Производство нефтепродуктов

 

 

Содержание

 

 

Введение…………………………………………………………2

 

1. Список использованных источников……………………..….30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Увеличение  объема производства нефтепродуктов, расширение их ассортимента и улучшение качества—основные задачи, поставленные перед нефтеперерабатывающей промышленностью в настоящее время. Решение этих задач в условиях, когда непрерывно возрастает доля переработки сернистых и высокосернистых, а за последние годы и высокопарафинистых нефтей, потребовало изменения технологии переработки нефти.

Нефтепродукты – смеси углеводородов и некоторых  их производных, а также индивидуальные химические соединения, получаемые при  переработке нефти и используемые в качестве топлив, смазочных материалов, электроизоляционных сред, растворителей, дорожных покрытий, нефтехимического сырья и для других целей. Значительная часть нефтепродуктов представляет собой смеси отдельных углеводородных компонентов, содержащие различные добавки и присадки, улучшающие свойства нефтепродуктов и повышающие стабильность их эксплуатационных характеристик.

Топлива (газообразные и жидкие) составляют одну из главных групп нефтепродуктов. К ним относятся различные  продукты переработки газов нефтяных попутных (газовый бензин — компонент автомобильных бензинов, пропан-бутановая фракция — моторное топливо и топливо коммунально-бытового назначения, изобутан — сырьё для получения высокооктановых компонентов моторных топлив), газы нефтепереработки, бензин, керосин, мазут. Основное количество нефтяных топлив составляет моторное топливо, применяемое в двигателях внутреннего сгорания (поршневых, реактивных, газотурбинных). Эта обширная группа составляет около 63% от всех Н. Для получения моторного топлива используют в основном продукты прямой перегонки нефти (бензиновые, лигроиновые, керосино-газойлевые и др. фракции), а также продукты вторичных процессов переработки нефти (например, каталитический крекинг). Все нефтяные топлива, кроме котельного (в качестве которого используется мазут), подвергаются очистке. Важнейшей эксплуатационной характеристикой нефтяных топлив является теплотворная способность. Бензин обладает высокой стойкостью к детонации, дизельное топливо — хорошей воспламеняемостью; то и другое топливо имеет достаточно низкую температуру застывания (и помутнения) в соответствии с условиями и районом применения. Необходимые эксплуатационные качества топлив обеспечиваются тщательным подбором компонентов и присадок.

Масла нефтяные составляют вторую по объёму и значению группу нефтепродуктов. Это главным  образом смазочные масла. Важную группу масел представляют электроизоляционные масла и технологические масла. Получают масла в основном вакуумной перегонкой мазута и деасфальтизацией масляных гудронов (тяжёлых остатков от перегонки нефти). Важнейшими показателями эксплуатационных свойств масел являются вязкость, индекс вязкости, стабильность против окисления, смазочная способность, температура вспышки и застывания.

К смазочным  материалам на основе нефтепродуктов относятся также пластичные смазки и смазочно-охлаждающие жидкости. Первые представляют собой смеси нефтяных (иногда синтетических) масел с различными загустителями и применяются в узлах трения, работающих в широком диапазоне температур и скоростей, для продолжительной консервации металлоизделий и в др. случаях. Смазочно-охлаждающие жидкости — это нефтяные масла или пасты, активированные поверхностно-активными веществами (эмульсол, сульфофрезол, эмульгирующие пасты и др.) и используемые при обработке металлов резанием и давлением.

Нефтяные  технические битумы составляют третью по объёму производства группу товарных нефтепродуктов, имеющих широкое применение в народном хозяйстве: дорожные, строительные битумы и др. Технические битумы получают концентрацией (вакуумной перегонкой) и окислением (продувкой воздухом) остатков от перегонки нефти, содержащих большое количество асфальтово-смолистых и тяжёлых гетероциклических соединений.

