Скачиваний:
4
Добавлен:
25.03.2018
Размер:
205.25 Кб
Скачать

Кафедра:

НТиТ

Направление:

ТМиО

Изучение конструкция и принципов работы машин и оборудования для переработки нефти, газа и воды.

Лабораторная работа №5

Переработка нефтиочень сложный технологический процесс, который начинается с транспортировки нефтепродуктов на нефтеперерабатывающие заводы. Здесь нефть проходит несколько этапов, прежде чем стать готовым к использованию продуктом:

  1. подготовка нефти к первичной переработке

  2. первичная переработка нефти (прямая перегонка)

  3. вторичная переработка нефти

  4. очистка нефтепродуктов

Рис 1.

Первичный процесс переработки

Добытая нефть есть смесь нафтеновых, парафиновых, ароматических углеводов, которые имеют разный молекулярный вес и температуру кипения, и сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Первичная переработка нефти заключается в разделении подготовленной нефти и газов на фракции и группы углеводородов. При перегонке получают большой ассортимент нефтепродуктов и полупродуктов.

Суть процесса основана на принципе разности температур кипения компонентов добытой нефти. В результате сырье разлагается на фракции - до мазута (светлые нефтепродукты) и до гудрона (масла).

Первичная перегонка нефти может осуществляться с:

  • однократным испарением

  • многократным испарением

  • постепенным испарением

При однократном испарении нефть нагревается в подогревателе до заданной температуры. По мере нагрева образуются пары. При достижении заданной температуры парожидкостная смесь поступает в испаритель (цилиндр, в котором пар отделяется от жидкой фазы).

Процесс многократного испарения представляет собой последовательность однократных испарений при постепенном повышении температуры нагрева.

Перегонка постепенным испарением представляет собой малое изменение состояния нефти при каждом однократном испарении.

Основные аппараты, в которых проходит перегонка нефти, или дистилляция, - это трубчатые печи, ректификационные колонны и теплообменные аппараты.

В зависимости от типа перегонки трубчатые печи делятся на атмосферные печи АТ, вакуумные печи ВТ и атмосферно-вакуумные трубчатые печи АВТ. В установках АТ осуществляют неглубокую переработку и получают бензиновые, керосиновые, дизельные фракции и мазут. В установках ВТ производят углубленную переработку сырья и получают газойлевые и масляные фракции, гудрон, которые в последствии используются для производства смазочных масел, кокса, битума и др. В печах АВТ комбинируются два способа перегонки нефти. 

Процесс переработки нефти принципом испарения происходит в ректификационных колоннах. Там исходная нефть с помощью насоса поступает в теплообменник, нагревается, затем поступает в трубчатую печь (огневой подогреватель), где нагревается до заданной температуры. Далее нефть в виде парожидкостной смеси входит в испарительную часть ректификационной колонны. Здесь происходит деление паровой фазы и жидкой фазы: пар поднимается вверх по колонне, жидкость стекает вниз.

Вышеперечисленные способы переработки нефти не могут быть использованы для выделения из нефтяных фракций индивидуальных углеводородов высокой чистоты, которые впоследствии станут сырьем для нефтехимической промышленности при получения бензола, толуола, ксилола и др. Для получения углеводородов высокой чистоты в установки перегонки нефти вводят дополнительное вещество для увеличения разности в летучести разделяемых углеводородов.

Полученные компоненты после первичной переработки нефти обычно не используются в качестве готового продукта. На этапе первичной перегонки определяются свойства и характеристики нефти, от которых зависит выбор дальнейшего процесса переработки для получения конечного продукта.

В результате первичной обработки нефти получают следующие основные нефтепродукты:

  • углеводородный газ (пропан, бутан)

  • бензиновая фракция (температура кипения до 200 градусов)

  • керосин (температура кипения 220-275 градусов)

  • газойль или дизельное топливо (температура кипения 200-400 градусов)

  • смазочные масла (температура кипения выше 300 градусов) остаток (мазут)

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой её физическое разделение на фракции. Сначала промышленная нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей — этот процесс называется первичнойсепарациейнефти

Основным способом переработки нефти является ее прямая перегонка.

