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 нефти к переработке

2.1. Предотвращение потерь легких фракций.

При перемещении нефти от скважин до нефтезаводских емкостей из нее испаряются наиболее легкие компоненты (метан, этан, пропан, даже бензиновые фракции). Если не принять меры по герметизации емкостей и сбору выделяющихся газов и паров, безвозвратные потери могут достигать 5 % от нефти. Чем дольше хранится нефть, тем больше теряется летучих компонентов. Если в нефти, поступающей на перегонку содержатся газообразные углеводороды, они отбираются с бензином и он делается нестабильным (меняет свой состав при хранении). Основные потери летучих углеводородов происходит в резервуарах. При этом есть потери при процессах, носящих названия "большое дыхание" и "малое дыхание". "Большое дыхание" - процесс выделения в атмосферу воздуха, насыщенного углеводородами при заполнении резервуара нефтью. Потери тем больше, чем больше нефти поступает в резервуар (при одном давлении), а также при повышении температуры и содержании летучих в нефти. "Малое дыхание" - процесс, протекающий в результате дневного колебания температуры: при ее повышении давление возрастает, срабатывает дыхательный клапан, часть паров сбрасывается в атмосферу. Ночью происходит обратный процесс. Для предотвращения применяют следующие методы:

- устройство герметичных резервуаров;

- сооружение бензохранилищ с дышащими крышами;

- сооружение дышащих баллонов, рассчитанных на атмосферное давление;

- сооружение сферических резервуаров для хранения бензинов под повышенным давлением.

Дышащие баллоны - резервуары, емкостью до 10000 м3, изготовленные из гибкой стали. Обеспечивают высокую защиту от потерь, но дороги и сложны в изготовлении. Один баллон ставят на несколько бензиновых резервуаров.

Дышащие крыши (недостатки и достоинства как у баллонов) допускают увеличение объема хранилища на 5%.

Плавающие крыши практически устраняют потери. ПК - полый диск, разделенный на герметические отсеки. Тяжелы (расход стали), дороги, требуют постоянного ухода, небезопасны в пожарном отношении при грозе.

Поливинилхлоридные ковры - плавают в цилиндрических резервуарах. Снижают потери на 60-90%.

 

2.2. Стабилизация нефти.

Для сокращения потерь от испарения и улучшения условий транспортирования нефть подвергают стабилизации (см. выше) на промыслах и головных перекачивающих станциях нефтепроводов.

Вначале идет дегазация. Ниже представлена схема возможного процесса дегазации нефти на промысле.

 

Р1>>Р2 >> Р3.

Вследствие разницы давления газонефтяная смесь из скважины разделяется на газовую и жидкую фазы. Нефть затем направляется на стабилизацию, то есть удаление газообразных компонентов.

Ниже представлена схема стабилизации.

 

Рис. 3.2. Схема стабилизации нефти

 

Сконденсированные пропан и бутан называются рефлюкс, на НПЗ - широкая фракция легких углеводородов.

После ректификации нефть содержит 0.2-0.5 % газа.

 

2.3. Вредные примеси в нефтях

Добываемая нефть содержит растворенные газы (смотри выше), частицы песка, глины, кристаллы солей, воду. Содержание твердых частиц в неочищенной нефти обычно не выше 1.5 %. Механические примеси затрудняют транспортировку, вызывают эрозию внутренних поверхностей труб, образование отложений в теплообменниках и т.п., повышает зольность остатков перегонки нефти, содействуют образованию стойких эмульсий.

Содержание воды - в широких пределах. С увеличением срока эксплуатации скважины воды становится больше (до 90 %). Для перекачки по нефтепроводам принимают нефть, содержащую не более 1% воды. В нефти, поступающей на переработку должно быть не более 0,1-0.3 % (лучше - отсутствовать).

Помимо коррозии есть другие причины ограничивать содержание воды в нефти:

- С увеличением содержания воды возрастает вязкость, что сказывается на условиях транспортировке.

- Требуется повышать мощность насосов.

- При испарении воды (1 моль: жидкость -18 мл; пар - 22400 мл) резко возрастает объем (в 1250 раз), как следствие - давление. Возникают аварийные ситуации, снижается скорость ректификации в колонне, нарушается технологический режим, снижается качество нефтепродуктов.

- Скрытая теплота испарения воды 540 ккал/кг (нефти - 40-75 ккал/кг) - резко возрастает потребность в топливе, хладагентах и т.п.

В воде содержатся соли. NaCl практически не гидролизуется, CaCl2 гидролизуется до 10%, MgCl2 - на 90 % и при низких температурах (за счет воды нефти или кристаллизационной воды самой соли). Образуется HCl. Следствие - коррозия.

Сернистые соединения нефти разлагаются, образуя сероводород. Сероводород реагирует с железом (при повышенной температуре) с образованием FeS в виде пленки. FeS реагирует с HCl, пленка разрушается, все сначала.

Соли также осаждаются на внутренних поверхностях аппаратов, снижая коэффициент теплопередачи и уменьшая внутренний диаметр труб.

