Сделайте прогноз совершенствования основных аппаратов установок комбинированных технологических схем установок ЭЛОУ-АТ и ЭЛОУ-АВТ

Из сырой нефти непосредственно одним процессом нельзя получить ни один товарный нефтепродукт (за исключением газов), все они получаются последовательной обработкой на нескольких установках. Первой в этой цепочке всегда стоит установка ЭЛОУ-АВТ, поэтому от качества работы этой секции будет зависеть работа всех остальных звеньев технологической цепочки [8].

Атмосферно-вакуумная перегонка относится к первичному процессу и отсюда можно выделить основное её назначение - разделить нефть на фракции, и использовать максимальные возможности нефти по количеству и качеству получаемых исходных продуктов.

Основным первичным процессом переработки нефти является перегонка.

Перегонка (дистилляция) - это процесс физического разделения нефти и газов на фракции, различающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку.

Простая перегонка осуществляется постепенным, однократным или многократным испарением.

Перегонка с постепенным испарением состоит в постепенном нагревании нефти от начальной до конечной температуры с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Этот способ перегонки нефти и нефтепродуктов в основном применяют в лабораторной практике при определении их фракционного состава.

При однократной перегонке нефть нагревается до заданной температуры, образовавшиеся и достигшие равновесия пары однократно отделяются от жидкой фазы - остатка. Этот способ, по сравнению с перегонкой с постепенным испарением, обеспечивает при одинаковых температуре и давлении большую долю отгона. Это важное достоинство используют в практике нефтеперегонки для достижения максимального отбора паров при достижении максимального отбора паров при ограниченной температуре нагрева во избежание крекинга нефти.

Перегонка с многократным испарением заключается в последовательном повторении процесса однократной перегонки при более высоких температурах или низких давлениях по отношению к остатку предыдущего процесса.

Из процессов сложной перегонки различают перегонку с дефлегмацией и перегонку с ректификацией.

При перегонке с дефлегмацией образующиеся пары конденсируют и часть конденсата в виде флегмы подают навстречу потоку пара. В результате однократного контактирования парового и жидкого потоков уходящие из системы пары дополнительно обогащаются низкокипящими компонентами, тем самым несколько повышается чёткость разделения смесей [9].

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фракции, которые различаются по температуре кипения. Физическая сущность ректификации, протекающей в процессе перегонки нефти, заключается в двухстороннем массо- и теплообмене между потоками пара и жидкости при высокой турбулизации контактирующих фаз. В результате массобмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами.

 

6. Оцените инновационные процессы коксования тяжелого нефтяного сырья. Ауыр мұнай шикізатын кокстеудің инновациялық процестеріне баға беріңіз.

Среди термических процессов наиболее широкое распространение в нашей стране и за рубежом получил процесс замедленного коксования, который позволяет перерабатывать самые различные виды тяжелых нефтяных остатков (ТНО) с выработкой продуктов, находящих достаточно квалифицированное применение в различных отраслях народного хозяйства.

Замедленное коксование - это непрерывный процесс, осуществляемый при температуре около 500°С и давлении, близком к атмосферному. Сырьё поступает в змеевики технологических печей, в которых идёт процесс термического разложения, после чего поступает в камеры, в которых происходит образование кокса. На установках сооружается 4 коксовые камеры, работающие попеременно. Камера в течении суток работает в режиме реакции, заполняясь коксом, после чего в течение суток осуществляются технологические операции по выгрузке кокса и подготовке к следующему циклу.

Кокс из камеры удаляется при помощи гидрорезака, представляющего собой бур с расположенными на конце соплами, через которые под давлением 150 атм. подаётся вода, которая раздробляет кокс.Раздробленный кокс сортируется на фракции, в зависимости от размера частиц.

Сверху коксовых камер уходят пары продуктов и поступают на ректификацию. Светлые фракции, полученные при коксовании, характеризуются низким качеством из-за большого содержания олефинов и поэтому желательно их дальнейшее облагораживание.Выход кокса составляет порядка 25% при коксовании гудрона, выход светлых фракций - около 35%.

