Технология первичной перегонки нефти

Автор: Пользователь скрыл имя, 03 Мая 2015 в 17:04, реферат

Краткое описание

Процесс первичной перегонки нефти. Основные свойства продукта. Основное технологическое оборудование установки по первичной переработке нефти. Режимные параметры работы колонны.

Оглавление

Введение
1. Исходное сырье для получения мазута
2. Основные свойства продукта первичной перегонки нефти
2.1 Физико-химические свойства мазута
2.2 Область применения мазута
3. Способы получения мазута и особенности выбранного метода
3.1 Описание технологической схемы получения мазута
4. Основное оборудование в технологической схеме получения мазута
5. Описание конструктивной схемы и работы ректификационной колонны
6. Воздействие процессов первичной перегонки нефти на окружающую среду
6.1 Состав соединений, выбрасываемых в атмосферный воздух и их влияние на живые организмы
6.2 Влияний загрязнения на человека
7. Перспективы развития технологии производства мазута
Список литературы

Файлы: 1 файл

Общая химическая технология Реферат.docx

— 172.67 Кб (Скачать)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

Дисциплина            Общая химическая технология

Тема: Технология первичной перегонки нефти

 

 

 

 

 

Исполнитель:

 

студент группы

         
           

Руководитель:

 

преподаватель

         
           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск – 2015

 

 

Содержание

Введение

  1. Исходное сырье для получения мазута
  2. Основные свойства продукта первичной перегонки нефти
    1. Физико-химические свойства мазута
    2. Область применения мазута
  3. Способы получения мазута и особенности выбранного метода
    1. Описание технологической схемы получения мазута
  4. Основное оборудование в технологической схеме получения мазута
  5. Описание конструктивной схемы и работы ректификационной колонны
  6. Воздействие процессов первичной перегонки нефти на окружающую среду
    1. Состав соединений, выбрасываемых в атмосферный воздух и их влияние на живые организмы
    2. Влияний загрязнения на человека
  7. Перспективы развития технологии производства мазута

Список литературы

3

4

5

5

6

7

8

11

12

 

15

 

15

 

18

21

22


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Перегонка нефти была известна еще в начале нашей эры. Этот способ применяли для уменьшения неприятного запаха нефти при ее использовании в лечебных целях. В небольшом количестве нефть перегоняли в колбах, а в большем ─ в кубах.

В 1823 г. завод по перегонке нефти соорудили вблизи Моздока крепостные крестьяне, мастера смолокурения братья Дубинины. Нефтеперегонная установка представляла с собой железный куб с медной крышкой, вмазанный в печь. Из крышки куба выходила трубка, проходящая через бочку с водой. Пары нефти, выделяющиеся при ее нагреве, охлаждались водой и конденсировались. Как только эта жидкость начинала темнеть, топку тушили, а густой остаток в кубе - мазут - выбрасывали. Из 40 ведер нефти получали 16 ведер фотогена (аналога керосина). Двадцать ведер оставалось в кубе в виде мазута, а 4 «угорали» - терялись в процессе перегонки.

Совершенствовалась техника перегонки нефти. Первоначально она производилась в кубах периодического действия. Однако такая технология перегонки не обеспечивала надежного разделения нефти на фракции, поскольку температурные границы отбираемых фракций определялись «на глазок».

Со временем кубовые установки превратились в кубовые батареи - набор соединявшихся друг с другом кубов, каждый из которых служил для получения определенной нефтяной фракции. К концу XIX в. были разработаны кубовые батареи непрерывного действия. В них использовался принцип регенерации тепла: получаемые горячие нефтяные фракции отдавали свое тепло нефти, поступающей на переработку. Это позволило резко увеличить производительность установок. Так, установка, предложенная в 1886 г. В.Г. Шуховым  Ф.А. Инчиком, позволяла ежесуточно перегонять количество нефти, в 27 раз превышающее объем аппарата, тогда как аналогичный показатель для куба периодического действия равен 1,5, а для кубовой батареи – 4.

На протяжении почти  всего XIX в. целью перегонки нефти было, в основном, получение керосина. Его качество и выход зависели от природы нефти, технологии ее перегонки и других факторов.

Наряду с перегонкой развивались и другие способы нефтепереработки. В 1879 г. при консультации Д.И. Менделеева недалеко от Ярославля был построен первый в мире завод для производства смазочных масел из мазута. А в 1891 г. В.Г. Шухов и С. Гаврилов изобрели способ получения легких углеводородов расщеплением тяжелых углеводородов при высоких температуре и давлении. Данный процесс получил название крекинга.

