Установка первичной переработки нефти

    

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее  время нефтеперерабатывающие заводы сталкиваются с целым рядом проблем, таких, например, как:

• рационализация производственных возможностей;
• улучшение качества продуктов (особенно дизельного топлива и бензина);
• снижение энергопотребления;
• улучшение систем контроля и оптимизация производства;
• повышение надежности и эффективности эксплуатации;
• модернизация существующих производств;
• достижение более строгих показателей по охране окружающей среды и безопасности производства.

Также большое внимание уделяется  сейчас вопросам углубленной переработки нефти, так как цены на остатки первичной переработки нефти на мировом рынке значительно ниже, чем на светлые нефтепродукты (автобензины, дизельные и реактивные топлива), поэтому неглубокая переработка нефти становится экономически невыгодной для производителя.  В связи с этим, чтобы сделать переработку выгодной, надо из каждой тонны нефти получать больше ценных качественных продуктов - моторных топлив и сырья для нефтехимического синтеза, а также важно рационально использовать имеющиеся природные ресурсы, которые являются невосполнимыми. В связи с этим при имеющихся ресурсах необходима такая организация переработки нефти, при которой удовлетворение потребностей народного хозяйства происходит не за счет увеличения добычи нефти, а более глубокой ее переработкой.

Повышение требований по защите окружающей среды в глобальном масштабе заставило отросли автомобильной и нефтеперерабатывающей промышленности повысить эффективность топлив и снизить вредные выбросы. Внедрение в использование транспортных топлив с ультранизким содержанием серы стало мировой тенденцией, которая непрерывно усиливается. Так, например, современные спецификации предусматривают содержание серы в дизельном топливе равным 50 ррm. Такое топливо называется дизельным топливом со сверхнизким содержанием серы (ultra-low-sulfur-diesel - ULSD). Кроме того, Европейская комиссия, начиная с 01.01.2005г., ввела новую спецификацию на содержание серы в дизельных топливах и бензинах не более 10 ррm во всех странах членах ЕС с тем, чтобы к 2010 г. весь дизельный автотранспорт был переведён на ДТ с почти нулевым содержанием серы (near-zero- sulfur-diesel - NZSD) [1].

Гидроочистка проводится с целью  удаления из нефтяных фракций таких  нежелательных компонентов как сера, азот, кислород и металлоорганические соединения, а также для гидрирования олефинов и диеновых углеводородов. В некоторых случаях для улучшения качества топливных дистиллятов требуется также гидрирование ароматических углеводородов.

В состав любого современного нефтеперерабатывающего завода обязательно включают процессы гидроочистки и, прежде всего, гидроочистку дизельных фракций, полученных при прямой перегонке нефти и в деструктивных термических и каталитических процессах. Гидроочистка либо входит в состав комбинированной установки (например, ЛК-6У), либо включается в схему завода в виде отдельной установки. 

Помимо этого, гидроочистке подвергаются:

• бензиновые фракции прямой перегонки нефти, термического крекинга и коксования с целью подготовки качественного сырья каталитического риформинга;
• керосино-газойлевые фракции прямой перегонки и деструктивного происхождения с целью снижения содержания серы до норм, соответствующих требованиям качественного компонента дизельного топлива и улучшения химической стабильности;
• вакуумный газойль для получения высококачественного сырья каталитического крекинга. Процессы гидрокрекинга вакуумного газойля и остаточных фракций, близкие по технологии к гидроочистке, используют для углубления переработки нефти [2].

Целью данного курсового является проект блока НПЗ мощностью 12 млн. тонн аянской  нефти в год, ознакомление с основными  правилами и приемами проектирования нефтехимических производств, расчета основных видов технологического оборудования, выбором типа технологических установок и их блоков, методами работы с технической литературой, стандартами на нефтепродукты и порядком выполнения курсового проекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ  ПО СТБ ГОСТ Р 51858-2003 И ВЫБОР  ВАРИАНТА ЕЁ ПЕРЕРАБОТКИ

 

1.1 Характеристика нефти

Выбор технологической схемы первичной  и последующей переработки нефти  в большей степени зависит  от ее качества. Данные о Аянской нефти взяты в справочной литературе [3]. Показатели качества нефти представлены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1− Показатели качества Аянской нефти.

Показатели	Единицы измерения	Значение показателя
Плотность нефти при 20°С	кг/м3	866,8
Содержание в нефти: хлористых солей	мг/л	109
Воды	% масс.	0,68
Серы	% масс.	2,55
парафина	% масс.	3,1
Фракции до 360°С	% масс.	49,1
Фракции 360-500°С	% масс.	22
Фракции 500-550°С	% масс.	6,5
Плотность гудрона (остатка) при 20°С (фр.>550°С)	кг/м3	1071,5
Вязкость нефти: при t=20°С при t=50°С	мм2/с мм2/с	21,56 8,96
Выход суммы базовых масел  с ИВ≥90 и температурой застывания≤-15°С	% масc.на нефть	8,46

 

Таблица 1.2 –Потенциальное содержание фракций в Аянской нефти

Номер компонента	Компоненты, фракции	Массовая доля компонента в смеси, xi
1	H2	0,00000
2	CH4	0,00038
3	C2H6	0,00064
4	C2H4	0,00000
5	H2S	0,00000
6	SC3	0,00072
7	SC4	0,00176
8	28-62°С	0,01700

Окончание таблицы 1.2

Номер компонента	Компоненты, фракции	Массовая доля компонента в смеси, xi
9	62-85°С	0,02500
10	85-105°С	0,02400
11	105-140°С	0,04600
12	140-180°С	0,05250
13	180-210°С	0,04750
14	210-310°С	0,17500
15	310-360°С	0,10200
16	360-400°С	0,07300
17	400-450°С	0,08150
18	450-500°С	0,06400
19	500-550	0,06400
20	>550°С	0,22500
	Итого:	1,00000

Согласно  ГОСТ Р 51858-2003 [4] по физико-химическим свойствам, степени подготовки, содержанию сероводорода и легких меркаптанов нефть подразделяют на классы, типы, группы, виды.