Достоинства замедленного коксования - высокий выход малозольного кокса. Из одного и того же количества сырья, этим методом можно получить в 1,5-1,6 раза больше кокса, чем при непрерывном коксовании. Поэтому замедленное коксование применяют, как правило, для производства нефтяного кокса.

Установка замедленного коксования предназначена для получения крупнокускового нефтяного кокса, который используется в производствах цветных металлов, кремния, абразивных материалов, в электротехнической промышленности.

В качестве сырья на установках используют тяжёлые нефтяные остатки, такие как гудрон, мазут, крекинг-остатки, тяжёлая смола пиролиза.

В качестве побочных продуктов на установке замедленного коксования получают углеводородный газ, бензиновую фракцию и газойлевые дистилляты. Полученные газойлевые фракции и бензин коксования перед дальнейшим использованием необходимо подвергнуть гидрооблагораживанию из-за повышенного (по сравнению с прямогонными дистиллятами) содержания непредельных и гетероорганических соединений.

 

 

7. Оцените прогресс в области разработки катализаторов для совершенствования каталитических процессов в мировой нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. Өнеркәсіптің әлемдік мұнай өңдеу және мұнай химия салаларында каталитикалық процестерді жүзеге асыруда катализаторларды жобалау саласындағы прогресске баға беріңіз.

Катализатор. При введении в матрицу аморфного алю­мосиликатного катализатора 5-20% цеолита с размером кри­сталлов 1-10 мкм, содержащего редкоземельные элементы в обменной форме (4%), небольшое количество Na2O (менее 0,15%), имеющего большую поверхность (около 500 м2), со­ответствующую поровую структуру и высокий силикатный модуль, активность катализатора, например «Микроцеокара- 5», определяемая в лифт - реакторе, возрастает на несколько порядков, глубина превращения приближается к 100%, селек­тивность процесса по выходу бензина и таких ценных компо­нентов углеводородного сырья, как изобутан и бутилены, воз­растает на 15 и 5% соответственно при соответствующем уменьшении выхода тяжелого газойля и кокса. Одновремен­но улучшается и октановая характеристика бензина. Все это объясняется увеличением силы кислотных центров и доли реакций перераспределения водорода до ароматических уг­леводородов вместо кокса.

Улучшению показателей процес­са благоприятствует устранение внешних и внутренних диф­фузионных затруднений за счет увеличения линейной скорос­ти паров, уменьшения размера зерна и оптимизации поровой структуры (отношения количества крупных транспортных пор к порам со средним диаметром, при отсутствии микропор). Это способствует росту степени использования зерна ката­лизатора. С целью увеличения количества крупных транспор­тных пор, устранения паразитического действия аморфной алюмосиликатной матрицы, повышения селективности про­цесса (отношения выходов бензина и кокса), а также повы­шения насыпной плотности и механической прочности часть аморфного АСК заменяют бемитной окисью алюминия.

К современному микросферическому катализатору крекинга вакуумных дистиллятов с концом кипения 600°С прямогонно­го и деструктивного происхождения, деасфальтизатов и ма­зутов предъявляется еще целый комплекс требований, каса­ющихся стабильности по отношению к органическим соединениям никеля, ванадия, железа, меди и к асфальтено-смоли­стым веществам. Катализатор должен обеспечивать определенную интенсивность выжига кокса, катализировать до­жиг оксида углерода до содержания ее в дымовых газах не более 500 г/м3, связывать сернистые соединения, выделяю­щиеся при горении кокса, и сохранять свои каталитические свойства в условиях высокотемпературной регенерации.

Углубление переработки нефти является одной из важней­ших народнохозяйственных задач. Наиболее перспективным методом получения светлых нефтепродуктов из остаточного нефтяного сырья является каталитический крекинг. Однако, для того чтобы подвергать крекингу тяжелые нефтяные фрак­ции, такие как мазут, необходимо решить ряд научно-техни­ческих задач, важнейшей из которых является предотвраще­ние отравления катализаторов металлами (Ni, V, Си, Fe и др.), содержащимся в нефтях, главным образом в виде высококи­пящих порфириновых комплексов. Накопление металлов на катализаторе приводит к значительному снижению выхода бензина и конверсии исходного сырья, при этом сильно возра­стает образование Н2 и кокса.

