Характеристика сырья, энергоресурсов

Нефть.Из промысловой сети нефть выходит с температурой 10°C, плотностью 970 кг/м³. Основные химические компоненты нефти – углерод (82-87%,) и водород (11-14%). Количество серы в ней колеблется от 0,1 до 5%,

 

содержание азота и кислорода, как правило, не превышает десятых долей процента. Кислород нефти обычно содержится в нафтеновых кислотах – асфальтосмолистых веществах, фенолах (производство бензола). Азот находится в пиридине, его производных и гомологах. Сера – в тиофене и его производных, органических сульфидах и меркаптанах, а также в виде сероводорода – в составе попутных нефтяных газов. Есть в нефти и вода, растворенные газы, немного минеральных солей.

Главные и самые важные для нас компоненты нефти – это углеводороды: насыщенные углеводороды метанового ряда, ациклические соединения – нафтены, ароматические углеводороды. Непредельные углеводороды в сырой нефти практически нет, но они образуются в процессе ее вторичной переработки. Классификация нефти по принципу преобладающих в них тех или иных углеводородов.

Свойства нефти зависят от ее состава, цвет нефти изменяется от светло-желтого до темно-коричневого и даже черного. Плотность 0,83 – 0,97 г/м³. Вязкость сильно изменяется с температурой. Температура застывания колеблется от -20°C до +10°C и теплота сгорания – от 39800 до 44000 кДж/кг.

Практически важные характеристики нефти: вязкость, содержание серы, смол, парафинов, выход фракций (химических частей нефти) при различных режимах термообработки.

Сырая нефть, как правило, не сразу поступает на переработку, а проходит сначала определенную подготовку. Ее обезвоживают, разрушают образовавшиеся в процессе добычи водонефтяные эмульсии, применяя для этого нагрев до 50-160°C, иногда давление (5-10 атм), поверхностно-активные вещества и деэмульгаторы – разрушители эмульсий. Но при обезвоживании из нефти уходят не все растворенные в воде и в нефти хлористые соли. Если их не удалять, нужно будет применять коррозионно-устойчивые материалы при переработки нефти. Поэтому выгоднее полное удаление хлоридов на стадии подготовки нефти к переработке, что обеспечивает работа электрообессоливающих установок.

Переработка нефти начинается с ее перегонки – процесса термического разделения нефти на несколько основных фракций: бензин, лигроин, керосин, реактивное и дизельное топлива, топочный мазут. Перегонку нефти ведут в непрерывно действующих трубчатых установках.

 

Вода. В зависимости от качества вода, поступающая на производство, подразделяется на пять видов: из природного источника; осветленная и фильтрованная; умягченная; обессоленная; питьевая.

Показатели качества воды: жесткость (содержание в воде катионов кальция и магния); общее солесодержание (содержание всех солей); прозрачность (наличие механических примесей); окисляемость (характеризует содержание органических примесей); реакция воды и т.д. В промышленной воде содержание солей не выше показателей, указанных в соответствующих ГОСТах, отсутствие газов.

Подготовка воды в производстве включает следующие операции: осветление, отстаивание; удаление солей; дегазация.

Осветление, отстаивание – удаление механических примесей. Для этого используют бетонные резервуары, земляные отстойноки или большие металлические емкости. Для ускорения процесса применяют коагулянты (хлориды и сульфаты железа или алюминия), полимерные материалы. Коагулянты гидролизуются и образуются аморфные осадки, которые адсорбируют на поверхности коллоидные примеси и увлекают их на дно. Одновременно с этим происходит незначительное удаление солей временной жесткости. При достаточно длительном отстаивании воду можно не фильтровать. Однако на практике чаще применяют осветленную и фильтрованную (через кварцевые фильтры) воду, так как при недостаточном отстое в трубах аппаратов выпадает осадок, который их засоряет.

Обессоливание и умягчение – удаление солей кальция и магния. Обессоливание заключается в обработке фильтрованной воды сначала через Н – катионитовые фильтры, в которых катионы кальция и магния замещаются на водородные, а затем – через слабоосновные анионитовые фильтры, способные к обмену своих анионов на анионы сильных кислот. Пользуясь данным способом, содержание солей в воде можно снизить с 300-400 до 10 мг/л и ниже.

 

Водяной пар и конденсат. Водяной пар поступает в теплообменный аппарат с температурой 100 °C. Температура пленки конденсата близка к температуре конденсирующегося пара, и эти температуры могут быть приняты равными друг другу. Греющий пар обычно содержит некоторое количество неконденсирующихся газов, выделяющихся при химической обработке котловой воды и в процессе парообразования в котлах. Эти примеси значительно снижают коэффициенты теплоотдачи от пара. Поэтому при паровом обогреве из парового объема теплообменника должны периодически удаляться скапливающиеся неконденсирующиеся газы. Этой же цели служит продувочный вентиль в конденсатоотводчике.

Важным достоинством насыщенного пара является постоянство температуры его конденсации (при данном давлении), что дает возможность точно поддерживать температуру нагрева, а также в случае необходимости регулировать ее, изменяя давление греющего пара.

При использовании тепла парового конденсата к.п.д. нагревательных паровых устройств довольно высок. Пар удовлетворяет также другим требованиям, предъявляемым к теплоносителям (доступность, пожаро-безопасность и др.).

Основной недостаток водяного пара – значительное возрастание давления с повышением температуры. Вследствие этого температуры, до которых можно производить нагревание насыщенным водяным паром, обычно не превышают

 

180-190ºC, что соответствует давлению пара 10-12 ат. При больших давлениях требуется слишком толстостенная и дорогостоящая теплообменная аппаратура, а также велики расходы на коммуникации и арматуру.

Более экономична утилизация водяного пара, получаемого после его использования в паросиловых установках. Химические производства часто потребляют большие количества не только тепла, но и электроэнергии. Поэтому целесообразно энергетический пар высокого давления (до 250 ат) направлять первоначально в турбины для выработки электрической энергии, а затем мятый пар турбин давлением 6-8 ат (иногда до 30 ат) использовать для обогрева химической аппаратуры. Мятый пар турбин является перегретым. Тепло перегрева пара мало по сравнению с его теплотой конденсации, а объем пара на единицу отдаваемого тепла значительно больше, чем для насыщенного пара, что приводит к увеличению диаметра паропроводов. Чтобы избежать увеличения расходов на транспортирование теплоносителя, перегретый пар из турбин увлажняют, смешивая его с горячей водой. При этом пар дополнительно испаряет некоторое количество воды и направляется в насыщенном состоянии в теплоиспользующие аппараты.

Ввиду того, что тепло перегрева относительно мало, коэффициенты теплоотдачи от перегретого пара значительно ниже, чем от насыщенного, и перегрев пара требует дополнительных затрат, перегретый водяной пар редко применяют в качестве нагревающего агента. Иногда используют небольшой перегрев его для компенсации тепловых потерь в подводящих паропроводах. [1, 2, 3, 10, 12, 21, 23]

 

2 ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПАТЕНТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Классы МПК:	F28F1/00Трубчатые элементы; комплекты трубчатых элементов
Автор(ы):	Печенегов Юрий Яковлевич (RU), Денисенко Ирина Петровна (RU)
Патентообладатель(и):	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Адрес для переписки:	413853, Саратовская обл., г. Балаково, ул. Чапаева, 140, БИТТиУ
Приоритеты:	подача заявки: 22.10.2008 начало действия патента: 22.10.2008 публикация патента: 27.02.2010