Технологические процессы предприятий по перегонке нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: «Технологические процессы предприятий по перегонке нефти»

Введение

Нефть и газ - уникальные и исключительно полезные ископаемые. Продукты их переработки применяют практически во всех отраслях промышленности, на всех видах транспорта, в военном и гражданском строительстве, сельском хозяйстве, энергетике, в быту и т.д. Из нефти и газа вырабатывают разнообразные химические материалы, такие как пластмассы, синтетические волокна, каучуки, лаки, краски, дорожные и строительные битумы, моющие средства и мн. др.

Мировые извлекаемые запасы нефти оцениваются в 141,3 миллиарда тонн. Этих запасов при нынешних объемах добычи нефти хватит на 42 года. Из них 66,4% расположено в странах Ближнего и Среднего Востока. Для этого региона характерно не только наличие огромных запасов нефти, но и концентрация их преимущественно на уникальных (более 1 миллиарда тонн) и гигантских (от 300 миллионов до 1 миллиарда тонн) месторождениях с исключительно высокой продуктивностью скважин. Среди стран этого региона первое место в мире по этому показателю занимает Саудовская Аравия, где сосредоточено более четверти мировых запасов нефти. Огромными запасами нефти в этом регионе обладают Ирак, Иран, Кувейт и Абу-Даби - арабские страны, каждая из которых владеет почти десятой частью ее мир. Запасов.

1. Краткая характеристика предприятий по переработке нефти

1.1 Сырьё

Как известно из курса химии нефти, нефть - сложная многокомпонентная взаиморастворимая смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов различного химичского строения с числом углеродных атомов до 100 и более с примесью гетероорганических соединений серы, азота, кислорода и некоторых металлов.

При исследовании качества новых нефтей (т.е. составлении технического паспорта), их фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колоннами (например, на АРН-2 по ГОСТ 11011-85). Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результам перегонки так называемую кривую истинной температуры кипения в координатах температура - выход фракций в% мас., (или% об.).

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. 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 - 100-120С.

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.

1.2 Применяемые технологии

Перегонка (фракционирование) - это процесс физического разделения нефти и газов на фракции (компоненты), отличающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или t) кипения.

Перегонка с ректификацией - наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах - ректификационных колоннах - путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, т.е. температуры потоков станут одинаковыми и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. Место ввода в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной секцией (зоной), где осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая - нижняя часть, в которой осуществляется ректификация жидкого потока, - отгонной, или исчерпывающей, секцией.

Простые ректификационные колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта: ректификат (дистиллят), выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток - нижний жидкий продукт ректификации.

Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. Последний тип колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти.

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компонентов товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех нефтеперерабатывающих заводов. На них вырабатываются практически все компоненты моторное топливо, смазочные масла, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов, и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья. Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемые атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

В зависимости от направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными и соответствующие этому - варианты переработки нефти.

На установках атмосферных трубчатых осуществляют неглубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки вакуумные трубчатые предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и др. нефтепродуктов. Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: электрообессоливающие установки - атмосферной трубчатки, электрообессоливающие установки - атмосферно-вакуумной трубчатки, электрообессоливающие установки - атмосферно-вакуумной трубчатки - вторичная перегонка и т.д.

Диапазон мощности отечественных установок перегонки нефти - от 0,5 до 8 млн. т/год. До 1950 г. максимальная мощность наиболее распространенных установок атмосферной трубчатки и атмосферно-вакуумной трубчатки составляла 500…600 тыс. т/год. В 1950-1960 гг. проектировались и строились установки мощностью 1; 1,5; 2 и 3 млн. т/год. В 1967 г. ввели в эксплуатацию высокопроизводительную установку атмосферно-вакуумной трубчатки мощностью 6 млн. т/год. Преимущества установок большой единичной мощности очевидны: высокая производительность труда и низкие капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с установками малой производительности.

Еще более существенные экономические преимущества достигаются комбинированием атмосферной трубчатки и атмосферно-вакуумной трубчатки (или электрообессоливающие установки - атмосферной трубчатки, электрообессоливающие установки - атмосферно-вакуумной трубчатки) с другими технологическими процессами, такими как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т.д. Надо отметить, что старые установки малой мощности подверглись модернизации с увеличением их мощности в 2…2,5 раза и более по сравнению с проектной.

