Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Подготовка газов к переработке

Тема 3.1. Первичная переработка нефти

Характеристика товарных масел

Показатели М-12Г1*, SAE-90 М-8Г1**, SAE-90 М-6з/10Г1***, SAE-10W/30
Вязкость при 100оС, сст 12±0,5 8±0,5 10±0,5
ИВ      
Зольность, % не более 1,3 1,3 1,65
Щелочное число, мг КОН/г, не менее 8,5 8,5 11,0
Содержание мех. примесей, %об 0,015 0,015 0,015
Твсп в О.Т. не ниже, оС      
Тзаст, не выше, оС -20 -30 -32
Термоокислительная стабильность по методу Пааок при 250оС, мин, не менее      

* - летнее масло; ** - зимнее масло (ниже вязкость, смазочная способность);

*** - загущенное. Всесезонное. В него введены загустители: при низкой t сохраняется подвижность, при высокой - смазывающая способность.

3.1.1. Процессы подготовки нефтей к переработке на промыслах и НПЗ

 

Природные и попутные нефтяные газы - ценное сырье для производства топлив и сырья для нефтехимического синтеза. Основные продукты первичной переработки этих газов - газовый бензин, сжиженные и сухие газы, технические индивидуальные углеводороды (до пентана). Переработка газов осуществляется на газоперерабатывающих заводах, которые строятся на крупных нефтяных или газовых промыслах.

Предварительно газы подвергают очистке от механических примесей (взвешенных частиц пыли, песка, продуктов коррозии газопроводов и т.д.), осушке, очистки от сероводорода и диоксида углерода.

На промыслах нефть поступает в трапы высокого, среднего и низкого давления, где за счет перепада давления из нее выделяется растворенные газы и направляются на газоперерабатывающие заводы. Нефть поступает в резервуары, где отстаивается от основной массы воды, затем идет на стабилизацию - извлечение легких компонентов (этан - пентаны (частично)). Стабильная нефть идет на НПЗ, а выделенные газы стабилизации служат дополнительным сырьем ГазоПЗ. Схема дегазации нефти на промысле представлена на рис. 3.1.

 

Рис. 3.1. Схема процесса дегазации нефти на промысле

 

1.1. Очистка газов от механических примесей.

Очистка от механических примесей осуществляется, в основном механическими приспособлениями.

Методы:

- сухой газоочистки;

- мокрой газоочистки.

Сухая газоочистка - сухие пылеуловители:

- циклоны;

- осадительные аппараты;

- электрофильтры.

Действие циклона основано на вводе газа в цилиндрический аппарат по касательной: за счет создаваемой центробежной силы пыль отбрасывается к стенкам и ссыпается в низ аппарата. Центробежная сила тем выше, чем меньше диаметр циклона, поэтому при большом количестве очищаемого газа применяют группы циклонов (по 4-8 штук). Применяют также батарейные циклоны, объединяющие в одном агрегате до нескольких сотен циклонов. Показателем степени очистки газа в циклоне служит коэффициент очистки - отношение массового количества уловленной пыли к массовому количеству входящей в аппарат пыли. Он зависит от размера частиц и диаметра циклона.

Осадительный аппарат - пустотелый цилиндр диаметром 0.5-1.5 м. В результате резкого уменьшения скорости движения газа частицы пыли под действием силы тяжести оседают на дно. Скорость оседания выражена уравнением Стокса.

Наиболее действенны электрофильтры (степень очистки газа -90-98%). Принцип основан на ионизации газа в электрическом поле электродов (постоянный ток напряжением 40-75 КВ). Образующиеся ионы (продукты расщепления молекул) движутся к противоположно заряженному осадительному электроду. Частицы отдают электроду свои заряды и опускаются под действием силы тяжести или сбрасываются встряхиванием электрода.

Мокрая газоочистка основана на контакте потока запыленного газа с минеральным маслом. Пыль остается в масле. Применяют скрубберы, мокрые циклоны, вращающиеся промыватели и др. Скрубберы - аппараты средней очистки (80-90%), барботеры с колпачковыми распределителями пенные аппараты, так как масло интенсивно перемешивается с газом, в результате чего образуется большой объем пены. Степень улавливания 98-99% (диаметр частиц выше 5мкм), 75-80 (<5 мкм).

 

1.2. Осушка газов.

