Курсовая работа (т): Переработка нефти на атмосферно-вакуумных трубчатых установках

Переработка нефти на атмосферно-вакуумных трубчатых установках

ВВЕДЕНИЕ

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их в качестве компонентов товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех НПЗ. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья.

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

В зависимости от направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными и соответственно этому - варианты переработки нефти.

Установки АВТ (атмосферно-вакуумные трубчатки) предназначены для первичной переработки нефти методом многократного (двух- и трехкратного) испарения. При первичной переработке нефти используются физические процессы испарения и конденсации нефтяных фракций, в то время как вторичные процессы переработки базируются в основном на деструктивных методах (термический, каталитический крекинг, гидрокрекинг, каталитический риформинг, изомеризация и др.).

Переработка нефти на АВТ с многократным (чаще всего - трехкратным) испарением заключается в том, что сначала нефть нагревают до температуры, позволяющей отогнать из нее фракцию легкого бензина. Далее полуотбензинеиную нефть нагревают до более высокой температуры и отгоняют фракции тяжелого бензина, реактивного и дизельного топлива, выкипающие до температур 350-360˚C.

Остаток от перегонки (мазут) подвергается перегонке под вакуумом с получением масляных фракций или вакуумного газойля (сырье установок каталитического или гидрокрекинга). Установки АВТ, как правило, комбинируются с установками подготовки нефти к переработке (обезвоживание и обессоливание на ЭЛОУ). Кроме того, используются установки вторичной перегонки бензина для получения узких бензиновых фракций.

Еще более существенные экономические преимущества достигаются при комбинировании АВТ (или ЭЛОУ-АВТ) с другими технологическими процессами, такими как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т.д.

Перспективами развития установок АВТ является модернизация и повышение эффективности действующих контактирующих устройств, внедрение современных систем автоматизации, снижение потерь нефти и нефтепродуктов.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

.1 Характеристика перерабатываемой нефти

В Узбекской ССР имеются три нефтегазоносных района - Ферганская и Таджикская впадины и Бухаро-Хивинская нефтегазоносная область.

Ферганская депрессия расположена внутри Тянь-Шанской горной впадины и является структурной единицей эпиплатформенного орогена. Нефть и газ в Фергане добываются только в прибортовой части впадины, центральная же часть ее мало разведана. Разрез Ферганской впадины включает юрские, меловые, палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения. Меловые отложения представлены морскими, лагунными и континентальными образованиями. В ряде мест эти отложения нефтегазоносны (Северный Сох, Северный Риштан, Ходжиабад, Южный Аламышик и др.).

Нефти Ферганы являются малосернистыми, смолистыми и высокопарафинистыми.

Общее содержание светлых фракций, выкипающих до 350°C, составляет 42-55% при содержании бензиновой фракции до 200°C 18-25%.

По групповому углеводородному составу ферганские нефти относятся к парафино-нафтеновому типу. Содержание парафиновых углеводородов во фракциях, выкипающих до 200°C, составляет 50-60%, ароматических 11-20% и нафтеновых 26-33%. Во фракциях, выкипающих выше 200°C, содержание ароматических углеводородов несколько повышается. Исключением является высокоароматизированная нефть из меловых отложений месторождения Южного Аламышика, где содержание ароматических углеводородов в бензине до 150°С равно 39%, а с повышением температуры выкипания фракций количество ароматических углеводородов уменьшается.

Бензины с температурами выкипания до 150°C могут служить компонентами к авиационным бензинам, а с концом кипения 180 и 200°C - к автомобильным. Все бензины низкооктановые (47-52 пункта), поскольку в их составе преобладают парафиновые углеводороды.

Легкие керосины с температурами выкипания 120-240 и 12-280°C могут быть получены с выходом от 16 до 30%. Эти фракции характеризуются отсутствием меркаптановой серы, содержание общей серы находится в пределах требований технических норм.

Керосиновые фракции (150-280 и 150-320°C) по основным показателям отвечают требованиям на осветительные и тракторные керосины, выход которых составляет 20-30% на нефть.

Дизельные фракции, отобранные в различных температурных пределах выкипания, отличаются высокими цетановыми числами (50-54) и сравнительно высокими температурами застывания, что позволяется получать только летние сорта дизельных топлив.

Средний выход масляных фракций данного района составляет 25%.

Остатки с различными температурами отбора имеют высокие температуры застывания, вследствие чего ферганские нефти не могут быть рекомендованы для получения мазутов и дорожных битумов.

