Подготовка нефти к переработке

В.В. Васильев, Е.В. Саламатова

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА И ПРОИЗВОДСТВА МАСЕЛ

Конспект лекций

Специальность 080502(н) - Экономика и управление на предприятии

Нефтяной и газовой промышленности

Санкт-Петербург

2011

Допущено

редакционно-издательским советом СПбГИЭУ

в качестве методического издания

Составители

докт. техн. наук, доц. В.В. Васильев

канд. техн. наук, доц. Е.В. Саламатова

Рецензент

канд. техн. наук, проф. Е.Е. Никитин

Подготовлено на кафедре

экономики и менеджмента в нефтегазохимическом комплексе

Одобрено научно-методическим советом специальностей 060502(5), 080502(н) - Экономика и управление на предприятии

нефтегазохимического комплекса

Отпечатано в авторской редакции с оригинал-макета,

представленного составителем

© СПбГИЭУ, 2011

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время основной задачей развитие нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности является углубление переработки нефти за счет внедрения современных процессов гидрокрекинга и каталитического крекинга. Изучение современных процессов нефтепереработки и нефтехимии является неотъемлемым условием подготовки экономистов-менеджеров по специальности 080502(н) - Экономика и управление на предприятии нефтяной и газовой промышленности.

Предметом изучения дисциплины являются: общие физико-химические закономерности химико-технологических процессов переработки нефти газа; технология производства в ключевых отраслях нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.

Объектом изучения являются предприятия, входящие в подотрасли нефтегазодобывающей и нефтехимической и газовой промышленности.

Цель изучения дисциплины состоит в овладении принципами и закономерностями функционирования технологических процессов переработки нефти и газа, формировании технологического экологического мышления, фундаментальной информационной базы для решения конкретных производственных задач.

Исходя из общей направленности дисциплины, рассматривается следующее: подготовка нефти; атмосферная, вакуумная разгонка; термические, термокаталитические и гидрогенизационные превращения углеводородов нефти. Особое внимание уделяется изучению технологии производства нефтепродуктов: олефинов, бензинов, керосинов, дизельных топлив; газотурбинных, печных и котельных топлив, сжиженных газов, нефтяных масел, парафинов и церезинов, ароматических углеводородов, и др.

Технология производства увязывается с вопросами охраны окружающей среды.

Задача изучения дисциплины:

- подготовка студента к выполнению курсового и дипломного проектов;

- формирование у студентов знаний по промышленной технологии переработки нефти и газа;

- формирование знаний по оптимизации и выбору технологических схем;

- овладение основами технохимических расчетов нефте- и газопереработки.

ТЕМА 1. ПОДГОТОВКА И ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Аннотация

Изучив представленный материал, студент, будет знать основные требования, предъявляемые к нефти, направляемой на первичную переработку и методы ее подготовки. Студент получит необходимые знания по работе установки элетрообессоливания нефти, методам разделения нефти на фракции на установках АТ и ВТ.

Подготовка нефти к переработке

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002 товарная нефть(нефтесмесь) может содержать до 1% воды и до 900 мг/л хлористых солей. Такую нефть невозможно разгонять на фракции на промышленных установках ввиду, того что вода и хлористые соли вызывают интенсивную коррозию оборудования особенно в присутствии сероводорода. Поэтому на нефтеперерабатывающих заводах поступающую нефть подвергают очистке на электрообессоливающей установке (ЭЛОУ). Эта установка обеспечивает снижение концентрации хлористых солей до уровня менее 5мг/л и содержания воды менее 0.1%.

Важно отметить, что в процессе обессоливания происходит практически полное удаление натрия, железа, магния, кальция, мышьяка и снижение концентрации ванадия более чем в 2 раза.

Поступающая на завод нефть содержит множество примесей, которые способствуют образованию эмульсий с водой, а присутствие сероводорода существенно ускоряют коррозию оборудования. Поэтому для большей эффективности очистки нефти применяют деэмульгаторы, способствующие разрушению эмульсии нефти с водой и содощелочной раствор, нейтрализующий агрессивное действие сероводорода и карбоновых кислот.

В промышленных условиях процесс обезвоживания и обессоливания нефти осуществляется на установках ЭЛОУ. При этом нефтяные эмульсии подвергаются химической, электрической, тепловой и механической обработке. В результате такой комплексной обработки нефтяные эмульсии разрушаются, и достигается требуемое обессоливание и обезвоживание нефти.