Пары воды способны образовывать с углеводородами комплексные соединения (гидраты) - белые кристаллы, похожие на спрессованный снег. Они способны закупоривать трубопроводы. Каждой температуре соответствует определенное значение давление природного газа, при котором пары воды, насыщающие его, способны образовывать гидраты. При постоянной температуре для образования гидратов требуется тем большее давление, чем меньше молекулярный вес углеводорода. Для существования гидрата требуется, чтобы парциальное давление водяного пара в газовой смеси было больше давления насыщенных паров гидрата. Следовательно содержание влаги снижают так, чтобы парциальное давление пара было ниже ДНП гидрата. О влагосодержании природного газа судят по точке росы - температуре, ниже которой пар выпадает из газа в виде росы.

Наибольшее распространение получил способ осушки газов с помощью жидких и твердых поглотителей.

Жидкие поглотители (абсорбенты, процесс - абсорбция):

С 1929 г. - глицерин.

С 1936 - диэтиленгликоль (О(СН2СН2ОН)2).

Несколько позже - триэтиленгликоль (С2Н4(ОСН2СН2ОН)2).

Процесс:

В цилиндрический аппарат (абсорбер) сверху подается абсорбент, снизу - газ. В абсорбере есть тарелки для улучшения контакта. t=20оС, Р=20-60 ат. Сверху уходит осушенный газ, снизу - обводненный абсорбент. Он поступает в середину десорбера (цилиндрический тарельчатый аппарат). t до 170оС для ДЭГ, до 191оС для ТЭГ (выше они разлагаются). Сверху уходят пары воды, снизу - регенерированный гликоль (содержание воды 1-5 % масс.) возвращается в абсорбер. Вода конденсируется в холодильнике и частично подается на орошение (в верхнюю часть десорбера). Часть регенерированного гликоля нагревается в паровом подогревателе и возвращается в десорбер для поддержания температурного режима аппарата.

Твердые поглотители - адсорбенты, процесс - адсорбция.

Теория: на поверхности адсорбента есть участки со свободными остаточными валентностями - активные центры (теория Лэнгмюра). Природа до конца не выяснена. Участки постепенно заполняются молекулами, образующими химические связи с поверхностью. Наконец наступает равновесие, вещество удерживается на поверхности в виде мономолекулярной пленки. Допускается образование новых пленок. С повышением давления и снижением температуры количество адсорбированного вещества увеличивается.

Промышленные адсорбенты для осушки газов: силикагель, алюмогель (активированный оксид алюминия), активированный боксит, молекулярные сита 4А, 5А.

Молекулярные сита - кристаллические цеолиты (водные алюмосиликаты кальция, натрия и других металлов), обладающие высокой адсорбционной избирательностью. Поры кристаллических решеток молекулярных сит отличаются идеальной однородностью.

Процесс:

Два адсорбера, заполненные адсорбентом. В одном - адсорбция, в другом - десорбция. Адсорбция: t=25-40оС, Р=2-4ат. Когда в газе после адсорбера начнется превышение содержания влаги выше допустимого (по точке росы), аппарат переключают на регенерацию: в адсорбер подают сухой подогретый газ. Для силикагеля и др. t=180-200оС, цеолитов - 310-370оС (меньше размер пор, большее влияние капиллярных сил). Давление - атмосферное. Регенерацию ведут до прекращения выделения водяного пара. Адсорбер - циилиндр, высота: диаметр = 2:1...5:1. Адсорбент - на опорных решетках, между ними - 1.2-1.5 м.

Подвид: короткоцикловые адсорбционные процессы осушки. Продолжительность адсорбции 1.5-10 мин., давление повышенное, t нормальная. Регенерация - давление атмосферное, t та же. Время регенерации снижается, производительность установки растет. НО! Адсорбент регенерируется не полностью. Адсорбент - силикагель.

Осушку адсорбентами применяют, когда хотят снизить точку росы (обеспечить депрессию) более, чем на 45оС. По остальным показателям адсорбция и абсорбция близки, при больших объемах газов абсорбция экономичнее по капиталовложениям и эксплуатационным расходам.

1.3. Очистка газов от сероводорода и СО2.

Методов много. Очистка этаноламинами поволяет одновременно удалять сероводород, углекислый газ и воду (разработана в 1930 г.) - когда концентрация сероводорода и СО2 не более 2-2.5 % мол. Применяют водный раствор моноэтаноламина (15-20%). Моноэтаноламин дешев, имеет высокую реакционную способность, легкость регенерации. Процесс ведется при высоком давлении и t=25-40оС. Регенерация - низкое давление, t>105оС.

