Технологія переробки нафтопродуктів

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра нафтогазового та хімічного машинобудування

Панова Т.М.

Технологія переробки нафтопродуктів

Конспект лекцій

для студентів напрямку 6.050503 - Машинобудування

Одеса

ОНПУ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра нафтогазового та хімічного машинобудування

Панова Т.М.

Технологія переробки нафтопродуктів

Конспект лекцій

для студентів напрямку 6.050503 - Машинобудування

Затверджено на засіданні

кафедри нафтогазового та хімічного машинобудування

Протокол № 8 від 13.03 2012

Одеса

ОНПУ

Конспект лекцій з дисципліни «Технологія переробки нафтопродуктів» для студентів напрямку 6.050503 – Машинобудування ІМБ /Укладач Т.М.Панова-Одеса: ОНПУ, 2012. - 86с.

Змістовий модуль 1.Характеристика властивостей та складу нафти та продуктів її переробки

Лекція 1.

Хімічний та фракційний склад нафти, класифікація нафти. Найважливіші її властивості та характеристики.

План лекції

1.1 Найважливіші фізико-хімічні властивості нафти.

1.2. Склад нафти

1.3. Класифікація нафти.

1.4.Теплові властивості нафти

1.5.Розрахунок паливної енергії на зливання нафтопродуктів

Найважливіші фізико-хімічні властивості нафти.

Нафта являє собою грузлу маслянисту рідину з характерним запахом. Колір залежить від розчинених у ній смол – від чорного, буро-зеленого,… У Н2О нафта практично не розчинна, але іноді утворить з нею стійкі емульсії. … Щільність r = 730 ¸ 1060 кг/м3

Класифікація нафти.

I - малосерниста vS = 0,5 %; II - сірчиста vS = 0,51 ¸ 2 %; III - високосірчиста vS > 2 %.

Теплові властивості нафти.

Для визначення обсягу чи рідини збільшення обсягу в залежності від зміни температури використовують формулу: ; ; ,

Методи видобутку нафти.

II. Механічний: a)компресорний – підйом нафти енергією стиснутого газу (газліфтний підйом) чи… b) штангова глибинно-насосна експлуатація – у шпару опускають насос, що пускає в хід електродвигун через…

Витрати паливної енергії на злив нафтопродуктів.

Приклад розрахунків: Маємо киплячу суміш бутана та пентана при температурі 84,70С та загальному… Рішення:

Продукти переробки нафти.

План лекції

2.2.Класифікація,характеристики і методи оцінки мастил 2.3.Характеристика реактивного палива 2.4.Характеристика дизельного палива

Сполука, властивості й асортимент моторних палив.

Підрозділяються на: · карбюраторні · дизельні

Котельне паливо

Призначається для транспортних і стаціонарних установок, а також промислових печей. Основний його вид – мазут флотський Ф-5 і Ф-12; мазут топковий МТ-40; МТ-100; МТ-200. Мазут усіх марок характеризується підвищеним змістом золи, механічний домішок, води і сірки.

У якості казанового для стаціонарних установок застосовується також сланцева олія (ДСТ 4806-79), отримане при переробці гріючих сланців. (марка А и Б).

Для мартенівських печей виробляється котельне паливо марок МП (малосернисте) і МШС (сірчисте).

Для стаціонарних казанових установок – паливо грубне побутове (ТПБ).

Класифікація, характеристики і методи оцінки мастил.

Існують наступні групи: по призначенню: 1) індустріальні;

Лекція 3

Процеси переробки нафти.

План лекції

3.1.Вибір технологічної схеми та умов режиму процесів переробки нафти

3.2.Сировина та продукти переробки нафти

3.3.Процеси простої переробки нафти

3.4.Процеси складної переробки нафти

Первинна перегонка нафти.

· атмосферна перегонка нафти; · вакуумна перегонка мазуту. Їхнє призначення складається в поділі нафти на фракції, для наступної чи переробки використання як товарних…

Перегонка з поступовим випаром

Складається в поступовому безупинному нагріванні рідкої суміші в кубі від початкових до кінцевих температур при безупинному відводі утворених пар, конденсації їхній в апараті 3 і зборі в приймачі 4 чи цілком висновку з нього періодично окремими фракціями.

Його застосовують у лабораторній практиці при визначенні фракційної сполуки за ДСТ 2177-82 на стандартному апараті періодичної дії; аналіз дає можливість судити про технічну цінність нафти й експлуатаційних властивостей нафтопродуктів.

Ця перегонка забезпечує велику частку відгону, чим з поступовим при однаковій температурі і тиску. Цю перевагу використовують у практиці перегонки нафти для досягнення максимального випару при обмеженою температурою нагрівання внаслідок розкладання (крекінгу) окремих компонентів нафти.

Складна перегонка:

Перегонка з дефлегмацією

Дефлегмацію здійснюють у спеціальних, по конструкції поверхні, конденсаторах повітряного чи водяного охолодження, розміщених над перегінним кубом. … Приклад розрахунків: Визначити максимальну потужність електродегідратора для знесолення нафти та кількість цих апаратів.

Змістовий модуль 2. Характеристика процесів первинної переробки нафти

Лекція 4

Сировина та продукти первинної перегонки нафти.

