Основы нефтеного и газового дела

Рис. 5 Состав сооружения магистрального нефтепровода: 1 - подводящий трубопровод; 2 - головная нефтеперекачивающая станция; 3 - промежуточная нефтеперекачивающая  станция; 4 - конечный пункт; 5 - линейная часть; 6 - линейная задвижка; 7 - дюкер; 8 - надземный переход; 9 - переход под  автодорогой; 10 - переход под железной дорогой; 11 - станция катодной защиты; 12 - дренажная установка; 13 - доля обходчика; 14 - линия связи; 15 - вертолетная площадка; 16 - вдольтрассовая дорога подводящих трубопроводов.

Подводящие трубопроводы связывают источники нефти с головными сооружениями МНП.

головной и промежуточных  перекачивающих станций;

Головная НПС предназначена для приема нефтей с промыслов, смешения или разделения их по сортам, учета нефти и ее закачки из резервуаров в трубопровод. Головная НПС располагается вблизи нефтепромыслов.

Промежуточные НПС служат для восполнения энергии, затраченной потоком на преодоление сил трения, с целью обеспечения дальнейшей перекачки нефти. Промежуточные НПС размещают по трассе трубопровода согласно гидравлическому расчету (через каждые 50... 200 км).

Конечным пунктом магистрального нефтепровода обычно является нефтеперерабатывающий завод или крупная перевалочная нефтебаза.

На магистральных нефтепроводах  большой протяженности организуются эксплуатационные участки длиной от 400 до 600 км. Граница между эксплуатационными участками обязательно проходит через промежуточные НПС. Промежуточная НПС, находящаяся в начале эксплуатационного участка, является для него "головной" НПС, а промежуточная НПС, находящаяся в конце эксплуатационного участка - "конечным пунктом" для него. Состав сооружений промежуточных НПС, расположенных на концах эксплуатационного участка, отличается от обычных наличием резервуарных парков. Таким образом, магистральный нефтепровод большой протяженности состоит как бы из нескольких последовательно соединенных нефтепроводов протяженностью не более 600 км каждый.

К линейным сооружениям магистрального нефтепровода относятся:

1) собственно трубопровод  (или линейная часть);

2) линейные задвижки;

3) средства защиты трубопровода  от коррозии (станции катодной  и протекторной защиты, дренажные  установки);

4) переходы через естественные  и искусственные препятствия  (реки, дороги и т.п.);

5) линии связи;

6) линии электропередачи;

7) дома обходчиков;

8) вертолетные площадки;

9) грунтовые дороги, прокладываемые  вдоль трассы трубопровода.

Собственно трубопровод - основная составляющая магистрального нефтепровода - представляет собой  трубы, сваренные в "нитку", оснащенные камерами приема и пуска скребков, разделителей, диагностических приборов, а также трубопроводы-отводы.

Основными достоинствами трубопроводного транспорта являются:

1) возможность прокладки  трубопровода в любом направлении  и на любое расстояние - это  кратчайший путь между начальным  и конечным пунктами;

2) бесперебойность работы  и соответственно гарантированное  снабжение потребителей, независимо  от погоды, времени года и суток;

3) наибольшая степень  автоматизации;

4) высокая надежность  и простота в эксплуатации;

5) разгрузка традиционных  видов транспорта.

К недостаткам трубопроводного транспорта относятся:

1) большие первоначальные  затраты на сооружение магистрального  трубопровода, что делает целесообразным  применение трубопроводов только  при больших, стабильных грузопотоках;

2) определенные ограничения  на количество сортов (типов, марок)  энергоносителей, транспортируемых  по одному трубопроводу;

3)"жесткость" трассы  трубопровода, вследствие чего для  организации снабжения энергоносителями  новых потребителей нужны дополнительные  капиталовложения.

5. Переработка нефти и газа

При переработке нефти в настоящее время получают: 1) топлива; 2) нефтяные масла; 3) парафины, церезины, вазелины; 4) нефтяные битумы; 5) осветительные керосины; 6) растворители; 7) прочие нефтепродукты (нефтяной кокс, сажу, консистентные смазки и др.).

Топлива

К числу получаемых из нефти  топлив относятся автомобильные  и авиационные бензины, а также  реактивные, дизельные, газотурбинные  и котельные топлива. Рассмотрим основные из них.

Автомобильные бензины применяются в карбюраторных двигателях. Все автомобильные бензины делятся на следующие виды:

Дизельные топлива используются в двигателях с воспламенением от сжатия и в некоторых типах газотурбинных двигателей.

Реактивные топлива используются в газотурбинных двигателях самолетов и вертолетов. Чтобы получать от бортового запаса топлива, ограниченного емкостью баков и начальным полетным весом самолета, возможно больше энергии, необходимо, чтобы это топливо имело высокую теплоту сгорания. Из массовых и дешевых видов нефтяных топлив этим требованиям лучше всего удовлетворяют керосины.

Нефтяные масла

Ассортимент выпускаемых  нефтяных масел очень многообразен: моторные, индустриальные, цилиндровые, турбинные, компрессорные, трансмиссионные, осевые, электроизоляционные и др.

Моторные масла применяются  для смазки авиационных, автомобильных  и дизельных двигателей; индустриальные - для смазки промышленного оборудования (машин и механизмов); цилиндровые -для смазки золотников и цилиндров поршневых паровых машин; турбинные - для смазки и охлаждения подшипников различных турбоагрегатов и генераторов электрического тока; компрессорные - для смазки цилиндров, штоков и клапанов компрессоров, воздуходувок и холодильных машин; трансмиссионные - для смазки зубчатых передач в большинстве машин и механизмов; осевые - для смазки шеек осей железнодорожных вагонов, колесных пар тепловозов, паровозов и других узлов трения подвижного состава железнодорожного транспорта; электроизоляционные (трансформаторные, конденсаторные и кабельные) -для использования в качестве диэлектрика и охлаждающей жидкости в электроустановках.

