Надземные и наземные газопроводы. Сущность нефтеперерабатывающего производства

 

 По назначению  в системе газоснабжения газопроводы  классифицируются на распределительные, газопроводы-вводы, продувочные, импульсные, сбросные, вводные, межпоселковые.

 

 Различают  в зависимости от вида транспортируемого  газа газопроводы природного  газа, попутного и сжиженного.

 

 Выбор систем  распределения, числа газорегуляторных  пунктов (ГРП) и принципа построения  распределительных газопроводов  производится на основании технико-экономических  расчетов и по надежности газоснабжения, объема, структуры и плотности  газопотребления, местных условий. Распределительные газопроводы  бывают кольцевые, тупиковые, смешанные.

 Распределительными  являются газопроводы, которые начинают  свое расположение от населенных  пунктов ГРП обеспечивающих газоснабжение  до вводов. Ввод – это участок  газопровода, проходящий от места  присоединения к распределительному  газопроводу до здания, включая  отключающее устройство на вводе  в здание, или до вводного газопровода. Вводы бывают уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые и др.

 

 Газопроводы, которые располагаются внутри  здания от вводного газопровода  или ввода до места подключения  прибора называются внутренними.

 

 В газопроводах, размещенных внутри зданий максимальное  давление газа используется для:

- предприятий  бытового обслуживания производственного  характера - 0,3 МПа;

- жилых зданий-300 даПА;

- промышленных  предприятий, производственных зданий  и для отдельно стоящих котельных - 0,6 МПа;

- предприятий  бытового обслуживания непроизводственного  характера и общественных зданий - 500 даПА.

 

 Для тепловых  установок промышленных предприятий  и отдельно стоящих котельных, если требуют условия технологии  производства допустимо использование  газа с давлением до 1,2 МПа.

 

 При проектировании  газоснабжения городов и населенных  пунктов используют такие системы  распределения газа по давлению:

- одноступенчатая  с подачей потребителям газа  одного давления;

- двухступенчатая  с подачей потребителям газа  по газопроводам двух давлений;

- трехступенчатая  с подачей потребителям газа  по газопроводам трех давлений.

 

 Связь между  газопроводами, имеющими разное  давление и входящими в систему  газоснабжения, устанавливается через  ГРП и газорегуляторные установки (ГРУ). ГРП, с двумя запорными устройствами, установленными на обводной линии  между газопроводами различных  давлений сами являются исключением. В зависимости от давления газопроводы классифицируют на две категории:

 

 Газопроводы  высокого давления при рабочем  давлении газа от 0,6 МПа (6 кгс/см2) до 1,2 МПа (12 кгс/см2) включительно для  природного газа и газовоздушных  смесей, а для сжиженных углеводородных  газов (СУГ)до 1,6 МПа (16 кгс/см2) относятся  к I категории;

 

 Газопроводы  высокого давления с рабочим  давлением газа от 0,3 до 0,6 МПа (3-6 кгс/см2) – к II категории;

 

 К газопроводам  среднего давления относятся  при рабочем давлении газа  выше 500 даПА (0,05 кгс/см2) до 0,3 МПа (3 кгс/см2);

 

 На подземные (подводные), надземные (надводные) и  наземные газопроводы делят по  расположению относительно поверхности  земли.

 

 В зависимости  от местоположения относительно  планировки населенных пунктов  газопроводы различают: уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые.

 

 Различают  газопроводы неметаллические (полиэтиленовые  и др.) и металлические (стальные, медные и др.).

 

 По назначению  в системе газоснабжения газопроводы  классифицируются на распределительные, газопроводы-вводы, продувочные, импульсные, сбросные, вводные, межпоселковые.

 

 Различают  в зависимости от вида транспортируемого  газа газопроводы природного  газа, попутного и сжиженного.

 

 Выбор систем  распределения, числа газорегуляторных  пунктов (ГРП) и принципа построения  распределительных газопроводов  производится на основании технико-экономических  расчетов и по надежности газоснабжения, объема, структуры и плотности  газопотребления, местных условий. Распределительные газопроводы  бывают кольцевые, тупиковые, смешанные.

 Распределительными  являются газопроводы, которые начинают  свое расположение от населенных  пунктов ГРП обеспечивающих газоснабжение  до вводов. Ввод – это участок  газопровода, проходящий от места  присоединения к распределительному  газопроводу до здания, включая  отключающее устройство на вводе  в здание, или до вводного газопровода. Вводы бывают уличные, внутриквартальные, дворовые, межцеховые и др.

 

 Газопроводы, которые располагаются внутри  здания от вводного газопровода  или ввода до места подключения  прибора называются внутренними.