План лекції

4.1.Сировина для процесів первинної перегонки нафти

4.2.Продукти процесів первинної перегонки нафти

4.3.Вибір технологічної схеми і режиму

Сировиною служать нафта і газовий конденсат. Фізико-хімічні властивості нафти і складових їхніх фракцій впливають на вибір асортименту і технологію одержуваних нафтопродуктів.

· Переробка нафти малосернистої, високопарафіністої і високосернистої здійснюється по паливному варіанті з одночасним одержанням фракцій бензину, гасу, дизельного палива, вакуумного газойля і гудрону.

· Нафта з високим виходом і якістю масляних фракцій переробляють по паливно-масляному варіанті.

Продукти первинної перегонки нафти.

· Бензинова фракція (28 ¸ 180 °С) переважно піддається вторинній перегонці (чіткої ректифікації) для одержання вузьких фракцій (28 ¸… · Гасова фракція(120 ¸ 240 °С) використовується як паливо для… · Дизельне паливо (140 ¸ 340 °С) використовується як зимове паливо; 180 ¸ 380 °С – літнє паливо. При…

Вибір технологічної схеми і режиму.

· Перегонку нафти з невеликою кількістю розчинених газів (0,5 ¸ 1,2 % по бутан включно), відносно невисоким змістом бензину (12 ¸ 15 %… · Для перегонки легень нафтей з високим виходом фракцій до 350 °С (50 ¸… Різновидом перегонки нафти з дворазовим випаром є схема з попереднім випарником і складною атмосферною колоною. Пари з…

Термічні процеси.

Термічний крекінг. Висбрекинг.

Призначення: одержання додаткової кількості світлих нафтопродуктів, термогазойля – сировини для виробництва сажі, дистилятного крекінг-залишку для… Розрізняють наступні види термічного крекінгу: · крекінг у реакційному змійовику без виділення зони крекінгу в окрему секцію;

Коксування

Призначення: виробництво коксу, бензину, газойля з важких углеводних залишків. Існують:

Лекція 5

Основні типи процесів первинної переробки нафти

План лекції

5.1.Проста перегонка нафти

5.2.Складна перегонка нафти

5.3.Перегонка нафти із водневою парою у вакуумі

Перегонка однократним (рівноважним) випаром

Вихідну рідку суміш подають у кип'ятильник 2, де вона нагрівається до… Ця перегонка забезпечує велику частку відгону, чим з поступовим при однаковій температурі і тиску. Цю перевагу…

Складна перегонка

Перегонка з ректифікацією

Дає більш високу чіткість поділу сумішей у порівнянні з перегонкою з дефлегмацією. Основою є багаторазовий двосторонній массообмін між що рухаються противотоком парами і рідиною, що переганяється суміші. Цей процес здійснюється в ректифікаційних колонах. Колони обладнані чи тарілками насадками. Від числа таких контактів і від кількості флегми (зрошення), що стікає назустріч парам, в основному залежить чіткість поділу компонентів суміші. Сучасна промислова технологія первинної перегонки нафти ґрунтується на процесах одне- і багаторазової перегонки з наступною ректифікацією образовавшейся парової і рідкої фаз. Цю перегонку застосовують у лабораторній практиці.

Перегонка з водяною парою й у вакуумі

Термічна стабільність нафтових сумішей залежить від температури нагрівання і часу її впливу. Поріг термічної стабільності для безупинної перегонки… безперервна періодична … Розкладання при перегонці погіршує експлуатаційні властивості нафтопродукту: знижує їхню в'язкість, температуру…

Лекція 6

Основні апарати процесів первинної перегонки нафти

6.1.Ректифікаційні колони 6.2.Теплообмінні апарати 6.3.Трубчасті печі

Термокаталітичні процеси.

В умовах каталітичного крекінгу (t = 450 ¸ 550 °С, р = 0,1 ¸ 0,3 МПа, каталізатор – алюмосилікат: H2Al2Si4O12×2H2O): характерна… Швидкість крекінгу і вихід продуктів: істотно міняються в залежності від… Цільове призначення: одержання високооктанового бензину з октановим числом 90 ¸ 92 по дослідницькому методі.…

Змістовий модуль3.Особливості технології деструктивних процесів переробки нафтової сировини

Лекція 7

Загальна характеристика та типи процесів переробки нафтової сировини

План лекції

7.1.Загальна характеристика процесу коксування

7.2.Характеристика процесу гідрокрекінгу

7.3.Переробка нафтових газів

Коксування

Призначення: виробництво коксу, бензину, газойля з важких углеводних залишків. Існують:

Дизельні палива - одержують практично весь асортимент ДП від арктичного до літніх сортів. ДП відрізняється практичною відсутністю неграничних, сірчистих і азотистих сполук, низьким змістом ароматичних сполук, що забезпечує їм високі експлутаціїнні властивості.

Залишкові фракці - використовують для одержання олій з високим індексом в'язкості.

Технологічна схема гідрокрекінгу: у залежності від сполуки сировини, призначення процесу, каталізатора, схеми розділяються на три основних категорії:

1) одноступінчата одностадійна,

2) одноступінчата двухстадійная,

3) двоступінчаста.