Поскольку в эксплуатации находятся атмосферные трубчатки и атмосферно-вакуумные трубчатки довоенного и последующих поколений, отечественные установки перегонки нефти характеризуются большим разнообразием схем перегонки, широким ассортиментом получаемых фракций. Даже при одинаковой производительности ректификационные колонны имеют разные размеры, неодинаковое число и разные типы тарелок; по разному решены схемы теплообмена, холодного, горячего и циркуляционного орошения, а также вакуумсоздающей системы. В этой связи ниже будут представлены лишь принципиальные технологические схемы отдельных блоков (секций), входящих в состав высокопроизводительных современных типовых установок перегонки нефти.

Основное назначение установки (блока) вакуумной перегонки мазута топливного профиля - получение вакуумного газойля широкого фракционного состава (350…500 °С), используемого как сырье установок каталитического крекинга, гидрокрекинга или пиролиза и в некоторых случаях - термического крекинга с получением дистиллятного крекинг-остатка, направляемого далее на коксование с целью получения высококачественных нефтяных коксов. О четкости разделения мазута обычно судят по фракционному составу и цвету вакуумного газойля. Последний показатель косвенно характеризует содержание смолисто-асфальтовых веществ, т.е. коксуемость и содержание металлов. Металлы, особенно никель и ванадий, оказывают отрицательное влияние на активность, селективность и срок службы катализаторов процессов гидроочистки и каталитических процессов газойлей. Поэтому при эксплуатации промышленных установок вакуумной трубчатки исключительно важно уменьшить унос жидкости (гудрона) в концентрационную секцию вакуумной колонны в виде брызг, пены, тумана и т.д. В этой связи вакуумные колонны по топливному варианту имеют при небольшом числе тарелок (или невысоком слое насадки) развитую питательную секцию: отбойники из сеток и промывные тарелки, где организуется рециркуляция затемненного продукта. Для предотвращения попадания металлоорганических соединений в вакуумном газойле иногда в сырье в небольших количествах вводят антипенную присадку типа силоксан. В процессах вакуумной перегонки, помимо проблемы уноса жидкости, усиленное внимание уделяется обеспечению благоприятных условий для максимального отбора целевого продукта без заметного его разложения.

Многолетним опытом эксплуатации промышленных установок вакуумной трубчатки установлено, что нагрев мазута в печи выше 420…425 °С вызывает интенсивное образование газов разложения, закоксовывание и прогар труб печи, осмоление вакуумного газойля. При этом чем тяжелее нефть, тем более интенсивно идет газообразование и термодеструкция высокомолекулярных соединений сырья. Вследствие этого при нагреве мазута до максимально допустимой температуры уменьшают время его пребывания в печи, устраивая многопоточные змеевики (до 4), применяют печи двустороннего облучения, в змеевик печи подают водяной пар и уменьшают длину трансферного трубопровода (между печью и вакуумной колонной). Для снижения температуры низа колонны организуют рецикл (квенчинг) частично охлажденного гудрона. С целью снижения давления на участке испарения печи концевые змеевики выполняют из труб большего диаметра и уменьшают перепад высоты между вводом мазута в колонну и выходом его из печи. В вакуумных колоннах применяют ограниченное количество тарелок с низким гидравлическим сопротивлением или насадку; используют вакуумсоздающие системы, обеспечивающие достаточно глубокий вакуум. Количество тарелок в отгонной секции также должно быть ограничено, чтобы обеспечить малое время пребывания нагретого гудрона. С этой целью одновременно уменьшают диаметр куба колонн. В процессах вакуумной перегонки мазута по топливному варианту преимущественно используют схему однократного испарения, применяя одну сложную ректификационную колонну с выводом дистилляционных фракций через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркулирующих орошений.

2. Источники загрязняющих веществ, поступающих в ОС

нефть переработка загрязняющий среда

Добыча, переработки и транспортировка нефти сопряжены с существенным загрязнением окружающей среды.

Постоянным потенциальным источником ее дестабилизации является сеть нефтепроводов. Так, в СНГ ежегодно происходит до 700 крупных разрывов нефтепроводов, при этом потери достигают, по разным источникам, 7-20 /о добываемой нефти.