 

 

8. Оцените промышленные процессы гидрооблагораживания дистиллятных фракций и нефтяных остатков (гидрокрекинг). Дистилятты фракциялар мен мұнай қалдықтарын гидротазартудың өнеркәсіптік процестеріне (гидрокрекинг) баға беріңіз.

Гидрокрекинг является одним из наиболее эффективных и гибких процессов нефтепереработки и позволяет получать широкий ассортимент нефтепродуктов практически из любо­го нефтяного сырья путем подбора соответствующих ката­лизаторов и условий проведения процесса.

По целевому назначению реализованные в промышленно­сти процессы гидрокрекинга можно разделить на следующие:

5. гидрокрекинг бензиновых фракций с целью получения легких изопарафиновых углеводородов С4-С5, представляю­щих собой ценное сырье для производства синтетического каучука, высокооктановых добавок к автомобильным бензи­нам;

6. селективный гидрокрекинг с целью повышения эксплуа­тационных свойств бензинов, реактивных и дизельных топ­лив, гидравлических жидкостей и масел путем селективного удаления из перерабатываемого сырья алканов нормального строения и получение продуктов с низкими температурами застывания;

7. гидрокрекинг вакуумных дистиллятов с целью получе­ния реактивных и дизельных топлив, основы высокоиндекс­ных масел или сырья для каталитического крекинга;

8. гидрокрекинг нефтяных остатков с целью получения ди­зельных топлив, малосернистых котельных топлив, сырья для каталитического крекинга и смазочных масел, малосернис­того кокса.

Легкий гидрокрекинг вакуумного газойля при 5 Мпа. Гидрокрекинг нефтяных фракций и остатков с целью полу­чения светлых нефтепродуктов является относительно но­вым процессом деструктивной переработки нефти. Первая установка гидрокрекинга вакуумного газойля была пущена в 1959 г. в США. В последующее десятилетие этот процесс развивался быстрыми темпами, причем широкое распрост­ранение он получил в США. Основное достоинство гидрокрекинга (ГК) - возможность переработки как дистиллятного (в том числе самого небла­гоприятного, например, содержащего значительные количе­ства ароматических соединений, азота, серы), так и остаточ­ного сырья, с получением 100% масс, и более высококаче­ственных продуктов: сжиженных газов, высокооктановых бензинов, низкозастывающего дизельного и реактивного топлива. Гидрокрекинг вакуумного дистиллята при 15 Мпа. Процесс гидрокрекинга под давлением 15 МПа характе­рен большой гибкостью. Сырьем служит вакуумные дистил­ляты или их смеси с тяжелыми дистиллятами из установок замедленного коксования. На одних и тех же катализаторах можно получать в максимальных количествах различные целевые продукты: реактивное, арктическое, зимнее и лет­нее дизельное топливо, сырье для масел. Эти продукты по­лучают, изменяя объемную скорость подачи сырья (0,5 ч_| - для реактивного топлива, 0,7-1,0 ч-1 - для летнего дизельного топлива), производительность по исходному сырью, условия ректификации и в меньшей степени температуру (обычно в пределах 6°С). Последнюю изменяют обычно для компенса­ции падения активности катализатора с течением времени.

 

 

9. Оцените промышленные процессы гидрооблагораживания дистиллятных фракций и нефтяных остатков (гидрообессеривание). Дистилятты фракциялар мен мұнай қалдықтарын гидротазартудың өнеркәсіптік процестеріне (гидрокүкіртсіздендіру) баға беріңіз.

