Минобрнауки
России
Государственное
образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
«Санкт-Петербургский
государственный
инженерно-экономический
университет»
Кафедра
экономики и менеджмента в
нефтегазохимическом
комплексе
Зачетная
работа по дисциплине
«Технология
переработки нефти и газа»
тема: «
Основные технологические процессы
на НПЗ»
Выполнила
____Алебастрова Анастасия Игоревна____
(фамилия
И.О.)
студент_2_курса_080502\Н_специальности_
2009-2014 г.
г. срок обучения
группа_2694
(а)__№ зачет. книжки___64222\09________
Подпись_____________
Преподаватель______________________________________
Должность_________________________________________
(уч. степень,
учебное заведение)
Оценка______________
Дата:____________________
Подпись_____________
Санкт-Петербург
2011
Оглавление
Сущность
нефтеперерабатывающего производства 3
Процессы
первичной переработки 3
1.
Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание) 3
2.
Прямая перегонка нефти 5
3.
Стабилизация и вторичная перегонка бензина 7
Термические
процессы переработки нефтяного сырья.
Вторичная переработка 8
1.
Термический крекинг. 9
2.
Каталитический крекинг. 11
3. Гирокрекинг. 13
4. Каталитический
риформинг. 14
5.
Висбрекинг 15
6. Замедленное
коксование. 16
Товарное
производство 19
Библиография 20
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) ;первичная переработка нефти
2. Переработка
полученных фракций путем химических
превращений содержащихся в них
углеводородов и выработка компонентов
товарных нефтепродуктов (вторичная
переработка);технология термических
и каталитических процессов
3. Смешение компонентов
с вовлечением, при необходимости,
различных присадок, с получением
товарных нефтепродуктов с заданными
показателями качества (товарное
производство). Технология нефтяных масел
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 и 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.
Процессы
первичной переработки
1.
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. Процесс обессоливания
осуществляется в электродегидраторах
- цилиндрических аппаратах со смонтированными
внутри электродами. Под воздействием
тока высокого напряжения (25 кВ 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.
Промышленный
процесс обезвоживания и обессоливания
осуществляется на установках ЭЛОУ, который
основан на применении методов не
только химической, но и электрической,
тепловой и механической обработки
нефтяных эмульсий. Которые направлены
на разрушение сольватной оболочки и
снижение структурно-механической прочности
эмульсии. Электрообработка эмульсий
заключается в пропускании нефти
через электрическое поле, преимущественно
переменное промышленной частоты и
высокого напряжения (15-44кВ).
Тепловая обработка эмульсий заключается
в подогреве до оптимальной для
данной нефти температуры (60-150С) в
зависимости от ее плотности, вязкостно-температурной
характеристики, типа эмульсии и давления
в электродегидраторе или отстойнике
термохимического обезвоживания.
Описание
принципиальной технологической
схемы установки
ЭЛОУ.
Смесь сырой
нефти, деэмульгатора и содово-щелочного
раствора (последний вводится для
подавления сероводородной коррозии)
нагревается в теплообменниках
до оптимальной температуры, смешивается
в инжекторном смесителе промывной
водой из электродегидратора второй
ступени и подается в два последовательно
работающих электродегидратора ЭГ-1 и
ЭГ-2. На входе в ЭГ-2 в поток
частично обессоленной нефти подается
свежая вода (речная, оборотная или
паровой конденсат) в количестве
5-10% масс. на нефть. Перед подачей
в нефть воду подогревают. Электродегидратор
представляет собой горизонтальный
цилиндрический аппарат, внутри которого
посередине горизонтально друг другу
на расстоянии 25-40 см установлены 3 пары
электродов, между которыми поддерживается
напряжение 32-33 кВ. Ввод сырья в ЭГ
и вывод из него осуществляется через
расположенные в нижней и верхних
частях аппарата трубчатые перфорированные
распределители (маточники), обеспечивающие
равномерное распределение входящего
потока нефти. В нижней части ЭГ между
распределителем и электродами
поддерживается определенный уровень
воды, содержащий деэмульгатор, где
происходит термохимическая обработка
эмульсии и отделение наиболее крупных
капель воды. В зоне между зеркалом
воды и плоскостью нижнего электрода
нефтяная эмульсия подвергается воздействию
слабого электрического поля, а в
зоне между электродами – воздействию
электрического поля высокого напряжения.
