Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Характристика нефти.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
10.07.2020
Размер:
284.37 Кб
Скачать

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

ВВЕДЕНИЕ

. ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ, ФРАКЦИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Характристика нефти Характеристика газов

Характеристика бензиновых фракций и их применение Характеристика дизельных фракций и их применение

Характеристика вакуумных (масляных) дистиллятов Зейской нефти и их применение Характеристика остатков и их применение

. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПОТОЧНОЙ СХЕМЫ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ 3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ

. РАСЧЁТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА 4.1 Исходные данные для расчёта

Результаты расчёта программы «Гидроочистка»

. РАСЧЁТ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ПОДОГРЕВА СЫРЬЯ Определение температуры на выходе из теплообмееника Определение среднего температурного напора в теплообменнике

. РАСЧЁТ РЕАКТОРНОГО БЛОКА Материальный баланс реактора гидроочистки Тепловой баланс реактора Расчёт объёма катализатора в реакторе

Расчёт геометрических размеров реактора 7. РАСЧЁТ СЕПАРАТОРОВ 7.1 Расчёт горячего сепаратора С-1

Расчёт холодного сепаратора С-2

. РАСЧЁТ ФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ КОЛОННЫ

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

Расчёт доли отгона на входе в колонну Расчёт доли отгона в ёмкости орошения колонны Расчёт температуры вверху колонны Определение температуры низа колонны Расчёт теплового баланса колонны Расчёт диаметра колонны Расчёт высоты колонны

9.РАСЧЁТ ПОЛЕЗНОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

10.РАСЧЁТ ПРОДУКТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

. РАСЧЁТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА УСТАНОВОК И БЛОКА В ЦЕЛОМ Расчёт материального баланса установки АВТ

Расчёт материального баланса установки изомеризации Расчёт материального баланса битумной установки

Расчёт материального баланса установки каталитического риформинга Расчёт материального баланса установки каталитического крекинга Расчёт материального баланса установки гидрокрекинга Материальный баланс установки ART

Расчёт материального баланса установки АГФУ Расчёт материального баланса установки алкилирования

Расчёт материального баланса установки получения ДИПЭ Расчёт материального баланса установки гидроочистки ДТ

Расчёт материального баланса установки получения серной кислоты Расчёт материального баланса установки пиролиза Расчёт материального баланса ГФУ

Расчёт материального баланса установки получения и концентрирования водорода Расчёт материального баланса установки получения МТБЭ

Расчёт материального баланса установки экстракции ароматических углеводородов

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

Расчёт материального баланса установки ректификации суммарной ароматики Расчёт материального баланса установки «Таторей»

Расчёт материального баланса блока получения товарного пара-ксилола Расчёт материального баланса установки гидроконверсии ВГ Расчёт материального баланса топливно-химического блока в целом 12. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА УСТАНОВКЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

ВВЕДЕНИЕ

переработка нефть гидроочистка Нефть и получаемые на её основе разнообразные продукты играют

заметную роль в топливно-энергетическом балансе любого государства и в жизнедеятельности человека в целом.

Развитие человеческого сообщества определяется техническим прогрессом науки и техники. В свою очередь, разработка и создание новых видов машин и механизмов, новых материалов и продуктов требуют значительного улучшения качества топлив и масел, а также сырья для химической и нефтехимической промышленности. Это накладывает определенный отпечаток на нефтепереработку, развитие которой, начиная с последних десятилетий минувшего столетия, осуществлялось весьма бурными темпами. Появление новых процессов, катализаторов, оборудования, приборов контроля и автоматизации сделало возможным выпускать на нефтеперерабатывающих заводах высококачественную продукцию, удовлетворяющую современным требованиям человеческого общества.

Особенностью современной нефтеперерабатывающей промышленности является тенденция к углублению переработки нефти, что объясняется ограниченностью её запасов, а также ужесточением экологических требований к нефтепродуктам. Увеличение глубины переработки нефти, т.е. получение дополнительного количества светлых фракций по сравнению с потенциалом, можно достичь только при широком использовании термокаталитических процессов [1].

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

1. ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ, ФРАКЦИЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Характристика нефти

Данные о Зейской нефти взяты в справочной литературе [2]. Показатели качества нефти представлены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Потенциальное содержание фракций в Зейской нефти

Номер компанента

Компаненты, фракции

Массовая доля компонента

 

 

в смеси, xi

1

H2

0,00000

2

CH4

0,00053

3

C2H6

0,00153

4

C2H4

0,00000

5

H2S

0,00000

6

∑C3

0,00732

7

∑C4

0,01762

8

28-62°С

0,03414

9

62-85°С

0,02060

10

85-105°С

0,02513

11

105-140°С

0,04957

12

140-180°С

0,07035

13

180-210°С

0,04870

14

210-310°С

0,16729

15

310-360°С

0,07966

16

360-400°С

0,06392

17

400-450°С

0,09379

18

450-500°С

0,07911

19

>500°С

0,24074

 

Итого

1,00000

Таблица 1.2 -показатели качества Зейской нефти

 

 

 

 

Показатели

Единицы измерения

Значение показателя

Плотность нефти при 20°С

кг/м3

854,8

Содержание в нефти: хлористых

мг/л

69

солей

 

 

Воды

% масс.