 

 В газопроводах, размещенных внутри зданий максимальное  давление газа используется для:

- предприятий  бытового обслуживания производственного  характера - 0,3 МПа;

- жилых зданий-300 даПА;

- промышленных  предприятий, производственных зданий  и для отдельно стоящих котельных - 0,6 МПа;

- предприятий  бытового обслуживания непроизводственного  характера и общественных зданий - 500 даПА.

 

 Для тепловых  установок промышленных предприятий  и отдельно стоящих котельных, если требуют условия технологии  производства допустимо использование  газа с давлением до 1,2 МПа.

 

 При проектировании  газоснабжения городов и населенных  пунктов используют такие системы  распределения газа по давлению:

- одноступенчатая  с подачей потребителям газа  одного давления;

- двухступенчатая  с подачей потребителям газа  по газопроводам двух давлений;

- трехступенчатая  с подачей потребителям газа  по газопроводам трех давлений.

 

 Связь между  газопроводами, имеющими разное  давление и входящими в систему  газоснабжения, устанавливается через  ГРП и газорегуляторные установки (ГРУ). ГРП, с двумя запорными устройствами, установленными на обводной линии  между газопроводами различных  давлений сами являются исключением.1 Общее назначение и перспектива процесса

МИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ

,

 

 высокотемпературная  переработка нефти и ее фракций  с целью получения, как правило, продуктов меньшей мол. массы-легких  моторных и котельных топлив, непредельных углеводородов, высокоаро-матизир. сырья,  кокса нефтяного.

 

 

 

 Рис. 1. Цепь  р-ций при термич. крекингепарафиновых  углеводородов (по Тиличееву и  Немцову).

 

 Физико-химические  основы процесса.  Направление  Т. к. зависит от природы углеводородного  сырья, его мол. массы и условий  проведения процесса. Т. к. протекает  в осн. по цепному радикальному  механизму (см. Пиролиз нефтяного  сырья) с разрывом связей СЧС  в молекулах парафиновых (С 5 и  выше), нафтеновых, алкилароматич. и  высококипящих непредельных углеводородов  нефтяного сырья и связи СЧH в низкомол. парафиновых и др. углеводородах (рис. 1). Одновременно  с разрывом связей происходят  р-ции полимеризации (непредельные  и циклопарафиновые углеводороды) и конденсации (циклизации; непредельные, нафтено-и алкилароматич. и  др. углеводороды), приводящие к образованию смолисто-асфальтенового  крекинг-остатка и кокса. Важнейшими  параметрами, определяющими направление  и скорость протекания Т. к., являются  т-ра, продолжительность и давление. Процесс начинает в заметной  степени протекать при 300-350 °С  и описывается кинетич. ур-нием  первого порядка. Температурная  зависимость константы скорости  подчиняется ур-нию Аррениуса. Изменения  давления влияют на состав  продуктов процесса (напр., на выход  остаточных фракций и кокса) вследствие  изменения скоростей и характера  вторичных р-ций полимеризации  и конденсации, а также объема  реакц. смеси.

 

 

 Схемы промышленных  установок. Подбором углеводородного  и фракционного состава сырья, а также т-ры, давления и продолжительности  процесса его направляют в  сторону получения заданных целевых  продуктов (см. табл.).

 

 К первой  группе процессов, проводимых под  высоким давлением (0,7-7 МПа), относится  собственно Т. к., давший назв. всему  направлению термич. процессов. В  пром-сти Т. к. применяют с 1912 (произ-во  бензина в кубовой установке  периодич. действия). В 1920-22 созданы  первые установки непрерывного  действия, в к-рых сырье прокачивалось  через обогреваемый пламенем  прямоточный змеевик и далее  поступало в реакц. камеру и  на фракционирование. В 1932 пущена  двухпечная установка, в к-рой  отдельно крекировалось тяжелое  и легкое сырье.

 

 В 1935 внедрена  в пром-сть первая двухпечная  отечеств. установка, совр. вариант  к-рой представлен на рис. 2. При  переработке мазута выход продуктов  составляет (% по массе): бензина 25-30 (30-40 при переработке газойлей), газов (до С 4) 8-10, крекинг-остатка 59-66. Предложены упрощенные ф-лы для определения выхода бензина (фракция с концом кипения 204 °С) В 6 (% по объему) и суммы выхода газов плюс потери В  г+п (% по объему) при Т. к. мазута или газойля: В 6 = 25 + 212 (r с-1 Ч ro-1 )В  г+п = 64 (r с-1 Ч r о-1), где r с, ro -плотность сырья и крекинг-остатка при 15,6°С.

 

 

 

 Рис. 2. Технол. схема двухпечного термин, крекинга: 1, 2-печи крекинга соотв. легкого  и тяжелого сырья; 3-реакц. камера; 4, 5-испарители соотв. высокого и  низкого давлений; 6-ректификац. колонна; 7-газовый сепаратор; I-сырье; II-легкий  газойль; III - крекинг-остаток; IV-газ; V-бензин.

