Задачи для решения

1. Определить до какой температуры охлаждается в регенеративных кристаллизаторах раствор рафината, поступающий в кристаллизаторы при температуре 45 °С, если:

1. производительность установки G₁=40000 кг/ч рафината, относительная плотность которого =0,900;

2. в качестве растворителя применяется смесь метилэтилкетона 60%, бензола 20 %, толуола 20 % ( в количестве 300 % вес. на рафинат);

3. выход депарафинированного масла на рафинат составляет 72 % вес.;

4. содержание растворителя в растворе депарафинированного мала 250 % вес. на рафинат;

5. выход гача (плюс потери) составляет 28 %, содержание твердых парафинов в гаче – 86 %;

6. раствори депарафинированного масла поступает в регенеративные кристаллизаторы при температуре минус30 °С и нагревается в них до +15 °С;

7. потери тепла в кристаллизаторах составляют 3 %;

8. из общего количества твердых парафиновых углеводородов, удаляемых из рафината, 60% выделяется в регенеративных кристаллизаторах;

9. В кристаллизаторы подается раствор рафината в весовом соотношении рафинат: растворитель 100:150 вес.

10. Поверхность охлаждения регенеративных кристаллизаторов F=1000 м².

2. Определить количество тепла, выделяющегося в аммиачных кристаллизаторах при охлаждении раствора рафината от температуры +0 °С до минус 30 °С. Количество рафината 40000 кг/ч; =0,900; количество растворителя 120000 кг/ч, состав его такой же как и в предыдущем примере. Количество парафина, кристаллизуемого в аппарате 5000 кг/ч.

3. Определить количество тепла, выделяющегося в аммиачных кристаллизаторах при охлаждении раствора рафината от температуры +0 °С до минус 25 °С. Количество рафината 38500 кг/ч; =0,940; количество растворителя 146000 кг/ч, состав его такой же как и в предыдущем примере. Количество парафина, кристаллизуемого в аппарате 4000 кг/ч.

5. Самостоятельная работа студентов с преподавателем (срсп)

Тема 1. Нефть как сырье для получения минеральных масел

Согласно прогнозам, к 2020 году мировое потребление энергии может достичь 10-17 млрд. тонн нефтяного эквивалента (т.н.э.), а к 2050 году увеличится до 12,5-26 млрд. т.н.э. по сравнению с 8,7 млрд. т.н.э. в 1990 г. При этом универсальным энергоресурсом в ближайшие десятилетия останется жидкое топливо. Одним из путей рационального использования углеводородного сырья является смешение нефтей. Подбор оптимального соотношения смеси нефтей, разработка поточной схемы переработки позволит значительно увеличить объемы производства высококачественных нефтепродуктов.

Пользуясь только методами физического выделения углеводородов масел, получить высококачественные смазочные масла из любого сырья невозможно; если в нефти отсутствуют масляные фракции соответствую­щих качеств, то никакой метод физического разделения не даст желаемых результатов.

Природа нефти предопределяет не только качество и выход, но и ассортимент масел, который целесообразно получать из данного сырья.

В зарубежной практике для производства высокоиндексных базовых масел (ИВ 95-105 и выше), наряду с гидрокрекингом, широко используют селективную очистку отборных масляных нефтей (венесуэльской, пенсильванской, кувейтской и других). В нашей стране до последнего времени имелось относительно небольшое количество нефтей, из которых можно было бы получать базовые масла с индексом вязкости 100 даже при существенном углублении очистки.

Так, в 1965 г. из общей добычи масляных нефтей 25,6% приходится на нефти, содержащие в потенциале более 25% масел, однако с индексами вязкости преимущественно на уровне 80-90.

К нефтям, обладающим высоким потенциалом масел наряду с высоким индексом вязкости – 95-105 и выше относятся мангышлакская нефть (узеньская и жетыбайская), озексуатская, нефти Средней Азии и ряд нефтей Западной Сибири (усть-балыкская, шаимская и др.).

На базе мангышлакской нефти в 1971 г. на Волгоградском НПЗ были получены промышленные партии 100-индексных базовых масел. Изучением масляных фракций мангышлакской нефти установлено, что промышленная смесь нефтей месторождений Узень и Жетыбай представляет собой ценное сырье для производства высокоиндексных масел парафинового основания.

Природа нефти и свойства исходных фракций оказывают громадное влияние на выход и качество масел. В частности, среди многих восточных нефтей (таких как волгоградские, ферганские, пермские, мангышлакские, туймазинская) наиболее ценным сырьем для производства высокоиндексных масел является западносибирская усть-балыкская нефть.

Для выявления нефтей, близких по качеству к устъ-балыкской по показателям действующей технологической классификации, проведена сопоставительная оценка ряда новых нефтей как сырья для производства масел.

В зависимости от потенциального суммарного содержания дистиллятных и остаточных масел нефти делятся на четыре группы (М₁ – не менее 25% на нефть и 45% на мазут, М₂ -15-25% на нефть и не менее 45% на мазут, М₃ – 15-25% на нефть и 30-45% на мазут, М₄ – менее 15% на нефть и менее 30% на мазут), а по качеству масел, выраженному наиболее обобщающим показателем – индексом вязкости, - на две группы – (И₁ – ИВ выше 85 и И₂ – 40-85).