Значительную  группу нефтепродуктов составляют так  называемые твёрдые углеводороды: парафины, церезины, вазелины, петролатумы, озокериты и др. Их получают разделением и очисткой продуктов, выделяемых при депарафинизации нефтяных фракций, а также путём переработки природных озокеритов. Используют твёрдые углеводороды в медицине, пищевой, электротехнической, бумажной, резиновой промышленности, для производства пластичных смазок и др. целей.

Товарными нефтепродуктами являются также  различные растворители, нефтяной кокс, сажа, деэмульгаторы и пр.

Не, получаемые путём разделения фракций пиролиза нефти (бензол, толуол, ксилол, нафталин, зелёное масло и др.), применяются  в основном как нефтехимическое сырьё. В качестве химического сырья используются также газы нефтепереработки и многие др. продукты термической и каталитической переработки нефти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Литературный обзор.

1.1  Описание технологических схем (процессов)

производства топлив.

1. Сущность нефтеперерабатывающего производства

 
Процесс переработки нефти можно  разделить на 3 основных этапа:  
1. Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения (первичная переработка) ; 

2. Переработка  полученных фракций путем химических  превращений содержащихся в них  углеводородов и выработка компонентов  товарных нефтепродуктов(вторичная переработка); 

3. Смешение  компонентов с вовлечением, при  необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества (товарное производство). 

Продукцией  НПЗ являются моторные и котельные  топлива, сжиженные газы, различные  виды сырья для нефтехимических  производств, а также, в зависимости  от технологической схемы предприятия - смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из набора технологических процессов, на НПЗ может быть получено от 5 до более, чем 40 позиций товарных нефтепродуктов. 

Нефтепереработка - непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая установка - производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса. 

В данном материале кратко описаны  основные технологические процессы топливного производства - получения моторных и котельных топлив, а также кокса.  
 
1.1.2 Поставка и приём нефти

 
В России основные объёмы сырой нефти, поставляемой на переработку, поступают на НПЗ от добывающих объединений по магистральным нефтепроводам. Небольшие количества нефти, а также газовый конденсат, поставляются по железной дороге. В государствах-импортёрах нефти,

имеющих выход к морю, поставка на припортовые  НПЗ осуществляется водным транспортом. 

Принятое  на завод сырьё поступает в  соответствующие емкости товарно-сырьевой базы (рис.1), связанной трубопроводами со всеми технологическими установками НПЗ. Количество поступившей нефти определяется по данным приборного учёта, или путём замеров в сырьевых емкостях. 

 
1.1.3 Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание)

 
Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ - электрообессоливащую установку (рис.2). Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества - деэмульгаторы. Температура процесса - 100-120°С.  
 

 

 

4. Основные процессы и операции нефтепереработки

 

    Процессы и операции по переработке нефти можно классифицировать на следующие основные области: разделе                               ние, преобразование, обработка, компоудирование, вспомогательные операции нефтепереработки и нетехнологические операции нефтепереработки. См. упрощенную блок схему на Рис. 3 

 

 

 
 Рис. 3     Блок схема процесса переработки 
     

 

 

 

Разделение. Сырая нефть  физически разделяется путем  фракционирования в колонах атмосферной и вакуумной перегонки на группы углеводородных молекул с различными диапазонами температур кипения, называемыми “фракциями”. 
Преобразование. Процессы преобразования, используемые для изменения размера и/или структуры углеводородных молекул включают: 
· Разложение (разделение) путем гидрокрекинга, термического или каталитического крекинга, коксования и легкого крекинга 
· Унификация (объединение) через алкилирование и полимеризацию 
· Изменение (перегруппирование) с помощью изомеризации и каталитического реформинга

