Общая характеристика технологий очистки нефтепродуктов

Содержание

Введение ……………………………………………………………………2

I. Классификация процессов переработки  нефти …………………………..4

1. Основные этапы нефтепереработки  ………………………………………4

1.1. Подготовка нефти к переработке  ………………………………………4

1.2. Первичная переработка нефти  ………………………………………….5

1.3. Вторичная переработка нефти  ………………………………………….7

1.4. Очистка нефтепродуктов ………………………………………………..9

II. Общая характеристика технологий  подготовки 

нефти к переработке ………………………………………………………10

2.1. Обессоливание и обезвоживание  нефти ………………………………11

2.2. Стабилизация нефти ……………………………………………………14

2.3. Очитка от серы ………………………………………………………….15

III. Общая характеристика технологий  первичной 

перегонки нефти ………………………………………………………….16

3.1. Атмосферная перегонка ………………………………………………..16

3.2. Вакуумная перегонка …………………………………………………..18 
IV. Общая характеристика технологий очистки

нефтепродуктов …………………………………………………………..19

4.1. Очистка светлых нефтепродуктов  ……………………………………...21

4.2. Очистка смазочных масел ………………………………………………23

Заключение ……………………………………………………………………26

Список используемой литературы …………………………………………..27

Введение

Перегонка нефти была известна еще в начале нашей эры. Этот способ применяли для уменьшения неприятного запаха нефти при ее использовании в лечебных целях. В небольшом количестве нефть перегоняли в колбах, а в большем ─ в кубах.

В 1823 г. завод по перегонке нефти соорудили вблизи Моздока крепостные крестьяне, мастера смолокурения братья Дубинины. Нефтеперегонная установка представляла с собой железный куб с медной крышкой, вмазанный в печь. Из крышки куба выходила трубка, проходящая через бочку с водой. Пары нефти, выделяющиеся при ее нагреве, охлаждались водой и конденсировались. Как только эта жидкость начинала темнеть, топку тушили, а густой остаток в кубе - мазут - выбрасывали. Из 40 ведер нефти получали 16 ведер фотогена (аналога керосина). Двадцать ведер оставалось в кубе в виде мазута, а 4 «угорали» - терялись в процессе перегонки.

Совершенствовалась техника перегонки нефти. Если первоначально она производилась в кубах периодического действия, аналогичных тем, что использовали братья Дубинины. Однако такая технология перегонки не обеспечивала надежного разделения нефти на фракции, поскольку температурные границы отбираемых фракций определялись «на глазок».

Со временем кубовые установки превратились в кубовые батареи - набор соединявшихся друг с другом кубов, каждый из которых служил для получения определенной нефтяной фракции. К концу XIX в. были разработа-ны кубовые батареи непрерывного действия. В них использовался принцип регенерации тепла: получаемые горячие нефтяные фракции отдавали свое тепло нефти, поступающей на переработку. Это позволило резко увеличить производительность установок. Так, установка, предложенная в 1886 г. В.Г. Шуховым Ф.А. Инчиком, позволяла ежесуточно перегонять количество нефти, в 27 раз превышающее объем аппарата, тогда как аналогичный показатель для куба периодического действия равен 1,5, а для кубовой батареи - 4.

На протяжении почти всего XIX в. целью перегонки нефти было, в основном, получение керосина. Его качество и выход зависели от природы нефти, технологии ее перегонки и других факторов.

Наряду с перегонкой развивались и другие способы нефтепереработ-ки. В 1879 г. при консультации Д.И. Менделеева недалеко от Ярославля был построен первый в мире завод для производства смазочных масел из мазута. А в 1891 г. В.Г. Шухов и С. Гаврилов изобрели способ получения легких углеводородов расщеплением тяжелых углеводородов при высоких температуре и давлении. Данный процесс получил название крекинга. Авторство этого изобретения пытался присвоить себе американский химик Ум. Бартон. Судебное дело по крекинг-процессу возникло в результате скандала двух американских фирм, затеявших между собой патентную тяжбу. Однако международный суд установил, что изобретателями крекинг-процесса являются российские ученые, а все изобретенное в последствии - это просто усовершенствование.

I . Классификация процессов переработки нефти.

1. Основные этапы нефтепереработки.

С момента поступления на нефтеперерабатывающий завод нефть и получаемые из нее нефтепродукты проходят следующие основные этапы:

1. Подготовка нефти к переработке (обезвоживание, обессоливание);

2. Первичная переработка (перегонка) нефти;

3. Вторичная переработка нефти (термические методы ─ коксование,

пиролиз, термический крекинг; каталитические методы ─ риформинг,

каталитический крекинг, гидрогенизационные процессы);

4. Очистка нефтепродуктов.