Комбінуючи каталізатор, практично двоступінчасту схему можна замінити на одноступінчату.

Одностадійна схема: суміш сировини, рециркулірующего залишку, циркулята і свіжого Н2 нагрівають до температури реакції і подають у реактор. Продукти, що виходять з реактора, віддають тепло сировинної суміші і надходять у сепаратор високого тиску, де відокремлюються циркулюючий газ, що повертається в реактор. Рідкі продукти, що залишають сепаратор високого тиску, проходять послідовно сепаратор низького тиску, колону дебутанизації і надходять у ректифікаційну колону, де розділяються на компоненти.

Двухстадійна схема:нагріта сировина разом з водновмісним циркулюючим газом змішують і пропускають через реактор першої стадії для очищення від S і N₂і частково від ароматичних вуглеводнів, після чого газосировинна суміш разом з рециркулуючим залишком і додатковою кількістю Н₂надходять у другий реактор для контакту з каталізатором гідрокрекінгу. Продукти, що виходять із другого реактора, віддають тепло сировинної суміші і надходять у сепаратор високого тиску. Далі процес протікає як в одностадійній схемі.

Регенерація каталізаторапроводиться без його вивантаження в струмі інертного газу при Р= 3-5 МПа і температурі 480-520⁰С.

Угидроочистці нафтової сировиних розходження обумовлені необхідністю роботи при більш високому тиску. Реактори мають діаметр 4 м, висоту 30м і масу 500 т. Усередині них маються колосникові ґрати, куди завантажують каталізатор. На кожнім шарі каталізатора розміщають контактно-розподільний пристрій для змішання реагуючого потоку з холодним водновмісним газом, його охолодження і послідовного рівномірного розподілу. У верхній частині реактора установлюють фільтри для уловлювання продуктів корозії і механічних домішок щоб уникнути росту перепаду тиску і засмічення шару каталізатора.

Переробка нафтових газів

Процес призначений для одержання індивідуальних легких чи вуглеводнів углевоних фракцій високої чистоти з нефтезаводских газів. ГФУ- газофракціонірующіє установки поділяються по типі переробного сировини на ГФУ граничних і неграничних газів.

Установки складаються з наступних блоків:

1) блок виділення вуглеводнів С₃і вище з газоподібної сировини методом чи конденсації абсорбції;

2) блок деетанізації сировини;

3) блок ректифікації рідких вуглеводнів;

4) блок очищення сировини і готової продукції.

Сировиною служать гази, розчинені в нафті і, що виділяються при первинній перегонці на установках АТ і АВТ і гази, що виходять у процесі деструктивної переробки нафти.

Граничні гази одержують на установках АТ і АВТ, каталітичного риформинга і гідрокрекінгу.

Неграничні гази одержують на установках термічного і каталітичного крекінгу, піроліза і коксування.

На ГФУ граничних газів виділяють наступні вузькі углевоні фракції:

1) етановая - застосовується як сировина для піроліза, а також як холодоагент на установках депарафінізації олій;

2) пропанова - використовується як сировина для піроліза, у якості побутового зрідженого газу, холодоагенту;

3) ізобутанова - як побутовий зріджений газ, для одержання бутадієну-1,3(каучук), її додають до автомобільного бензину для підвищення тиску пар;

4) ізопентанова - використовується як сировина для виробництва каучуку, як компонент високооктанового бензину;

5) пентанова - використовується як сировина для піроліза, для одержання ароматичних спиртів;

На ГФУ неграничних газів одержують наступні фракції:

1) пропан-пропілени - використовують як сировина для процесів полімеризації й алкіліровання

2) бутан-бутеновая - використовують як сировина для виробництва полімерів

Технологічні схеми:

1) ГФУ граничних газів:

Газ через сепаратор подається на компресор. Стиснутий і нагрітий газ прохолоджується і конденсується у водяному й аміачному конденсаторах-холодильниках. Газові конденсати змішуються з головними фракціями установок первинної перегонки і каталітичного риформинга і подаються на блок ректифікації. У ректифікаційній колоні із сировини відокремлюють СН₄ і С₂Н_6,що конденсуються в аміачному конденсаторі-холодильнику, при цьому рідка фаза використовується як зрошення, а газова виводиться з установки. Потім фракції піддаються очищенню.

2) ГФУ неграничних газів:

Газ з установок каталітичного крекінгу надходить в абсорбер. Очищений газ стискають до 1,4 МПА і подають у фракціонірующий абсорбер під 22 тарілку. На цю же тарілку подається конденсат компресії. В абсорбер уводиться також нестабільний бензин, що є основним абсорбентом. З абсорбера газ надходить у стабілізатор. Унизу збирається стабільний бензин, угорі - пропіленова фракція. Потім здійснюють очищення газу моноетаноламіном (МЭА) від Н2S.

Приклади розрахунків:

Визначити необхідні витрати сировини G(см³/хв),якщо сировиною являється бензин С₈Н₁₈.Заданий режим піролізу:температура 800⁰С,час перебування у зоні реакціі 0,7 сек,витрати водяної пари 33% на бензин,об’єм реакційної зони 22см³.