 

  1. Исходное сырье для получения мазута

 

Уже второе столетие нефть играет решающую роль в снабжении человечества энергией. Кроме того, она является ценнейшим сырьем для нефтехимического синтеза, а также для производства продуктов различного назначения - от растворителей до кокса и технического углерода. Россия - одна из основных нефтедобывающих стран мира, обладающая огромными запасами нефтяного сырья, и нефтяная отрасль в энергетическом секторе экономики работает по-настоящему в конкурентных условиях. Проблема рациональной глубокой переработки нефти, получения качественных продуктов с улучшенными экологическими свойствами весьма актуальна. В этой связи подготовка нефти к переработке и первичная переработка - прямая перегонка - имеют огромное значение. Разделение нефти на фракции на атмосферно-вакуумных установках - важная стадия в общей схеме переработки, обеспечивающая сырьем все технологические установки нефтеперерабатывающего предприятия.  
Превращение отечественной нефтеперерабатывающей промышленности в наукоемкую отрасль экономики XXI века трудно представить себе без дипломированных инженеров-технологов, владеющих современными представлениями о природе нефтяного сырья, новейшими мировыми достижениями в области теории и практики технологии переработки нефти, нефтезаводского оборудования и т. д. Структура переработки нефти в различных регионах и странах отличается, несмотря на общемировые тенденции в развитии отрасли. Она в значительной степени зависит от экономических и экономико-географических особенностей потребления разных нефтепродуктов в каждой конкретной стране (или группы стран в регионах); наличия самой нефти, других энергоносителей, степени автомобилизации, потребностей химических производств в углеводородных полупродуктах, совершенства техники, технологии нефтеперерабатывающих предприятии. Лидерство Северной Америки в производстве бензина обусловлено размерами автопарка, особенно в США. Ведущая роль Азии и Западной Европы в получении мазута определяется использованием его на тепловых электростанциях. Дизельное топливо в ведущих регионах его потребления используется на разных видах транспорта (в США - железнодорожный, автомобильный, водный; в Восточной Европе - автомобильный). Основные данные о нефтяной отрасли: они показывают нам, что доля развивающихся стран в этих запасах составляет 86%, доля стран - членов ОПЕК-77%, а доля стран ближнего и Среднего Востока- 66%. Важно обратить внимание и на то, что запасы свыше 10 млрд. т имеют только пять стран Персидского залива. Что касается запасов нефти в бывшем СССР, то в западных источниках они обычно оценивались в 8-10 млрд. т.

Исходя из того, что на долю России приходится 85% всех запасов бывшего СССР (Казахстана - 9%, Азербайджана-2,3%, Туркменистана-2%), все запасы, по-видимому, можно оценить примерно в 7,5 млрд. т. Впрочем, согласно другим источникам только в недрах Тюменской области залегает 12,8 млрд. т нефти.  
B начале ХХ века добыча нефти велось в 20 странах мира, а больше всего ее добывали США, Венесуэла и Россия. K 1940 году число нефтедобывающих стран увеличилось до 40, причем основными производителями были США, СССР, страны Ближнего Востока и Венесуэла. B 1970 году нефтедобывающих стран стало уже 60, а в 1990 году - 80. B 50-х годах в число нефтедобывающих стран мира вошли Китай, Индия, Алжир, в 60-х годах - ОАЭ, Нигерия, Ливия, Египет, Австралия, в 70-х годах - Великобритания, Норвегия. Если до конца 60-х годов более 1/2 мировой добычи нефти давали страны Западного полушария, то затем первенство перешло к странам Восточного полушария [4].

 

  1. Основные свойства продукта первичной перегонки нефти

 

Мазут – жидкийуглеводородный продукт темно-коричневого цвета. Тяжелый остаток после перегонки из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350—360°С. Мазут- это сборная солянка из углеводородов с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль, нефтяных смол с молекулярной массой 500—3000 и более г/моль, асфальтенов, карбоидов, карбенов, и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca) [3].

 

2.1 Физико-химические свойства мазута

 

Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени выгонки дистиллятных фракций и характеризуются следующими параметрами : вязкость 8—80 мм²/с (при 100 °C), плотность 0,89—1 г/см³ (при 20 °C), температура застывания 10—40°С, содержание серы 0,5—3,5 %, золы до 0,3 %, минимальная выделяемая теплота при горении 39,4—40,7 МДж/моль.распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте представлено в таблице 1:

Таблица 1

 

Смолы

Асфальтены

Карбены и карбоиды

Мазутатмосферной перегонки

     

Сернистая нефть

Малосернистая нефть

Мазут вторичной переработки

13,6

14,0

10,2

0,9

0,1

8,4

0,035

0,03

0,9


 

 

Основными характеристиками мазута является: плотность, вязкость, и температура застывания [3].

 

2.2 Область применения мазута

 

Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. B связи с необходимостью углубления ее дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты, выкипающие в пределах 350-420, 350-460, 350-500 и 420-500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум.

Основные потребители мазута - промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство.

Мазут занимает четвёртое место после нефти, газа и дизельного топлива в структуре экспорта России (в денежном выражении). 

Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла для смазки различных механизмов. Перегонку ведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипения углеводородов и избежать разложения их при нагревании. После перегонки мазута остаётся нелетучая тёмная масса — гудрон, идущая на асфальтирование улиц.

