Основные этапы нефтепереработки

1. Подготовка нефти к переработке.

2. Первичная переработка нефти

3. Вторичная глубокая переработка нефти

4. Очистка нефтепродуктов

Подготовка нефти к переработке.

При поступлении на нефтеперегонный завод, нефть подвергается дополнительному обессоливанию и обезвоживанию. Содержание солей не более 6 г/литр и воды 0,2% на электрообессоливающих установках. Соблюдение технологических условий поможет минимизировать капиталовложения и снизить расходы на техническое обслуживание и ремонт установки.

Более глубокое понимание технологических основ процесса обессоливания нефти может зна­чительно улучшить работу всего НПЗ. Обессоливание - это подготовительный этап переработки сырой нефти. Однако работа установки обессо­ливания оказывает большое влияние на НПЗ в целом и на выпускаемые продукты.

Добытая сырая нефть содержит соли, кото­рые (если их не удалить) могут отрицательно воздействовать на нефтезаводское оборудова­ние. Соли являются первопричиной возникнове­ния коррозии, загрязнения, закупорки, образо­вания накипи, закоксовывания, появления ока­лины, отравления катализатора и других вред­ных воздействий на работу установок. Таким образом, обессоливание служит ключевой под­готовительной ступенью процессов разделения сырой нефти и ее переработки.

Что такое обессоливание? Процесс обессо­ливания позволяет удалить соли из таких жидко­стей, как сырая нефть. Промысловая нефть пред­ставляет собой смесь жидких углеводородов, воды, природного газа и солей. Природный газ и вода легко отделяются гравитационным спосо­бом. Соли растворены в воде (так называемый соляной раствор), за исключением небольшого количества солей, покрытых нефтью. Поэтому удаление воды приводит к удалению из нефти солей.

В сырой нефти находится вода трех типов: сво­бодная, эмульгированная и растворенная. Сво­бодная вода недостаточно диспергирована в не­фти, ее легко можно удалить с помощью сепара­торов. Растворенную воду, напротив, невозмож­но отделить физическим способом. Она хорошо смешана с нефтью, и мельчайшие капельки эмульгированной воды распределены во всем объеме нефти.

Эмульгированная вода не поддается разделе­нию в простых гравитационных сепараторах. В начале 20-го века разработаны два метода отделения эмульгированной воды от сырой нефти: химичес­кую обработку и электрокоалесценцию. Химичес­кая обработка разрушает стабилизирующую (за­щитную) пленку эмульгированной капли, позво­ляя мелким каплям сливаться. В методе элект-рокоалесценции к этим каплям прикладывается напряжение; электрический заряд разрывает ста­билизирующую пленку, после чего капли могут коалесцировать.

Чтобы понять принцип действия электрокоалесценции, необходимо изучить свойства эмуль­гированных капель. Капля рассола покрыта плот­ной эластичной пленкой, которая отталкивает другие капли. Напряжение, приложенное к кап­ле, растягивает эту оболочку. Положительно за­ряженные молекулы притягиваются к отрицатель­ному полюсу, отрицательно заряженные молеку­лы - к положительному. Под действием перемен­ного тока происходит чередование зарядов ди­поля с частотой 120 раз в секунду. Пленка капли, многократно растягиваясь и сжимаясь, в конце концов, разрывается.

Схема электрообессоливающей установки

Что такое электродегитратор? В данном слу­чае будет рассмотрен только метод электрокоалесценции. Типичный электродегитратор состо­ит из цилиндрического сосуда, источника элект­ропитания (трансформатора), выходного коллек­тора нефти, электродов, входного коллектора, коллектора отстоявшейся воды, коллектора для промывки от грязи и смесительного клапана (ри­сунок).

Аппарат представляет собой гравитационный отстойник горизонтального типа, в котором про­исходит отделение соляного раствора от сырой нефти. Трансформаторы, установленные на верх­ней площадке электродегитратора, преобразуют напряжение в первичной цепи (электропитание установки) в напряжение во вторичной цепи (че­рез электроды), что обеспечивает электрокоагу­ляцию соляного раствора. Входной коллектор обеспечивает ввод сырой нефти в электродегидратор и равномерное распределение сырья (смесь нефть/вода) в аппарате. Входной коллек­тор расположен точно над уровнем поверхности раздела нефть/вода. Выходной коллектор распо­ложен в верхней части аппарата по всей его дли­не. В него поступает подготовленная нефть.

Коллектор выходящего потока воды, располо­женный сразу же над днищем аппарата, выводит отделенную от сырой нефти воду. Система сли­ва грязи в нижней части аппарата позволяет вво­дить технологическую воду и перемешивать ско­пившиеся твердые материалы, сбрасываемые через коллектор выходящего потока воды. Сме­сительный клапан, расположенный перед электродегидратором, необходим для перемешивания свежей воды с поступающей сырой нефтью с целью обеспечения тщательной промывки нефти.

Как работает электродегидратор? Электродегитратор улучшает гравитационное осаждение водяных капель в результате увеличения скорос­ти седиментации по закону Стокса:

(1)

где: v - относительная скорость седиментации водяной капли в нефти, d- диаметр водяной кап­ли, p_w - плотность воды, р₀ - плотность нефти, ц - вязкость нефти.

Электродегидратор увеличивает диаметр во­дяной капли - доминирующий параметр закона Стокса.

В современном процессе обессоливания ис­пользуют две ступени - сначала дегидратор, за ним электродегидратор для эффективного уда­ления 99 % солей. Перед дегидратором сырую нефть нагревают для снижения ее вязкости, бла­годаря чему скорость седиментации водяных ка­пель в сырой нефти повышается. Нагретая нефть при температуре 100-400 "F (37,8-149 °С) посту­пает в дегидратор и распределяется под элект­рическим полем высокого напряжения. Более крупные капли воды будут осаждаться под дей­ствием силы тяжести; сырая нефть будет двигать-

ся вверх через электрическое поле, создаваемое электродами. Электрическое поле коалесцирует капли эмульгированной воды. Скоалесцирован-ные водяные капли будут оседать под действием силы тяжести на дно дегидратора. Осажденная на дно вода непрерывно выводится через кол­лектор выходящего потока воды.

Обезвоженная нефть поднимается вверх и вы­ходит из дегидратора через выпускной коллек­тор. Поток нефти, выходящий из дегидратора, смешивается с поступающей промывочной во­дой, которая должна быть чище (низкое содер­жание солей) соляного раствора в сырой нефти. Промывочная вода снижает концентрацию солей в соляном растворе, эмульгированном в нефти.

В этом процессе промывочная вода должна быть хорошо смешана с сырой нефтью. Введе­ние промывочной воды в электродегидратор вто­рой ступени не только разбавляет соляной ра­створ, но и усиливает гравитационное осажде­ние в результате увеличения силы электрическо­го притяжения между двумя каплями, согласно уравнению 2:

F = KE^/s⁴ для очень мелких частиц, где: F- сила притяжения между каплями, К - кон­станта для системы, Е - напряженность электри­ческого поля, d - диаметр капли, s - расстояние между каплями.

Введение промывочной воды увеличивает d (диаметр капель) и сокращает s (расстояние меж­ду каплями). Нефть, смешанная с разбавленным соляным раствором, поступает в электродегид­ратор и подвергается такому же процессу обез­воживания, как и в первой ступени.

Поток отработанной воды, выводимой со дна электродегидратора, обязательно должен прой­ти очистку для повторного использования на ус­тановке или перед сбросом с установки