6. Подготовка нефти к переработке. Вредные примеси в нефтях.

Добытая из промысловых скважин нефть содержит попутный газ, песок, ил, кристаллы солей, а также воду, в которой растворены соли, преимущественно хлориды.

Попутные и растворенные газы отделяются от нефти в системе трапов-газосепараторов за счет последовательного снижения давления – от давления в скважине до атмосферного. После этого в нефти еще остаются растворенные газы (до 4 % масс.).

В трапах одновременно с отделением газа происходит и отстой сырой нефти от механических примесей и основной массы промысловой воды. Поэтому эти аппараты на промыслах называют отстойниками. Отсюда нефть поступает на промысловые ЭЛОУ.

Подготовка нефти к переработке:

Отделение воды и солей, особенно из высоковязких и высокосмолистых нефтей, представляет чрезвычайно трудную задачу.

Переработка нефти на НПЗ невозможна без предварительной соответствующей подготовки. При этом вначале нефть проходит стадию подготовки на промысле – обезвоживание и стабилизацию, а затем на НПЗ – дополнительную ступень деэмульсации на ЭЛОУ, являющейся головной на заводе как топливного, так и топливно-масляного и комплексного профиля.

Процессы переработки нефтяного сырья на НПЗ можно разделить на 3 основные стадии:

1. Первичная переработка – окончательная подготовка сырья на ЭЛОУ, атмосферно-вакуумная перегонка (первичная, или прямая, перегонка), иногда в совокупности с дополнительной вторичной перегонкой широкой бензиновой прямогонной фракции;

2. Вторичная (деструктивная) переработка, крекинг, облагораживание и очистка полученных фракций и остатков за счет термических и термокаталитических превращений содержащихся в них углеводородов и соединений с выработкой компонентов товарных нефтепродуктов, а также переработкой заводских газов.

3. Товарное производство – смешение компонентов с вовлечением при необходимости различных присадок и добавок и получением товарных продуктов с заданными показателями качества.

Первичная переработка нефти, ключевую роль в которой играет прямая перегонка, не предполагает химических изменений нефти и представляет собой ее физическое разделение на фракции в том виде, в каком они содержались в исходном сырье. Т.о., первичная переработка нефти обеспечивает подготовленным сырьем все установки деструктивной (вторичной) переработки и облагораживания полученных фракций и остатков, а также установки маслоблока (если схема данного НПЗ предусматривает выпуск нефтяных масел).

Вредные примеси в нефтях:

Требования к нефти, поступающей на перегонку, приведены ниже:

Содержание солей, мг/л, не более 3-5

Содержание воды, % (мас.), не более 0,1

Содержание мех. примесей Отсутствуют

Присутствие в нефти механических примесей затрудняет ее транспортировку по трубопроводам и переработку, вызывает эрозию внутренней поверхности труб, отложения в аппаратуре, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи, повышает зольность остатков перегонки (мазутов, гудронов), содействует образованию стойких эмульсий.

Присутствие пластовой воды в нефти удорожает ее транспортировку, повышает энергозатраты на испарение воды и конденсацию паров. При содержании воды 0,1 % масс и ниже в нефти остаются только мельчайшие капли воды размером менее 4 мкм. Время осаждения таких капель велико, скорость осаждения их составляет примерно 1*10^-7 м/с. Из-за низкой концентрации капель частота их столкновения и вероятность укрупнения весьма невелики. Указанное обстоятельство заставляет ограничиваться остаточным содержанием воды около 0,1 % масс.

Блок ЭЛОУ предназначен для обезвоживания и обессоливания сырой нефти. От эффективности этих процессов зависит продолжительность работы технологического оборудования, качество вырабатываемых нефтепродуктов. Эффективность подготовки сырой нефти на ЭЛОУ должно обеспечивать максимальное удаление хлористых солей.

Соли, растворенные в присутствующей в нефти воде, представляют собой, главным образом, хлориды щелочноземельных металлов (Мg, Са), которые при высоких температурах подвергаются реакции гидролиза с образованием хлорида водорода:

МgСl₂ + 2Н₂О → Мg(ОН)₂ + 2НСl (выше 120°С)

МgСl₂ + Н₂О → МgОНСl + НСl

СаCl₂ + 2Н₂О → Са(ОН)₂ +2НСl (около 350°С)

Хлорид водорода, вступая в реакцию с содержащейся влагой, конденсируясь вместе с водой в шлемовых трактах колонн (трубопроводы, секции АВО [аппараты воздушного охлаждения]), в результате образует HCl. Разбавленная HCl, прореагировавшая с железом, регенерируется в присутствии воды и вызывает дальнейшую коррозию оборудования.

HCl также способствует отложению содержащихся в нефти асфальтенов в теплообменниках и змеевиках трубчатых печей. При наличии H₂S, образующегося в результате разложения сернистых соединений нефти, и в сочетании с кислотой происходит сильная коррозия аппаратуры:

Fe + H₂S → FeS + H₂

FeS + 2НСl → FeCl₂ + H₂S

Хлорид железа переходит в водный раствор, а H₂S вновь реагирует с железом.

В нефтях также содержатся олеофильные (растворимые в нефти) загрязнения, нафтеновые кислоты, металлорганические соединения и др. Но эти соединения могут быть удалены только при их термическом и каталитическом разложении в процессе гидрогенизации, а также при специальной обработке химическими реагентами.

В процессе же обезвоживания и обессоливания нефти удаляются лишь олеофобные, нерастворимые в нефти капли воды с растворенными в ней солями (в основном хлоридами).

При снижении содержания солей в нефти с 40-50 мг/л до 3-5 мг/л межремонтный пробег установки прямой перегонки нефти увеличивается со 100 до 500 сут и более. Уменьшается коррозия аппаратуры, снижаются расходы катализаторов в каталитических процессах, улучшается качество газотурбинных и котельных топлив, коксов и битумов.