Физико-химическая характеристика Ромашкинской нефти и составление материального баланса установки АВТ производительностью 7,5 млн.тонн в

    Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов определяется физико-химическими свойствами нефти, уровнем развития техники, нефтепереработки и потребностями в товарных нефтепродуктов данного экономического района Значение нефти для энергетики, транспорта, различных отраслей промышленности чрезвычайно велика. з нефти вырабатывается всевозможные виды жидкого топлива (бензин, керосин, дизельное, газотурбинное, котельное топливо), смазочные и специальные масла, пластичные смазки, парафины, технически углерод (сажа), битумы, нефтяной кокс и другие товарные продукты. Получаемые при переработке нефти легкие алканы и алкены, жидкие и твердые парафины, ароматические углеводороды, представляют собой ценное сырье для дальнейшей химической переработки[1].

       Оценка современного состояния решаемой проблемы. Установка первичной переработки нефти составляет основу всех НПЗ. На них вырабатывается практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От работы АВТ, УВПМ зависит выход и качество компонентов топлив и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья. Примерно 80% оборудования НПЗ составляет ректификационные колонны. От эффективности их работы и контактных устройств,  зависит: материальные, энергические, трудовые запасы, качества нефтепродуктов, показатели по отбору светлых фракции, глубина переработки нефти.

        Для современных заводов более типично глубокая переработка нефти. Проекты новых нефтеперерабатывающих заводов и реконструкция существующих ориентированы на глубокую переработку нефти по комплексным схемам, предусматривающим получение как топлив, так и сырья для нефтехимии. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

 

  1 Литературный обзор

1. Первичная переработка нефти. Методы переработки нефти.

 

Как показано ранее, нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержаться сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Для производства многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами применяют методы разделения нефти на фракции и группы углеводородов, а так же изменения ее химического состава. Процессы переработки нефти предназначены для изменения ее химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи различных методов удается получить нефтепродукты заданного качества и в больших количествах при прямой перегонке.

Так, каталитическим крекингом получают дополнительные количества высокооктановых бензинов, посредством каталитического риформинга повышают октановое число бензинов и получают ароматические углеводороды. Гидроочистка позволяет производить реактивные и дизельные топлива с малым содержанием серы. Процесс пиролиза дает возможность получить из нефти важное сырье для нефтехимии.

Процесс очистки нефтепродуктов основаны на освобождении их от нежелательных компонентов с целью получения товарных нефтепродуктов высокого качества. На современных нефтеперерабатывающих заводах основным первичным процессом служит разделение нефти на фракции, т.е. ее перегонка. Различают перегонку с однократным, многократным и постепенным испарением.

В основе промышленных процессов, осуществляемых на установках непрерывного действия, находится перегонка нефти с одно- и многократным испарением. При перегонке однократным испарением. При перегонке с однократным испарением нефть нагревают до определенной температуры и отбирают все фракции, перешедшие в паровую фазу. Перегонка нефти с многократным испарением, например с трехкратным, заключается в том, что сначала нефть нагревают до температуры, позволяющей отогнать от нее фракцию легкого бензина. Таким образом, промышленные процессы перегонки нефти основаны на сочетании перегонки с одно- и многократным испарением и последующей ректификацией фаз.

Перегонку нефти с постепенным испарением в основном применяют в лабораторной практике на перегонных аппаратах периодического действия и весьма низкой производительностью[2].  

 

1.2 Перегонка нефти с однократным, многократным и постепенным испарением.

 

При перегонке с однократным испарением нефть нагревают в змеевике какого-либо подогревателя до заранее заданной температуры. По мере повышения температуры образуется все больше паров, которые находятся в равновесии с жидко фазой, и при заданной температуре парожидкостная смесь покидает подогреватель и поступает в адиабатический испаритель. Последней представляет собой пустотелый цилиндр, в котором паровая фаза отделяется от жидкой и выводится сверху. Пары проходят конденсатор холодильник, где конденсируется, а образовавшийся конденсат охлаждается и стекает в приемник. Жидкая фаза выводится снизу испарителя, охлаждается в холодильнике и направляется в соответствующий приемник.