Топливо мазутное суперлегкое используется в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, на предприятиях теплоснабжения, а также на судах морского и речного флота [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Способы получения мазута и особенности выбранного метода

 

Подготовленная на ЭЛОУ нефть поступает на установки первичной перегонки для разделения на дистиллятные фракции и мазут или гудрон. Полученные фракции и остаток, как правило, не соответствуют требованиям ГОСТ на товарные нефтепродукты. Поэтому для их облагораживания, а также углубления переработки нефти продукты, полученные на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки, используются в качестве сырья вторичных (деструктивных) процессов в соответствии с вариантом переработки нефти.

Технология первичной перегонки нефти имеет целый ряд принципиальных особенностей, обусловленных природой сырья и требованиями к получаемым продуктам. Нефть как сырье для перегонки обладает следующими свойствами: имеет непрерывный характер вскипания, невысокую термическую стабильность тяжелых фракций и остатков, содержащих значительное количество сложных малолетучих и практически нелетучих смолистоасфальтеновых и серо-, азот- и металлорганических соединений, резко ухудшающих эксплуатационные свойства нефтепродуктов и затрудняющих последующую их переработку.  
Поскольку температура термической стабильности тяжелых фракций примерно соответствует температурной границе деления нефти между дизельным топливом и мазутом по кривой ИТК, первичную перегонку нефти до мазута проводят обычно при атмосферном давлении, а перегонку мазута — в вакууме. Выбор температурной границы деления нефти при атмосферном давлении между дизельным топливом и мазутом определяется не только термической стабильностью тяжелых фракций нефти, но и технико-экономическими показателями процесса разделения в целом. В некоторых случаях температурная граница деления нефти определяется требованиями к качеству остатка. Так, при перегонке нефти с получением котельного топлива температурная граница деления проходит около 300 0С, т.е. примерно половина фракции дизельного топлива отбирается с мазутом для получения котельного топлива низкой вязкости

Однако такой вариант в настоящее время не является основным. В последние годы для расширения ресурсов дизельного топлива, а также сырья каталитического крекинга–наиболее важного и освоенного процесса, углубляющего переработку нефти–на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки (АТ и АВТ) осуществляется все более глубокий отбор дизельной фракции и вакуумного газойля соответственно. Для получения же котельного топлива заданной вязкости используется процесс висбрекинга1 тяжелого остатка вакуумной перегонки. 

Таким образом, вопрос обоснования и выбора температурной границы деления нефти зависит от вариантов технологических схем перегонки нефти и мазута и вариантов переработки нефти в целом. 

Обычно перегонку нефти и мазута ведут соответственно при атмосферном давлении и в вакууме при максимальной (без крекинга) температуре нагрева сырья с отпариванием легких фракций водяным паром. Сложный состав остатков перегонки требует также организации четкого отделения от них дистиллятных фракций, в том числе и высокоэффективной сепарации фаз при однократном испарении сырья. Для этого устанавливают отбойные элементы, что и позволяет избежать уноса капель паровым потоком [3]. 

 

3.1 Описание технологической схемы получения мазута

Рис 1. Схема перегонки нефти на современных двухколонных установках АВТ: 
1 — сырьевой насос; 2 — теплообменники; 3 — конденсаторы-холодильники; 4 — насос

 «горячей струи»;5 — холодильники; 6 — печь; К-1 и К-2 — ректификационные колонны

Обезвоженная и обессоленная на ЭЛОУ нефть насосом 1 подается в теплообменники 2, нагревается до 220–230 оС, после чего подается в ректификационную колонну К-1, где отбирается легкая фракция бензина и газ. Неиспарившийся остаток стекает в нижнюю часть колонны по тарелкам. Для поддерживания необходимого теплового режима низа колонны К-1 в нижнюю ее часть подается из печи 6полуотбензиненная нефть («горячая струя»). Поток паров из эвапорационного пространства колонны 1 смешивается с потоком паров, отпаренных из полуотбензиненной нефти, и направляется в качестве орошения в верхнюю часть колонны [3].

К-1. На каждой тарелке за счет контакта стекающей с верха колонны флегмы холодного орошения с восходящим потоком паров происходит тепло- и массообмен, пары при движении вверх постепенно облегчаются на каждой вышерасположенной тарелке, достигая на верхней тарелке заданного качества. В результате этого удаляется примерно половина бензиновой фракции с концом кипения 130–140 оС, которая конденсируется и охлаждается до 40–45 оС в конденсаторе-холодильнике 3 и после смешения с более тяжелой бензиновой фракцией из колонны К-2 направляется на стабилизацию (удаление растворенного газа) и далее — на вторичную перегонку. На рисунке колонны стабилизации и вторичной перегонки не показаны. Насосом 4 горячая полуотбензиненная нефть из колонны К-1 подается в трубчатую печь 6, где нагревается до 340–350 оС и поступает в эвапорационное пространство основной ректификационной колонны К-2.

Информация о работе Технология первичной перегонки нефти