Первичная переработка нефти

Содержание

Введение

1. Переработка нефти

2. Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание)

3. Первичная переработка нефти

3.1. Атмосферная перегонка

3.2. Вакуумная перегонка

4. Стабилизация и вторичная перегонка бензина

5. Промышленные установки по первичной переработке нефти

6. Продукты первичной переработки нефти

Вывод

Введение

Нефть представляет собой смесь тысяч различных веществ. Полный состав нефтей даже сегодня, когда  имеются в наличии самые изощренные средства анализа и контроля: хроматография, ядерно-магнитного резонанса, электронных микроскопов - далеко не все эти вещества полностью определены. Но, несмотря на   то,   что в состав нефти входят практически все химические элементы таблицы Д.И. Менделеева, её основа всё-таки органическая и состоит из смеси углеводородов различных групп, отличающихся  друг от друга  своими химическими и физическими свойствами. Независимо от сложности и состава, переработка нефти начинается с первичной перегонки. Обычно перегонку проводят в два этапа - с небольшим избыточным давлением, близким  к атмосферному и под вакуумом, при этом используя для подогрева сырья трубчатые печи. Поэтому, установки первичной переработки   нефти носят названия АВТ - атмосферно-вакуумные трубчатки.

Смысл процесса довольно прост. Как и   все другие соединения, нефть преимущественно содержит жидкие углеводороды, которые имеют свою температуру кипения, то есть температуру, выше которой они испаряются, переходят в паровую фазу.

Перегонка осуществляется в ректификационной колонне, которая представляет собой высокий цилиндрический аппарат, перегороженный множеством ректификационных тарелок. Их конструкция такова, что поднимающиеся вверх пары углеводородов, могут частично конденсироваться, собираться на этих тарелках  и   по  мере   накопления на тарелке жидкой фазы сливаться вниз через специальные сливные устройства. В то же время   парообразные продукты продолжают проходить   через   слой жидкости на каждой тарелке, и по мере прохождения по колонне вверх насыщаются более близкими по температурам  кипения   фракциями.

Температура в ректификационной  колонне  снижается   по   её   высоте - от куба, до самой  верхней  тарелки. Для   получения  из   нефти   необходимой фракции, кипящей в заданных температурных пределах, достаточно  сделать   отводы   из   колонны   на   определённой высоте. Каждая   фракция   имеет свое конкретное   назначение  и   в зависимости   от   него  может   быть  широкой   или   узкой, то есть выкипать в интервале  двухсот   или  двадцати   градусов. И  чем  более узкие   фракции   необходимо  получить,   тем  выше   должны быть колонны. Чем   больше в них тарелок, тем   больше  раз   одни   и   те  же молекулы должны,   поднимаясь  вверх с тарелки на тарелку контактировать   друг с другом, переходя из газовой фазы в жидкую и обратно. Другими   словами   пройти многократную конденсацию и испарение с массообменом.

На практике перегонку (или, как говорят специалисты, разгонку), проводят в   нескольких колоннах.  Обычно их пять.  На   первой  колонне выделяется   легкая   бензиновая фракция, во второй керосиновая и дизельные фракции. Легкая, нестабильная бензиновая фракция конденсируется   в   специальном холодильнике-конденсаторе и уже в жидком   виде отправляется в стабилизационную колонну, откуда стабильная, широкая бензиновая   фракция   направляется в колонну  для разделения на узкие фракции с последующим использованием их на вторичных  процессах. Остатки   атмосферной   перегонки нефти направляют   для   извлечения  более тяжелых масляных фракций в вакуумную   колонну.

Омский   НПЗ,   при   существующей   переработке   14 млн.   тонн   нефти в год,   способен   перерабатывать  до   20 млн.   тонн   нефти.   Наличие   резервных   мощностей   по  первичной   переработке,   гарантирует   надёжную, стабильную работу всех вторичных процессов и предприятия в целом.

1.      Переработка нефти

Цель переработки нефти (нефтепереработки) — производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив (автомобильных, авиационных, котельных и т. д.) и сырья для последующей химической переработки

Сущность нефтеперерабатывающего производства
Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:

1. Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения (первичная переработка);

2. Переработка полученных фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная переработка);

3. Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества (товарное производство).

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 данном материале кратко описаны основные технологические процессы топливного производства - получения моторных и котельных топлив, а также кокса.

Поставка и приём нефти

В 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. В государствах-импортёрах нефти, имеющих выход к морю, поставка на припортовые НПЗ осуществляется водным транспортом.

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.
 

2.      Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание)

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 (рис.2). Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВт 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.