Перегонка с многократным испарением состоит из двух или более однократных процессов изменения фазового состояния нефти, т.е. однократных испарений. При каждом из ни образовавшиеся пары отделяются от жидкого остатка, последний подвергается дальнейшему нагреву и вновь образовавшиеся пары снова отделяются от жидкой фазы, таким образом нефть нагревается заданно число раз.

Если при каждом однократном испарении нефти происходит бесконечно малое изменение ее фазового состояния, а число однократных испарений бесконечно большое, то такая перегонка называется перегонкой с постепенным испарением. Иногда ее называют простой перегонкой.

Перегонка смеси двух углеводородов с многократным или постепенным испарением при одной и той же температуре обеспечивает меньшую долю отгона, чем с однократным [3].

 

1.3 Вакуумная перегонка

 

           Как уже отмечалось, перегонку нефти на промышленных установках непрерывного действия осуществляют при температуре не выше 370 °С, так как при более высокой температуре начинается разложение углеводородов - крекинг. В данном случае крекинг нежелателен, так как при этом образуются непредельные углеводороды, которые резко снижают качество нефтепродуктов. В результате атмосферной перегонки нефти при 350 - 370 °С остается мазут, для перегонки которого необходимо подобрать условия, исключающие возможность крекинга и способствующие отбору максимального количества дистиллятов. 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 температурные кипения 500 °С. Конечно, нагрев мазута до 420 °С сопровождается некоторым крекингом углеводородов, но если получаемые дистилляты затем подвергаются вторичным методам переработки, то присутствие следов непредельных углеводородов не оказывает существенного влияния. При получении масляных дистиллятов разложение их сводят их к минимуму, повышая расход водяного пара, снижая перепад давления в вакуумной колонне и т.д. существующими методами удается поддерживать остаточное давление в ректификационных колоннах 20-бОрт.ст.

Чтобы увеличить отбор дистиллятов из мазутов, в вакуумную колонну подают перегретый водяной пар или перегоняют полученный остаток (гудрон) с испаряющим агентом - лигроино-керосиновой фракцией.

 

1.4Ректификационные колонны

 

Применяемые на НПЗ ректификационные колонны классифицируются по технологическому назначению, давлению, способу осуществления контакта между паром и жидкостью, числу получаемых при разделении смесей продуктов. В зависимости от назначения ректификационные аппараты делятся на колонны атмосферной перегонки нефти, отбензинивающие, вакуумной перегонки мазута, стабилизационные и др. В зависимости от давления — на атмосферные, вакуумные, работающие под давлением. По способу осуществления контакта — на тарельчатые и насадочные. На большинстве технологических установок по переработке нефти применяются только тарельчатые колонны.

Существуют ректификационные тарелки различных типов — колпачковые, безколпачковые, струйно-направленные и др. Тарелка представляет собой металлический диск, в котором имеется множество отверстий для прохода паров. По периметру отверстий закреплены бортики определенной высоты — стаканы, благодаря которым на тарелке поддерживается определенный слой жидкости. Сверху стаканы накрываются колпачками. Между верхним срезом стакана и колпачком имеется зазор для прохода паров, поступающих с нижележащей тарелки. При работе колпачки погружены в слой жидкости, и вследствие этого образуется гидравлический затвор, через который барботируют пары[4].

Уровень жидкости на тарелках поддерживается сливными перегородками, нижняя часть которых доходит до следующей тарелки. Избыток жидкости по сливным перегородкам спускается на нижележащую тарелку. Положение колпачков можно регулировать, изменяя размер зазора между колпачком и верхним срезом стакана.

Существуют различные конструкции колпачков — желобчатые, круглые, шестигранные, S-образные. Тарелки с желобчатыми колпачками применялись на НПЗ до I960 г. Они имели простую конструкцию и легко монтировались. Основной недостаток желобчатых тарелок — малая площадь барботажа (до 30 % от площади тарелки), что приводило к увеличению скорости паров и уносу флегмы.