Показатели оценки новых и ряда хорошо изученных масляных нефтей по такой классификации приводятся в таблице 1.

Видно, что показатели действующей классификации масляных нефтей в новых условиях повышенных требований к вязкостно-температурным свойствам и растущей добычи новых высокопотенциальных масляных нефтей не дают всесторонней и объективной оценки пригодности той или иной нефти для производства высокоиндексных масел.

Так, характеристика нефтей Западной Сибири в сравнении с другими нефтями по показателям классификации не расшифровывает преимуществ западносибирских нефтей, установленных специальными исследованиями и в практике производства.

Некоторые одинаково классифицированные нефти существенно различаются при получении промышленных партий базовых высокоиндексных масел (ромашкинская нефть – М₃ И₁ не обеспечивает производства масел с ИВ выше 87, в то время как узеньская нефть и ставропольская нефтесмесь – тоже М₃ и И₁ – позволяют получать масла с ИВ 105 и выше). Показатели классификации характеризуют нефти по суммарному содержанию масляных углеводородов с ИВ выше 85 или в пределах 40-85. Такая характеристика с точки зрения производства высокоиндексных масел весьма условна, поскольку не поддается обобщению в связи с различиями индексов вязкости масел отдельных нефтей.

Предложено оценивать и сравнивать масляные нефти по показателю выхода на нефть суммы равноиндексных масел.

В таблице 2 приведена характеристика тех же нефтей по потенциалу базовых равноиндексных масел. Оценка качества масляных нефтей по показателю выхода масел заданного индекса вязкости показывает, что минимум пять западносибирских нефтей пригодны для производства масел с ИВ-95, 4 нефти – для 100-индексных масел, две нефти (усть-балыкская и шаимская) – для масел повышенного класса с индексом вязкости не ниже 105, а такая нефть, как усть-балыкская в чистом виде дает возможность промышленного получения базовых масел с ИВ 110 и выше. Аналогично из этих данных следует, что из мангышлакской нефти (смесь узеньской и жетыбайской) могут быть получены базовые масла с индексом вязкости 105. Оценка качества масляных нефтей по потенциалам равноиндексных

дистиллятных и остаточных масел достаточно точно коррелируется с реальной возможностью выработки высокоиндексных базовых масел.

Промышленный опыт показывает целесообразность и рентабельность получения масел выделением из нефтей с суммарным выходом масел, начиная от 7-8 % на нефть. Если учесть средний отбор масел от потенциала порядка 60%, это соответствует содержанию масел в нефтях не менее 12%. Таким образом, содержание в нефти более 12% суммы дистиллятных и остаточных масел с индексом вязкости 95, 100, 105 и т.д. может служить критерием пригодности исходной нефти к практической выработке из нее только процессами физического выделения базовых масел с соответствующим индексом вязкости. В соответствии с этим, предложено в общей методике выбора нефтей для производства масел предусмотреть три основные сорта нефтей: первый (М₁) – при содержании в нефти суммы дистиллятных и остаточных масел с ИВ-105 не менее 12,0%; второй (М₂) – при суммарном потенциале масел с ИВ-95 не ниже 12% и третий (М₃) – при наличии масел с ИВ-85 не ниже 12,0%.

Значения индексов вязкости 105 и 95 характеризуют возможность производства из нефти базовых масел с качеством на уровне современ­ных и перспективных требований, а нефти, содержащие масла с ИВ-85, обеспечивают текущую потребность в маслах, для которых по характеру применения более высокий индекс вязкости базы временно не требуется. В перспективе этот сорт нефтей, наряду с несортовыми нефтями должен перерабатываться на масла с применением деструктивных процессов для повышения индекса вязкости масляных углеводородов (гидрокрекинга, гидроизомеризации).

Из данных таблицы 2 следует, что некоторые нефти обладают значительно большим потенциалом высокоиндексных масляных углеводородов, чем практически обоснованный минимум – 12%. Такие нефти могут быть выделены в группу особо ценных для производства масел – высокопотенциальных высокоиндексных масляных нефтей. Общим признаком этих высококачественных масляных нефтей является содержание выше 18% на нефть масел с ИВ-105 и незначительное из­менение показателя выхода масел на нефть при существенном повышении индекса вязкости масел. Характерными нефтями этого сорта являются усть-балыкская нефть Западной Сибири, дающая при ИВ-105 20% и при ИВ-110-16% суммы дистиллятных и остаточных масел, жетыбайская и узеньская нефти, содержащие в смеси 21-22% масел о ИВ-105. Необходимость существенного повышения индекса вязкости отечественных базовых масел и уникальные возможности нефтей для организации производства базовых масел с индексом вязкости 110 настоятельно требуют решения вопроса о поставке этих ценных масляных нефтей на НПЗ в чистом виде по отдельным трубопроводам.