Реферат Технология подготовки нефти и получения битума
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
1.Технологическая схема 3
1.1.Краткое описание технологического процесса и
технологической схемы 4
2.Обезвоживание и обессоливание нефти 4
3.Атмосферная и вакуумная перегонка нефти 6
3.1.Защелачивание обессоленной нефти 6
3.2.Анкикоррозийная защита конденса-
ционно-холодильных аппаратов и верха
атмосферной перегонки 7
3.3.Ректификация 7
4.Влияние отдельных факторов технологического
процесса на процесс ректификации 9
4.1.Температура нагрева сырья 9
4.2.Равномерность подачи сырья 9
4.3.Подача орошения 9
4.4.Давление в колонне 9
4.5.Температура в кубе колонны 10
5.Окисление гудрона до битума 10
5.1.Температура 11
5.2.Расход воздуха 12
1.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
1.1 Технологические процессы, протекающие на установке получения битума
На установке получения битума происходят следующие технологические процессы:
· обезвоживание и обессоливание нефти;
· атмосферная и вакуумная перегонка нефти;
· окисление гудрона в битум.
2.
Обезвоживание и обессоливание нефти
Нефть, поступающая на переработку, имеет в своем составе пластовую воду, различные минеральные соли (хлористый натрий, хлористый магний, хлористый кальций и др.), механические примеси в незначительных количествах.
Глубина обезвоживания и обессоливания нефти влияет на продолжительность цикла работы установки первичной переработки нефти, качество вырабатываемых нефтепродуктов и соответственно, технико-экономические показатели работы предприятия.
Вода, находящаяся в нефти, в большинстве случаев образует с ней трудноразделимые эмульсии. Образованию таких эмульсий предшествуют понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз и создание вокруг капель воды прочного адсорбционного слоя за счет наличия в нефти третьего вещества - эмульгатора. Эмульгаторами являются имеющиеся в нефти смолистые вещества, щелочноземельные соли органических веществ, окислы металлов, частицы глины, кристаллы парафина и церезина и другие.
Стойкость эмульсий зависит от физико-химических свойств нефти, степени дисперсности (размера частиц), температуры и времени существования эмульсии. Наиболее стойкие эмульсии образуют нефти, богатые нафтеновыми кислотами и смолами. Чем выше плотность нефти и степень дисперсности, тем устойчивее эмульсии.
Сущность всех применяемых способов обессоливания и обезвоживания заключается в промывании нефти водой и разрушении образованной нефтяной эмульсии.
В промышленности наиболее широкое распространение получил термоэлектрохимический способ разрушения нефтяных эмульсий, сочетающий в себе три метода:
· механический - гравитационное разделение при повышенных температурах;
· химический - разрушение эмульсий с помощью реагентов;
· электрический - разрушение эмульсий с помощью электрического поля.
Гравитационное разделение - это осаждение эмульсий в процессе отстоя вследствие разности плотностей нефти и воды.
Разность плотностей воды и нефти можно увеличить не только уменьшением плотности нефти, достигаемой повышением температуры, но также увеличением плотности воды, что достигается подачей дренажных вод последней ступени обессоливания на первую ступень.
Важную роль при гравитационном разделении имеет конструкция дегидраторов. Условия осаждения воды из нефти тем лучше, чем меньше скорость движения эмульсии в нем.
Химический способ разрушения эмульсий заключается в применении поверхностно-активных веществ - деэмульгаторов. Деэмульгаторы, обладая большой поверхностной активностью, вытесняют с поверхностного слоя капелек воды природные эмульгирующие вещества и образуют гидрофильный (растворимый в воде) адсорбционный слой, в результате чего капельки воды при столкновении сливаются в более крупные и оседают.
Эффективность действия деэмульгатора значительно возрастает при воздействии электрического поля.
Для интенсификации деэмульгирования процесс проводят в электрическом поле переменного тока высокого напряжения (до 20 кВ). Капли воды под действием этого поля за счёт поляризации принимают вытянутую форму, ориентируясь по направлениям к электродам. При этом на концах капли возникают заряды, противоположные по знаку зарядам на электродах, а между каплями-глобулами воды возникают электрические силы притяжения, способные преодолеть сопротивление стабилизирующих слоёв глобул воды. Происходит столкновение глобул и разрушение образовавшихся вокруг них плёнок, способствующих их коалесценции (слиянию) в крупные капли, которые отделяются от нефти под действием силы тяжести.