Увеличение спроса на высококачественные моторные топ­лива, а также освобождение части нефтяных остатков из топ­ливно-энергетического баланса потребовали значительного увеличения доли вторичных процессов в структуре нефтепе­реработки, в частности, процессов переработки нефтяных остатков. Отличительной особенностью нефтяных остатков является то, что в них концентрируются содержащиеся в не­фтях металлоорганические и смолисто-асфальтовые веще­ства, которые сильно отравляют катализаторы гидроперера­ботки. Изучение металлоорганических и асфальто-смолис­тых соединений, продолжительности пробегов промышлен­ных установок и отработанных катализаторов позволило мо­дифицировать катализатор и технологическое оформление процесса гидрообессеривания нефтяных остатков.

В промышленности широкое распространение получили три метода гидрообессеривания и гидрокрекинга нефтяных ос­татков: на стационарном катализаторе с периодической реге­нерацией, в подвижном слое шарикового катализатора, так называемой «бункерный» метод, и в кипящем трехфазном слое с периодической заменой катализатора под давлением 15 МПа. Во всех случаях процесс проводят в 2 или 3 реакто­рах, причем в первом реакторе проводят гидродеметаллиза­цию и гидродеасфальтизацию на дешевом катализаторе с большим объемом широких пор, во втором - гидрооблагора- живание, а в третьем (при необходимости) - гидрокрекинг.

Процесс со стационарным слоем катализатора. Про­цессы гидропереработки нефтяных остатков в стационарном слое получили наибольшее распространение. Этому способ­ствует простота технологического и аппаратурного оформле­ния установок. Процессы гидрообессеривания могут прово­диться как в одну, так и в две или несколько ступеней. Число ступеней (стадий) зависит от качества исходного сырья. В стационарном слое катализатора в течение длительного вре­мени можно перерабатывать остатки без предварительной подготовки сырья с содержанием металлов (V и N1) не бо­лее 50 г/т, а с предварительной подготовкой сырья - не более 150 г/т.

Процесс с трехфазным кипящим слоем катализатора. Реакции гидрообессеривания и гидрокрекинга тяжелых нефтяных остатков (ТНО) в процессах с кипящим слоем ка­тализатора осуществляется в трехфазном слое -Т-Ж-Г, где твердая фаза представлена суспензированным дисперсным катализатором диаметром <0,8 мм, жидкая фаза - смесь сырья и продуктов, а газовую фазу образует водород, пары углеводородов, сероводород и аммиак. Кипящий слой созда­ется с помощью жидкой фазы, для обеспечения линейной ско­рости которой (0,2-0,3 м/с) ее подают на циркуляцию с помо­щью специальных насосов внутреннего или внешнего монта­жа.

 

 

10.Оцените перспективные процессы получения автомобильных бензинов. Автокөлік бензиндерін алудың перспективті процестеріне баға беріңіз.

В нефтеперерабатывающей промышленности применяется процесс алкилирования изобутана с целью получения высокооктанового компонента бензина. В качестве катализаторов в промышленности используют серную и фтористоводородную кислоты. Перспективно, по-видимому, применение твердых кислотных катализаторов. Физические изменения в бензинах при хранении связаны с испарением низкокипящих компонентов. Испарение легких углеводородов приводит к повышению плотности бензинов и ухудшению их пусковых качеств. Герметизация тары не только препятствует химическим изменениям в бензине, но и уменьшает испарение низкокипящих фракций бензина. В бензинах, полученных на базе продуктов прямой перегонки и термического крекинга, низкокипящие фракции имеют наиболее высокие антидетонационные свойства, поэтому при потере их октановые числа таких бензинов несколько снижаются.

Синтетический бензин, полученный каталитическим гидрированием окиси углерода, обладает низким октановым числом чтобы получить высокосортное топливо для двигателей внутреннего сгорания, его следует подвергнуть дополнительной обработке. Наоборот, синтетическое дизельное топливо получается очень высокого качества, так как имеет чрезвычайно большое цетановое число. Вследствие отсутствия фракции смазочных масел последние получают синтетически, полимеризуя либо некоторые из низших олефинов, образующихся в этом процессе, либо олефины, полученные термическим крекингом синтетического парафина.