Перегонка— дистилляция (отекание каплями) — разделение неф­ти на отличающиеся по составу фракции, основанное на различии в температурах кипения ее компонентов.

Фракция— химическая составная часть нефти с одинаковыми химическими или физическими свойствами (температурой кипе­ния, плотностью, размерами), выделяемая при перегонке.

Прямая перегонка— это физический способ переработки не­фти с помощью атмоСферно-вакуумной установки , прин­цип работы которой заключается в следующем.

В результате нагрева нефти в специальной трубчатой печи 1 до 330... 350 °С и образуется смесь паров нефти и неиспарившегося жид­кого остатка, поступающая в ректификационную колонну 3 с теп­лообменниками 2.

Рис. 2.Принципиальная схема атмосферно-вакуумной установки для прямой перегонки нефти:

1 — трубчатая печь; 2 — теплообменники; 3 — ректификационная колонна; 4 — конденсатор; 5 — сепаратор; 6 — сборник соляра; 7 — вакуумная колонна

Вторичная переработка нефти

В зависимости от физико-химический свойств нефти и от потребности в конечном продукте происходит выбор дальнейшего способа деструктивной переработки сырья. Вторичная переработка нефти заключается в термическом и каталитическом воздействии на нефтепродукты, полученные методом прямой перегонки. Воздействие на сырье, то есть содержащиеся в нефти углеводороды, меняют их природу. 

Выделяются варианты переработки нефти:

  • топливный

  • топливно-масляный

  • нефтехимический

Топливный способпереработки применяется для получения высококачественных автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных топлив, топлив для реактивных двигателей, котельных топлив. При данном методе используется меньшее количество технологических установок. Топливный метод представляет собой процессы, в результате которых из тяжелых нефтяных фракций и остатка получают моторные топлива. К данному виду переработки относят каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидрокрекинг, гидроочистка и другие термические процессы.

При топливно-масляной переработкенаряду с топливами получают смазочные масла и асфальт. К данному виду относятся процессы экстракции и деасфальтизации.

Наибольшее разнообразие нефтепродуктов получается в результате нефтехимической переработки. В связи с этим используется большое число технологических установок. В результате нефтехимической обработки сырья вырабатываются не только топлива и масла, но и азотные удобрения, синтетический каучук, пластмассы, синтетические волокна, моющие средства, жирные кислоты, фенол, ацетон, спирт, эфиры и другие химикалии.

Крекинг— процесс переработки нефти и ее фракций, основанный на разложении (расщеплении) молекул сложных углеводородов в усло­виях высоких температур и давлений. Рис 3. Крекинг

Существуют следующие виды крекинга: термический, катали­тический, а также гидрокрекинг и каталитический риформинг.

Термический крекингиспользуют для получения бензина из ма­зута, керосина и дизельного топлива.

Например, при нагревании до 500... 550 °С под давлением 5 МПа углеводород цетан, входящий в состав керосина и дизельного топ­лива, разлагается соответственно на нормальный октан, который является составляющим бензина 

Бензин, получаемый посредством термического крекинга, имеет недостаточно высокое октановое число (66...74) и большое содержа­ние непредельных углеводородов (30... 40 %), т. е. он обладает плохой химической стабильностью, и его используют в основном только в качестве компонента при получении товарных бензинов.

Новые установки для термического крекинга в настоящее вре­мя уже не строят, так как получаемые с их помощью бензины при хранении окисляются с образованием смол и в них необходимо вводить специальные присадки (ингибиторы), резко снижающие темп осмоления.

Каталитический крекинг— это процесс получения бензина, основанный на расщеплении углеводородов и изменении их струк­туры под действием высокой температуры и катализатора.