0,63

Серы

% масс.

2,01

парафина

% масс.

3,7

Фракции до 360°С

% масс.

50,456

Фракции 360-500°С

% масс.

23,682

Фракции 500-570°С

% масс.

9,404

Плотность гудрона (остатка) при

кг/м3

1073,4

20°С (фр.>570°С)

 

 

Показатели

Единицы измерения

Значение показателя

Вязкость нефти: при t=20°С при

мм2/с мм2/с

14,83 8,12

t=50°С

 

 

Выход суммы базовых масел с

% масc.

14,44

ИВ≥90 и температурой

 

 

застывания≤-15°С

 

 

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

Согласно ГОСТ Р 51858-2002 [3] по физико-химическим свойствам, степени подготовки, содержанию сероводорода и легких меркаптанов нефть подразделяют на классы, типы, группы, виды. По содержанию сероводорода и легких меркаптанов нефть относится ко 2-ому виду:

содержание метил- и этилмеркаптанов - 48 ppm; содержание сероводорода - 29 ppm.

Шифр нефти: 3.2.3.2 ГОСТ Р 51858-2002.

Характеристика газов

Газы С1-С2, получаемые на установке АВТ отправляем в топливную сеть завода, газы С3-С4 используем в качестве сырья установки пиролиза.

В таблице 1.3 представлена характеристика газов.

Таблица 1.3 - Состав и выход газов на нефть

 

 

 

Компоненты

Выход на нефть, % масс.

Метан

2,70ґ0,0196=0,053

Этан

2,70ґ0,0568=0,153

Пропан

2,70ґ0,2712=0,732

Бутан

2,70ґ0,2098=0,567

Изобутан

2,70ґ0,4426=1,195

Итого:

2,70

Характеристика бензиновых фракций и их применение

В таблице 1.4 представлена характеристика бензиновой фракции. Фракцию 70-180°С необходимо отправить на каталитический

риформинг для повышения ОЧ и для получения ароматики.

Фракцию н.к.-70°С можно использовать как сырьё для процесса изомеризации.

Таблица 1.4 - Характеристика бензиновых фракций Зейской нефти

 

 

 

 

 

 

 

Пределы

Выход на

Октановое

Содержание, % масс.

 

кипения

нефть, %

число без ТЭС

 

 

 

фракции, °С

масс.

 

 

 

 

 

 

 

серы

ароматических

нафтеновых

 

 

 

 

углеводородов

углеводородов

н.к.-70

4,131

64

отс.

0

13

70-180

15,848

51

отс.

9

12

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

н.к.-180

19,979

39

0,09

9

25

Характеристика дизельных фракций и их применение

В таблице 1.5 представлена характеристика дизельной фракции. Можно получать фракцию 180-360°С как компонент ДТ. Эта фракция

не отвечает требованиям стандарта по содержанию серы. Для понижения содержания серы фракцию необходимо подвергнуть гидроочистке.

Таблица 1.5 - Характеристика дизельных фракций Зейской нефти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пределы

Выход на

Цета-

Вязкость при

Температура

 

Содер-жание

кипения, °С

нефть, %

новое

20°С, мм2/с

 

 

 

серы, % масс.

 

масс.

число

(сСт)

 

 

 

 

 

 

 

 

помутне-

 

засты-вания,

 

 

 

 

 

ния, °С

 

°С

 

180-360

29,565

54

5,18

-7

 

-12

1,31

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

1.5Характеристика вакуумных (масляных) дистиллятов Зейской нефти

иих применение

Фракцию 360-570°С делим на две части: одну часть отправляем на установку каталитического крекинга, вторую на установку гидрокрекинга.

Перед каталитическим крекингом необходимо подготовить сырьё. Целью подготовки сырья для процесса каталитического крекинга является удаление гетероатомных соединений, в первую очередь, сернистых и азотистых, и повышение содержания парафино-нафтеновых углеводородов. Облагораживание сырья позволяет увеличить сырьевую базу процесса и обеспечить повышенный выход бензина с низким содержанием серы при минимальном выходе кокса. С этой целью используем установку гидроконверсии ВГ.