1.1. Подготовка  нефти к переработке

Для обеспечения высоких показателей работы установок по переработке нефти в них необходимо подавать нефть с содержанием солей не более 6 г/л и воды 0,2%. Поэтому нефть, поступающую на нефтеперераба-

тывающий завод (НПЗ), подвергают дополнительному обезвоживанию и обессоливанию.

Эта доочистка осуществляется на электрообессоливающих установках ЭЛОУ. Нефть двумя потоками с помощью насосов прокачивается через подогреватели, где нагревается отработавшим паром. После этого в нее добавляется деэмульгатор и нефть поступает в отстойники, где от нее отделяется вода. Для вымывания солей в нефть добавляют щелочную воду.

Основное ее количество затем отделяют в электродегидраторе первой ступени. Окончательное обезвоживание нефти осуществляется в электордегидраторе второй ступени.

1.2. Первичная  переработка нефти

Переработка нефти начинается с ее перегонки . Нефть представляет собой сложную смесь большого количества взаимно растворимых углево-

дородов, имеющих различные температуры начала кипения. В ходе пере-

гонки, повышая температуру, из нефти выделяют углеводороды, выкипа-

ющие в различных интервалах температур.

Для получения данных фракций применяют процесс, называемый ректификацией и осуществляемый в ректификационной колонне . Ректификация ─ это процесс разделения нестабильного газового бензина на отдельные компоненты.

В зависимости от внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между восходящими парами и нисходящей жидкостью (флегмой), ректификационные колонны делятся на насадочные , тарельчатые , роторные и др. В зависимости от давления они делятся на ректификационные колонны высокого давления , атмосферные и вакуумные . Первые применяют в процессах стабилизации нефти и бензина, газофракционирования, на установках крекинга и гидрогенизации. Атмосферные и вакуумные ректификационные колоны в основном применяют при перегонке нефти, остаточных нефтепродуктов и дистилляторов.

Ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат высотой 20…30 м и диаметром 2…4 м. Внутренность колонны разделена на отдельные отсеки большим количеством горизонтальных дисков, в которых имеются отверстия для прохождения через них паров нефти и жидкости.

Перед закачкой в ректификационную колонну нефть нагревают в трубчатой печи до температуры 350…3600 С. При этом легкие углеводороды, бензиновая, керосиновая и дизельная фракции переходят в парообразное состояние, а жидкая фаза с температурой кипения выше 3500 С представляет собой мазут.

После ввода данной смеси в ректификационную колонну мазут стекает вниз, а углеводороды, находящиеся в парообразном состоянии, поднимаются вверх. Кроме того, вверх поднимаются пары углеводородов, испаряющиеся из мазута, нагреваемого в нижней части колонны до 3500 С.

Поднимаясь вверх, пары углеводородов постепенно остывают, их температура в верхней части колонны становится равной 100 …1800 С. Этому способствуют как теплоотдача в окружающую среду, так и искусственное охлаждение паров в колонне путем распыливания части сконденсированных паров (орошение).

По мере остывания паров нефти конденсируются соответствующие углеводороды. Технологический процесс рассчитан таким образом, что в самой верхней части колонны конденсируется бензиновая фракция, ниже ─ керосиновая, еще ниже ─ фракция дизельного топлива. Несконденсировавшиеся пары направляются на гаофракционирование, где из них получают сухой газ (метан, этан), пропан, бутан и бензиновую фракцию.

Перегонка нефти с целью получения указанных фракций (по топливному варианту) производится на атмосферных трубчатых установках (АТ). Для более глубокой переработки нефти используются атмосферно-вакуумные трубчатые установки (АВТ), имеющие кроме атмосферного вакуумный блок, где из мазута выделяют масляные фракции (дистилляты), вакуумный газойль, оставляя в остатке гудрон.

1.3. Вторичная  переработка нефти

Методы вторичной переработки нефти делятся на две группы ─ термические и каталитические.

К термическим методам относятся термический крекинг, коксование и пиролиз.

Термический крекинг ─ это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов на более легкие при температуре

470 ...5400 С и давлении 4 …6 МПа. Сырьем для термического крекинга является мазут и другие тяжелые нефтяные остатки. При высокой температуре и давлении длинноцепочные молекулы сырья расщепляются и образуются более легкие углеводороды, формирующие бензиновую и керосиновую фракции, а также газообразные углеводороды.

Коксование ─ это форма термического крекинга, осуществляемого при температуре 450 …5500 С и давлении 0,1 …0,6 МПа. При этом получаются газ, бензин, керосиногазойлевые фракции, а также кокс.