В качестве сырья при каталитическом крекинге (рис. 1.4) исполь­зуют газойлевую и соляровую фракции, получаемые при прямой перегонке нефти, которые нагревают до температуры 450...5250С под давлением 0,15 МПа в присутствии алюмоселикатного катали­затора. Продукты каталитического крекинга являются обязательными компонентами при производстве бензинов марок А-72 и А-76.

Гидрокрекинг— процесс переработки нефтепродуктов, соче­тающий в себе крекирование и гидрирование сырья (газойлей, нефтяных остатков и др). Такой процесс проводится под давлени­ем водорода 15...20 МПа при температуре 370...450°С в присут­ствии катализаторов.

Октановые числа бензиновых фракций, получаемых в резуль­тате гидрокрекинга, — 85... 88 (по исследовательскому методу из­мерения). Гидрокрекинг повышает также выход светлых нефте­продуктов — бензина, дизельного и реактивного топлива. Также производится гидроочистка- заключается в удалении серы и других примесей из сырья. Обычно установки гидроочистки совмещают с установками каталитического риформинга, так как в результате последнего выделяется большое количество водорода. В результате очистки качество нефтепродуктов повышается, уменьшается коррозия оборудования.

Риформинг. Рис 4.

Принципиальная технологическая схема установки каталитического риформинга.

I— гидроочищенное сырье; II — водородсодержащий газ; III — стабильный катализат; IV— сухой газ; V — головная фракция.

Процесс риформинга применяется в основном для производства высокооктанового бензина. Данной переработке могут подвергаться только парафиновые фракции, кипящие в пределах 95-205°С, т.е. проводят в среде водородосодержащего газа (70... 90 % водорода) при температуре 480... 540 °С и давлении 2... 4 МПа в при­сутствии катализатора.

Виды риформинга:

  • термический риформинг

  • каталитический риформинг

Риформинг при использовании молибденового катализатора называется гидроформинг, а при использовании платинового ката­лизатора —платформинг. Последний, являющийся более простым и безопасным процессом, в настоящее время применяется значи­тельно чаще.

При термическом риформингефракции первичной переработки нефти подвергаются воздействию только высокой температуры.

При каталитическом риформингевоздействие на исходные фракции происходит как температурой, так и с помощью катализаторов; используют для получения высо­кооктанового компонента автомобильных бензинов (85 по мотор­ному методу измерения и 95 — по исследовательскому).

Процесс экстракциизаключается в разделения смеси твердых или жидких веществ при помощи растворителей. В используемом растворителе хорошо растворяются извлекаемые компоненты. Далее проводится депарафинизация для снижения температуры застывания масла. Получение конечного продукта заканчивается гидроочисткой. Данный метод переработки применяется для получения дистдизельного топлива и извлечении ароматических углеводородов.

В результате деасфальтизации из остаточных продуктов дестиляции нефти получаются смолисто-асфальтеновые вещества. В последствии деасфальтизат используется для производства битума, применяется в качестве сырья для каталитического крекинга и гидрокрекинга. 

Коксование

Для получения нефтяного кокса и газойлевых фракций из тяжелых фракций перегонки нефти, остатков деасфальтизации, термического и каталитического крекинга, пиролиза бензинов используют процесс коксования. Данный вид переработки нефтепродуктов заключается в последовательном протекании реакций крекинга, дегидрирования (выделение водорода из сырья), циклизации (образование циклической структуры), ароматизации (увеличение ароматических углеводородов в нефти), поликонденсации (выделение побочных продуктов, таких как, вода, спирт) и уплотнения для образования сплошного "коксового пирога". Летучие продукты, выделяющиеся в процессе коксования, подвергают процессу ректификации, чтобы получить целевые фракции и их стабилизировать.

Изомеризация

Процесс изомеризации заключается в превращении из исходного сырья его изомеров. Подобные превращения приводят к получении бензинов с высоким октановым числом.

Алкинирование

Путем введения в соединения алкиновых групп получают высокооктановые бензины из углеводородных газов.