Для дополнительного обезвоживания применяют смесь этаноламина с этиленгликолем: приводит к обезвоживанию сырья и снижению расхода пара на регенерацию растворителей.

Также применяют водную промывку и очистку водными растворами карбонатами щелочных металлов (более дешевы, чем этаноламины) - когда высока концентрация Н2S и СО2. Применяют карбонаты, обычно, для снижения концентрации Н2S и СО2 до 2-2.5% мол., а затем используют этаноламины.

Сероводород, отделенный от растворителя идет на производство серы. Схема установки для очистки газов от сероводорода приведена в п. 3.3.1. темы 3.3.

 

1.4. Отбензинивание попутных углеводородных газов.

Отбензинивание попутных углеводородных газов и получение сжиженных газов проводится как две последовательные операции:

- получение нестабильного газового бензина;

- стабилизация газового бензина с выделением компонентов сжиженных газов или индивидуальных углеводородов.

Методы выделения газового бензина:

- Компрессионный. Применяют для жирных газов (более 150 г/м3 тяжелых углеводородов - если меньше - неэкономично). Основан на сжатии газа компрессорами и охлаждении его в холодильнике. При этом образуется жидкая фаза выделяемых компонентов - нестабильный газовый бензин. Давление обычно 20-40 ат. Несколько ступеней компрессоров с промежуточным охлаждением. После каждой ступени с холодильником - сепарация, отделение жидкой фазы. Недостаток метода - нечеткое отделение легких углеводородов от тяжелых, отсюда легкие попадают в газовый бензин, а часть тяжелых теряется с газовой фазой. Газовый бензин нестабилен, его отбор от потенциала ниже.

- Абсорбционный - наиболее распространен. Степень извлечения пропана - 70-90%, бутана - 97-98%, пентан - весь. Компоненты газовой смеси избирательно поглощаются жидкостью. Абсорбенты - бензин, керосин, солярный дистиллят, поглощаются, в основном пропан и выше. Растворение повышается с понижением температуры и повышением давления. Абсорберы - тарельчатые аппараты, снабженные тарелками. t=30-40оС, Р=10-50 ат. Десорбция: t=160-200оС, Р=3-5 ат. Десорбирующий агент - водяной пар. Отпаренные углеводороды проходят водооотделитель. По этой схеме извлекают 50% пропана. Для повышения степени извлечения применяют абсорбционно-отпарную колонну (фракционирующий абсорбер): две секции. Верхняя - узкая, в ней - собственно абсорбция, нижняя - широкая, в ней выделяется из абсорбента метан - пропан, последний в верхней части вновь поглощается абсорбентом. Сверху колонны - сухой газ, снизу - насыщенный абсорбент.

- Адсорбционный метод. Для выделения газового бензина из тощих газов (тяжелых углеводородов до 50 г/м3). Установки малопроизводительны, аппаратура громоздка, обслуживание их сложно. Преимущество - низкое давление, возможность извлечения углеводородов из тощих газов. Адсорбент - активированный уголь, силикагель, молекулярные сита. Повышение температуры на процессе сказывается отрицательно. Обычно - температура окружающего воздуха, Р=2-5 ат. Процессы бывают периодические и непрерывные. При периодическом 4 стадии: 1) адсорбция; 2) десорбция острым водяным паром; 3) сушка адсорбента горячим газом; 4) охлаждение адсорбента холодным газом (степень извлечения пропана > 50%, бутана 70-85%, пентан почти весь).

- низкотемпературное отбензинивание газов. Процессы: раздельные или комбинированные процессы низкотемпературной конденсации и низкотемпературной ректификации.

1.5. Стабилизация газового бензина.

Стабилизация - удаление метана, этана, пропана, частично бутана. Без этого бензин легко меняет состав при хранении из-за испарения легких.

Различают стабилизационные установки:

- с получением стабильного бензина и сжиженных газов (пропан-бутановой фракции);

- с получением стабильного бензина и технических индивидуальных углеводородов.

По первому варианту бензин - теплообменник - стабилизационная колонна (10-15 ат, tверха =40оС). Сверху пропан-бутановая фракция, снизу стабильный бензин.

По второму варианту - этановая колонна (40 ат) - пропановая (15 ат) - бутановая колонна (4-6 ат) - стабильный бензин. Газы из бутановой колонны разделяются в изобутановой колонне. Стабильный бензин содержит следы пропана и 10-30: бутанов.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Характеристика товарных дизельных топлив | Подготовка нефти к переработке
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 4392; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.034 сек.