Пиролиз ─ это термический крекинг, проводимый при температуре 750 … 9000 С и давлении близком к атмосферному, с целью получения сырья для нефтехимической промышленности. Сырьем для пиролиза являются легкие углеводороды, содержащиеся в газах, бензины первичной перегонки, керосины термического крекинга, керосиногазойлевая фракция. В результате пиролиза получают газы ─ этилен, пропилен, бутадиен, ацетилен, а также жидкие продукты ─ бензол, толуол, ксилол, нафталин и другие ароматические углеводороды.

К каталитическим методам относятся каталитический крекинг, риформинг, гидрогенизационные процессы.

Каталитический крекинг ─ это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов при температурах 450 …5000 С и давлении 0,2 МПа в присутствии катализаторов ─ веществ, ускоряющих реакцию крекинга и позволяющих осуществлять ее при более низких, чем при термическом крекинге, давлениях.

В качестве катализаторов используются, в основном, алюмосили-

каты и цеолиты.

Сырьем для каталитического крекинга являются вакуумный газойль, а также продукты термического крекинга и коксования мазутов и гудронов. Получаемые продукты ─ газ, бензин, кокс, легкий и тяжелый газойли.

Риформинг ─ это разновидность каталитического крекинга, осуществляемого при температуре около 5000 С и давлении 2 … 4 МПа с применением катализаторов из окиси молибдена или платины. Риформингу подвергают обычно низкооктановый бензин прямой гонки с целью получе- ния высокооктанового бензина. Кроме того, при риформинге можно полу- чать ароматические углеводороды ─ бензол и толуол.

Гидрогенизационными называются процессы переработки газой- лей, мазутов, гудронов и других продуктов в присутствии водорода, вводи- мого в систему извне. Гидрогенизационные процессы протекают в присутствии катализаторов при температуре 260 …4300 С и давлении 2 …32 МПа. В этих условиях введенный извне водород присоединяется к разорван- ным длинно-цепочным молекулам, образуя большое количество легких углеводородов, соответственно количество кокса на выходе уменьшается.

Таким образом, применение гидрогенизационных процессов позволяет углубить переработку нефти, обеспечив увеличение выхода светлых нефтепродуктов.

К гидрогенизационным относятся следующие процессы:

1) деструктивная гидрогенизация;

2) гидрокрекинг;

3) недеструктивная гидрогенизация;

4) деалкилирование.

Данные процессы требуют больших капиталовложений и резко увеличивают эксплуатационные расходы, что ухудшает технико-экономические показатели заводов. Затраты тем больше, чем выше давление, применяемое в процессе, чем более тяжелым по плотности и фракционному составу является сырье и чем больше в нем серы.

1.4. Очистка нефтепродуктов

Фракции (дистилляты), получаемые в ходе первичной и вторичной переработки нефти, содержат в своем составе различные примеси. Состав и концентрация примесей, содержащихся в дистиллятах, зависят от вида используемого сырья, применяемого процесса его переработки, технологического режима установки. Для удаления вредных примесей дистилляты подвергаются очистке.

II . Общая характеристика технологий подготовки

нефти к переработке.

Извлеченная из скважин сырая нефть содержит попутные газы (50—100 м3/т), пластовую воду (200—300 кг/т) и растворенные в воде минеральные соли (10—15 кг/т), которые отрицательно сказываются на транспортировке, хранении и последующей переработке ее. Поэтому, подготовка нефти к переработке обязательно включает следующие операции:

— обезвоживание (дегидратация) нефти;

— обессоливание нефти;

— удаление попутных (растворенных в нефти) газов или стабилизация

нефти;

— очистка от серы.

На крупных месторождениях нефти эти операции объединены в единую систему, включающую сбор, транспортировку и обработку нефти, газа и воды. На (рис. 1) представлена подобная система.

Сырая нефть из скважин (1) под собственным давлением направляется к групповым замерным установкам (ГЗУ) (2), в которых нефтяной газ отделяется от жидкости, и замеряются количества этих продуктов. Затем газ вновь смешивается с нефтью и водой, и полученная смесь подается по коллектору (длиной до 8 км) (3) в дожимную насосную станцию (4), где газ отделяется от нефти. Газ поступает на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) (5), а частично дегазированная нефть направляется на установку подготовки нефти (УПН) (6). На УПН проводятся операции окончательной дегазации, обессоливания и обезвоживания нефти. Газ далее направляется на ГПЗ, а вода — на установку очистки (7). Очищенная вода закачивается насосами (8) в нефтяной пласт через нагнетательные скважины (9). Обессоленная и обезвоженная нефть из УПН поступает в герметизированные резервуары (10), из которых насосами перекачивается в установку «Рубин» (11) для определения качества и количества нефти. При удовлетворительном результате нефть подается в товарные резервуары (12) и из них в магистральный нефтепровод (13), транспортирующий нефть на нефтеперерабатывающие заводы. При неудовлетворительном качестве подготовки нефти она возвращается из установки «Рубин» в УПН.