Синтетические (искусственные) жидкие топлива, идентичные (или близкие) по свойствам традиционным нефтяным топливам и получаемые при переработке жидкого, газообразного или твердого сырья. В эту группу могут быть отнесены бензины, реактивные, дизельные и газотурбинные топлива, полученные из тяжелых нефтей, природных битумов, угля, горючих сланцев, бензины, полученные из метанола в процессе Mobil, а также топлива, полученные прямым синтезом из СО и Нг. Сюда же можно было бы отнести и нефтяные моторные топлива, получаемые в процессах термокаталитической переработки нефтяного сырья, осуществляемой с целью увеличения их выхода из нефти или улучшения качества, однако во избежание осложнения в терминологии целесообразно считать такие топлива традиционными или нефтяными. 

 Хорошие результаты крекинга достигаются на предварительно гидроочищенном сырье. При гидроочистке значительно снижаются содержание серы, азота и металлов в сырье, а также его коксуемость. Крекинг подготовленного сырья приводит к уменьшению выхода кокса и газа и увеличению выхода бензина. Улучшается качество полученных продуктов повышается октановое число бензина, содержа1Ние серы в жидких продуктах крекинга снижается настолько, что эти продукты не нуждаются в последующей очистке от серы. Положительный эффект дает также предварительное удаление смолисто-асфальтеновых веществ из сырья методом деасфальтизации бензином или сжиженным пропаном.  Для допуска к применению автомобильных бензинов, полученных с непринципиальными изменениями сырья, технологии, компонентного состава и отдельных показателей качества, оценка их эксплуатационных свойств обычно офаничивается только этапом квалификационных испытаний.

 

 

11. Оцените источники загрязнения окружающей среды при деструктивной переработке нефти и мероприятия по их ликвидации. Мұнайды деструктивті өңдеудегі қоршаған ортаны ластау көздері және оларды тарату шараларына баға беріңіз.

Воздействие нефтегазовой промышленности на атмосферу. Большую опасность таит в себе использование нефти и газа в качестве топлива. При сгорании этих продуктов в атмосфере выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и других загрязняющих веществ [4]. При сгорании углеводородов в атмосферу выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и т. д. От сжигания всех видов топлива за последние полвека содержание диоксида углерода в атмосфере увеличилось почти на 288 млрд. т., а израсходовано, по подсчетам академика Ф. Ф. Давитая, более 300 млрд. т. кислорода. Таким образом, с момента первых костров первобытного человека атмосфера потеряла около 0,02 % кислорода, а приобрела до 12 % углекислого газа. В настоящее время ежегодно человечество сжигает 7 млрд. т. топлива, на что потребляется более 10 млрд. т. кислорода, а прибавка диоксида углерода в атмосфере доходит до 14 млрд. т. В ближайшие же годы эти цифры будут расти в связи с общим увеличением добычи горючих полезных ископаемых и их сжиганием. По мнению Ф. Ф. Давитая, к 2020 г. в атмосфере исчезнет около 12 000 млрд. т. кислорода (0,77 %). Таким образом, через 100 лет состав атмосферы существенно изменится и, надо полагать, в худшую сторону [1]. Уменьшение количества кислорода и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, будут влиять на изменение климата. Молекулы диоксида углерода позволяют коротковолновому солнечному излучению проникать сквозь атмосферу Земли и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Возникает так называемый «парниковый эффект», и среднепланетная температура повышается. Природный газ отдельных месторождений может содержать весьма токсичные вещества, что требует соответствующего учета при разведочных работах, эксплуатации скважин и линейных сооружений. Особенно велики выбросы на газоперерабатывающих предприятиях при возникновении аварийных ситуаций на магистральных газопроводах и при их плановом ремонте. Воздействие нефтегазовой промышленности на гидросферу: Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн.т нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30 % поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря. Атлантического океана и их берега [2]. Происходит деформация земной поверхности в результате извлечения из недр нефти, газа и подземных вод, поддерживающих пластовое давление. В мировой практике достаточно примеров, показывающих, сколь значительным может быть опускание земной поверхности в ходе длительной эксплуатации месторождений. Перемещения земной поверхности, вызываемые откачками из недр воды, нефти и газа, могут быть значительно большими, чем при тектонических движениях земной коры. Литр нефти лишает кислорода 40 тыс.л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 км2 поверхности океана. Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При концентрации ее в морской воде в количестве 0,1–0,01 мл/л икринки погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить, достаточно вылить 1 л нефти [1]. Источников поступления нефти в моря и океаны довольно много. Это аварии танкеров и буровых платформ, сброс балластных и очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками. В настоящее время 7–8 т нефти из каждых 10 т, добываемых в море, доставляется к местам потребления морским транспортом. На некоторых участках Мирового океана происходит буквально столпотворение. Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды от загрязнения является создание комплексной автоматизации и герметизации процессов добычи, транспорта и хранения нефти. В нашей стране такая система впервые была создана в 70-х гг. и применена в районах Западной Сибири.