Соленость воды, добываемой с нефтью (минерализация) определяется количеством сухого вещества, остающегося после выпарки 1 л. воды. Содержание солей в нефти, поставляемой на НПЗ должно быть не более 50 мг/л, в нефти, направляемой на перегонку - не более 5 мг/л.

 

2.4. Обезвоживание и обессоливание нефтей.

При добыче нефти образуются водно-нефтяные эмульсии.

Эмульсия - смесь жидкостей, взаимно не растворимых, при этом одна из жидкостей внутри другой находится во взвешенном состоянии. В эмульсиях различают дисперсную среду и дисперсную фазу (взвешенная фаза). Есть эмульсии вода в нефти (чаще) и есть нефть в воде. На поверхности раздела фаз происходит адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ), содержащихся в нефти, которые концентрируются вокруг капель воды.

Условия образования эмульсий:

- понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

- образование прочного адсорбционного слоя на границе раздела фаз - зависит от третьего компонента (эмульгатора), в качестве которого выступают ПАВ.

Существуют ПАВ, которые повышают поверхностное натяжение на границе раздела фаз и разрушают адсорбционный слой. Это деэмульгаторы.

Эмульгаторы в нефтях: смолы, асфальтены, асфальтеновые кислоты и их ангидриды, соли нафтеновых кислот, различные примеси.

Деэмульгаторы бывают ионоактивные (диссоциируют на ионы) и неионогенные (не дают ионов). Эффективность неионогенных в 5-10 раз выше, они используются чаще.

Стойкость эмульсии зависит от химической природы нефти (месторождение), времени существования эмульсии: чем дольше, тем эмульсия устойчивее., так как вязкость эмульгатора со временем возрастает в сотни и тысячи раз. Отсюда - подвергать нефть обезвоживанию лучше сразу на промысле.

Методы разрушения эмульсии:

1) Механические

- отстаивание;

- центрифугирование;

- фильтрование ((избирательно смачивающимися веществами, например кварцевый песок легко смачивается водой, пирит - нефтью).;

- ультразвуковое ускорение отстаивания.

2) Термические (нагрев).

3) Химическая обработка (введение деэмульгаторов).

4) Электрические (обработка эмульсии полем переменного или постоянного тока)

Реально применяют комбинации методов.

Термохимический метод.

Нефть смешивается с деэмульгатором, поступает в теплообменники, нагреваясь сначала отходящей нефтью, затем водяным паром. Затем нефть поступает в отстойник (Р=0.6-1.5 МПа, время выдержки 1-3 часа), оттуда нефть с водой идет в ловушку, из которой нефть подают на вход, воду - в скважину. Из отстойника нефть также поступает в резервуар, где происходит дополнительный отстой и разделение фаз.

 

Рис. 3.3. Схема термохимического метода обессоливания и обезвоживания нефти

 

Рис. 3.4. Схема установки электрообезвоживания и электрообессоливания (установка ЭЛОУ)

 

Установлены две ступени электродегидраторов - аппаратов с электродами внутри. На первой ступени удаляется основная масса воды и солей (содержание снижается в 8-10 раз). На вторую ступень подается свежая вода (8-10% на нефть). В электродегидраторах линейная скорость жидкости 0.001-0.003 м/с (это важно для процесса).

В поле капли воды сталкиваются, сливаются в глобулы, происходит седиментация - образование осадка из крупных капель.

На НПЗ имеются отличия:

1. Более эффективное оборудование;

2. Более эффективная очистка.

3. Более высокая производительность электродов.

4. На НПЗ нефть нагревается до более высоких t (120-160оС) за счет горячих нефтепродуктов.

5. Электродегидраторы работают при более высоком давлении, чтобы предотвратить попадание в них паров.

Электродегидраторы:

- вертикальные;

- горизонтальные;

- сферические.

 

3.1.2. Первичная перегонка нефтей.

Ассортимент получаемых на АВТ продуктов

 

Нефть - сложная смесь углеводородов различного состава и строения. Для производства продуктов различного назначения со специальными свойствами нефть разделяют на фракции и группы углеводородов, а также подвергают изменению ее химический состав.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти.

Первичные - процессы разделения нефти на фракции. При этом используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов.

Вторичные - процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов. Они предназначены для термического и каталитического изменения состава нефти. С их помощью удается получить нефтепродукты заданного качества и увеличить их выход.

Основным первичным процессом служит перегонка - разделение нефти на фракции. Различают перегонку с однократным, многократным и постепенным испарением.

При перегонке с однократным испарением нефть нагревают до заданной температуры и отбирают все фракции, перешедшие в паровую фазу. При, например, трехкратном испарении, нефть нагревают сначала до температуры, позволяющей отобрать легкий бензин, затем нагревают отбензиненную нефть, отгоняя фракции, выкипающие до 350оС, полученный в остатке мазут снова нагревают (уже под вакуумом), отгоняя фракции смазочных масел и получая в остатке гудрон. В двух словах нефть три раза нагревают, каждый раз отделяя пары от жидкости, подвергая последующей переработке жидкую фазу. Образующиеся фазы подвергают ректификации в ректификационных колоннах

1. Перегонка с однократным испарением и однократной ректификацией.

