Тактика дій оперативно-рятувальної служби цивільного захисту при пожежах або вибухах на об’єктах видобування, транспортування зберіганн

При глибино-насосному  способі нафту видобувають за допомогою станка-качалки, яка через систему штанг приводить в дію насос, занурений у свердловину. За добу станок-качалка викачує з пласта в середньому до 10 т нафти. Поряд з штанговими застосовують відцентрові занурені насоси з приводом від вибійного електродвигуна. Глибинонасосний спосіб — найпоширеніший (за кількістю свердловин) спосіб нафтовидобуванні.

Щоб підвищити нафтовидобування, застосовують способи штучного підтримування пластового тиску, за якими через нагнітальні свердловини в пласт під тиском накачують воду або газ. Нагнітальні свердловини найчастіше розміщують за схемою так званого законтурного заводнення (за межами нафтових покладів, тобто за контуром нафтоносності, рис. 1.2). Заводнення буває також приконтурне і внутріконтурне. Якщо ширина нафтових покладів перевищує 8—10 км, застосовують комбіноване заводнення. Для збільшення проникності нафтовмісних пластів у привибійній зоні у свердловину накачують в'язку рідину під великим тиском (метод гідравлічного розривання пласта), підривають у вибої вибухову речовину, обробляють вибій кислотами тощо.

На виснажених родовищах  для видобування залишків нафти  застосовують вторинні методи нафтовидобування. Найпоширеніші з них (площове  заводнення і площове накачування газу) полягають у розосередженому нагнітанні води або газу у поклади по всій площі їхньої нафтоносності. Якщо поклади дуже обводнені, тоді застосовують форсоване відбирання пластової рідини потужними насосними агрегатами. Попередньо очищену на нафтопромислах нафту по нафтопроводах перекачують у нафтосховища. Процеси нафтовидобування значною мірою автоматизовані і механізовані.

Рис. 1.2. Схема за контурного заводнення

1 – контур нафтоносності; 2 – експлуатаційні свердловини; 3 – нагнітальні за контурні  свердловини. 

Сира нафта безпосередньо  не використовується. Для отримання  з неї технічно цінних продуктів, головним чином бензину, моторних мастил, сировини для хімічної промисловості, її необхідно переробити. [12]

 ОСНОВНІ ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ПЕРЕРОБКИ НАФТИ

Нафтопереробка – сукупність технологічних прийомів, які застосовуються для отримання товарних продуктів з сирої нафти.

Основні технологічні процеси переробки нафти складаються з наступних операцій:

1) обезвожування та  обезсолювання; 

2) стабілізація;

3) перегонка; 

4) крекінг; 

5) очистка. 

 Обезвожування,  обезсолювання та стабілізація  нафти

Видобута з надр нафта  зазвичай містить сильномінералізовану бурову воду. Перегонка такої нафти складна та невигідна. Від бурової води та механічних домішок нафта може бути очищена тривалим відстоюванням у резервуарі. Підігрів знижує в'язкість нафти та пришвидшує відстоювання води. У багатьох випадках суміш нафти та бурової води створює стійку емульсію. Деемульгування нафти успішно відбувається термохімічним чи електричним способами. При термохімічному методі в емульсовану нафту вводяться при температурі 50о-70 оС деемульгатори, наприклад натрієві солі сульфокислот. Більше застосування отримав електричний метод, заснований на дії електричного поля високої напруги на емульсію; в результаті чого відбувається швидке відокремлення води від нафти.

Добута нафта містить  розчинені гази – метан та його гомологи. При транспортуванні нафти та її зберіганні розчинені гази випаровуються, але забирають із собою і більш важкі вуглеводні. Для того, щоб завадити цьому застосовується герметизація нафтосховищ чи обладнуються резервуари з плаваючими кришками тощо. Гази та легкі бензинові фракції в подальшому переробляються на газобензинових установках з отриманням так званого газового бензину та зжиженого сухого газу. [11]

 Пряма або  фракційна перегонка нафти

Практично вся сира нафта  після попереднього очищення піддається перегонці на фракції, фракційна перегонка заснована на різниці в температурі кипіння окремих фракцій вуглеводнів, близьких за фізичними властивостями.