Химическая обработка нефти заключается в добавлении в нефть деэмульгатора и содощелочного раствора для разрушения эмульсий и нейтрализации кислых компонентов (сероводорода, карбоновых кислот и др.).

Электрическая обработка заключается в пропускании нефти через переменное электрическое поле с частотой 50 раз в секунду и с высоким напряжением (15-44 кВ). В результате электрической индукции капли воды поляризуются, деформируются (вытягиваются) и сливаются друг с другом (укрупняются). При этом возрастает скорость осаждения водяных капель.

Тепловая обработка заключается в подогреве нефти до 60-150^оС в зависимости от характеристик нефти (плотности, вязкости и др.) Обычно нефть нагревают до 70-90^оС. Повышение температуры до определенного предела понижает вязкость нефти, способствует разрушению эмульсии.

Механическая обработка заключается в интенсивном перемешивании нефти с водой для удаления солей и в отстаивании от воды.

Принципиальная технологическая схема установки ЭЛОУ приведена на рис. 1.

Рисунок - 1Принципиальная технологическая схема установки электрообессоливания нефти: I - сырая нефть, II - эмульгатор, III - содо-щелочной раствор, IV - свежая вода, V- обессоленная нефть, VI - вода из электродегидратора 2, VII- соленая вода из электродегидратора 1.

Смесь нефти деэмульгатора и содо-щелочного раствора нагревают в теплообменнике до требуемой температуры, затем смешивают в инжекционном смесителе с водой из электродегидратора второй ступени и направляют в электродегидратор первой ступени. В электродеридаторе от нефти отделяют соленую воду, которую направляют в систему очистки сточных вод. Нефть после смешения со свежей водой направляют в электродегидратор второй ступени. Обессоленную нефть направляют на установку атмосферной разгонки.

Первичная переработка нефти

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции На этих установках вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств.

Перегонка нефти осуществляют на так называемых атмо­сферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

Установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными в зависимости от направлений использования получаемых нефтяных фракций.

На установках AT осуществляют первичную перегонку нефти с получением бензиновых, керосиновых, дизельных фрак­ций и мазута. На установки ВТ производят перегонку мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон использу­ют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

На современных заводах процессы перегонки нефти являются комбинирован­ными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной пере­гонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ — вторичная перегонка и т. д.

Мощность отечественных установок перегонки нефти изменяется в широких пределах от 0,5 до 8 млн. т нефти в год.

Выбор технологической схемы и режима атмосферной пере­гонки нефти осуществляется в зависимости от содержания в ней газов и бензиновых фракций.

При содержании в нефти газов, до 1,2 % по С₄ включи­тельно, и относительно невысокой доли бензиновой фракции (12-15 %), выходом фракций до 350°С не более 45 % наиболее выгодно осуществлять на установках AT по схеме с одно­кратным испарением. Эта установка имеет одну сложную ректификационную ко­лонну с боковыми отпарными секциями.

При перегонке легких нефтей с высоким содержанием растворимых газов (1,5-2,2 %) и бензиновых фракций (до 20-30 %) и фракций до 350 °С (50-60 %) используют атмосферную перегонку двукратного испарения. Эти установки имеют предварительную отбензинивающую колонну и сложную ректификационную колонну с боковыми отпарными секциями для разделения частично отбензиненной нефти на топливные фракции и мазут.

Блок атмосферной разгонки нефти.

На рис. 2 приведена принципиальная технологическая схема блока атмосферной разгонки нефти ЭЛОУ-АВТ-6.

Рисунок – 2Принципиальная технологическая схема блока атмосферной разгонки нефти ЭЛОУ-АВТ-6

1 – отбензинивающая колонна, 2 – атмосферная колонна, 3 – отпарные колонны, 4 – атмосферная печь, I – нефть с ЭЛОУ, I I – легкий бензин, I I I – тяжелый бензин, IV – фракция 180-220^оС, V – фракция 220-280^оС, VI – фракция 280-350^оС, VII – мазут, VIII – газ, IX – водяной пар.

Нефть после обезвоживания и обессо­ливания на ЭЛОУ до­полнительно подогревают в теплообменниках и подают на разделение в колонну частичного отбензинивания. С верха этой ко­лонны отводят углеводородный газ, а легкий бензин конденсиру­ют и охлаждают в аппаратах воздушного и водяного охлаждения и направляют в емкость орошения. При этом часть конденсата возвращают на верх колонны в качестве острого орошения.