Другие нефтепродукты

Товарные парафины используют в качестве сырья для производства синтетических кислот и спиртов, являющихся основой для производства моющих веществ. Парафин применяют  в медицине, пищевой промышленности (тара и обертки из парафинированной бумаги и картона), производстве спичек, свечей, древесноволокнистых плит и  других изделий.

Церезин применяют при производстве смазок, вазелинов, кремов и в качестве электроизоляционного материала.

Вазелины бывают естественные, искусственные, технические и медицинские. Естественный вазелин получают из парафинистых мазутов. Искусственный вазелин - это смесь минерального масла и парафина, технический - смесь парафина с индустриальным маслом, а медицинский - смесь белого церезина и парафина с парфюмерным маслом.

Нефтяные битумы применяют при изготовлении гидроизоляционных и кровельных материалов, в дорожном строительстве.

Осветительные керосины применяют для бытовых нужд.

К растворителям, вырабатываемым из нефти, относятся:

а) бензин-растворитель БР-1, применяемый в резиновой промышленности;

б) уайт-спирит, применяемый в лакокрасочной промышленности;

в)  экстракционный бензин, применяемый в процессах экстракции.

Нефтяной кокс применяют для изготовления электродов в электрометаллургической промышленности, сажу - в резиновой промышленности, а также для изготовления карандашей, изоляционных материалов, копировальной бумаги, красок и т.д. К консистентным смазкам относятся солидолы, технические вазелины и др.

Основные  этапы нефтепереработки

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

1. Подготовка нефти к  переработке 

2. Первичная переработка  нефти

3. Вторичная переработка  нефти

4. Очистка нефтепродуктов

Схема, отражающая взаимосвязь  этих этапов, приведена на рис. 8.1.

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

 

 

Рис. 8.2 Принципиальная схема  электрообессоливающей установки:

1,4 - насос; 2 - подогреватель; 3 - электродегидратор первой ступени; 5 -электродегидратор второй ступени

I - сырая нефть; II - деэмульгатор; III - сброс воды; IV - подача щелочной воды; V - обессоленная и обезвоженная нефть

Первичная переработка  нефти

Переработка нефти начинается с ее перегонки. Нефть представляет собой сложную смесь большого количества взаимно растворимых углеводородов, имеющих различные температуры начала кипения. В ходе перегонки, повышая температуру, из нефти выделяют углеводороды, выкипающие в различных интервалах температур.

Вторичная переработка  нефти

Классификация методов вторичной переработки делятся на две группы - термические и каталитические.

К термическим  методам относятся термический крекинг, коксование и пиролиз.

Термический крекинг - это процесс разложения высокомолекуляр-ныхуглеводородов на более легкие при температуре 470...540°С и давлении 4...6 МПа. Сырьем для термического крекинга является мазут и другие тяжелые нефтяные остатки. При высоких температуре и давлении длинноцепочные молекулы сырья расщепляются. Продукты реакции разделяются с получением топливных компонентов, газа икрекинг - остатка.

Коксование - это форма термического крекинга, осуществляемого при температуре 450...550 °С и давлении 0,1...0,6 МПа. При этом получаются газ, бензин, керосино-газойлевые фракции, а также кокс.

Пиролиз - это термический крекинг, проводимый при температуре 750...900 °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, керосино-газойлевая фракция. Продукты реакции разделяются с получением индивидуальных непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.). Из жидкого остатка, называемого смолой пиролиза, могут быть извлечены ароматические углеводороды.

Каталитический  крекинг - это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов при температурах 450...500 °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, алюмосиликаты  и цеолиты.

Риформинг - это каталитический процесс переработки низкооктановых бензиновых фракций, осуществляемый при температуре около 500"С и давлении 2...4 МПа. В результате структурных преобразований октановое число углеводородов в составе катализата резко повышается. Данный катализат является основным высокооктановым компонентом товарного автомобильного бензина. Кроме того, из катализата могут быть выделены ароматические углеводороды (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы).

Гидрогенизационными называются процессы переработки нефтяных фракций в присутствии водорода, вводимого в систему извне.

Щелочная очистка заключается в обработке бензиновых, керосиновых и дизельных фракций водными растворами каустической или кальцинированной соды. При этом из бензинов удаляют сероводород и частично меркаптаны, из керосинов и дизельных топлив -нафтеновые кислоты.

Кислотно-щелочная очистка применяется с целью удаления из дистиллятов непредельных и ароматических углеводородов, а также смол. Заключается она в обработке продукта сначала серной кислотой, а затем - в ее нейтрализации водным раствором щелочи.

Депарафинизация используется для понижения температуры застывания дизельных топлив и заключается в обработке дистиллята раствором карбамида. В ходе реакции парафиновые углеводороды образуют с карбамидом соединение, которое сначала отделяется от продукта, а затем при нагревании разлагается на парафин и карбамид.

Гидроочистка применяется для удаления сернистых соединений из бензиновых, керосиновых и дизельных фракций. Для этого в систему при температуре 350...430 °С и давлении 3...7 МПа в присутствии катализатора вводят водород. Он вытесняет серу в виде сероводорода.

Гидроочистку применяют  также для очистки продуктов  вторичного происхождения от непредельных соединений.

Ингибирование применяется для подавления реакций окисления и полимеризации непредельных углеводородов в бензинах термического крекинга путем введения специальных добавок.

Очистка смазочных  масел

Для очистки смазочных  масел применяют следующие процессы:

1) селективную очистку  растворителями;