Проектирование процесса вторичнойперегонки нефти

     Содержание 

Введение

1 Литературный  обзор

2 Основная  часть

2.1 Технология  производства

2.1.1  Выбор и обоснование метода  производства

2.1.2 Описание  технологической схемы

2.1.3 Характеристика  сырья, материалов, полупродуктов,  энергоресурсов и готовой продукции

2.1.4 Физико-химические  основы технологического процесса

2.1.5 Описание  работы основного оборудования

2.6  Расчет  материального баланса

2.2 Расчетная  часть

2.2.1 Расчет  теплового баланса

2.2.2 Технологический  расчет основного аппарата

3 Производственная безопасность и охрана труда

Выводы

Список  использованных источников

Приложение  А – Технологическая схема процесса

Приложение Б  – Чертёж основного аппарата 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Различные виды горючих ископаемых – уголь, нефть и природный газ –  известные человечеству с доисторических времён. До настоящего времени горючие ископаемые использовали и продолжают использовать главным образом, как энергетическое топливо, т.е. как первичные энергоресурсы. В ХХ в. К источникам энергоресурсов добавились ещё и гидроресурсы и ядерное топливо. Совокупность отраслей промышленности, занятых добычей, транспортировкой и переработкой различных видов различных ископаемых, а также выработкой, преобразованием и распределением различных видов энергии (тепловой, электрической и др.), называют топливно-энергетическим комплексом (ТЭК). ТЭК включает топливную (нефтяную, газовую, угольную, торфяную, сланцевую), нефтеперерабатывающую, нефтехимическую и энергетическую (тепло-, гидро- и атомную) промышленности.

     ТЭК является основой современной мировой экономики. Уровень развития ТЭК отражает социальный и научно-технический прогресс в стране. Действительно, трудно представить жизнь современного человека без топлива, энергии, света, тепла, связи, радио, телевидения, транспорта и бытовой техники и т.д. Без энергии невозможно развитие кибернетики, средств автоматизации, вычислительной и космической техники.

     Особенно  велико современное экономическое  значение нефти и газа. 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, энергетики в быту и т.д. За последние несколько десятилетий из нефти и газа стали вырабатывать в больших количествах разнообразные химические материалы, такие, как пластмассы, синтетические волокна, каучуки, лаки, краски, моющие средства, минеральные удобрения, и многое другое. Не зря называют нефть «чёрным золотом», а ХХ в. – веком нефти и газа. Нефть и газ определяют не только экономику и технический потенциал, но часто и политику государства.

     Нефтеперерабатывающая промышленность – отрасль тяжёлой  промышленности, охватывающая переработку  нефти и газовых конденсатов  и производство высококачественных товарных нефтепродуктов: моторных и энергетических топлив, смазочных масел, битумов, нефтяного кокса, парафинов, растворителей, элементной серы, термогазойля, нефтехимического сырья и товаров народного потребления.

     Промышленная  переработка нефти и газовых  конденсатов на современных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) осуществляется путём сложной многоступенчатой физической и химической переработки на отдельных или комбинированных крупнотоннажных технологических процессов (установках, цехах) предназначенных для получения различных компонентов или ассортиментов товарных нефтепродуктов.

     В ХХI в. нефтеперерабатывающая отрасль России вступила со значительным отставанием высокоразвитых стран по глубине переработки нефти и насыщенности НПЗ вторичными процессами. Снижение научно-инновационного потенциала в отрасли обусловлено сокращением государственного финансирования на развитие исследований области создания наукоёмких технологий, включая фундаментальную и прикладную науку. Это в свою очередь, привело к ориентации нефтяного комплекса России на зарубежные технологии.

     Сегодня в России мощности по первичной переработки  составляют около 315 млн. т/год. Суммарная  мощность Российских НПЗ по первичной  переработки нефти в 3 раза ниже, чем в США. В тоже время средняя  мощность одного Российского завода превышает мощность среднего завода США в 2,4 раза. Однако общая технологическая оснащённость отечественных заводов процессами, углубляющими переработку нефти, крайне низка. 

1. Литературный  обзор

1. Процессы переработки нефти 
   

     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).

     Прямая  перегонка нефти представляет собой  процесс разделения ее на отдельные  фракции, отличающиеся между собой  в первую очередь температурой кипения. Для этого нефть нагревают, а  образующиеся пары отбирают и конденсируют по частям. В результате перегонки получают топливные дистилляты и остаток, называемый мазутом, который в дальнейшем может быть использован для химической переработки или получения смазочных масел.

     Процесс прямой перегонки нефти проводят на установках непрерывного действия, позволяющих в едином технологическом процессе осуществить испарение и фракционирование дистиллятов. Процесс разделения нефти на топливные дистилляты и затем мазута на масляные дистилляты происходит следующим образом.