 

 На рис. 3 изображена  принципиальная технол. схема распространенного  в настоящее время варианта  Т. к. с целью получения топочного  мазута из гудронов (см.  Висбре-кинг).

 

 

 

 Рис. 3. Технол. схема вирбрекинга гудрона: 1-трубчатая  печь; 2-фракционирующая колонна; 3-отдарная  колонна; I-сырье; II-холодный газойль ("ку-линг"); III - газ + бензин; IV -водяной  пар; V-легкий газойль; VI-котельное  топливо.

 

 Среди процессов, проводимых под низким давлением (0,03-0,6 МПа), особенно широко применяют  замедленное  коксование,  пиролиз  и термоконтактный крекинг. Эти  и др. процессы Т. к. требуют значит. затрат теплоты на нагрев сырья  и эндотермич. р-ции расщепления. Так, суммарный тепловой эффект  р-ций Т. к. составляет 1250-1670 кДж/кг  получаемого бензина, при висбрекинге 117-234, замедленном коксовании 84-118 кДж/кг  сырья.

 

 При создании  установок большой мощности из-за  повыш. отложения кокса на теплообменных  пов-стях передачу теплоты через  пов-сти трубчатых печей стремятся заменять не-посредств. контактом сырья с перегретым паром или нагретыми циркулирующими порошками. При термоконтактном крекинге (рис. 4), наз. по типу установок также "флюидкокинг" либо "флексикокинг", теплоносителем служит побочный продукт-порошкообразный кокс со средним диаметром частиц ок. 250 мкм. Теплоноситель циркулирует (установка "флюидкокинг") между реактором и коксонагревате-лем, где за счет частичного сжигания в псевдосжиженном слое нагревается до 590-600 °С. Нагрев и крекинг сырья происходят в тонком слое на пов-сти кокса. Продукты р-ций обеспыливаются в циклонных сепараторах и разделяются в парциальном конденсаторе на целевые продукты (выкипают до 500-560 °С), направляемые на фракционирование, и тяжелые фракции (рецикл), возвращаемые в реактор. Избыточное кол-во кокса выводится как товарный продукт либо поступает в спец. аппарат (на рис. не показан), где подвергается тирокислородной конверсии с образованием низкокалорийного топливного газа.

 

 

 

 Рис. 4. Технол. схема термоконтактного крекинга: 1-реактор; 2-парциальный конденсатор; 3-коксонагреватель; 4-сепаратор кокса; I-сырье; II-рецикл; III-продукты крекинга  на разделение; IV- охлажденный кокс; V-воздух; VI-горячий кокс; VII-дымовые  газы; VIII-водяной пар; IX-вода.

 

 При необходимости  на установках "флексикокинг" устанавливают два реактора-газификатора, причем в первом, куда подается  только воздух, протекает газификация  кокса, а во втором (в него поступает  пар)-паровая конверсия. При снижении  выработки топливного газа на 20% обеспечивается произ-во  синтез-газа  с молярной долей Н 2 50%.

 

 С целью  увеличения глубины превращения  сырья и выхода светлых нефтепродуктов  разработаны новые технол. схемы  Т. к. в присут. водорода.

 

 Лит.: Технология  переработки нефти и газа, ч. 2-Смидович  Е. В., Кре-кинг нефтяного сырья  и переработка углеводородных  газов, 3 изд., М., 1980; Справочник нефтепереработчика, под ред. Г. А. Ластовкина [и др.],Целью процесса висбрекинга гудрона является получение остатка висбрекинга, обладающего более низкой вязкостью, чем исходное сырье, а также получение светлых нефтепродуктов.

Процесс, реализуемый на установке висбрекинга, представляет собой термический крекинг гудрона в мягких условиях при температуре Т=420-450°С и давлении Р=0,8 МПа (изб.). Глубина конверсии сырья составляет 7 % масс.

Сырьем установки является гудрон, получаемый на установках вакуумной перегонки из смеси арланской и западносибирской нефти в соотношении 50:50.

Нефтяные остатки представляют собой коллоидные системы, в которых дисперсная фаза состоит из ассоциатов высокомолекулярных гетероатомных органических соединений. В стабильной остаточной фракции все адсорбционные силы уравновешены и дисперсная фаза находится в физическом равновесии с углеводородной фазой (дисперсионной средой). Смолы и ароматические углеводороды выполняют функции пептизирующих агентов.

Состав сырья характеризует его потенциальную способность к реакциям крекинга. Способность к крекированию уменьшается в ряду:

- парафины (нормальные  > изо > цикло) – крекируются наиболее легко;

- ароматические  углеводороды;

- нафтено-ароматические  углеводороды.

- полициклические  ароматические углеводороды –  крекируются наиболее трудно.

Во время термического воздействия наряду с реакциями крекинга протекают реакции полимеризации и конденсации, приводящие к образованию асфальтенов и кокса.