Расчет установки первичной переработки нефти

Введение 

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.

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 [1].

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:

Совершенствование основных аппаратов установок АВТ:

- контактных устройств ректификационных колонн, от эффективности работы которых зависят материальные, энергетические и трудовые затраты, качество нефтепродуктов и глубина переработки нефти и т.д.;

- конденсационно-вакуумсоздающих систем (КВС) промышленных вакуумных колонн;

- трубчатых печей и теплообменно-холодильного оборудования.

Совершенствование технологических схем. При выборе технологической схемы и режима установки необходимо руководствоваться потенциальным содержанием фракций.

Совершенствование схем и технологии вакуумной и глубоковакуумной перегонки мазута, то есть

уменьшение уноса жидкости в концентрационную секцию колонны (установка отбойников из сетки и организация вывода затемненного тяжелого газойля);

подбор эффективных контактирующих устройств для углубления вакуума.

Преимущества насадочных контактных устройств перед тарельчатыми заключается, прежде всего, в исключительно малом перепаде давления на одну ступень разделения. Среди них более предпочтительными являются регулярные насадки, так как они имеют регулярную структуру (заданную), и их гидравлические и массообменные характеристики более стабильны по сравнению с насыпными [2]. Одним из подобных насадочных устройств является регулярная насадка «Кох-Глитч». Применение этой насадки в вакуумных колоннах позволило уменьшить наложение фракций, а также снизить расход водяного пара в куб колоны.

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 [1]. 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. Этот ингибитор не имеет вышеперечисленных недостатков [3].

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.

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 [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литературный обзор

Нефтегазоперерабатывающая промышленность является одной из экономически наиболее значимых составляющих топливно-энергетического комплекса любого государства. Установки первичной переработки нефти являются  основными в современной  нефтеперерабатывающей отрасти,  позволяют получать все основные виды топлив,  а также  сырье  для  вторичных процессов и нефтехимии. Первичная перегонка нефти — процесс переработки нефти, основанный на разделении смеси составляющих ее углеводородов методом фракционной разгонки (ректификации) на отдельные дистилляты (фракции) с определенными интервалами температур кипения. Перегонке подвергается вся добываемая нефть. В соответствии с назначением получаемых дистиллятов различают три варианта перегонки:

— топливный (получение различных видов топлив);

— топливно-масляный (получение топлив и масел);

— нефтехимический (получение сырья для химического производства).

В зависимости от глубины переработки нефти установки перегонки делятся на:

— одноступенчатые, работающие при атмосферном давлении (AT);

— двухступенчатые (атмосферно-вакуумные АВТ), в которых одна ступень работает при атмосферном давлении, а другая при остаточном давлении 5-8 кПа.

Продуктами перегонки на установках AT являются моторные топлива (бензин, авиационный керосин), дизельное топливо и значительное количество остатка  - мазута. На установках АВТ на второй ступени подвергается разгонке мазут с образованием смазочных масел и остатка — гудрона, перерабатываемого в битум, пек, нефтяной кокс. Этим на установках АВТ достигается большая глубина переработки нефти, нежели на установках AT.

Установки подготовки и первичной перегонки нефти - головные на нефтеперерабатывающих предприятиях и эффективность их работы во многом определяет технико-экономические показатели предприятия в целом.

Установки первичной переработки нефти являются основными в современной нефтеперерабатывающей отрасли, позволяют получать все основные виды топлив, а также сырье для вторичных процессов и нефтехимии.

Процесс ректификации проводят в колоннах, представляющих собой цилиндрический аппарат с внутренними поперечными перегородками – тарелками. Назначение тарелок в колонне состоит в том, чтобы обеспечить тесный контакт между поднимающимися вверх парами и стекающей вниз жидкой флегмой.

Перегонка представляет собой процесс разделения жидких смесей на их составные части по температурам кипения. Разделение достигается путем нагрева исходной смеси до кипения, частичного испарения, отбора и конденсации паров.

Разделение смеси на отдельные фракции методом многократного испарения и многократной конденсации носит название ректификации.