Добываемая на промыслах нефть, помимо растворенных в ней газов, содержит некоторое количество  примесей – частицы песка, глины, кристаллы солей  и воду. Содержание  твердых частиц в неочищенной нефти обычно   не  превышает 1,5%, а количество   воды    может   изменяться в широких пределах. С увеличением продолжительности эксплуатации месторождения возрастает  обводнение нефтяного пласта   и содержание воды в добываемой   нефти. В некоторых старых скважинах жидкость, получаемая из пласта, содержит 90% воды.   В нефти, поступающей на переработку, должно быть не более 0,3% воды. Присутствие в нефти механических примесей затрудняет ее   транспортирование по трубопроводам и   переработку, вызывает эрозию внутренних   поверхностей   труб   нефтепроводов   и   образование отложений в теплообменниках, печах и   холодильниках, что приводит к снижению   коэффициента   теплопередачи, повышает  зольность   остатков от перегонки нефти (мазутов и гудронов), содействует образованию стойких эмульсий. Кроме того, в процессе добычи и транспортировки нефти происходит весомая потеря легких компонентов нефти (метан, этан, пропан и т.д., включая бензиновые фракции) – примерно до 5% от фракций, выкипающих до 100°С.

С целью понижения   затрат   на   переработку нефти, вызванных потерей легких компонентов и чрезмерным износом нефтепроводов и аппаратов переработки, добываемая нефть подвергается предварительной обработке.

Для сокращения потерь легких компонентов осуществляют стабилизацию нефти, а также применяют специальные герметические резервуары хранения нефти. От основного   количества  воды   и   твердых частиц   нефть освобождают   путем отстаивания  в  резервуарах на холоду или при подогреве. Окончательно их обезвоживают и обессоливают на специальных  установках.

Однако  вода   и   нефть   часто   образуют трудно разделимую эмульсию, что сильно замедляет или даже препятствует обезвоживанию нефти. В общем случае эмульсия есть система из двух взаимно нерастворимых жидкостей, в которых одна   распределена в другой во взвешенном состоянии в виде мельчайших капель. Существуют два типа нефтяных   эмульсий: нефть в воде, или   гидрофильная эмульсия, и вода в нефти, или гидрофобная эмульсия. Чаще встречается гидрофобный тип нефтяных эмульсий. Образованию стойкой эмульсии предшествуют понижение поверхностного   натяжения  на границе раздела фаз и создание вокруг   частиц   дисперсной  фазы  прочного адсорбционного слоя. Такие слои образуют третьи вещества – эмульгаторы. К гидрофильным эмульгаторам   относятся   щелочные мыла, желатин, крахмал. Гидрофобными являются хорошо растворимые в нефтепродуктах щелочноземельные соли органических кислот, смолы, а также мелкодисперсные частицы сажи, глины, окислов металлов и т.п., легче смачиваемые нефтью чем водой.

Существуют три метода разрушения нефтяных эмульсий:

      Механический

отстаивание – применяется к свежим, легко разрушимым эмульсиям. Расслаивание   воды и нефти происходит   вследствие  разности  плотностей компонентов эмульсии. Процесс ускоряется   нагреванием до 120-160°С под давлением 8-15 атмосфер в течение 2-3 ч, не допуская испарения воды.

центрифугирование – отделение   механических примесей нефти под воздействием   центробежных сил. В промышленности   применяется   редко, обычно   сериями  центрифуг с числом оборотов от 350 до 5000 в мин., при производительности 15-45 м3/ч каждая.

      Химический

Разрушение эмульсий достигается путем применения поверхностно-активных   веществ – деэмульгаторов. Разрушение достигается

а) адсорбционным   вытеснением   действующего эмульгатора веществом с большей поверхностной активностью;

б) образованием   эмульсий   противоположного   типа (инверсия ваз);

в) растворением (разрушением) адсорбционной   пленки в результате ее  химической реакции с вводимым в систему деэмульгатором. Химический метод применяется   чаще   механического, обычно в сочетании с электрическим;

      Электрический:

При попадании нефтяной эмульсии в переменное  электрическое поле частицы воды, сильнее реагирующие на поле чем нефть, начинают колебаться, сталкиваясь друг с другом, что приводит к их объединению, укрупнению и более быстрому расслоению с нефтью. Установки, называемые электродегидраторами (ЭЛОУ – электроочистительные установки), с рабочим  напряжением   до 33000В при давлении 8-10 атмосфер, применяют   группами   по 6-8 шт. с  производительностью   250-500 т нефти в   сутки   каждая.  В сочетании с химическим методом этот метод имеет наибольшее распространение в промышленной нефтепереработке.

3. Первичная переработка нефти
 

Нефть  представляет   собой   сложную   смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержатся сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Для производства многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами применяют методы разделения нефти на фракции и группы углеводородов, а также изменения ее химического состава. Различают первичные и вторичные методы переработки нефти:

      к первичным относят процессы разделения нефти на фракции, когда используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов – перегонка нефти;

      ко вторичным относят процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов, предназначенные для изменения ее химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов удается получить нефтепродукты заданного качества и в больших  количествах, чем при   прямой  перегонке   нефти.

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 (рис.6) за счет тепла   сжигания   топлива   и   тепла дымовых газов.

АВТ разделена на два блока - атмосферной и вакуумной перегонки.
 

3.1. Атмосферная перегонка

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.