Рішення:

Використовуємо формулу Линдена(для рідкої сировини):

G=V_h_,,де

Е=, =t

М_с-молекулярна маса сировини

V_р-об’єм реакційної зони

-масова доля сировини

-масова доля водяної пари

Знаходим відношення ,

Фактор жорсткості буде дорівнювати

Е=5,333+0,003446780-5,315=3,69

G==0,5см³/хв=30см³/год

Контрольні питання до лекції:

1.Дайте визначення процесу гідрокрекінга.

2.Дайте характеристику продуктів,які отримують після процесу гідрокрекінга.

3.Від чого залежить використання різних технологічнтх схем

гідрокрекінга ?

4.З яких блоків складається установки ГФУ ?

5.Які каталізатори використовуються при процесах полімерізації ?

6. З яких єтапів складається технологія виробництва олії ?

Лекція 8

Основні схеми нафтопереробного виробництва

План лекції

8.1.Основна схема заводу для виробництва автомобільного бензину

8.2.Основна схема заводу для переробки алкано-цикланової нафти

8.3.Основна схема заводу для переробки мазуту

8.4.Основна схема заводу для виробництва авіаційного бензину

Схема заводу для виробництва автомобільного бензину.

Для одержання автомобільного бензину з октановим числом 70 і більш уживають наступні дві схеми: бензино-асфальтова і схема з крекінг-залишком. Перша схема особливо вигідна тоді, коли потреба прилягаючого району в асфальті велика і якість гудрону з даної нафти цілком задовільно для виробництва асфальту.

Пряма перегонка нафти за атмосферно-вакуумною схемою ведеться з одержанням бензинового, лігроінового, гасового, легкого і важкого

дистилятов, у залишку - асфальтовий гудрон. Дистиляти малосернистих нафт – бензин, лігроін, гас можуть бути використані безпосередньо після неглибокого очищення як паливо для відповідних двигунів, якщо октанове число їхній достатнє велико. Солярові дистиляти можуть бути реалізовані як дизельне чи паливо направляються на крекінг.

При переробці високосернистої нафти бензин прямої перегонки очищається. Лігроїн піддається крекінгу. Отриманий дистилят містить менше сірки, чим вихідний лігроїн, але усе-таки вимагає кислотного очищення і вторинної перегонки. Гас окремо не одержують, він входить до складу легкого солярового дистиляту. І легкий , і важкий соляровий дистиляти направляються на термічний крекінг. Крекінг-бензин очищають сірчаною кислотою, защелачивають і піддають вторинній перегонці. Залишок вакуумної перегонки продувають повітрям і з нього одержують товарні сорти бензинів.

Гази крекінгу очищають від Н₂S і фракціонують для одержання газового бензину і сухого газу. Газовий бензин додають до товарного автомобільного бензину, сухий газ використовується як паливо. Для утилізації газоподібного сірководню необхідно створювати спеціальне виробництво(сернокислотний завод) або спалювати його.

2H₂S + 3O₂2 SO₂+ 2H₂O

дуже отрутний менш отрутний

У такий спосіб товарними продуктами при виготовленні по такій схемі є:

- автомобільний бензин, що складається з бензину прямої перегонки, крекінг-бензину, газового бензину і бензину загальної полімеризації;

- казанове паливо, що містить залишки крекінгу;

- асфальтовий гудрон;

- сірководень.

б) Схема заводу з крекінг-залишком

Вигідна при великих масштабах виробництва, коли можливий випуск асфальтового гудроназначительно перевищуючого потребу прилягаючих районів в асфальті. Вакуумна перегонка нафтової сировини виявляється непотрібної і предпочтительней крекінг важкої частини нафти. Дана схема вимагає будівництва численних проміжних резервуарів для збору продуктів з одних установок і подачі їх на подальшу переробку на наступні установки.

Схема заводу для виробництва авіаційного бензину.

Головним процесом заводу є атмосферна пряма перегонка нафти з одержанням бензину, лігроіна, керосино-соляровой фракції і мазуту. Бензин прямої перегонки малосернистих нафт після защелачивання може бути використаний безпосередньо для одержання товарних продуктів. Якщо октанове число бензину досить велико, він може бути використаний як основний компонент авіаційного бензину. Лігроїн прямої перегонки піддають крекінгу з метою одержання: сухого газу, фракцій, що містять бутан, бутен, пропан, пропен, дебутанизированного бензину, залишку. Дебутанизированний бензин використовується для готування товарного автомобільного бензину. Керосино-соляровая фракція прямої перегонки переробляється на установках каталітичного крекінгу з одержанням нестабільного бензину і каталітичного газойля.

Бензин направляється на газофракціоніровку, газойль - на термічний крекінг. Мазут прямої перегонки нафти утворить разом з каталітичним газойлем сировина для установки термічного крекінгу, продуктами якого є дебутанизованний бензин і крекінг-залишок.