 

 

Рис. 3.5. Схема установки первичной перегонки нефти с однократным испарением и однократной ректификацией

 

Подготовленная нефть подогревается в теплообменниках за счет продуктов установки и в печи и с температурой 330-340оС поступает в ректификационную колонну, где разделяется на светлые (бензин, керосин, дизельное топлива) и мазут, который отводится снизу.

Часть бензина из рефлюксной емкости идет в колонну как острое орошение.

Боковые погоны идут в отпарные колонки на верхние тарелки, под нижние тарелки подают водяной пар. В отпарных колонках регулируют температуру вспышки. Низкокипящие компоненты и водяной пар поступают назад в ректификационную колонну, а боковые погоны из отпарных колонок насосами прокачивают через теплообменники, холодильники и выводят с установки.

Преимущества данной схемы:

- Компактность.

- Простота.

- Однократное испарение позволяет поддерживать низкую температуру на входе в колонну.

Недостатки:

- Негибкость по сырью.

- Повышение содержания низкокипящих компонентов сопровождается увеличением давления на выходе сырьевого насоса.

- Для охлаждения (конденсации) дистиллятов дешевыми хладагентами необходимо поддерживать высокое давление, что отрицательно сказывается на четкости ректификации.

Допуск нефтей:

Содержание газа не более 1 %.

Содержание бензина не более 15 %.

Содержание светлых не более 45 %.

Примеры нефтей: Мангышлакская, Устьбалыкская, Арланская...

2. Схема с двукратным испарением и двукратной ректификацией.

 

 

Рис. 3.6. Схема установки первичной перегонки нефти с двукратным испарением и двукратной ректификацией

 

Подготовленная нефть нагревается в теплообменниках до 180-240оС и поступает в колонну К-1, где от нефти отгоняется 50-60% бензина.

Отбензиненная нефть насосом прокачивается через печь и с температурой 330-380оС поступает в К-2. Часть ее используется как "горячая струя" в К-1. В К-2 получают тяжелый бензин, керосин, дизельное топливо и мазут.

Достоинства схемы.

- Гибкость по сырью: отечественные типовые установки делались для переработки Ромашкинской нефти. Сейчас некоторые переведены на более легкие нефти.

- Можно регулировать температуру.

- Давление на выкиде сырьевого насоса и перепад далвления в трубах печи меньше.

Давление в К-1 0.35-0.5 МПа;

Давление в К-2 0.14-0.16 МПа.

Недостатки:

Установка некомпактна. В К-1 температура входа низка (180-240оС), отсюда велика доля жидкой фазы.

Количество дистиллята 5-15% на загрузку, трудно выделить четко дистиллят.

Для К-2. Температура входа выше, чем в предыдущей схеме (так как отведены легкие), расход топлива выше на 30%.

Допуск нефтей:

Содержание газа не более 2.2 %.

Содержание бензина не более 25 %.

Содержание светлых не более 60 %.

Примеры нефтей: Шаимская, Самотлорская (Зап. Сибирь), Туймазинская (Волго-Уральский бассейн).

3. Двукратное испарение и однократная ректификация.

 

 

Рис. 3.7. Схема установки первичной перегонки нефти с двукратным испарением и однократной ректификацией

 

Достоинства:

- Низкая температура подогрева сырья в печи.

- Небольшой перепад давления.

- Меньше металлоемкость.

Недостатки.

- Наличие сероводорода и HCl приводит к интенсивной коррозии верха К-2 и конденсационных аппаратов (коррозия не К-1, а К-2; К-2 более дорогая).

Допуск нефтей:

Содержание газа не более 1 %.

Содержание бензина не более 20 %.

Технологическая схема перегонки мазута до гудрона

Содержание асфальто-смолистых веществ в нефти достигает 20%. Все они концентрируются в мазуте. При t> 300оС начинается их деструкция, в результате чего ухудшается качество продуктов, получаемых из мазута.

Максимальная температура нагрева нефти 380оС, мазута - 425оС. Время пребывания мазута в зоне высоких температур не более 5 мин., гудрона - 2-5 мин.

Чтобы иметь необходимую долю отгона перегонку мазута ведут под вакуумом. Вакуумсоздающая аппаратура: барометрический конденсатор смешения, поверхностный конденсатор.

Чем больше число тарелок в колонне, тем больше давление в секции питания.

Тарелки: ситчатые, клапанные; ромбовидная регулярная насадка. В случае применения насадки давление в зоне питания ниже, можно не использовать водяной пар. Водяной пар подают в вакуумную колонну для снижения парциального давления углеводородов и снижения температуры кипения (2-3% на мазут). Недостатки подачи пара: удельный объем пара в 20 раз выше удельного объема паров углеводородов, то есть 40-50% объема паровой фазы в вакуумной колонне приходится на долю пара.

Материальный баланс установки

Материальный баланс установки составляется с учетом потенциального содержания фракций в нефти, с учетом отбора от потенциала, среднего пробега установки, потерь. Пример материального баланса установки ЭЛОУ-АВТ представлен в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Подготовка газов к переработке | Материальный баланс установки ЭЛОУ-АВТ
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1150; 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: 0.066 сек.