Для ректификации смеси в колонне необходимо, чтобы температура жидкой и паровой фазы, взаимодействующих на тарелках колонны, была различна. Пары, поднимающиеся на тарелку, должны иметь более высокую температуру, чем жидкость, стекающая с этой тарелки.

Для создания разности температур между верхом и низом колонны необходимо вниз колонны подавать тепло, наверху подавать орошение.

Процесс первичной переработки осуществляется на кубовых или трубчатых установках при атмосферном и повышенном давлениях или в вакууме.

Вакуумные трубчатые установки обычно сооружают в едином комплексе с атмосферной ступенью перегонки нефти. Комбинирование процессов атмосферной и вакуумной перегонки на одной установке имеет следующие преимущества: сокращение коммуникационных линий; меньшее число промежуточных емкостей; компактность; удобство обслуживания; возможность более полного использования тепла дистиллятов и остатков; сокращение расхода металла и эксплуатационных затрат; большая производительность труда.

Курсовое проектирование установок  первичной  переработки нефти (АТ  и АВТ ) является самостоятельной инженерной работой по профилирующей  дисциплине  "Химическая технология топлива и углеродных материалов. Часть 1.". Целью курсового  проектирования является углубление и закрепление знаний,  полученных студентами  на  лекциях,  практических и лабораторных занятиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Характеристика исходной нефти

 

Большинство залежей нефти Пермской области приурочено в отложениям карбона и девона. Основные запасы нефти сосредоточены на нижнекаменноугольных (54%) и среднекаменноугольных  (40%) отложениях. На отложение девонской системы приходится всего 6%. Также неравномерно распределяются нефтяные месторождения по тектоническим районам области.

Основным тектоническим элементом Пермской области являются Пермско-Башкирский и Камский своды, которые отделяются Верхне-Камскую впадину от Предуральского краевого прогиба.

 В северной части области  в седловине между Камским  и Пермско-Башкирским сводами  имеются два вала – Майкорский  и Васильевский.

Большая часть нефтяных месторождений области расположены на Пермско-Башкирском своде, на котором выделяется ряд структур второго порядка. Запасы нефти месторождений, которые расположены на указанном своде, сосредоточены в основном в каменноугольных отложениях: на долю этих отложений приходится около 46% всех запасов.

В северной части свода имеются пять волов: Каменноложский, Межевский, Краснокамской-Полазненский, Лобановский и Веслянский, в южной части – четыре вала: Осинский, Чернушинский, Дубовогорский и Куединский.

 Нефти Пермской области являются парафинистыми и высоко парафинистыми нефтями.

Октановые числа бензиновых фракций, полученных из всех нефтей области, невысоки что связано с их углеводородным составом: преобладают парафинистые углеводороды.

Бензиновые фракции, полученные из большинства нефтей, являются благоприятным сырьем для каталитического риформинга: содержание нафтеновых углеводородов в них около 30%, серы – до 0,10%.

 

  Таблица 1.1 – Состав газов (до С4), растворенных в нефти, и низкокипящих углеводородов (до С5)

Фракция	Выход на нефть, %	Содержание индивидуальных углеводородов
		С2Н6	С3Н8	изо-С4Н10	н-С4Н10	изо-С5Н12	н-С5Н12
До С4	3,63	0,7	27,6	14,0	57,7	-	-
До С5	7,65	0,4	13,0	6,6	27,4	21,8	30,8

 

     Таблица 1.2 – Физико-химические свойства нефти

Плотность,	0,8022
Вязкость кинематическая, , сСт	5,83
Вязкость кинематическая, , сСт	3,05
Молекулярная масса	207
Температура вспышки, 0С	Ниже - 35
Температура застывания, 0С С обработкой Без обработки	-48 -31
Кислотное число, мг КОН на 1 г нефти	0,15
Коксуемость, %	1,15
Содержание парафинов, %	4,18
Содержание серы, %	0,60
Содержание смол сернокислотных, %	9
Содержание смол силикагелевых, %	6,80
Содержание азота, %	0,09
Содержание асфальтенов, %	Следы
Выход фракций до 200 0С, вес. %	38,1
Выход фракций до 350 0С, вес. %	67,0