Бензин каталітичного крекінгу , звільнений на ГФУ від бутану і більш легких вуглеводнів, надходить на установки каталітичного очищення. З її виходить нестабільний очищений бензин, легка лігроінова фракція і залишок. Лігроїнова фракція направляється до складу автомобільного бензину, а залишок відкачується в ємність казанового палива. На ГФУ додатково підкачуються рідкі головні фракції термічного крекінгу. Вона випускає наступні продукти: сухий газ паливного призначення, сировина каталітичного очищення, основний компонент авіаційного бензину, ізопентан і бутан-бутеновая фракція.

Установка для алкіліровання виробляє легкий і важкий алкілати і випускає у вільному виді н-бутан. Легкий алкілат додають в авіаційний бензин. Важкий алкілат разом з бутаном додають в автомобільний бензин.

Кінцеві продукти заводу:

- авіаційний бензин (куди входять:бензин каталітичного очищення, легкий алкілат і ізопентан);

- автомобільний бензин (куди входять: бензин прямої перегонки, бензин термічного крекінгу, лікроїн каталітичного очищення, важкий алкілат, бутан);

- казанове паливо.

Дебутанізація бензинів каталітичних процесів обов'язкова, а дебутанізація бензинів термічних процесів позбавляє їхніх пускових якостей.

Схема переробки алкано-циклановой нафти.

Дана схема містить у собі:

- сверхчітку ректифікацію для поділу бензинів на вузькі фракції (сильно детонують і з малою детонацією в двигуні);

- екстракцію легкого лігроїна виборчими розчинниками (наприклад, рідким сірчистим газом) з напрямком в авіаційний бензин високооктанових вуглеводнів. Основа цієї схеми одержання бензинів. Олії, що виробляють з гудрону, тільки залишковий, високов'язкі, гудрон використовують для одержання нафтового асфальтового бітуму( чи для коксування).

Схема переробки цикланової нафти.

У бензинових фракціях таких нафт зміст низкооктанових вуглеводнів відносно невелика. Порівняно високі октанові числа цих фракцій рівномірно знижуються з підвищенням температури википан. Низкокипящі фракції прямої перегонки можуть служити компонентами авіаційних бензинів.

При прямій перегонці безпосередньо відбирають бензинову фракцію до визначеної температури. Температура залежить від заданих антидетонаційних властивостей бензинових компонентів. У товарному бензині октанові числа будуть доведені до норми високооктановими компонентами і присадками. Чим більше температура добору бензинової фракції, тим більше її вихід від нафти, тим менше середнє октанове число.

У відношенні фракційної сполуки бензинів розглянутих нафт можливі два випадки:

1) Звичайно фракція до 90⁰С найбільш високоякісна і по октановому числу і по фракційній сполуці. Фракцію, що википає до 120⁰С, можна відібрати в 2,5 рази більше, чим першу. Фракцію, що википає до 160⁰С, у 3,5 рази більше, ніж першу, але з меншим октановим числом.

У всіх трьох випадках фракції мають надлишок низкокипящих вуглеводнів. Це дозволяє додавати такі фракції до високооктанових компонентів бензинів для поліпшення їхніх пускових властивостей і фракційної сполуки.

2) Інші нафти мають мало бензинових фракцій , а також мають недостатній зміст пускової фракції. При визначенні кінцевої температури добору бензинової фракції враховують, що при змішанні її з високооктановими компонентами прийдеться виправляти не тільки октанові числа, але і фракційна сполука.

Переробка мазуту.

1) Вакуумна перегонка з одержанням широкої дистилятної фракції і гудрону, фракція служить сировиною для термічного крекінгу, гудрон для одержання олій і нафтового бітуму.

2) Деасфальтизація пропаном і наступний крекінг деасфальтизированного продукту з використанням асфальту як дорожнього бітуму

3) Безпосередній термічний чи крекінг контактна переробка

4) Деструктивна гідрогенізація

Контрольні питання до лекції:

.Що включає в собі апаратне оформлення схеми заводів:

- для виробництва автомобільного бензину

- для виробництва мазуту

- для виробництва авіаційного бензину

- для переробки алкано-цикланової нафти?

Лекція 9

Особливості апаратного оформлення типових термічних та термокаталітичних процесів

9.1.Загальні принципи устаткування реакторів 9.2.Основні параметри роботи термокаталітичних реакторів та резервуарів 9.3.Погонорозподільна апаратура

Змістовий модуль 4.Характеристика каталітичних процесів переробки нафти

Лекція 10

Основи механізму, хімізму та кінетики каталітичного крекінгу, основні каталізатори процесу

План лекції

10.1.Механізм процесу каталітичного крекінгу

10.2.Хімізм процесу каталітичного крекінгу

10.3.Кінетика процесу каталітичного крекінгу

10.4.Характеристика та механізм дії основних каталізаторів процесу каталітичного крекінгу

Характеристика каталізаторів процесу

Синтетичні каталізатори мають аморфну структуру. Їх добувають взаємодією розчинів рідкого скла та сульфату алюмінію Al2(SO4)3.При змішуванні… Зараз на багатьох установках використовують каталізатори нового типу – на… Природні цеоліти – це мінерали, які складаються із водневих розчинів алюмосилікатів кальцію, натрію та інших металів.…

Регенерація каталізатора

вуглеводні→смола→асфальтени→карбоїди При регенерації каталізатора, коли відкладення коксу згорають при взаємодії із… Для цеолітових каталізаторів необхідна глибока регенерація, тому що із-за їх високої активності, в першу чергу…