После охлаждения в теплообменниках
обессоленная и обезвоженная нефть
отводится в резервуары подготовленной
нефти, а на секции ЭЛОУ комбинированных
установок она без охлаждения
подается на установки первичной
перегонки нефти.
Эффективное обессоливание
позволяет значительно уменьшить
коррозию технологического оборудования
установок по переработке нефти,
предотвратить дезактивацию катализаторов,
улучшить качество топлив, нефтяного
кокса, битумов и других нефтепродуктов.
2.
Прямая перегонка
нефти
Под прямой перегонкой
нефти понимают процесс извлечения
из нефти отдельных углеводородов
при помощи последовательного или
одновременного их испарения с дальнейшим
разделением образующихся их паров
и их конденсацией. При прямой перегонке
нефть физически разделяется
на составляющие ее части – фракции,
и никаких химических преобразований
УВ, входящих в состав нефти, не происходит.
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 за счет тепла сжигания
топлива и тепла дымовых газов.
АВТ разделена на два блока - атмосферной
и вакуумной перегонки. 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. Процесс заключается в разделении
нагретой в печи нефти на отдельные фракции
в ректификационной колонне - цилиндрическом
вертикальном аппарате, внутри которого
расположены контактные устройства (тарелки),
через которые пары движутся вверх, а жидкость
- вниз. Ректификационные колонны различных
размеров и конфигураций применяются
практически на всех установках нефтеперерабатывающего
производства, количество тарелок в них
варьируется от 20 до 60. Предусматривается
подвод тепла в нижнюю часть колонны и
отвод тепла с верхней части колонны, в
связи с чем температура в аппарате постепенно
снижается от низа к верху. В результате
сверху колонны отводится бензиновая
фракция в виде паров, а пары керосиновой
и дизельных фракций конденсируются в
соответствующих частях колонны и выводятся,
мазут остаётся жидким и откачивается
с низа колонны. Атмосферные и вакуумные
трубчатые установки существуют независимо
друг от друга или комбинируются в составе
одной установки.
АТ установки подразделяются в зависимости
от их технологической схемы на установки
с однократным и двукратным испарением
нефти.
Вакуумная перегонка предназначена
для отбора от мазута масляных дистиллятов
на НПЗ топливно-масляного профиля, или
широкой масляной фракции (вакуумного
газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком
вакуумной перегонки является гудрон.
Необходимость отбора масляных фракций
под вакуумом обусловлена тем, что при
температуре свыше 380°С начинается термическое
разложение углеводородов (крекинг), а
конец кипения вакуумного газойля - 520°С
и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном
давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить
максимальную температуру в аппарате
до 360-380°С. Разряжение в колонне создается
при помощи соответствующего оборудования,
ключевыми аппаратами являются паровые
или жидкостные эжекторы.
На установках и блоках вакуумной перегонки
также применяются схемы однократного
и двукратного испарения. Наиболее распространены
блоки с однократным испарением мазута.
Технологические установки перегонки
нефти предназначены для разделения нефти
на фракции и последующей переработки
или использования их как компоненты товарных
нефтепродуктов. Они составляют основу
НПЗ. На них вырабатываются практически
все компоненты моторных топлив, смазочных
масел, сырье для вторичных процессов
и для нефтехимических производств. От
их работы зависят ассортимент и качество
получаемых компонентов и технико-экономические
показатели последующих процессов переработки
нефтяного сырья. Современные процессы
перегонки нефти являются комбинированными
с процессами обезвоживания и обессоливания,
вторичной перегонки и стабилизации бензиновой
фракции: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ- 6 и
т.д.
Блок атмосферной перегонки нефти, высокопроизводительной
наиболее распространенной в нашей стране
установки ЭЛОУ –
АВТ – 6, функционирует по схеме двукратного
испарения и двукратной ректификации:
обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть
дополнительно подогревается в теплообменниках
и поступает на разделение в колонну частичного
отбензинивания 1. Уходящие с верха этой
колонны углеводородный газ и легкий бензин
конденсируются и охлаждаются в аппаратах
воздушного и водяного охлаждения и поступают
в емкость орошения. Часть конденсата
возвращается на верх колонны 1 в качестве
острого орошения. Отбензиненная нефть
с низа колонны 1 подается в трубчатую
печь 4, где нагревается до требуемой температуры
и поступает в атмосферную колонну 2. Часть
отбензиненной нефти из печи 4 возвращается
в низ колонны 1 в качестве горячей струи.