Основными параметрами, влияющими на процесс при постоянном составе нефти, являются температура, количество промывной воды, напряжённость электрического поля, эффективность применяемого деэмульгатора или его расход. Увеличение вводимого в нефть деэмульгатора оправдано до оптимального предела, дальнейшее увеличение подачи его в нефть оказывает незначительное влияние на качество подготовки нефти.
3. Атмосферная и вакуумная перегонка нефти
Перегонка представляет собой процесс разделения жидких смесей на их составные части по температурам кипения. Разделение достигается нагревом исходной смеси до кипения, частичным испарением, отбором и конденсацией паров.
3.1. Защелачивание обессоленной нефти.
На практике поддерживается небольшой расход щелочи в нефть, в пределах 5-10 г. на тонну.
Для подщелачивания нефти важно обеспечить эффективное перемешивание нефти со щелочью. Для такого перемешивания применяют смесительные устройства разных конструкций.
Если стадия смешения организована неудовлетворительно, щелочь может выпадать из смеси, накапливаться в низких местах теплообменников и трубопроводов, концентрироваться за счет испарения воды и вызывать щелочное растрескивание металла.
3.2. Антикоррозионная защита конденсационно-холодильных аппаратов и верха колонн атмосферной перегонки.
-«Dоdicor 1830» (азотосодержащие соединения) – в качестве нейтрализатора;
-«Dodigen 481» (соединения амидкарбоновых кислот) – в качестве ингибитора коррозии.
Поставляемые в бочках рабочие растворы этих реагентов дозировочными насосами одновременно подаются в шлемовый трубопровод колонны до конденсатора-холодильника. По ходу потока первым вводится нейтрализатор, а затем через 5-10 метров – ингибитор коррозии.
3.3. Ректификация.
Разделение сложной жидкой смеси на отдельные фракции методом многократного испарения и многократной конденсации носит название ректификации и осуществляется под давлением и в вакууме.
Процесс ректификации проводят в колоннах, оснащенных специальными тарелками или насадками, обеспечивающими контакт между поднимающимися вверх парами и стекающей вниз жидкой флегмой.
Фракция нефти, имеющая высокую температуру кипения, остается внизу, а фракция, имеющая низкую температуру кипения, в виде паров поднимается в верхнюю часть колонны.
Процесс ректификации зависит от температуры и давления, количества орошения (флегмы), от конструкции и количества контактных тарелок.
При повышении давления в колонне снижается относительная летучесть компонентов, ухудшается четкость ректификации, в продукции низа колонны увеличивается содержание низкокипящих компонентов.
Повышение температуры низа и верха колонны вызывает увеличение высококипящих компонентов в продукции верха колонны, а снижение температуры вызывает увеличение низкокипящих компонентов в продукции низа колонны.
Учитывая то, что при нагреве нефти выше 380 °С и мазута выше 420 °С происходит их разложение – более глубокое разделение нефти проводят в вакууме. При этом испарение высококипящих компонентов происходит при более низком температурном режиме.
Для снижения температуры низа ректификационной колонны, улучшения четкости ректификации, а также предотвращения разложения нефти и мазута в нижнюю часть колонны подают перегретый пар.
Первое достигается применением водяного пара или подогревателей, второе подачей холодного орошения в верхнюю часть колонны.
4.
Влияние отдельных факторов технологического процесса на процесс ректификации
Процесс ректификации углеводородной смеси на компоненты зависит от количества и типа тарелок, а также от следующих факторов технологического процесса:
4.1. Температура нагрева сырья.
Сырье перед поступлением в колонну подогревается. Необходимая температура нагрева сырья находится в обратной зависимости от суммарного содержания в исходном сырье низкокипящих компонентов. Чем выше их содержание, тем ниже необходимая температура сырья и наоборот. В случае перегонки нефти температура ввода ее колонну поддерживается такой, чтобы доля образовавшихся паров была на уровне суммарного содержания (отбора) светлых фракций (бензина, керосина, дизельного топлива). Обычно она составляет 365-385 °С.
4.2.Равномерность подачи сырья.
Необходимо, чтобы сырье в колонну поступало равномерно, т.е. соблюдалось постоянство сырьевого потока, это обеспечит устойчивый режим работы колонны.
4.3.Подача орошения.