Основи механізму, хімізму та кінетики каталітичного крекінгу

- бензин містить багато ізопарафінів та ароматичних вуглеводнів; - газ виходить «важкий», із високою концентрацією ізобутану та олефінів… - газойлеві фракції містять багато полі циклічних ароматичних вуглеводнів;

Лекція 11

Каталітичний риформінг

11.1.Загальна характеристика процесу 11.2.Каталізатори процесу та їх регенерація 11.3.Гідроочищення дистилятних фракцій

Гідроочищення дистиллятних фракцій

Цей процес підвищує стабільність палив, знижує корозійну активність, поліпшує колір і запах. Основними реакціями є: 1) гідрогенізація сірчистих сполук

Лекція 12

Каталітичний крекінг та каталітична ізомеризація легких н—парафінів

12.1.Загальна характеристика процесу каталітичного крекінгу 12.2.Загальна характеристика процесу каталітичної ізомеризації 12.3.Апаратне оформлення процесів каталітичного крекінгу та каталітичної ізомерізації

Ізомеризація парафінових вуглеводнів.

Процес призначений для підвищення октанового числа пентан-пентанових фракцій бензинів, що википають до 70 ⁰С, і одержання індивідуальних ізопарафінових вуглеводнів - ізобутану і ізопентана з н- бутану і н- пентану

CH₃– CH₂– CH₂- CH₃® ізобутан

н- бутан

С₅Н₁₂® ізопентан

н- пентан

Каталізатор:метали - платина, палладій з носієм фторированним чи хлорованим оксидом алюмінію.

При температурі 360-420 ⁰С використовують платину з оксидом алюмінію і фтором (високотемпературні каталізатори).

При температурі 230- 380 ⁰С використовують метали з цеолітом (середнетемпературні каталізатори).

При температурі 100-200 ⁰С використовують платину з оксидом алюмінію з хлором (низькотемпературні каталізатори).

Очищення світлих нафтопродуктів (палив).

Застосовуються наступні процеси: гідрокаталітичні, екстракціонні і хімічні.

Екстракціонні: самий розповсюджене - фурфурольне відчищення газойлей.

Хімічні: найпоширеніший - каталітична демеркаптанизация

Фурфурольне очмщення газойлей.

Призначення: видалення з газойлей поліциклічні ароматичні продукти: вуглеводнів і смолистих сполук.

Сировина: прямогонні газойлі і крекинг-газойлі.

Цільові продукти:очищені газойлі (рафінати), що направляються надалі на каталітичну чи гідрокаталітичну переробку (крекінг,гідрокрекінг). Побічний продукт (екстракт) використовується як компонент грубного палива.

Розчинник: фурфурол

Каталітична демеркаптанизація.

Призначення: зниження корозійної агресії палив шляхом перекладу меркаптанів у дисульфіди з наступним їх повним чи частковим видаленням

RSH + NAOH = RSNA + H₂O

2RSNA + ½ O₂+ H₂O= RSSR + 2NAOH

Якщо використовувати розчин каталізатора, то процес називається мерокс,якщо стаціонарний шар каталізатора то процес називається бендер.

Сировина:зріджені гази (пропан, бутан), бензинові, гасові і дизельні фракції.

Каталізатор:комплексні сполукиметалів VI групи головної підгрупи в розчині NAOH.

Деасфальтизація пропаном.

У процесі деасфальтизації трапляється одночасно два процеси: 1) коагуляція й осадження асфальтсмолистих речовин, що ідуть з асфальтом; 2) екстракція вуглеводнів, що ідуть у деасфальтизат.

Змістовий модуль 5.Характеристика термічних процесів переробки нафти

Лекція 13.

Загальна характеристика термічних процесів переробки нафти

13.1.Основні умови проведення процесу 13.2.Процес термічного крекінгу під тиском 13.3.Коксування важкої нафтової сировини

Технологічний опис і режим роботи установки

У промисловій практиці застосовують наступні різновиди термічного крекінгу : глибокий крекінг дистилятної сировини, легкий крекінг гудронів і мазуту… Глибокий, або жорсткий крекінг, здійснюваний при 530-550 °С, призначений для… Перспективною сировиною для здобуття голчаного коксу є малосірчисті важкі газойли каталітичного і термічного крекінгу…

Вісбрекінг.

Вісбрекінг проводять за менш тяжких умов, чим термокрекінг, унаслідок того, що по - перше, перероблять важче, отже, сировина, що легше… При відносно невисоких температурах і протіканні реакцій в рідкій фазі крупні… R1R2 R1* + R2

Термічний риформінг

Термічний риформінг є особливим виглядом крекінг-процесу, у котрого є метою перетворення низькооктанового лігроїну на високооктанові бензини.… Термічний риформінг проводиться у відносно тяжких умовах - в інтервалі… При риформінге відбувається зміна хімічного складу вихідної сировини. В результаті утворення вуглеводнів з нижчою…

Піроліз

Піроліз - перетворення органічних сполук в результаті деструкції їх під дією високої температури. Зазвичай термін використовують у вужчому сенсі і… Піроліз- один з найважливіших промислових методів здобуття сировини для… Сировина для піролізу вельми всіляко: від газоподібних вуглеводнів (етану, пропана) до важких дистилятів і сирої…

Коксування.