Таблица 1.6 - Характеристика вакуумных дистиллятов

 

 

 

 

 

 

 

 

Пределы

Выход на

Плотность при

Вязкость, мм2/с, при

Выход базовых масел с

кипения, °С

нефть, %

20°С, кг/м3

 

 

ИВі90 на дистиллят, %

 

масс.

 

 

 

масс.

 

 

 

50°С

100°С

 

360-430

12,019

863,7

18,24

4,12

63,49

430-500

11,663

884,3

41,35

6,47

58,23

500-570

9,404

912,8

143,86

22,90

45,37

>570

14,67

927,5

248,19

26,73

20,85

Характеристика остатков и их применение

Так как выход гудрона равен 14,67% на нефть, то одну его часть отправим на установку ART, а вторую - на битумную установку. Процесс ART - это термоадсорбционная переработка нефтяных остатаков. Специалисты фирмы “Келлог” называют процесс ART революционным, т.к. он является самым эффективным и экономичным способом облагораживания остатков нефти [4]. На установку получения битума отправляем половину фракции - 7,335% масс. на нефть. чтобы обеспечить получение необходимого количества нефтяных битумов.

Таблица 1.7 - Характеристика остатков Зейской нефти

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

Показатель

>570

Выход на нефть, % масс.

14,67

Вязкость условная, °ВУ: при 80°С

-

при 100°С

183,20

Плотность при 20°С, кг/м3

1073,4

Коксуемость, % масс.

19,38

Содержание, % масс.: серы

3,92

парафинов

1,1

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПОТОЧНОЙ СХЕМЫ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Выбор поточной схемы переработки нефти заключается в том, чтобы подобрать минимальное количество технологических установок, обеспечивающих показатели работы топливно-химического блока: выработку светлых не менее 78% масс., сырья для нефтехимии не менее 6,0% масс., глубину переработки нефти не менее 87%.

Основой любого нефтеперерабатывающего завода является установка АВТ. При помощи этой установки получают газы С1-С2, С3-С4, нефтяные фракции н.к.-70 С, 70-180 С, 180-360 С, 360-570 С и гудрон(>570 С).

Для разделения газов С1-С4 на компоненты используем газофракционирующую установку. На ГФУ поступают газы С1-С4 с установок изомеризации, гидроочистки ДТ, гидроконверсии ВГ, каталитического риформинга. Газ С1-С2 используем для получения водорода. Газы С3-С4 используем в качестве сырья установки пиролиза.

Для повышения октанового числа фракцию н.к.-70 С отправляем на установку изомеризации. На данной установке получаем изомеризат - высокооктановый компонент бензина, также получаем газы С1-С4, которые отправляем на ГФУ. В качестве катализатора изомеризации выбираем I-7, который позволяет провести процесс при температуре 220-240 С. Увеличивается конверсия на 1% и увеличивается ОЧ на 1,5-2 пункта, снижается потребление топлива.

Фракцию 70-180 С целесообразно отправить на установку каталитического риформинга. Процесс каталитического риформинга предназначен для повышения детонационной стойкости бензинов и получения индивидуальных ароматических углеводородов, главным образом бензола, толуола, ксилолов - сырья нефтехимии. Важное значение имеет получение в процессе дешёвого ВСГ, который направляем на установки изомеризации и гидроочистки ДТ. Неиспользованный на установках

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

изомеризации и ГО ДТ ВСГ отправляем на установку производства и концентрирования водорода для дальнейшего использования на установке гидрирования лёгкого бензина каталитического крекинга и фракции н.к.- 70°С с установи ART. Помимо прямогонного бензина как сырьё каталитического риформинга используем бензин с процесса ART. Используем технологию риформинга с непрерывной регенерацией катализатора. На установке получаем фракции: н.к.-70°С, 70-140°С и 140180°С. Фракции н.к.-70°С и 140-180°С используем в качестве компонентов товарного бензина, фракцию 70-140°С отправляем на получение ароматических углеводородов.

Получаемый на установке каталитического риформинга ВСГ не может быть направлен сразу на установки гидрокрекинга и гидроконверсии, так как имеет недостаточное содержание водорода. В связи с этим нужно предусмотреть установку концентрирования водорода. Для этого предусмотрена установка производства водорода методом паровой конверсии метана или углеводородного газа.

Фракцию 180-360 С отправляем на установку гидроочистки, т. к. она не проходит как товарное топливо по содержанию серы [5]. На установку гидроочистки отправляем также фракцию 180-360°С с установки ART.

Фракцию 360-570°С делим на две части: одну часть отправляем на установку каталитического крекинга, вторую на установку гидрокрекинга.

