная фракция с температурами выкипания 350-500 и 350-540 (580)0С- вакуумный газойль- используется в качестве сырья каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Узкие масляные фракции с пределами выкипания 320 (350) - 400, 350-420, 400-450, 420-490, 450-500°С используют как сырье для установок производства минеральных масел различного назначения и твердых парафинов.

Гудрон - остаток вакуумной перегонки мазута - подвергают деасфальтизации, коксованию с целью углубления переработки нефти, используют в производстве битума, остаточных базовых масел.

При выборе ассортимента продукции необходимо учитывать качество сырья. Например, получать узкие бензиновые фракции для установки ароматизации особенно целесообразно при высоком содержании нафтенов в бензиновых фракциях, широкие масляные фракции - при их высоком потенциальном содержании и большом индексе вязкости этих фракций. Однако учитывать специфику сырья можно только для относительно малотоннажных производств. При производстве же наиболее массовых продуктов - бензинов, реактивных, дизельных и котельных топлив - задача ставится так: из любого сырья получать высококачественную товарную продукцию, используя вторичные процессы.

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. Например, дизельное топливо получается на заводе после гидроочистки соответствующей фракции, получаемой на АВТ. При гидроочистке температура кипения продукта уменьшается на 5-15 °С (в зависимости от свойств катализатора и режима процесса). Следовательно, при отборе дизельной фракции на АВТ температура кипения фракции должна быть на 5-15 °С выше, чем нормируется по ГОСТу. В результате увеличивается отбор дизельной фракции на АВТ, и после гидроочистки получается товарный продукт.

Такое однозначное решение возможно только в простейшем случае. Поскольку вторичные процессы можно проводить с разной глубиной и смешивать продукты разных процессов, вопрос о качестве отбираемых на АВТ фракций становится многовариантным и решается методом подбора.

При переработке высококачественных нефтей товарные продукты можно получать непосредственно на АВТ. В этом случае можно добиться полного соответствия фракционного состава и других нормируемых свойств требованиям ГОСТа, изменяя пределы отбора фракций. Подобным способом удается привести в соответствие с требованиями ГОСТа фракционный состав, содержание серы, вязкость, плотность, температуры застывания и вспышки.

Суммарный отбор светлых дистиллятов зависит не только от качества нефти, но и от ассортимента получаемых продуктов. Максимальный отбор дизельной фракции приводит к максимальному отбору светлых дистиллятов. С увеличением отбора керосиновой фракции уменьшается выход дизельной фракции и общий отбор светлых дистиллятов[32].

нефть перегонка вакуумный


Выводы


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 <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F> и 6-е по размеру в мире нефтяное месторождение <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D1%84%D1%82%D1%8F%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>. 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.

Литература


1. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. - М.: ИД «ФОРУМ» 2012.- 336с.

. Сериков Т.П. Перспективные технологии переработки нефтей Казахстана. - Алматы: Гылым, 2001. -276с.

. 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.

. 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.

. Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. В 2-х частях. Ч.1-2. - Алматы: ?ылым, 1995. - 320 с.; 400 с.

4. Сюняев З.И., Сафиева Р.З., Сюняев Р.З. Нефтяные дисперсные системы. - Л.: Химия, 1990. -226с.

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 перекрёстноточных насадочных ректификационных колонн. Афтореферат дис. докт. тех. наук. Уфа, У НИ. 1989. - 48 с.

22. Хворостенко Н.Н., Блохинов В.Ф., Морозов В.А., Захаров В.А., Рыбин Н.Н., Евтушенко В.М.: Овчинникова Т.Ф. Модернизация установок АВТ на Ново- Ярославском НПЗ // Нефтепереработка и нефтехимия. - 1996. -№9. С.25-28.

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.

26. Платонов В.М., Берго Б.Г. Разделение многокомпонентных смесей -М.: Химия, 1965.-368 с.

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.


Теги: Свойства и переработка Самотлорской нефти  Курсовая работа (теория)  Химия
Просмотров: 37057
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Свойства и переработка Самотлорской нефти
Назад