Кипіння суміші починається  при температурі, рівній середній температурі  кипіння складових частин. При  цьому в пароподібну фазу переважно переходять низькокиплячі компоненти, а в рідкій залишаються висококиплячі. Якщо пароподібну фазу, що утворилася, відвести й остудити, з неї конденсується рідка фаза. У цю фазу перейдуть переважно висококиплячі компоненти, а в пароподібній фазі залишаться переважно леткі компоненти.

Таким чином з вихідної суміші одержують три фракції. Одна з них, що залишилася рідкою при кипінні, містить переважно висококиплячі  компоненти; друга, що сконденсувалася. має склад, близький до складу вихідної суміші; третя, пароподібна, містить переважно низькокиплячі компоненти.

За рахунок однократних  або багаторазових процесів кипіння  і конденсації отриманих фракцій  можна домогтися досить повного  поділу низько- і висококиплячих компонентів. Така перегонка дозволяє розділити нафту на фракції за температурами їхнього кипіння.

Технологічний процес перегонки  складається з чотирьох операцій:

· нагрівання суміші,

· випаровування,

· конденсації,

· охолодження отриманих  фракцій.

Нагрівання нафти і нафтопродуктів здійснюються в трубчастих печах, поділ сумішей на фракції проводиться в ректифікаційних колонах (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Ректифікаційна колона:

1- шолом; 

2- тарілки; 

3- люки для огляду;

4- переливна труба; 

5- з’єднувальна труба; 

6- каскадні тарілки  кипіння 105-220 оС 

Нагріту суміш подають  у нижню частину колони. Тиск у  колоні нижче, ніж у трубках печі, тому суміш закипає і розділяється на дві фази: пароподібну і рідку. Рідкі продукти стікають униз, а нари піднімаються нагору по колоні.

У верхню частину колони подається рідина, що зрошує, флегма — легка фракція, що протікає вниз з тарілки на тарілку по переливних патрубках. Пари, що знизу піднімаються, підходять під ковпак і барботують через шар рідини на тарілці. Зустрічаючись з гарячими парами, що піднімаються, рідина що зрошує колону, нагрівається і частково випаровується. Пари, віддаючи їй тепло, конденсуються (конденсат стікає в нижню частину колони). Цей процес багаторазово повторюється по усій висоті колони на кожній тарілці. Таким чином, на кожній тарілці утвориться флегма визначеного фракційного складу, а до верху колони доходять пари найбільш легкої фракції. Внизу колони збирається рідина, що містить найбільш важкі фракції.

Продукти прямої перегонки  нафти умовно розділяють на три групи: паливні фракції, масляні дистиляти  і гудрон. Найбільш цінна масляна  фракція — бензинова (температура  кипіння до 180—200 °С). Вихід бензинів при прямій перегонці нафти становить тільки 3—15 %. Наступна масляна фракція — лігроїни.

Звичайно вихід лігроїнової  фракції становить 7—10 %. Вихід керосинів— ще однієї масляної фракції з температурою кипіння 140—330 °С. Далі відокремлюється газойль (температура кипіння 180—400 °С) з виходом 7—15% і, нарешті, мазут (температура кипіння вище 300 °С, містить, крім вуглеводнів, парафін, маслянисті і смолисті речовини), вихід якого найбільший — 50—60%.

Масляні дистиляти відокремлюються при температурі 350— 550 °С і складаються з вуглеводнів, головним чином, циклічної будови з нафтеновими або ароматичними ядрами і приєднаними до них парафіновими радикалами. Вихід масляних дистилятів з нафти становить 20—25 %.

Гудрон складається  зі смолистих речовин, парафінів і важких вуглеводнів циклічної будови, вихід його залежить від повноти .відгону мастил і звичайно становить 15—30 %.