По содержанию массовой доли серы 2,55 % данная нефть относится к классу высокосернистая (3).

При  плотности 866,8 кг/м³  при 20ºС данная нефть относится к типу (2) – средняя.

По содержанию воды 0,68% нефть относится к 3-ему типу.

По содержанию Н₂S аянская нефть относится  к 1-ому типу.

Т. о. присваиваем  нефти следующий шифр 3.2.3.1 ГОСТ Р 51858-2003.

 

1.2 Характеристика газов и их применение

 

В таблице 1.3 представлена характеристика газов.

Аянская нефть содержит в основном пропан и н-бутан, а также некоторое количество и-бутана и этана.                                                                                                                                                      

Содержание  этана в рефлюксе:      где 0,06408− выход этана, % мас., 0,35 – выход рефлюкса, % мас. на нефть (см. табл.1.3).

Смесь тяжелых газов можно получить в жидком состоянии в емкости  орошения стабилизационной колонны  в виде рефлюкса, но использовать его  как товарный сжиженный газ нельзя, т.к. содержание этана в нем будет  выше нормы (>5%), поэтому рефлюкс  можно направить на ГФУ или  применять в качестве сырья для  процесса пиролиза.   

 

 

Таблица 1.3 – Состав и выход газов на нефть

Компоненты	Выход на нефть, % масс.
Метан	0,35´0,1087=0,0381
Этан	0,35´0,1831=0,06408
Пропан	0,35´0,2056=0,07196
Бутан	0,35´0,3284=0,1149
Изобутан	0,35´0,1742=0,06097
Итого:	0,35

 

 

1.3 Характеристика бензиновых фракций и их применение

 

В таблице 1.4 представлена характеристика бензиновой фракции.

Фракция н.к. – 70°С можно отправлять на изомеризацию для получения высокооктановых  компонентов товарного бензина.

Фракция 70-140°С является сырьем процесса каталитического  риформинга с целью получения  ароматики.

Фракцию 140 – 180ºС отправляем на каталитический риформинг для получения бензина-катализата.

 

Таблица 1.4 – Характеристика бензиновых фракций аянской нефти

Пределы кипения фракции, °С	Выход на нефть, % масс.	Октано-вое число в чистом виде	Содержание, % масс.
			серы	Арома-тических углеводородов	нафтеновых углеводородов
н.к.-70	2,6	63	0,03	1	13
70-140	8,7	47	0,13	10	26
140-180	5,4	39	0,26	16	28

 

1.4 Характеристика керосиновой фракции

В таблице  1.5 приведена характеристика легкого керосинового дистиллята [3]. Керосиновую фракцию на установке АВТ не будем получать, так как уменьшится выход более ценной бензиновой фракции.

Таблица 1.5 Характеристика легкого керосинового дистиллята (фракция 120-240°С)

Выход на нефть, % масс.	Плотность, кг/м3	Вязкость при 20°С, мм2/с (сСт)	Теплота сгорания, кДж/кг	Содержание, %масс.
				серы	ароматических углеводородов
18,3	780,6	1,31	43250	0,29	14,7

 

1.5 Характеристика дизельной фракции (180-360°С)

В таблице 1.6 представлена характеристика дизельной фракции.

Таблица1.6 – Характеристика дизельных фракций аянской нефти

Пределы кипения, ºС	Выход на нефть, % мас.	Цетановое число	Вязкость при 20ºС, мм2/с (сСт)	Температура		Содержание, % мас.
				помутнения, ºС	Застывания, ºС	серы	парафинов
180-360	32,1	56	5,93	-7	-12	1,24	-

Фракция дизельного топлива 180-360⁰С не удовлетворяет требованиям по содержанию серы на экологически чистое дизельное топливо. Поэтому, чтобы получить дизельное топливо соответствующее европейским стандартам  необходимо предусмотреть установку гидроочистки дизельного топлива. После ГО может использоваться как компонент летних ДТ.

 

1.6 Характеристика вакуумных ( масляных) дистиллятов Аянской нефти и их применение

В таблице 1.7 представлена характеристика вакуумных дистиллятов.

 

Таблица 1.7 – Характеристика вакуумных дистиллятов

Пределы кипения, ºС	Выход на нефть,      % масс.	Содержание серы,         % масс.	Плотность при 20ºС, кг/м3	Вязкость, мм2/с при		Коксуемость, % масс.
				50ºС	100ºС
360-500 360-560	22 30,1	2,29 2,68	920,7 928,8	26,34 31,18	6,14 7,38	2,64 3,72