Каталитический крекинг, перерабатывая тяжелое сырьё, позволяет дополнительно получать до 15-20% в расчёте на нефть высокооктанового бензина. Кроме того, образующийся в процессе легкий каталитический газойль после соответствующей обработки можно использовать в качестве компонента дизельного топлива. При каталитическом крекинге в качестве сырья обычно используют широкие вакуумные фракции, причём как прямогонные, так и подвергнутые предварительной гидрообработке (термическая обработка в присутствии катализаторов и водорода, например, процесс гидрокрекинга). Перед каталитическим крекингом необходимо

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

подготовить сырьё. Целью подготовки сырья для процесса каталитического крекинга является удаление гетероатомных соединений, в первую очередь, сернистых и азотистых, и повышение содержания парафино-нафтеновых углеводородов. Облагораживание сырья позволяет увеличить сырьевую базу процесса и обеспечить повышенный выход бензина с низким содержанием серы при минимальном выходе кокса. Наиболее экономичными являются процессы гидроочистки и гидроконверсии вакуумного газойля. Гидроочистка вакуумного газойля позволяет уменьшить в нём только содержание гетероатомных соединений. Поэтому этот процесс применяют для легких газойлей, выкипающих в пределах 360-500°С и содержащих около 50% парафино-нафтеновых углеводородов. При гидроконверсии применяются два вида катализатора, которые, во-первых, позволяют удалять из сырья с концом кипения до 600°С сернистые и азотистые соединения и, во-вторых, проводить гидрирование ароматических углеводородов. В результате получается гидроочищенный вакуумный газойль (ГВГО) с содержанием серы не более 0,2% мас. и повышенным содержанием парафино-нафтеновых углеводородов (60-70%), каталитический крекинг которого даёт высокий выход бензина и минимальный - кокса. [1].

Продуктами каталитического крекинга являются: углеводородные газы, бензин, применяемый в качестве компонента для приготовления всех марок товарных бензинов, лёгкий газойль и кубовый остаток, используемый в качестве котельного топлива.

Гидрокрекинг - глубокое каталитическое превращение нефтяного сырья при высоком парциальном давлении водорода. Целью процесса гидрокрекинга является получение светлых нефтепродуктов. Тяжёлый остаток гидрокрекинга используем в качестве сырья каталитического крекинга. Газы С1-С2 отправляем в топливную сеть завода, С3-С4 - используем в качестве сырья для процесса пиролиза.

Так как выход гудрона равен 14,67% на нефть, то одну его часть отправим на установку ART, а вторую - на битумную установку. Процесс

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

ART - это термоадсорбционная переработка нефтяных остатаков. Специалисты фирмы “Келлог” называют процесс ART революционным, т.к. он является самым эффективным и экономичным способом облагораживания остатков нефти [4]. На установку получения битума отправляем половину фракции - 7,335% масс. на нефть. чтобы обеспечить получение необходимого количества нефтяных битумов.

Для обеспечения выхода сырья для нефтехимии необходимо предусмотреть установку пиролиза. Сырьём установки пиролиза в соответствии с поточной схемой являются: газы С3-С4 с установок АВТ, гидрокрекинга, ГФУ, рафинат с экстракции фракции 70-140°С, н-C3H8 с установки получения ДИПЭ, фракции н.к.-180°С с установок гидроконверсии вакуумного газойля и гидроочистки ДТ, n-С4Н10 с алкилирования.

Для разделения газов С1-С4, которые образуются на установках каталитического крекинга и ART необходимо предусмотреть установку АГФУ. На ней происходит разделение газов на отдельные составляющие, которые будут использоваться в дальнейших процессах. После установки АГФУ образуются газы С1-С2, которые направляются в топливную сеть завода, также газы ∑С3 и ∑С4. Газы ∑С3 направляем на установку получения ДИПЭ, высокооктановой присадки к бензинам. Газы ∑С4 с установки АГФУ, объединяя с газом С4Н8 с установки пиролиза, отправляем на установку получения МТБЭ, который используется в качестве кислородсодержащей добавки, повышающей октановое число. Газы ∑С4 с установки получения МТБЭ отправляются на установку алкилирования, где получаем алкилат - высокооктановый компонент бензина. i-С4Н8 обладает высокой реакционной способностью, из-за которой он является нежелательным в сырье установки алкилирования. Поэтому схему получения МТБЭ располагают перед установкой алкилирования.

Сероводород, образовавшийся на установках гидроочистки ДТ, гидроконверсии ВГ, ART, гидрокрекинга и сероводород, выходящий с

https://new.guap.ru/iibmp/contacts

СПБГУАП группа 4736

установки АГФУ, объединяем и совместно отправляем на установку получения серной кислоты.