- •Т.П. Макарова, э.И. Марданова, л.Ф. Корепанова Технология переработки нефти и газа
- •© Альметьевский государственный
- •Общие указания
- •I. Химический состав нефти
- •1. Элементный и фракционный состав нефти
- •2.1. Парафиновые углеводороды
- •2.3. Нафтеновые углеводороды
- •2.4. Ароматические углеводороды
- •2.5. Гибридные углеводороды
- •2.6. Гетероатомные соединения нефти
- •2.6.1. Серусодержащие соединения
- •2.6.2. Азотсодержащие соединения
- •Распределение азотистых соединений
- •2.6.3. Кислородсодержащие соединения
- •3. Классификация нефтей
- •3.1. Химическая классификация
- •3.2. Технологическая классификация
- •1. Классификация процессов переработки нефти, газовых конденсатов и газов
- •2. Основные этапы нефтепереработки
- •3. Подготовка нефти к переработке
- •Сырая нефть; II- деэмульгатор; III- сброс воды; IV- подача щелочной воды; V- обессоленная и обезвоженная нефть
- •3.1. Нефтяные эмульсии
- •4. Первичная переработка нефти
- •4.1. Атмосферная и вакуумная перегонка нефти
- •4.2. Вторичная перегонка бензинов
- •5. Вторичная переработка нефти
- •5.1. Термический крекинг
- •5.2. Коксование
- •5.3. Пиролиз
- •5.4. Каталитический крекинг
- •5.5. Риформинг
- •5.6. Гидрогенизация
- •6. Очистка нефтепродуктов
- •6.1. Очистка светлых нефтепродуктов
- •6.2. Очистка смазочных масел
- •7. Типы нефтеперерабатывающих заводов
- •8. Переработка газов
- •8.1. Исходное сырье и продукты переработки газов
- •8.2. Основные объекты газоперерабатывающих заводов
- •8.3. Отбензинивание газов
- •8.3.1. Компрессионный метод
- •8.3.2. Абсорбционный метод
- •8.3.3. Адсорбционный метод
- •8.3.4. Конденсационный метод
- •8.3.5. Газофракционирующие установки
- •9. Химическая переработка углеводородного сырья
- •9.1. Производство нефтехимического сырья
- •9.2. Производство поверхностно-активных веществ
- •9.3. Производство спиртов
- •9.4. Производство полимеров
- •9.5.2. Синтетические каучуки
- •9.5.3. Пластмассы
- •9.5.4. Синтетические волокна
- •III. Материальные и тепловые расчеты химико-технологических процессов
- •1. Составления материальных балансов
- •И материальные расчеты химико-технологических процессов
- •Материальный баланс на 1т окиси этилена
- •Материальный баланс печи крекинга (на 1000 м3 природного газа)
- •Происходит дальнейшее хлорирование
- •Материальный баланс хлоратора бензола (1т хлорбензола)
- •Образовалось в соответствии с заданным мольным соотношением
- •С воздухом………. 586
- •Материальный баланс реактора для окисления метанола (1ч работы)
- •2. Равновесие химико-технологических процессов
- •3. Составление энергетического (теплового) баланса и тепловые расчеты химико-технологических процессов
- •4. Массообменные процессы
- •Возьмем при 1900°c
- •Бензол ………… 49,063 Дихлорбензол ………… 53,05
- •Суммарный тепловой эффект при хлорировании 1т бензола
- •IV. Расчет ректификационных колонн
- •2. Температурный режим
- •Решение.Парциальное давление паров бензина равно
- •Продолжение таблицы
- •3. Высота
- •4. Материальный и тепловой балансы
- •Общее количество тепла, вводимого в колонну, составит
- •V. Расчет реакционных устройств термических процессов
- •1. Реакционные змеевики и камеры установок термического крекинга под давлением
- •1.1. Определение скорости реакции
- •1.2. Расчет реакционного змеевика печи термического крекинга
- •1.3. Расчет реакционной камеры