Орошение подается для поддержания температуры верха колонны и образования жидкой фазы в зоне верхних тарелок. Количество подаваемого в верхнюю часть колонны орошения должно надежно обеспечивать регулирование температуры верха. Кратность его (отношение расхода орошения к расходу верхнего продукта) следует поддерживать на уровне расчётной величины.
Чрезмерное высокое увеличение или уменьшение расхода (кратности) орошения может вызвать значительные колебания давления в колонне и отразиться на качестве головной фракции, боковых погонов и остатков.
4.4.Давление в колонне.
4.5.Температура в кубе колонны.
Температура в кубе колонны поддерживается в пределах, обеспечивающих полноту испарения низкокипящего компонента. Если температура в кубе колонны будет поддерживаться ниже установленной нормы, то будет происходить потеря низкокипящих компонентов с остатком.
С повышением температуры выше заданной по режиму резко увеличивается поток паровой фазы и возможно захлебывание колонны, т.е. переполнение тарелок колонны жидкостью, образующейся при конденсации тяжелых паров в верхней зоне тарелок. От равномерности подогрева зависит и равномерность газового потока.
5. Окисление гудрона до битума
Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). Элементный состав битумов следующий (% масс.): углерода 80-85; водорода 8,0-11,5; кислорода 0,2-4,0; серы 0,5-7,0; азота 0,2- 0,5.
Компоненты битумов получают из нефтяных остатков: гудронов, полугудронов и тяжелых мазутов, химический состав которых изменяется в процессе окисления кислородом воздуха. В виду сложного строения высокомолекулярных углеводородов, химизм процесса окисления в производстве битумов представляют по изменению соотношения основных групп нефтяных остатков: масел, смол и асфальтенов.
В процессе окисления нефтяных остатков в результате протекания параллельно-последовательных реакций, в том числе присоединения, крекинга и уплотнения, а также за счет отгона образующихся легких фракций изменяется соотношение масел, смол и асфальтенов, и изменяется консистенция продукта. Основная часть кислорода идет на образование воды, 10-20 % на образование углекислого газа, и незначительная часть на образование кислородсодержащих соединений.
Реакции окисления остаточного нефтяного сырья идут в основном по цепному механизму и сопровождаются экзотермическим эффектом, с выделением 9200±920 кДж тепла на
Процесс окисления проводится в гетерогенных условиях и его эффективность в значительной степени зависит от поверхности раздела реагирующих фаз. Увеличение поверхности раздела реагирующих фаз позволяет уменьшить время окисления. В окислительных аппаратах колонного типа увеличение поверхности раздела реагирующих фаз достигается применением распределителей воздуха.
Основными факторами, влияющими на процесс окисления и качество окисленного битума, являются:
· природа сырья;
· температура окисления;
· расход воздуха.
Природа сырья.
В зависимости от природы сырья меняется качество окисленного битума и, прежде всего, зависимость «температура размягчения - пенетрация». При одной и той же температуре размягчения, пенетрация и растяжимость битумов, полученных окислением остатка из одной и той же нефти, зависят от содержания масел в остатке. Пенетрация тем меньше, а растяжимость тем больше, чем выше глубина отбора масляных фракций из мазута.
На свойства битумов влияет состав сырья. Так, повышенное содержание твердых парафинов (выше 3 % вес.) в сырье понижает растяжимость битумов, а в ходе процесса приводит к повышению расхода воздуха и продолжительности окисления.
5.1.Температура.
При окислении остатков протекает множество реакций, температурные коэффициенты констант которых различны. Температура неодинаково ускоряет различные процессы, поэтому получаются различные по составу и свойствам битумы. Повышение температуры реакции сопровождается приростом температуры размягчения битума в единицу времени вследствие как увеличения скорости реакции, так и более интенсивного отгона барботируемым воздухом легких фракций.
5.2.Расход воздуха.
Расход сжатого воздуха, степень его диспергирования и распределения по сечению окислительной колонны существенно влияют на интенсивность процесса и свойства битумов. Увеличение расхода воздуха до определенного предела, при прочих равных условиях, ведет к пропорциональному повышению скорости окисления, зависящей от температуры процесса, конструкции окислительной колонны и природы исходного сырья.
Битумы, окисленные в короткий промежуток времени, имеют более высокую пенетрацию, чем битумы той же температуры размягчения, окисленные при небольшом расходе воздуха и при большей продолжительности окисления.