Коксування нафтової сировини - його глибокий термічний крекінг, при 450-540 °С з метою здобуття нафтового коксу, а також вуглеводневих газів,… Сповільнене (напівбезперервне) коксування, найбільш поширено в світовій… нагрівається в трубчастих печах до 490-510 °С і поступає в коксові камери - порожнисті вертикальні циліндрові апарати…

Лекція 14

Реакційне обладнання термічного крекінгу

14.1.Реакційні змійовики та камери установок термічного крекінгу під тиском 14.2.Реакційні апарати установок коксування важких нафтових залишків 14.3.Печі та реактори установок піролізу нафтової сировини

Лекція 15

Теоретичні основи термічного крекінгу нафтової сировини

План лекції

15.1.Основи термодинаміки термічного крекінгу

15.2.Основи хімізму та механізму термічних перетворень

15.3.Основи кінетики термічних процесів

15.4.Основні фактори промислових процесів термічного перетворення нафтової сировини

Термічний кре́кінг — високотемпературна переробка нафти та її фракцій з метою отримання, як правило, продуктів з меншою молекулярною масою — легких моторних і котельних палив, неграничних вуглеводнів, високоароматизованої сировини, нафтового коксу.

Фізико-хімічні основи процесу

Термічний крекінг

Первинна реакція термічного крекінгу, який для простоти доцільно розглянути на прикладі н-алкану, є гомолітичним розщепленням вуглець - вуглецевого… Радикал RCH2 може далі атакувати алкан, в результаті чого утворюється нижчий… Новий радикал підлягає потім beta-розщепленню, при якому виходять alfa- олефін і менший первинний радикал:

Залежність крекінг - процесу від температури

Високе октанове число одержується при глибшій конверсії за прохід і звичайно залежить від ступеня стабільності вуглеводнів нафти, спрямованих в зону… У тих випадках, коли застосовувалась висока температура, вважали, що крекінг… При достатньому збільшенні часу перебування сировини в зоні реакції, тобто при значному зменшенні швидкості подачі…

Хакактеристика продуктів термічного крекінг - процесу

Газ, що містить фракції С4, що отримують при крекінг - процесах високого тиску, має, приблизно, наступний склад: Таблиця 15.1.

Змістовий модуль 6. Сучасні схеми переробки нафти. Охорона навколишнього середовища

Лекція 16

Основні профілі НПЗ, склад НПЗ, його устаткування, товарна продукція

План лекції

16.1.Резервуарне господарство НПЗ, товарний та сировинний парки

16.2.Характеристика товарної продукції НПЗ

16.3.Послідовність операцій наповнювання резервуарів

16.4.Системи водопостачання НПЗ

Загальнозаводські і цехові допоміжні пристрої і устаткування на НПЗ.

Склад заводу

- основні технологічні установки;

^-допоміжні технологічні установки(змішувальні станції, установки для готування адсорбентів, каталізатора і т.д.);

^-загальнозаводське господарство;

^-адміністративно-хозяственні спорудження(заводоуправління, гараж, пожежне депо);

Загальнозаводське господарство

- пристрій для прийому сировини і наливу товарних продуктів; - система технологічних трубопроводів з насосними станціями для… - ТЭЦ з мережами паропроводів, конденсаторопроводів й електромереж;

Товарна продукція.

- бензини; дизельне паливо; гас; різні олії; зріджені чи газоподібні індивідуальні вуглеводні; ароматичні продукти(бензол, толуол, ксилол); мазути;… Товарні продукти одержують як шляхом виділення на окремих технологічних… - нафта(у сировинних парках)-резервуар з дахом, що плаває, чи понтоном.

Лекція 17

Охорона навколишнього середовища

17.1.Нормування атмосферних забруднень та вмісту шкідливих речовин у зовнішньому середовищі 17.2.Запобігання забруднення повітря сполуками сірки 17.3.Устаткування очищення стоків води на НПЗ

ПДК (мг/л) шкідливих речовин у стічних водах, що надходять у водойми

Нафта і нафтопродукти – 0.1 - 0.3

Бензол - 0.5

Фенол - 0.001

При гігієнічному нормуванні хімічні речовини в ґрунті виходять із установлення концентрації речовин, що гарантували б надходження їх у контактуючі з ними середовища на рівні величин, що не перевищують ПДК для водойми і повітря і припустимих концентрацій шкідливих речовин у вирощуваних культурах.

Відходи НПЗ

Самим великим джерелом забруднення атмосферного повітря є заводські резервуари для нафти і нафтопродуктів. Викид здійснюється через спеціальні…

Зниження технологічних втрат нафтопродуктів в атмосферне повітря

Знизити втрати нафтопродуктів і забруднення навколишнього атмосферного повітря дозволяють наступні заходи:

- зменшення викидів запобіжних клапанів (автоматичне регулювання тиску в апаратах); розрахунковий робочий тиск в апаратах на 20% повинне перевищувати оперативне технологічне;

- переклад технологічних установок на пряме харчування і передачу готової продукції в товарні резервуари, минаючи проміжні ємності;

- заміна насосів на бессальникові;

- герметизація торцевими чи ущільнювачами протитиском чепцевих ущільнень насосів і компресорів;

- ліквідація аварійних скидань;

- своєчасне видалення нафтопродуктів із дзеркала прудов-нокопителей і нафтоловушек;

- спорудження смолоскипового господарства.