- •2. Реакционные аппараты установок коксования нефтяных остатков
- •2.1. Определение выхода продуктов коксования
- •2.2. Расчет реактора и коксонагревателя на установках коксования в подвижном слое гранулированного коксового теплоносителя
- •2.3. Расчет реактора на установках коксования в кипящем слое коксового теплоносителя
- •3.1. Расчет печи трубчатой установки пиролиза
- •Учитывая, что
- •Диаметр труб рассчитывают по формуле
- •3.2. Пиролиз на установках с подвижным слоем твердого теплоносителя
- •3.3. Установки с кипящим слоем твердого теплоносителя
- •Находят объем катализатора в реакторе
- •1. Процесс каталитического алкилирования парафиновых и ароматических углеводородов олефинами
- •Рассчитывают выход алкилата
- •Теплота сгорания нефтепродуктов
- •Среднее число атомов в молекуле сырья (т) определяется по формуле
- •Итого………..-43710
- •Вычисляют приближенно молекулярную массу групп углеводородов
- •Лабораторная работа № 1 Тема: «Определение содержания воды в нефти методом Дина и Старка»
- •1.1. Основные понятия
- •Требования к содержанию воды в нефти, поставляемых с промыслов
- •1.2. Описание методики определения содержания воды в нефти методом Дина и Старка
- •Лабораторная работа № 2 Тема: «Определение механических примесей в нефти
- •2.1. Основные понятия
- •2.2 Описание методики определения механических примесей в нефти
- •Лабораторная работа № 3 Тема: «Определение содержания солей в нефти»
- •3.1. Основные понятия
- •3.2 Описание методики определения содержания солей в нефти
- •Приложение 1
- •Подписано в печать 20.09.2007 г.
Сырая нефть; II- деэмульгатор; III- сброс воды; IV- подача щелочной воды; V- обессоленная и обезвоженная нефть
3.1. Нефтяные эмульсии
Условия образования эмульсий. Эмульсией называется такая система двух взаимно нерастворимых или не вполне растворимых жидкостей, в которых одна содержится в другой во взвешенном состоянии в виде огромного количества микроскопических капель (глобул), исчисляемых триллионами на литр эмульсии. Жидкость, в которой распределены глобулы, называется дисперсионной средой, а вторая жидкость, распределенная в дисперсионной среде, - дисперсной фазой.
Нефтяные эмульсии имеют цвет от светло-желтого до темно-коричневого. В большинстве случаев они являются эмульсиями типа вода в нефти, в которых дисперсионный средой является нефть, а дисперсной фазой – вода. Такие эмульсии гидрофобные: в воде они всплывают, а в бензине или других растворителях равномерно распределяются. Реже встречаются эмульсии типа нефть в воде, в которых дисперсионный средой служит вода. Такие эмульсии гидрофильны: в воде они равномерно распределяются, а в бензине тонут.
Вязкая эмульсия, в том числе и нефтяная, может образоваться только тогда, когда механическое воздействие на смесь двух взаимно нерастворимых жидкостей будет вызывать диспергирование, т.е. дробление жидкости на очень мелкие частицы.
Иначе обстоит дело, если смесь двух нерастворимых жидкостей находится в условиях, способствующих диспергированию, и в ней присутствует какое-либо поверхостно-активное вещество, понижающее поверхностное натяжение за счет образования адсорбционного слоя.
Вещества, способствующие образованию и стабилизации эмульсий, называются эмульгаторами. Ими являются такие полярные вещества нефти, как смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, соли нафтеновых кислот, а также различные неорганические примеси.