Таблица 1.1 - Основные физико-химические свойства Южно-Аламышикской нефти

1.2 Построение кривых разгонки нефти

Основные кривые разгонки нефти: кривая ИТК (истинных температур кипения), кривая молекулярной массы и кривая относительной плотности.

Для построения кривой ИТК нефти используются данные таблицы "Потенциальное содержание фракций в нефти", которые имеются в справочнике "Нефти СССР", т. 4.

Таблица 1.2 - Данные для построения кривой ИТК Южно-Аламышикской нефти

На основании данных таблицы 1.2 строится кривая ИТК нефти в координатах: температура, о C- массовый суммарный выход, % на нефть.

Построение ведется следующим образом. Сначала откладывается на оси абсцисс выход газа (0,3%) и из этой точки восстанавливается перпендикуляр. На шкале температур (ордината) из точки, соответствующей 28оС, также проводится перпендикуляр. На пересечении этих перпендикуляров находим первую точку кривой ИТК. Следующие точки получаются путем пересечения двух перпендикуляров, проведенных из точек: температура 60оC - суммарный выход (1,3%); температура 100о С - суммарный выход 2,8 % и т.д. Плавно соединяя соответствующие точки, получим кривую ИТК нефти.

Выше температуры 500оС кривую ИТК следует продолжить до пересечения со средней ординатой остатка (88,75%) как продолжение прямой линии ИТК на участке 450-500оС. Температура, соответствующая точке пересечения, является средней температурой кипения остатка.

Начало кипения нефти определяется пересечением луча, проведенного через точки (0,3%; 28 о С) и (1,3%; 60 о С) с нулевой ординатой.

; Х=10; Следовательно начало кипения tнк =28-10=18оС.

; Х=73; Следовательно tост=573оС.

Кривые ИТК вычерчиваются на миллиметровке, затем проводятся средние ординаты фракций и при их пересечении с кривой ИТК определяются средние температуры кипения каждой фракции (ti).

Плотность фракций рассчитывается по формуле:

Молярная масса фракций рассчитывается по формуле:

Мi=60+0,3*ti+0,001*ti2

Рассчитаем значение плотностей :

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

По формуле Воинова рассчитываются значения молекулярной массы фракций: Mi = 60 + 0,3 * ti + 0,001 * ti 2

М1=60+0,3*39+0,001*392= 73;

М2=60+0,3*80+0,001*802= 90;

М3=60+0,3*125+0,001*1252=113;

М4=60+0,3*175+0,001*1752=143;

М5=60+0,3*225+0,001*2252=178;

М6=60+0,3*275+0,001*2752=218;

М7=60+0,3*325+0,001*3252=263;

М8=60+0,3*375+0,001*3752=313;

М9=60+0,3*425+0,001*4252=368;

М10=60+0,3*475+0,001*4752=428;

М11=60+0,3*573+0,001*5732=560.

Все данные по характеристикам узких фракций сводятся в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Характеристика узких фракций Южно-Аламышикской нефти

* в том числе и газ, 0,3%.

На средних ординатах фракций откладывается в соответствующем масштабе значения плотностей и молярных масс, полученные точки соединяются плавными точками.

1.3 Выбор ассортимента получаемых продуктов

Выбор ассортимента производится на основании потребности конкретного региона в определенных продуктах, а также определяется оптимальным вариантом переработки заданной нефти.

Основными критериями оценки возможности получения товарных продуктов в атмосферной части установки являются:

для бензинов - октановое число, фракционный состав, содержание серы;

для реактивных топлив - плотность, фракционный состав, температура начала кристаллизации, содержание серы;

для дизельных топлив - температура застывания, цетановое число, содержание серы, температура вспышки, фракционный состав.

В настоящее время на установке АВТ можно получить товарные продукты только из отдельных высококачественных нефтей. Как правило, на установках АВТ получают компоненты товарных продуктов и сырье для установок вторичной переработки.

Продукты, получаемые на установке при переработке Южно-Аламышикской нефти имеют следующие пределы выкипания:

Бензиновая фракция (нк-120°С),

Керосиновая фракция (120-240°C),

Дизельная фракция (240-350°С),

Первая масляная фракция (350-450°С),

Вторая масляная фракция (450-500°С),

Гудрон (500°C и выше).

Все характеристики бензиновой, керосиновой и дизельной фракции сведем в таблицу и приведем сравнение с ГОСТ.

Таблица 1.4 - Сравнение качества продуктов с требованиями ГОСТ