     Прямая  перегонка нефти позволяет получить лишь 10—15 % бензина, и только отдельные сорта нефти обеспечивают выход бензина до 20—25 %. Поэтому для того, чтобы обеспечить, например, работу автомобиля ЗИЛ-130 на прямогонном бензине в течение года, нужно переработать около 75—100 тыс. л нефти. Для увеличения выхода бензина и других светлых нефтепродуктов применяют деструктивные (химические) методы переработки нефти, с помощью которых можно также улучшать качество нефтепродуктов.

     Целью вторичной перегонки является разделение фракций, полученных при первичной  перегонке, на более узкие погоны, каждый из которых затем используется по собственному назначения. На НПЗ вторичной перегонке подвергаются широкая бензиновая фракция, дизельная фракция (при получении сырья установки адсорбционного извлечения парафинов), масляные фракции, гачи и т.п. Процесс проводится на отдельных установках или блоках, входящих в состав установок АТ и АВТ.

     По  своим направлениям, все вторичные  процессы можно разделить на 3 вида:

     -углубляющие:  каталитический крекинг, термический  крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д.

     -облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация  и т.д.

     -прочие: процессы по производству масел,  МТБЭ, алкилирования, производство  ароматических углеводородов и  т.д.

     Ранее рассмотрены основные технологические процессы топливного производства, применяемые на НПЗ России.

       Однако, в ходе указанных процессов  вырабатываются только компоненты  моторных, авиационных и котельных  топлив с различными показателями  качества. Например, октановое число прямогонного бензина составляет около 65, риформата - 95-100, бензина коксования - 60. Другие показатели качества (например, фракционный состав, содержание серы) у компонентов также различаются. Для получения же товарных нефтепродуктов организуется смешение полученных компонентов в соответствующих емкостях НПЗ в соотношениях, которые обеспечивают нормируемые показатели качества.

       Расчёт рецептуры смешения (компаундирования) компонентов осуществляется при  помощи соответствующих модулей  математических моделей, используемых для планирования производства по НПЗ в целом. Исходными данными для моделирования являются прогнозные остатки сырья, компонентов и товарной продукции, план реализации нефтепродуктов в разрезе ассортимента, плановый объём поставок нефти. Таким образом возможно рассчитать наиболее эффективные соотношения между компонентами при смешении.

       Зачастую на заводах используются  устоявшиеся рецептуры смешения, которые корректируются при изменении  технологической схемы.

       Компоненты нефтепродуктов в заданном соотношении закачиваются в ёмкость для смешения, куда также могут подаваться присадки. Полученные товарные нефтепродукты проходят контроль качества и откачиваются в соответствующие ёмкости товарно-сырьевой базы, откуда отгружаются потребителю.

       Основной способ доставки нефтепродуктов  в России - перевозка железнодорожным  транспортом. Для погрузки продукции  в цистерны используются наливные  эстакады. Поставки нефтепродуктов  по России и на экспорт осуществляются  также по системе магистральных  нефтепродуктопроводов АК "Транснефтепродукт", речным и морским транспортом.  

     1.2 Первичная переработка нефти

     1.2.1 Вторичная перегонка бензиновой и дизельной фракции 

     Вторичная перегонка - разделение фракций, полученных при первичной перегонке, на более  узкие погоны, каждый из которых затем используется по собственному назначению.

     На  НПЗ вторичной перегонке подвергаются широкая бензиновая фракция, дизельная  фракция (при получении сырья  установки адсорбционного извлечения парафинов), масляные фракции и т.п. Процесс проводится на отдельных установках или блоках, входящих в состав установок АТ и АВТ.

     Перегонка нефти - процесс разделения ее на фракции  по температурам кипения (отсюда термин «фракционирование») - лежит в основе переработки нефти и получения  при этом моторного топлива, смазочных масел и различных других ценных химических продуктов. Первичная перегонка нефти является первой стадией изучения ее химического состава.

     Основные  фракции, выделяемые при первичной  перегонке нефти:

     1. Бензиновая фракция - нефтяной погон с температурой кипения от н.к. (начала кипения, индивидуального для каждой нефти) до 150-205 0С (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа-, или другого специального бензина).

     Эта фракция представляет собой смесь  алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов С.

     2. Керосиновая фракция - нефтяной  погон с температурой кипения  от 150-180 0С до 270-280 0С. В этой фракции  содержатся углеводороды С10-С15.

     Используется  в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.

     3. Газойлевая фракция - температура  кипения от 270-280 0С до 320-3500С. В  этой фракции содержатся углеводороды  С14-С20. Используется в качестве дизельного топлива.

     4. Мазут - остаток после отгона  выше перечисленных фракций с  температурой кипения выше 320-350 0С.

     Мазут может использоваться как котельное  топливо, или подвергаться дальнейшей переработке - либо перегонке при  пониженном давлении (в вакууме) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьем для каталитического крекинга сцелью получения высокооктанового компонента бензина), либо крекингу.