Первичная переработка нефти

ОГЛАВЛЕНИЕ

Нефтеперерабатывающих заводов

Основное технологическое оборудование

Учебное пособие

Пермь 2010

УДК 665.63/64:66.02(075.8)

Рецензенты:	Рябчиков Н.М. – генеральный директор ООО «УРАЛПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ», к.т.н.
	Мошев Е.Р. – доцент кафедры «Машины и аппараты производственных процессов» ПГТУ, к.т.н.

Загидуллин С.Х., Ложкин И.Г., Беляев А.В.

Основное технологическое оборудование нефтеперерабатывающих заводов: Учебное пособие / Перм. гос. техн. ун-т – Пермь, 2010. – 117 с.

Кратко рассмотрены теоретические и технологические основы процессов первичной и вторичной переработки нефти. Подробно представлены конструкции и принцип действия основного технологического оборудования нефтеперерабатывающих предприятий. Предназначено для студентов специальности «Машины и аппараты химических производств» и «Оборудование нефтегазопереработки» очной и заочной форм обучения.

УДК 665.63/64:66.02(075.8)

ВВЕДЕНИЕ.. 5

1. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ.. 3

1.1. Обезвоживание и обессоливание нефти.. 3

1.1.1. Принципиальная технологическая схема ЭЛОУ.. 3

1.1.2. Основное технологическое оборудование. 3

1.2. Установки АТ и АВТ.. 3

1.2.1. Принципиальная технологическая схема установки АВТ.. 3

1.2.2. Основное технологическое оборудование установок АВТ.. 3

1.2.2.1. Трубчатые печи. 3

1.2.2.2. Ректификационные колонны.. 3

1.3. Меры борьбы с коррозией.. 3

2.ВТОРИЧНАЯ (ДЕСТРУКТИВНАЯ) ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ.. 3

2.1. Термокаталические процессы.. 3

2.1.1. Каталитический крекинг. 3

2.1.1.1. Принципиальная технологическая схема каталитического крекинга с циркулирующим шариковым катализатором.. 3

2.1.1.2. Основное технологическое оборудование. 3

2.1.1.3. Принципиальная технологическая схема каталитического крекинга с микросферическим катализатором.. 3

2.1.1.4. Основное технологическое оборудование. 3

2.1.2. Каталитический риформинг. 3

2.1.2.1. Принципиальная технологическая схема. 3

2.1.2.2. Основное технологическое оборудование. 3

2.2. Коксование. 3

2.2.1. Принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования……………………………………………………………………………….3

2.2.2. Основное технологическое оборудование. 3

3.ПРОИЗВОДСТВО МАСЕЛ.. 3

3.1. Деасфальтизация масел.. 3

3.1.1. Принципиальная технологическая схема. 3

3.1.2. Основное технологическое оборудование. 3

3.2. Фенольная очистка масел.. 3

3.2.1. Принципиальная технологическая схема. 3

3.2.2. Основное технологическое оборудование. 3

3.3. Депарафинизация масел.. 3

3.3.1. Принципиальная технологическая схема. 3

3.3.2. Основное оборудование установки депарафинизации. 3

ЛИТЕРАТУРА.. 3

ВВЕДЕНИЕ

Сырая нефть является смесью химических веществ, состоящих из нескольких сотен компонентов. Однако основную массу нефти составляют углеводороды: алканы (парафин С_nН_2n+2); циклоалканы (нафтены С_nН_2n); арены (ароматические С_nН_n (бензол, толуол)). В основу квалификации нефтей положено преимущественное содержание в них какого-либо класса углеводородов. Различают парафиновые нефти (грозненские, башкирские, татарские нефти); нафтеновые (Бакинские); парафинонафтеновые (сураханские); ароматические (Чусовская) и др. Кроме того, в органическую часть нефти входят смолистые и асфальтеновые вещества, сернистые соединения, нафтеновые кислоты, фенолы и др. По содержанию серы, нефти квалифицируются на: малосернистые (от 0,1 до 0,5 % серы); сернистые (до 2,5 – 3 % серы); высокосернистые (более 3 % серы). Нефть содержит также минеральные примеси (неорганические): воду, которая представлена в виде стойких эмульсий. Вода содержит в своем составе растворенные соли (NaCl, CaCl₂ и др.). Кроме того, нефть содержит взвешенные механические примеси песка, глины, соли тяжелых металлов.

Важнейшие нефтепродукты.

1. Жидкие топлива, которые разделяются на моторные и котельные. Моторные топлива подразделяются на:

a) карбюраторное – включает в себя авиационные и автомобильные бензины и

тракторное топливо.

б) реактивное представляет собой фракции керосина различного состава или их

смесь с бензиновыми фракциями (авиакеросин).

в) дизельное, которое включает в себя газойли и соляровые фракции.

2. Котельное топливо, которое используют в топках тепловозов, пароходов, ТЭЦ и в промышленных печах (прямогонный мазут, флотский мазут и различные крекинг остатки) Флотский мазут имеет температуру замерзания не выше +4 ºС.

3. Газообразные топлива – это сжиженные газы, применяемые для коммунально-бытового обслуживания (смеси пропан-бутана в различных соотношениях).

4. Смазочные масла подразделяются на масла общего назначения и специальные. Масла общего назначения применяют для смазывания трущихся поверхностей (моторные, компрессорные, турбинные и т.д.). Специальные масла – трансформаторные (с тем-

пературой застывания не выше минус 40 ºС), конденсаторное, кабельное и др.