Следует отметить, что в процессе переработки нефти и для получения конечного продукта используется весь комплекс нефтегазовых и нефтехимических технологий. Сложность и разнообразие готовых продуктов, которые можно получить из добытого сырья, определяют и разнообразность нефтеперерабатывающих процессов.

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.

Использование для переработки нефти крекинг-процессов по­зволяет увеличить выход бензиновых фракций.

Очистка нефтепродуктов

Очистка нефтепродуктов - это удаление компонентов, негативно влияющих на эксплуатационные свойства топлива и масел, из остатков от перегонки нефти, дистиллятов и др нефтепродуктов.

Этими компонентами могут быть сернистые и азотистые соединения, асфальтово-смолистые вещества, нефтено-ароматические и твердые углеводороды и тд.

Технологии очистки н/продуктов предполагают использование комплексов дорогостоящего высокотехнологичного оборудования, включающего колонны, экстракторы, роторно-дисковые контакторы, инжекторные смесители и тд.

В промышленности применяются химические, физико-химические и каталитические методы очистки.

Химическая очистка.

Производится путём воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов.

Наиболее простым способам является очистка 92-98%-ной серной кислотой и олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов, асфальтово-смолистых веществ, азотистых и сернистых соединений, и очистка щелочами (растворами едкого натра и кальцинированной соды) - для удаления некоторых кислородных соединений, сероводорода и меркаптанов.

Для удаления сернистых соединений применяют плюмбит натрия и некоторые др. реагенты.

Физико-химическая очистка.

Производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта.

Полициклические ароматические углеводороды удаляют из остатков после переработки нефти (гудронов и полугудронов) асфальтово-смолистых веществ с помощью неполярных растворителей , к примеру, сжиженные пропан и бутан (процесс деасфальтизации).

Полициклические ароматические и нефтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями, непредельные углеводороды, сернистые и азотистые соединения, смолистые вещества из масляных дистиллятов и деасфальтизата удаляют с помощью полярных растворителей, к примеру,фенол, фурфурол и тд.

Твёрдые углеводороды из рафинатов (продуктов селективной очистки масляных дистиллятов и остатков), удаляют также в процессе деасфальтизации, с помощью полярных и неполярных растворители и их смесей, к примеру, кетонов в смеси с толуолом, хлорпроизводных углеводородов в смеси с бензолом и тд.

Твердые парафины удаляют путем кристаллизации их из растворов очищаемого продукта.

Очистка дизельного топлива, керосинов, тяжёлых бензинов и маловязких нефтяных масел производится комплексообразованием нормальных парафиновых углеводородов с карбамидом (карбамидная депарафинизация).

Непредельные углеводороды, смолы, кислоты и тд, полициклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды удаляют с использованием адсорбционной очистки.

Адсорбционная очистка осуществляются прохождением нагретого продукта через тонкодисперсные адсорбенты (контактная очистка) или фильтрацией продукта через зёрна адсорбента.

Избирательная адсорбция при помощи молекулярных сит (цеолитов) позволяет выделить нормальные парафины из лёгких бензиновых и керосино-газойлевых фракций.

Каталитическая очистка.

Сернистые, азотистые и кислородные соединения, переходящие в углеводороды и легко удаляемые соединения (сероводород, аммиак, воду) удаляют путем гидрогенизации в мягких условиях ( технология гидроочистки).

Для депарафинизации масляного сырья, а также получения масел с высоким индексом вязкости, используется технология гидрогенизации в жёстких условиях, при которой происходит деструкция твёрдых углеводородов с образованием низкомолекулярных и низкозастывающих углеводородов.

Вывод: в данной работе были рассмотрены основные принципы и схемы переработки нефти в современных условиях, сооружения, машины и оборудования, обеспечивающие наиболее эффективную переработку сырья.

Дата Работу выполнил: Работу принял:

Малиновский Михаил Кожевников Александр

Александрович Сергеевич

Соседние файлы в предмете Процессы и агрегаты нефтегазовой техники и технологии

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и на обработку персональных данных.

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Оформить еще одну заявку