С верха колонны 2 отбирается тяжелый бензин,
а сбоку через отпарные колонны 3 выводятся
топливные фракции 180 – 220(230), 220(230) – 280
и 280 – 350С. Атмосферная колонна, кроме
острого орошения, имеет 2 циркуляционных
орошения, которыми отводится тепло ниже
тарелок отбора фракций 180 – 220 и 220 – 280С.
В нижние части атмосферной и отпарных
колонн подается перегретый водяной пар
для отпарки легкокипящих фракций. С низа
атмосферной колонны выводится мазут,
который направляется на блок вакуумной
перегонки.
Описание
принципиальной схемы
блока вакуумной
перегонки мазута
установки ЭЛОУ –
АВТ – 6.
Мазут, отбираемый
с низа атмосферной колонны блока
АТ, прокачивается параллельными
потоками через печь 2 в вакуумную
колонну 1. Смесь нефтяных и водяных
паров, газы разложения (и воздух, засасываемый
через неплотности) с верха вакуумной
колонны поступают в вакуумсоздающую
систему. После конденсации и
охлаждения в конденсаторе – холодильнике
она разделяется в газосепараторе
на газовую и жидкую фазы. Газы отсасываются
трехступенчатым пароинжэкторным
насосом, а конденсаты поступают
в отстойник для отделения
нефтепродукта от водного конденсата.
Верхним боковым погоном вакуумной
колонны отбирают фракцию легкого
вакуумного газойля (соляр). Часть его
после охлаждения в теплообменниках
возвращается на верх колонны в качестве
верхнего циркуляционного орошения.
Вторым боковым погоном отбирают
широкую газойлевую (масляную) фракцию.
Часть его после охлаждения используется
как среднее циркуляционное орошение
вакуумной колонны. Балансовое количество
целевого продукта вакуумного газойля
после теплообменников и холодильников
выводится с установки и направляется
на дальнейшую переработку.
С нижней тарелки концентрационной
части колонны выводится затемненная
фракция, часть которой используется
как нижнее циркуляционное орошение,
часть – может выводиться с
установки или использоваться как
рецикл вместе с загрузкой вакуумной
печи.
С низа вакуумной колонны отбирается
гудрон и после охлаждения направляется
на дальнейшую переработку. Часть гудрона
после охлаждения в теплообменнике
возвращается в низ колонны в
качестве квенчинга. В низ вакуумной
колонны и змеевик печи подается
водяной пар.
3.
Стабилизация и
вторичная перегонка
бензина
Получаемая на
атмосферном блоке бензиновая фракция
содержит газы (в основном пропан и
бутан) в объёме, превышающем требования
по качеству, и не может использоваться
ни в качестве компонента автобензина,
ни в качестве товарного прямогонного
бензина. Кроме того, процессы нефтепереработки,
направленные на повышение октанового
числа бензина и производства
ароматических углеводородов в
качестве сырья используют узкие
бензиновые фракции. Этим обусловлено
включение в технологическую
схему переработки нефти данного
процесса, при котором от бензиновой
фракции отгоняются сжиженные газы,
и осуществляется её разгонка на 2-5
узких фракций на соответствующем
количестве колонн. Продукты первичной
переработки нефти охлаждаются в теплообменниках,
в которых отдают тепло поступающему на
переработку холодному сырью, за счет
чего осуществляется экономия технологического
топлива, в водяных и воздушных холодильниках
и выводятся с производства. Аналогичная
схема теплообмена используется и на других
установках НПЗ. Современные установки
первичной переработки зачастую являются
комбинированными и могут включать в себя
вышеперечисленные процессы в различной
конфигурации. Мощность таких установок
составляет от 3 до 6 млн. тонн по сырой
нефти в год. На заводах сооружается несколько
установок первичной переработки во избежание
полной остановки завода при выводе одной
из установок в ремонт.