Схема вловлювання важких вуглеводнів

очищений газ на смолоскип

газ у паливну мережу

паливний

газ

конденсат на ГФУ

1 – компресор

2 – газгольдер

3 – установка для очищення газу від S

4 - сепаратор

Смолоскипове господарство НПЗ необхідно проектувати з урахуванням повного уловлювання й утилізації пальних газів і пар, що скидаються по лінії “газ на смолоскип”, і конденсату нафтопродуктів, що утворяться в самій смолоскиповій системі. На 1 млн. т нафти, що переробляється, необхідно приймати як мінімум 2 газгольдери загальною місткістю 1.5 – 2.0 тис. м³; 2 рідинні ємності по 50 – 100 м³ на кожнім смолоскипі; продуктивність компресорів з розрахунку 650 м³/ м з автоматичним пуском компресорів по імпульсі від положення дзвону газгольдера.

Запобігання забруднення атмосферного повітря сполуками сірки

При втрати сухих газів неминуче губиться і H₂S, зміст якого в повітрі не повинне перевищувати 0.008 м³/ м. Утрати H₂S залежать від схеми сіроочистки газів. Втрати H₂S нижче, якщо газ очищується до газофракціонування. У випадку очищення газу від сірки після газофракціонування спостерігаються істотні втрати H₂S.

Для виділення H₂S з газів може бути використані наступні процеси з одержанням концентрації H₂S:

- поглинання розчинами етаноламіаку

- поглинання холодним метанолом

- поглинання розчином K₃PO₄

- вакуумно-карбонатний метод

процеси з одержанням елементарної сірки:

а) мишьяково-содовий метод

б) щелочно-гідрохіноновий метод

в) гарячий поташний метод

г) сухий метод з використанням Fe(OH)₃

д) поглинання активним вугіллям.

Контрольні питання до лекції:

1.Які шкідливі речовини знаходяться у водяному середовищі та у грунті ?

2.Які джерела викидів у атмосферу ?

3.Перелічити засоби зниження технологічних утрат нафтопродуктів.

Лекція 18

Очищення технологічних потоків НПЗ

18.1.Споруди очищення стичної води НПЗ 18.2.Сушіння заводських газів 18.3.Абсорбенти та їх регенерація

Методи очищення Н2О

2) хлорування, озонування; 3) підкислення, подщелачивание, фосфатування (підтримування рН); 4) уведення фтористих сполук, при їхньому недоліку і сірчанокислому глиноземі – при надлишку (підтримка концентрації…

Література

Основна література

1.Смидович Е.В .Технология переработки нефти и газа.- Москва. «Химия», 1991.- 324с.

2.Танатаров М.А. Технологические расчеты установок переработки нефти.-Москва «Химия», 1997.- 352с

3.Пархоменко В.Е. Технология переработки нефти и газа. – Москва «Химия», 1993.- 356с.

4.А. Скобло, И. Трегубова. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.- М.: Машиностроение, 1996.- 335с.

5.Практикум по технологии переработки нефти /Под. редакцией Е.В.Смидович, И.П.Лукашевич/. – Москва. «Химия», 1992.- 145с.

6.А.Кузнецов, С. Кагерманов, Е.Судаков. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности.- М.: Машиностроение, 1995.- 457с.

7.А.Г. Сарданашвили, А.И.Львова. Примеры и задачи по технологи переработки нефти и газа.- Москва. «Химия», 1980.- 256с.

8.Технологія нафтопереробки. Конспект лекцій для студентів спеціальності 6.05050315 «Обладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних матеріалів» ІМБ/ Укладач Т.М.Панова – Одеса: ОНПУ, 2004- 87с.

Додаткова література

9.Практикум по общей химической технологии. Под ред. И.П. Мухленова. – М.: «Высшая школа», 1983 – 423 с.

10.Справочник нефтепереработчика.Под ред. Г.А. Ластовкина, Л.: Химия, 1986 – 478 с.

11.Е.В. Смидович. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов.- М.: Химия, 1990 – 323 с.

12.Методичні вказівки до самостійних занять з дисципліни «Технологія нафтопереробки» для студентів спеціальності 6.05050315 «Обладнання хімічних виробництв підприємств будівельних матеріалів» ІМБ/ Укладач Т.М.Панова – Одеса: ОНПУ, 2011- 13с.

13.Методичні вказівки до практичних занять «Розрахунок насосів різних типів з дисципліни „Технологія нафтопереробки» для студентів спеціальності 6.05050315 «Обладнання хімічних виробництв підприємств будівельних матеріалів» ІМБ/ Укладач Т.М.Панова – Одеса: ОНПУ, 2005- 11с.

Навчальне видання

Укладач: Тетяна Миколаївна Панова