В образовании стойких нефтяных эмульсий принимают участие твердые углеводороды – микрокристаллы парафинов, церезинов и смешанных алкано-циклоалкановых углеводородов, которые, адсорбируясь на поверхности эмульсионных глобул, образуют своеобразную броню. Эмульгаторами в сырой нефти чаще всего являются смолы. Они хорошо растворяются в нефти и не растворяются в воде. Смолы, адсорбируясь на поверхности раздела нефть – вода, попадают в поверхностный слой со стороны нефти и создают прочную оболочку вокруг частиц воды.
Алюминиевые, кальциевые, магниевые и железные мыла нефтяных кислот хорошо растворимы в нефти и ее дистиллятах, поэтому они также способствуют образованию гидрофобных эмульсий. Наоборот, натриевые мыла нефтяных кислот хорошо растворимы в воде и хуже в углеводородах. Поэтому они адсорбируются в поверхностном слое со стороны водной фазы, обволакивают капельки нефти и так способствуют образованию гидрофильной эмульсии типа нефть в воде.
При наличии эмульгаторов обоих типов возможно обращение эмульсий, т.е. переход их из одного типа в другой. Этим явлением пользуются иногда при разрушении эмульсий.
Свойства нефтяных эмульсий. Нефтяные эмульсии характеризуются следующими физико-химическими свойствами: дисперсностью, вязкостью, плотностью, электрическими свойствами, устойчивостью.
Под дисперсностью понимают степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде. Размеры капелек дисперсной фазы в эмульсиях изменяются от 0,1 до 100 мкм. Вязкость нефтяных эмульсий выше, чем вязкость воды и нефти. Электрическая проводимость эмульсий зависит от содержания воды, дисперсности эмульсии, а также от количества растворенных в воде солей и кислот.
На устойчивость нефтяных эмульсий, т.е. способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду, влияют дисперсность, температура смешивающихся жидкостей, наличие в составе эмульсий эмульгаторов.
Способы разрушения нефтяных эмульсий. Механизм разрушения нефтяных эмульсий состоит из нескольких стадий: 1) столкновение глобул (частиц) воды; 2) слияние глобул в более крупные капли; 3) выпадение капель.
Для того чтобы разрушить эмульсии, в промышленной практике применяются следующие методы: механические; термический; химический; электрический.
К механическим методам относятся отстаивание, центрифугирование и фильтрование. Процесс отстаивания применяется для отделения основной массы воды в сырьевых резервуарах промысловых систем сбора нефти. Фильтрование и центрифугирование пока не нашли практического применения.
Термический способ основан на применении теплоты. При нагревании эмульсии пленка эмульгатора расширяется и лопается, а капельки жидкости сливаются друг с другом.
Широко используется для разрушения эмульсий химический метод – обработка деэмульгаторами – веществами, которые ослабляют структурно-механическую прочность слоев, обволакивающих капли воды. В качестве деэмульгаторов применяются различные поверхностьно-активные вещества, однако механизм их действия на эмульсии весьма сложен и мало изучен. По характеру поведения в водных растворах деэмульгаторы делятся на ионо-активные и неионогенные. Первые в растворах диссоциируют на катионы и анионы, вторые ионов не образуют. Наилучшим деэмульгирующим действием обладают применяемые в настоящее время на промыслах и НПЗ неионогенные деэмульгаторы - проксамин, диссольван, прогалит, ОЖК (оксиэтилированные жирные кислоты).
Электрический способ разрушения эмульсий основан на том, что благодаря воздействию электрического поля создаются благоприятные условия для увеличения вероятности столкновения глобул воды. При попадании нефтяной эмульсии в переменное электрическое поле, заряженные отрицательно частицы воды начинают передвигаться внутри капли, которая приобретает грушевидную форму, обращенную острым концом к положительно заряженному электроду. При перемене полярности электродов происходит изменение конфигурации капли. Отдельные капли стремятся передвигаться в электрическом поле по направлению к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, сливаются в более крупные капли и осаждаются.
В промышленной практике для удаления воды и солей из нефти широко применяются комбинированные методы разрушения эмульсий – термохимический, электротермохимический и др.