На угрожающем уровне находится нефтяное загрязнение Мирового океана. Межконтинентальная транспортировка нефти и нефтепродуктов, осуществляемая нефтеналивными судами, составляет почти половину общего объема морских перевозок. Каждый 50-й рейс танкеров оказывается аварийным, и на каждый миллион тонн нефти образуется в среднем 160 m ее разливов. Особенно катастрофичны по последствиям аварии на супертанкерах. Крупнейшие из них потерпели «Амоко Кадис» с 270 тыс. т нефти на борту, севший на камни в Бискайском заливе в 1978 г. и переломившийся у надстройки, а также «Кастильо-де-Бельвер» с 250 тыс. т нефти, взорвавшийся на траверзе Кейптауна в 1983 г. В настоящее время одна треть океанической поверхности покрыта нефтяной - пленкой. Общее поступление нефтяных углеводородов в морскую среду оценивается в 3,2 млн т ежегодно. Из наиболее существенных их источников отметим следующие, млн т: 1,1 - транспорт нефти; 0,7 - бытовые стоки; по 0,3 - поступления из атмосферы и дизельное топливо; 0,2 - неочищенные промышленные воды. Значительным фактором загрязнения окружающей среды являются предприятия нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей. Зона активного загрязнения ими почвы составляет 1-3 км от предприятия при общем распространении загрязняющих веществ, в том числе попадающих в сельскохозяйственные культуры, на расстояние не менее 20 км. Большое количество нефти и нефтепродуктов попадает в сточные воды предприятий. Заметные выбросы серы поступают в атмосферу при переработке сернистой нефти. Обычно эту серу переводят в сероводород (при гидрогенизации или гидрокрекинге) или в сернистый ангидрид - при сжигании.

Методы очистки от нефти и нефтепродуктов достаточно многочисленны, однако какого-либо универсального способа нет. Применение того или иного метода определяется свойствами загрязненной среды, ее температурой, составом и свойствами нефти или нефтепродуктов, масштабом загрязнения, его расположением относительно на селенных пунктов, предприятий народного хозяйства и многими другими факторами.

При ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в водной среде на первой стадии обычно прибегают к локализации площади загрязнений с помощью боновых заграждений различной конструкции или пневмобарьеров. Ограничив распространение разливов, далее применяют механические средства для их удаления с поверхности воды, используя специализированные суд а-нефтесборщики.

Наряду с механическими известны также физико-химические методы удаления нефти. Метод, основанный на использовании ПАВ, превращает разливы в эмульсии, которые. биологически быстрее разлагаются. Применяют также способы очистки с помощью естественных (солома, торф) и искусственных (полиуретановый пенопласт, каучуковый порошок, вспученная слюда) сорбентов. В ряде случаев пригодны технологии желатинизации нефти для предотвращения ее дальнейшего растекания и облегчения сбора механическими средствами.

Определенное значение в борьбе с нефтяными загрязнениями вод имеют биологические метод»! с использованием бактерий, плесневых грибков и дрожжей, которые могут разлагать углеводороды.

В некоторых случаях при благоприятных условиях (свежеразлитая или слегка эмульгированная нефть, сравнительно спокойная водная поверхность, слабый ветер) эффективно сжигание нефти и нефтепродуктов.

Одной из наиболее сложных проблем является удаление нефтепродуктов из сточных вод предприятий. В этом случае, как и при борьбе с разливами нефти и нефтепродуктов, применяют механические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование), термические и физико-химические методы очистки (флотация, коагуляция и флокуляция, сорбция, обратный осмос, ультрафильтрация, электрохимические способы), дополняя их химическими (озонирование и др.) и комбинированными технологиями очистки.

Выбросы сернистого ангидрида улавливают моноэтанолами-ном, фенолятом натрия, из которых далее регенерируют, обрабатывая паром. Из концентрированного сероводорода, используя различные методы окисления, получают элементарную серу.

Почвы, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, санируют механическими, физико-химическими, термическими и биологическими методами, а также биовентилированием. Так, эффективной может оказаться обработка твердых поверхностей сжатым воздухом с абразивными частицами. Относительно вязкие нефтепродукты, не проникающие в почву, удаляют бульдозерами и захороняют в специально вырытых траншеях. Простым способом очистки является экстракция за грязнений горячей водой или паром. Экстракция пропаном дает результаты, подобные сжиганию, но при существенно меньших затратах. Использование термических методов выжигания нефти и нефтепродуктов уничтожает биологическую активность почв, но она восстанавливается добавлением компоста и минеральных веществ. Биологические методы особенно эффективны при дополнении их биовентилированием (продувкой почвы воздухом)

Размещено на Allbest.ru