Нефть после отбензинивания с низа колонны 1 подают в трубчатую печь 4, где нагревают до требуемой температуры и направляют в атмосферную колонну 2. Часть отбензиненной нефти из печи 4 возвращают в низ колонны 1 в качестве горя­чей струи. Тяжелый бензин отбирают с верха колонны 2, а сбоку через отпарные колонны 3 выводят топливные фракции 180-220 (230), 220 (230)-280 и 280-350 °С.

Кроме острого оро­шения, атмосферная колонна, имеет два циркуляционных орошения, которыми отводят тепло ниже тарелок отбора фракций 180-220 и 220-280 °С. В нижние части атмосферной и отпарных колонн подают перегретый водяной пар для отпарки легко кипящих фракций. Мазут выво­дят с низа атмосферной колонны, который направляют на блок вакуумной перегонки.

При разгонке самотлорской нефти получается, %: 19.1 – газа и нестабильного бензина (н.к. — 180 °С), 7.4 – фракции 180-220 °С, 11,0 – фракции 220-280 °С, 10,5 – фракции 280-350 °С и 52 – мазута.

Температура в отбензинивающей колонне поддерживается, на верху - 155, а в низу - 240^оС. Давление около 0,5 МПа.

Температура в атмосферной колонне поддерживается, на верху - 146, а в низу - 342^оС. Давление около 0,25 МПа.

Блок вакуумной разгонки мазута.

На рис. 3 приведена принципиальна схема блока вакуумной разгонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6.

Рисунок – 3 Принципиальная схема блока вакуумной разгонки мазута ЭЛОУ-АВТ-6.

1 – вакуумная колонна, 2 – вакуумная печь, 3 - пароэжекторный вакуумный насос, I – мазут, I I – легкий вакуумный газойль, I I I – вакуумный газойль, IV – затемненная фракция, V – гудрон, VI – водяной пар, VII – газы разложения, VIII – водный конденсат и легкокипящие нефтепродукты.

Блок установки вакуумной перегонки ма­зута топливного профиля используется для получения вакуумного газойля широкого фракционного состава (350-500 °С). Вакуумный газойль используемого как сырье устано­вок каталитического крекинга, гидрокрекинга или пиролиза и термического крекинга.

С установки АТ мазут прокачивают через печь 2 в вакуумную колон­ну I. При этом смесь нефтя­ных и водяных па­ров, газы разложе­ния с верха колонны отсасывают вакуумной системой (при помощи пароэжекторного вакуумного насоса). Пары, после конденсации и охлаждения в холодильнике, разделя­ют в газосепараторе на газовую и жид­кую фазы. Газы от­сасывают пароэжекторным вакуумным насосом, а конденса­ты направляют в от­стойник для отделе­ния нефтепродукта от водного конденсата.

С верху колонны отбирают фракцию легкого вакуумного газойля (соляр). При этом часть его пос­ле охлаждения в теплообменниках возвращают на верх колонны в каче­стве верхнего циркуляционного орошения.

В середине колонны отбирают широкую (масля­ную) фракцию вакуумного газойля. Часть ее также после охлаждения используют как среднее циркуляционное орошение вакуумной колонны. Основную часть вакуумного газойля после теплообменников и холодильников выводят с установки и направляют на дальнейшую переработку.

Затемненную фракцию отбирают с нижней тарелки концентрационной части колонны. Часть этой фракции используют как нижнее циркуля­ционное орошение. Основное количество этой фракции выводят с установки или используют как рецикл вместе с загрузкой вакуумной печи.

Гудрон отбирают с низа вакуумной колонны и после охлаждения направляют на дальнейшую переработку. При этом часть гудрона после охлаждения в теплообменнике возвращают в низ колонны в качестве квенчинга. Для улучшения процесса отгонки в низ вакуумной колонны и в змеевик печи подают водяной пар.

В результате разгонки мазута (52%) в пересчете на исходную нефть, получено, %: 1.2 – легкого вакуумного газойля, 22 – вакуумного газойля и 28.8 – гудрона.

В процессе разгонки на верху колонны поддерживают температуру 125^оС, в низу – 352^оС. Остаточное давление в колонне поддерживают около 8.0 кПа.

Контрольные вопросы

1. Требования, предъявляемые к нефти, поступающей на завод.

2. Характеристика нефтяных эмульсий.

3. Технологическая схема установки ЭЛОУ.

4. Описание процесса электрообессоливания.

5. Технологическая схема АТ.

6. Технологическая схема ВТ.