Курс лекций по дисциплине ОП 08 Технология отрасли специальности 15.02. 2.1 Переработка нефти и газа. 2 производство органических и неорганичских веществ. 1 Переработка нефти и газа
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
2 ПРОИЗВОДСТВО ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧСКИХ ВЕЩЕСТВ. 2.1 ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И ГАЗА Вопросы для изучения 1 Сущность нефтеперерабатывающего производства. 2 Подготовка нефти к переработке. 3 Атмосферная перегонка нефти. 4 Вакуумная перегонка нефти. 2.1.1 Нефть – природная дисперсная система жидких углеводородов, в которой растворены газообразные и твердые вещества. Наряду с углеводородами, в нефти присутствуют соединения, содержащие, помимо углеводорода и водорода, азот, серу, кислород и другие элементы. Нефть – это широкий комплекс газообразных, жидких и твердых углеводородных соединений. Базируется химическая технология нефти и газа на процессах физического разделения компонентов нефти и газа, их химических превращениях. Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основные этапа: первым этапом работы с нефтью является ее подготовка, заключающаяся в обезвоживании и обессоливании, т.е. удаление воды и различных солей. Далее следует ее разделение на фракции. Вначале выделяют бензиновую фракцию, затем светлые дистилляты (керосин, дизельное топливо) и мазут. Мазут разделяют на фракции под вакуумом на вакуумные фракции: вакуумный газойль и гудрон. Разделение нефти на фракции (ректификация) является физическим этапом переработки нефти. Далее начинается собственно химическая переработка нефти. 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 нефтепереработке существуют три основных способа переработки нефти: по топливному, масляному и нефтехимическому варианту. В первом случае основным продуктом является топливо, во втором – масла и смазочные материалы, в третьем – сырье для нефтехимического синтеза. 2.1.2 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. Принятое на завод сырьё поступает в соответствующие емкости товарно-сырьевой базы, связанной трубопроводами со всеми технологическими установками НПЗ. Количество поступившей нефти определяется по данным приборного учёта, или путём замеров в сырьевых емкостях. Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Глубокое обессоливание нефти обеспечивает снижение коррозии и уменьшение отложений в аппаратуре, увеличение межремонтных пробегов установок. Для удаления солей нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ - электрообессоливащую установку. 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. Основными параметрами, расчет и оптимизация которых требуется при проектировании ЭЛОУ, являются: температура; давление; тип и расход деэмульгатора; число ступеней электрообессоливания; расход промывной воды и ее распределение между ступенями; конструкция и размер установки. После электрообессоливающей установки в нефти снижается также содержание соединений никеля и ванадия в 1,5 – 3 раза. 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 за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов. АВТ разделена на два блока - атмосферной и вакуумной перегонки. Технологическая схема атмосферной и вакуумной переработки нефти представлена на рисунке 1. 2.1.3 Атмосферная перегонка 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 нижней части колонны. 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, при котором от бензиновой фракции отгоняются сжиженные газы, и осуществляется её разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем количестве колонн. Фракция является продуктом, если ее свойства отвечают нормам стандарта или техническим условиям на товарный продукт, не требуя дополнительной переработки. Бензиновая фракция с пределами выкипания 28-180 оС преимущественно подвергается вторичной перегонке для получения узких фракций с пределами выкипания (28-62; 62-85; 85-105; 105-140; 85-140; 85-180) оС, служащих сырьем для получения бензола, толуола, высокооктановых компонентов автомобильных и авиационных бензинов и др. Керосиновая фракция с температурным диапазоном выкипания 120-240 оС используется как топливо для реактивных двигателей; 140-200 оС – как растворитель (уайт-спирит) для лакокрасочной промышленности. Дизельная фракция, выкипающая при температурах 140-320 оС, используется в качестве дизельного топлива зимнего, фракция 180-360 оС – в качестве летнего. Мазут – остаток атмосферной перегонки нефти – применяется как котельное топливо или в качестве сырья установок вакуумной перегонки. Широкая масляная фракция с температурами выкипания 350 – 500 оС – вакуумный газойль – используется в качестве сырья каталитического крекинга. Узкие масляные фракции с температурами выкипания 320 – 500 оС – используют в качестве сырья для установок производства минеральных масел различного назначения и твердых парафинов. Гудрон– остаток вакуумной перегонки мазута – используют в производстве битума, остаточных базовых масел. 2.1.4 Вакуумная перегонка 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. Особенности перегонки в вакуумной колонне те же, что и в атмосферной колонне, но есть специфика эксплуатации вакуумной колонны, обусловленная низким остаточным давлением в аппарате и условиями нагрева тяжелого по фракционному составу сырья. В вакуумной колонне необходимо создать условия, обеспечивающие высокую долю отгона и минимальное разложение сырья. Для уменьшения времени пребывания мазута в печи и снижения гидравлического сопротивления рекомендуется: применять печь двухстороннего облучения и подавать в ее змеевик водяной пар; сократить до минимума расстояние между вводом сырья в колонну и выводом мазута из печи; увеличить диаметр труб, последних по ходу сырья; соединять трубы на участке испарения при помощи полукруглых соединений; линию перекачки нефти между печью и колонной выполнять с минимальным числом поворотов и S- образной формы. Современные установки первичной переработки зачастую являются комбинированными и могут включать в себя процессы в различной конфигурации. Мощность таких установок составляет от 3 до 9 млн. тонн по сырой нефти в год. На заводах сооружается несколько установок первичной переработки нефти во избежание полной остановки завода при выводе одной из установок в ремонт.  Рисунок 1 Технологическая схема атмосферной и вакуумной переработки нефти. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дать определение понятию «нефть». 2. На чем базируется химическая технология нефти и газа? 3. Основные этапы процесса переработки нефти. 4. Что является продукцией НПЗ? 5. К какому типу производства относится нефтепереработка? 6. Основные способы переработки нефти. 7. Что содержит в себе добываемая нефть? 8. С какой целью проводится предварительная подготовка нефти к переработке? 9. Как осуществляется процесс обессоливания? 10. Какие параметры учитываются при проектировании ЭЛОУ? 11.Первичная переработка нефти. Сущность процесса. 12. Атмосферная перегонка. Назначение. 13. Как называется остаток атмосферной перегонки? 14. В чем заключается процесс атмосферной перегонки нефти? 15. Что представляет собой ректификационная колонна? 16. Конечный результат ректификации. 17. Для чего предназначена вакуумная перегонка? 18. Что является остатком вакуумной перегонки? 19. С какой целью перегонку осуществляют под вакуумом? 20. Перечислить продукты нефтепереработки. Где применяются? 21. От чего зависит качество нефтепродуктов? 22. Какие технологические параметры контролируются в процессе нефтепереработки? |