Таким чином, первинна переробка  нафти дає лише грубі фракції  порівняно невисокого виходу і низької  якості. Тому більшість з цих фракцій піддають додатковій вторинній термічній переробці. [4]

Піроліз. Основне призначення процесу піролізу вуглеводневої сировини - одержання нижчих алкенів. Процес ведуть при 700-1000 °С під тиском, близьким до атмосферного.

У промислових умовах для виробництва етилену і пропилену проводять піроліз нафтових фракцій. Найбільш високий вихід етилену досягається при піролізі легких бензинів парафінової групи з великим вмістом вуглеводнів нормальної будови. Поряд з етиленом і алкенами С3 - С4 утворюється значна кількість рідких продуктів, що містять алкени, циклоалкени, алкадієни С5 і вище, а також арени С6-С8 і ін. компоненти. Вихід продуктів при піролізі різних бензинів складає (% мас): етилен 22-32; пропілен 10-17; фракція С4 - 5-12, арени 6-13.

У зв'язку з ростом цін  на прямогінні бензини і їхні недостатні ресурси в ряді країн як сировину для піролізу застосовуються гасо-газойлеві  фракції з температурою перегонку 170-380°С. При піролізі газойлів вихід  етилену складає 16-23, пропілену - 15, рідких продуктів - 50 % (мас).

На сьогодні спостерігається  стійка тенденція залучення в  процес піролізу все більш важкої сировини, що обумовлено недостатністю  низькокиплячих фракцій нафти і  підвищенням попиту на більш важкі  продукти піролізу (пропілен, бутилен, бутадієн, арени й ін.) Однак перехід на більш важку сировину пов'язаний з істотною реконструкцією установок піролізу через підвищення коксоутворення. Вибір сировини обумовлює вартість продукту, тому що на нього припадає понад 70 % собівартості етилену.

Коксування проводиться  для одержання нафтового коксу  і дистиляту широкого фракційного  складу. Як сировину для нафтового  коксу використовують відбензинені нафти, залишки первинної переробки - мазути, напівгудрони і гудрони, продукти вторинного походження - крекінг-залишки, важкі газойлі каталітичного крекінгу, смоли піролізу, а також природні асфальти і залишки масляного виробництва (асфальти, екстракти).

Промислові процеси  коксування поділяють на три типи: безперервні, напівбезперервні і періодичні, найбільше поширення на сьогодні має напівбезперервний процес в установках уповільненого коксування, що протікає при 505-515°С під тиском 0,2-0,3 МПа. У результаті коксування крім нафтового коксу одержують бензин, газ, середні і важкі коксові дистиляти, вихід і якість яких залежить від хімічного і фракційного складу сировини.

Гідрогенізаційний крекінг (деструктивна гідрогенізація) дозволяє одержувати значну кількість легких продуктів при використанні як сировини важких нафтових дистилятів, важких нафт, нафтових залишків-малоцінних мазутів. При цьому процесі одержують бензин, дизельне і котлове паливо. Процес протікає в одну чи в дві стадії (у випадку важкої сировини).

Двостадійний процес включає рідиннофазну гідрогенізацію (температура 420-500 °С, тиск 3-10 МПа, каталізатор - суспензія оксиду заліза (III)), у результаті якої одержують у невеликих кількостях газ і бензин, а в основному - широку фракцію (200-350 °С), що служить сировиною для другого етапу - парафазної гідрогенізації.

Парафазна гідрогенізація (температура 380-420 °С, тиск до 10 МПа, каталізатори - сульфіди й оксиди металів, а також Pt, Pd на алюмосилікатах) дозволяє одержувати бензин, гас, газойль і газ, що включає головним чином залишковий водень, якого витрачається 1-3 %. Бензин гідрогенізації з напівгудрону грозненської нафти складається в основному з алканів (47-70 %), нафтенів (26-36 %), аренів (3-10 %) і невеликої кількості олефінів і має октанове число менше 70.

Способи очищення нафтопродуктів

Відомі такі способи  очищення нафтопродуктів:

· хімічні;

· адсорбційні;

· селективні;

· каталітичні.