 

 

12. Сделайте прогноз совершенстования комбинированных систем глубокой переработки мазута и нефти. Мазут пен мұнайды терең өңдеудің аралас жүйелерін жетілдіруіне болжам жасаңыз

 

Типовой процесс вакуумной перегонки (ВП) мазутов обычно осуществляют по схеме однократного ис­парения в одной тарельчатой, а в последние годы и насадоч ной колонне при температуре 380-415°С с подачей в низ колонны водяного пара при остаточном давлении в зоне питания 100-200 мм рт.ст. (133~266гПа) и в верху колонны 60-100 мм рт.ст. (53-133 гПа).

Многолетним опытом эксплуатации промышленных установок ВП установлено, что нагрев мазута в печи выше 420- 425°С вызывает интенсивное образование газов разложения, закоксовывание и прогар труб печи, осмоление вакуумного газойля. При этом чем тяжелее нефть, тем более интенсивно идет газообразование и термодеструкция высокомолекуляр­ных соединений сырья. При нагреве мазута до максимально допустимой температуры уменьшают время пребывания его в печи, устраивая многопоточные змеевики (до четырех), применяют печи двухстороннего облучения, в змеевик печи подают водяной пар и уменьшают длину трансферного трубопровода. Для снижения температуры низа колонны организуют рецикл (квенчинг) охлажденного гудрона. С целью снижения давления на участке испарения печи концевые змее­вики выполняют из труб большого диаметра, уменьшают перепад высоты между вводом мазута в колонну и выходом из печи. В вакуумной колонне применяют ограниченное количество тарелок с низким гидравлическим сопротивлением или насадку, используют вакуумсоздающие системы, обеспечи­вающие достаточно глубокий вакуум. Количество тарелок в отгонной секции также должно быть ограничено, чтобы обес­печить малое время пребывания нагретого гудрона.

Глубоковакуумная перегонка мазута. Отечественная нефтепереработка не располагает пока освоенной промышленной технологией глубоковакуумной перегонки (ГВП) мазутов, предназначенной для получения утяжеленного вакуумного газойля с температурой конца кипения до 560-580°С с целью расширения ресурсов сырья каталитического крекинга и гидрокрекинга. Расчеты показывают, что при ГВП нефти типа Западносибирской выход утяжеленного вакуумного газойля 350-580°С составит 34,3%, что в 1,5 раза больше по сравнению с отбором традиционного вакуумного газойля 350- 500°С (выход которого составляет 20,8%).

Исследования показали, что с увеличением глубины отбора от мазута высоко- кипящих фракций повышаются плотность, вязкость и коксуемость как вакуумного газойля, так и гудрона, увеличивается содержание в них металлов, сернистых и др. гетеросоединений, что обуславливает серьезные технические и технологические трудности при их последующей переработке. Так, потребуется освоить производство специальных катализаторов и промышленную технологию процессов гидрообессеривания и каталитического крекинга утяжеленного вакуумного газойля, определить направления рационального применения или освоить промышленную технологию переработки тяжелых гудронов; создать и освоить технологию изготовления высокопроизводительного оборудования для ГВП мазута (глубоковакуумных пароэжекционных насосов, насосов для откачки высоковязких гудронов, контактных устройств и поверхност­ных конденсаторов с малым гидравлическим сопротивлением и т.д.).