·Обработка.   
На начальном этапе нефтепереработки использовались различные методы обработки для удаления неуглеводородов, примесей и других составляющих, которые неблагоприятно влияют на функциональные свойства конечных продуктов или уменьшают эффективность процессов преобразования. Методы обработки включают как химические реакции, так и физическое разделение, такие как растворение, поглощение или осаждение, используя многообразие процессов и их сочетание. Методы обработки включают удаление или разделение ароматсоединений и нафтенов, а также удаление примесей и нежелательных загрязнителей. Очистка от активной серы соединений и кислот используется для десульфурации сырой нефти перед получением и для обработки продуктов в ходе и после процесса изготовления. Другие методы обработки включают обессоливание сырой нефти, химическую очистку от активной серы, обработку кислотой, контактную очистку глиной, гидросульфурацию, очистку растворителем, щелочную мойку, гидрообработку, сушку, экстракцию растворителем и депарафинизацию растворителем.

Компоудирование - процесс  смешивания и объединения углеводородных фракций, добавок и других компонент с целью создания конечных продуктов с определенными заданными рабочими свойствами.

Вспомогательные операции нефтепереработки. Другие операции нефтепереработки, которые требуются для поддержания производства углеводородов, включают восстановление легких фракций нефти; извлечение кислых компонент из воды; обработку и охлаждение твердых отходов, сточных вод и технической воды; производство водорода; восстановление серы; и обработку кислот и остаточного газа. На отдельных установках производят катализаторы, реагенты, пар, воздух, азот, кислород, водородные и топливные газы. 
Нетехнологические средства нефтепереработки. Все нефтеперерабатывающие заводы имеют множество помещений, функций, оборудования и систем, которые поддерживают технологические операции с углеводородами. Типичные операции поддержки - генерирование тепла и энергии; перемещение продукта; хранение в резервуарах; отгрузка и обработка; факельных систем сжигания и сброса давления; печи и нагреватели; устройства управления и сигнализации, датчики, отбор проб, испытания и инспектирование. Нетехнологические средства и системы поддержки включают средства тушение пожаров, системы охлаждающей воды и взрывозащиты, приборы контроля шума и загрязнения окружающей среды, лаборатории, диспетчерские, склады, средства технического обслуживания и административные помещения, а также подъездные пути и эстакады.

 

1.1.5 Первичная переработка нефти

 
Обессоленная  нефть с ЭЛОУ поступает на установку  атмосферно-вакуумной перегонки  нефти, которая на российских НПЗ  обозначается аббревиатурой АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловлено тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках трубчатых печей (рис.6) за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.

 АВТ разделена на два блока - атмосферной и вакуумной перегонки.  
 
1.Атмосферная перегонка

Атмосферная перегонка (рис. 4,5) 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. 

 Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне - цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость - вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.  
 
2. Вакуумная перегонка

Вакуумная перегонка (рис.4,6,7) 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. 

Необходимость отбора масляных фракций  под вакуумом обусловлена тем, что  при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля - 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.  
Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы (рис.8). 
 
3. Стабилизация и вторичная перегонка бензина

Получаемая на атмосферном блоке  бензиновая фракция содержит газы (в основном пропан и бутан) в объёме, превышающем требования по качеству, и не может использоваться ни в качестве компонента автобензина, ни в качестве товарного прямогонного бензина. Кроме того, процессы нефтепереработки, направленные на повышение октанового числа бензина и производства ароматических углеводородов в качестве сырья используют узкие бензиновые фракции. Этим обусловлено включение в технологическую схему переработки нефти данного процесса (рис.5), при котором от бензиновой фракции отгоняются сжиженные газы, и осуществляется её разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем количестве колонн.  
Продукты первичной переработки нефти охлаждаются в теплообменниках, в которых отдают тепло поступающему на переработку холодному сырью, за счет чего осуществляется экономия технологического топлива, в водяных и воздушных холодильниках и выводятся с производства. Аналогичная схема теплообмена используется и на других установках НПЗ.  
Современные установки первичной переработки зачастую являются комбинированными и могут включать в себя вышеперечисленные процессы в различной конфигурации. Мощность таких установок составляет от 3 до 6 млн. тонн по сырой нефти в год.