3. Консистентные смазки – их насчитывается более ста наименований. Они пред-

ставляют собой нефтяные масла, загущенные специальными мылами, твердыми углеводородами (парафины, церезины) и другими загустителями. Смазки делятся на две группы: универсальные и специальные.

4. Индивидуальные углеводороды – алканы (метан, этан, пропан, бутан и др.); ал-

кены (этилен, пропилен, бутилен и др.); ароматические (бензол, толуол, ксилолы и др.). Кроме того, из нефти выделяют предельные углеводороды с большой молекулярной массой (С₁₆ и выше) – это твердые парафины и церезины. Они применяются в парфюмерии, спичечной промышленности, пищевой, в качестве загустителей смазок, изготовлении свеч и других целях.

5. Нефтяные битумы получают из тяжелых нефтяных остатков (гудронов, асфаль-

тенов, экстрактов селективной очистки, слопов и др.) в основном путем их частичного окисления. Они используются в дорожных, строительных, кровельных работах и др.

6. Нефтяной кокс и технический углерод получают путем высокотемпературной

обработки тяжелых нефтяных остатков без доступа кислорода, используют в металлургии для изготовления угольных электродов, абразивных материалов и др.

Одним из важнейших нефтяных продуктов являются моторные карбюраторные топлива – авиационные и автомобильные бензины. Важнейшим свойством бензина, характеризующим устойчивость против преждевременного воспламенения в камере сгорания, является его детонационная стойкость.

Детонация – это взрывоподобное сгорание топливной смеси со скоростью около 1,5 км/с, которое приводит к разрушению двигателей и снижению их мощности. Это свойство бензина, начиная с 1927 года, во всем мире измеряется октановым числом (ОЧ). Оно представляет собой условное число, равное процентному содержанию изооктана в его смеси с нормальным гептаном, эквивалентной по своей детонационной стойкости испытуемому бензину в стандартных условиях испытания.

При этом условно принимается, что ОЧ нормального гептана, имеющего цепочечное строение молекул и поэтому легко детонирующего, равно «0», а для изооктана, имеющего разветвленную структуру молекул и поэтому обладающего высокой стойкостью к детонации, равно 100 пунктам.

В настоящее время эта шкала уже устарела, так как найдены углеводороды, имеющие ОЧ выше 100 пунктов (например, этилбензол 104,

толуол – 107). Поэтому сейчас октановая шкала расширена до 120 пунктов.

Определение ОЧ производится двумя методами – моторным и исследовательским.

Для этого служит одна и та же испытательная установка, состоящая из одноцилиндрового двигателя, но при различных режимах его работы.

Моторный метод более «жесткий» (900 об/мин) и моделирует загородную езду. Исследовательский метод более «мягкий» (600 об/мин) и моделирует езду в черте города. Поэтому исследовательский метод дает завышенные значения ОЧ (до 4 пунктов).

Для характеристики детонационной стойкости дизельного топлива (t _кип = 200 – 350 ⁰С) используется так называемое «цетановое число». Цетановое число цетана (C ₁₆H₃₄) принято равным ста пунктам, а a- метилнафталина (С₁₀Н₇СН₃) – десяти.

Прямогонные бензины, получаемые при прямой перегонке нефти, характеризуются низким ОЧ (не выше 50 – 70 пунктов), что является совершенно недостаточным для использования в современных автомобильных двигателях. Это объясняется тем, что они состоят, в основном из низкооктановых компонентов – цепочечных углеводородов.

Для повышения ОЧ прямогонных бензинов используют два основных метода.

Первый и наиболее старый из них заключается во введении в состав бензинов антидетонационных присадок. Наиболее старой антидетонационной присадкой является тетраэтилсвинец в смеси с этилбромидом, дихлорэтаном, монохлорнафталином. Такой бензин называется этилированным. В зависимости от «приемистости» прямогонных бензинов их ОЧ повышается от 18 до 20 пунктов. Однако эта присадка высокотоксичная и ухудшает условия эксплуатации двигателей.

В настоящее время найдены и используются другие присадки (метанол, метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) и др.). Кроме меньшей токсичности они содержат в своем составе кислород, который способствует более полному сжиганию топлива и снижению токсичности выхлопных газов. Метанол является эффективной добавкой, но ядовит и плохо растворим в бензинах при низких температурах. Поэтому более предпочтительной в настоящее время считается МТБЭ.

Второй, более современный и радикальный метод основан на изменении структуры цепочечных молекул с малой детонационной стойкостью, входящих в состав прямогонных бензинов, с целью их разветвления (изомеризации) без изменения молекулярной массы, а также структурной перестройки с изменением числа атомов водорода (рифор-

минга). Оба эти процесса относятся к группе вторичных каталитических процессов пе-

реработки нефти.

Одной из важнейших интегральных характеристик технического совершенства НПЗ является показатель глубины переработки нефти. Он рассчитывается как отношение объема всех нефтепродуктов, вырабатываемых предприятием в качестве товарных продуктов, за вычетом механических потерь и мазута к объему перерабатываемой нефти. Таким образом, чем меньше на предприятии выпускается в качестве товарного продукта мазута и больше вовлекается его в дальнейшую переработку, тем выше глубина переработки нефти. На современных НПЗ глубина переработки достигает 87 – 90 % и даже больше.