Вибір способу очищення залежить від природи домішки  і від цільового призначення  нафтопродукту.

Хімічні методи очищення полягають в обробці нафтопродуктів хімічними реагентами, найчастіше кислотами або лугами, що взаємодіють зі смолистими, сірчистими, азотистими речовинами, нафтеновими кислотами, фенолами й ін. Недоліком кислотного очищення є утворення кислих гудроні», непридатних для застосування і подальшої регенерації.

Адсорбційне очищення полягає у використанні адсорбентів, так званих відбілюючих глин. Завдяки тому, що молекули сірчистих, таких, що містять кисень, азотистих, а також ненасичених вуглеводнів мають більшу полярність у порівнянні з насиченими вуглеводами, вони адсорбуються на поверхні глин і в такий спосіб видаляються з нафтопродуктів. Адсорбційне очищення, як правило, застосовують на завершальному етапі, тому що при переробці дуже забрудненої сировини ефективність методу знижується через велику витрату адсорбенту— до 150—300 кг на і т продукту.

Селективне очищення засноване на вибірковому розчиненні у визначеному розчиннику продукту, що очищається, та домішок. В даний  час цей метод є основним при  виробництві високоякісних мастил.

При каталітичних методах  очищення використовуються відповідні каталізатори. Один з розповсюджених методів очищення із застосуванням каталізатора — гідроочищення. Очищення проводиться з метою видалення сірчистих сполук і ненасичених вуглеводнів. Продукт, що очищується, обробляється воднем при підвищеному до 5—7 МПа тиску і при температурі 250—430 °С. Використовується алюмокобальтомолібденовий каталізатор. Гідроочищенню піддають палива й мастила, що дозволяє майже цілком видалити з нафтопродуктів сірку і перетворити ненасичені вуглеводні в насичені. Гідроочищенням мастил останнім часом заміняють всі інші види очищення.

Технологічні  схеми сучасних нафтопереробних  виробництв

В залежності від видів  цільових продуктів розрізняють  нафтопереробні заводи трьох основних профілів: паливної, паливно-масляної. глибокої переробки наготи. На заводах першого профілю цільовими продуктами є палива, побічними — гази і нафтовий кокс. Технологічна схема залежить віл складу нафти, що переробляється, і асортименту продуктів.

На виробництвах паливно-масляного  профілю цільовими продуктами, крім палив, є мастила. Як побічні продукти одержують бітуми, парафін, церезин, нафтові мила. Цю схему раціонально використовувати тільки в тому випадку, коли нафта, що переробляється, має підвищений вміст масляних фракцій.

Продуктом глибокої переробки нафти є сировина для нафтохімічних виробництв — низькомолекулярні насичені вуглеводні, олефіни, ароматичні вуглеводні і їхні похідні, деякі сірчисті сполуки та такі, що містять кисень. Попутно одержують палива й мастила. Глибока переробка нафти найбільш раціональна. В даний час вона є основним профілем більшості нафтопереробних заводів.

 НАФТОПРОДУКТИ. КЛАСИФІКАЦІЯ, ПРИЗНАЧЕННЯ, ХАРАКТЕРИСТИКА ТА  МАРКІРУВАННЯ 

 Бензин: основні  характеристики і марки

Бензин є одним з  основних видів карбюраторного палива. Він являє собою суміш легких ароматичних, нафтенових і парафінових вуглеводнів. До складу бензину входять вуглець (85%) і водень (близько 15%), а також кисень, азот та сірка. Бензин — безбарвна чи трохи жовтувата рідина з характерним запахом, щільністю 0,7 — 0,8 г/см3. Температура його спалаху нижче — 40 °С, застигання — нижче— 60 °С. Бензин застосовується також як розчинник жирів, смол і інших матеріалів. Основну частину бензину одержують прямою перегонкою і каталітичним крекінгом. Властивості автомобільних бензинів характеризуються теплотою згорання, детонаційною стійкістю, фракційним складом, хімічною стабільністю, вмістом сірки та інших шкідливих домішок.