В тарелках с S-образными колпачками жидкость, направляясь к сливному устройству, движется поперек колпачков.

 

1.5Перегонка нефти в присутствии испаряющего агента.

 

Как упоминалось выше, одним из методов повышения концентрации высококипящих компонентов в остатке от перегонки нефти является ввод в нижнюю часть ректификационной колонны испаряющегося агента. В качестве такого можно применять водяной пар. 6 его присутствии в реакционной колоне снижается парциальное давление углеводородов, а следовательно, их температура кипения. Практикуется применение насыщенного водяного пара, так как его температура и давление взаимосвязаны. Кроме того с повышением давления стоимость насыщенного водяного пара возрастает, поэтому применять его не экономично.

Влияние водяного пар а заключается в следующем: - интенсивно перемещается кипящая жидкость, что способствует испарению низкокипящих углеводородов: создается большая поверхность испарения тем, что испарение углеводородов происходит внутрь множества пузырьков водяного пара. Расход водяного пара зависит от количества отпариваемых компонентов, их природы и условий внизу колонны.

Замена же водяного пара инертным газом могла привести к большей экономии тепла, затрачиваемого на производство водяного пара. Весьма рационально применять инертный газ при перегонке сернистого сырья, так как сернистые соединения в присутствии влаги вызывают инертную коррозию аппаратов.

Более удобно в качестве испаряющегося агента использовать легкие нефтяные фракции, так как это исключает применение открытого водяного пара при перегонке сернистого сырья. Чем ниже температура кипения испаряющего агента и больше его относительное количество, тем ниже температура перегонки. В промышленности применяют различные испаряющиеся агенты[5].

 

1.6 Простая перегонка

 

           Как уже отмечалось, перегонку нефти на промышленных установках непрерывного действия осуществляют при температуре не выше 370 °С, так как при более высокой температуре начинается разложение углеводородов - крекинг. В данном случае крекинг нежелателен, так как при этом образуются непредельные углеводороды, которые резко снижают качество нефтепродуктов. В результате атмосферной перегонки нефти при 350 - 370 °С остается мазут, для перегонки которого необходимо подобрать условия, исключающие возможность крекинга и способствующие отбору максимального количества дистиллятов. 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 температурные кипения 500 °С. Конечно, нагрев мазута до 420 °С сопровождается некоторым крекингом углеводородов, но если получаемые дистилляты затем подвергаются вторичным методам переработки, то присутствие следов непредельных углеводородов не оказывает существенного влияния. При получении масляных дистиллятов разложение их сводят их к минимуму, повышая расход водяного пара, снижая перепад давления в вакуумной колонне и т.д. существующими методами удается поддерживать остаточное давление в ректификационных колоннах.

Чтобы увеличить отбор дистиллятов из мазутов, в вакуумную колонну подают перегретый водяной пар или перегоняют полученный остаток (гудрон) с испаряющим агентом - лигроино-керосиновой фракцией[6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Физико-химическая характеристика Ромашкинской нефти.

 

Таблица 1 - Основные характеристики.

 

Горизонт		Глубина перфорации, м				M		V20,сст		V50,сст		Температура застывания,°С					Температура вспышки в закрытом тигле, °C		Давление насыщенных паров (при 38°С), Мм рт.ст.
												С обработкой		Без обработки
Пашийский		Усреднённый образец		0,8620		232		14,2		5,90		-42		0			-38		436
Парафин			Содержание,%										Коксуемость,%		Зольность,%	Кис-лотное число, мг КОН на 1г нефти		Выход фракций, вес.%
Содер-жание,%	Темпе-ратура плавле-ния,°С		Серы		Азота		Смол серно-кис-лотных		Смол силика-гелевых		Асфаль-тенов							До 200°С		До 350°С
5,10	50		1,61		0,17		34		10,24		4,0		5,3		-	0,14		24,0		49,0