Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:подготовка_нефти

Различия

Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.

Ссылка на это сравнение

courses:refining:подготовка_нефти [18.05.2016 19:55]
wikicat создано
courses:refining:подготовка_нефти [19.05.2016 12:22] (текущий)
wikicat
Строка 1: Строка 1:
-.+====== Подготовка нефти к переработке ====== 
 + 
 +===== Вредные примеси в нефтях ===== 
 + 
 +Добываемая из недр земли нефть, помимо растворенных в ней газов, содержит некоторое количество примесей — частицы песка, глины, кристаллы солей и водуСодержание твердых частиц в неочищенной нефти обычно не превышает 1,5%, а количество воды может изменяться в широких пределах. В некоторых старых скважинах жидкость,​ получаемая из пласта,​ содержит 90% воды и только 10% нефти. Для перекачки же по магистральным нефтепроводам принимают нефть, содержащую не более 1% воды. В нефти, поступающей на переработку,​ должно быть не более 0,3% воды. \\ 
 + 
 +Присутствие в нефти механических примесей затрудняет ее транспортирование по трубопроводам и переработку,​ вызывает эрозию внутренних поверхностей труб нефтепроводов и образование отложений в теплообменниках,​ печах и холодильниках,​ что приводит к снижению коэффициента теплопередачи,​ повышает зольность остатков от перегонки нефти (мазутов и гудронов),​ содействует образованию стойких эмульсий. \\ 
 + 
 +Соли могут быть причиной коррозии нефтяной аппаратуры. Разъедание аппаратуры солями (которые представляют собой продукты гидролиза) происходит как в зонах высокой температуры (трубы печей, испарители,​ ректификационные колонны),​ так и в аппаратах с низкой температурой (конденсаторы и холодильники). 
 +Содержание солей в нефти, поставляемой на нефтеперерабатывающий завод, должно быть не более 50 мг/л, а в нефти, направляемой на перегонку,​ — не более 5 мг/​л.\\ 
 + 
 +От основного количества воды и твердых частиц нефти освобождают путем отстаивания в резервуарах на холоде или при подогреве. Окончательно их обезвоживают и обессоливают на специальных установках. 
 + 
 +===== Обезвоживание и обессоливание нефтей ===== 
 + 
 +Вода и нефть часто образуют трудно разделимую нефтяную эмульсию. Существуют три разновидности методов разрушения нефтяных эмульсий:​ __механические__,​ __химические__ и __электрические__. Каждый из методов основан на слиянии и укрупнении капель воды, что способствует более интенсивному ее отстаиванию. Выбор одного из методов определяется главным образом типом нефтяной эмульсии и ее стойкостью. \\ 
 + 
 +К __механическим__ способам разрушения эмульсий относятся отстаивание,​ центрифугирование и фильтрование. \\ 
 + 
 +**Отстаивание** применимо к свежим нестойким эмульсиям,​ способным расслаиваться на нефть и воду вследствие разности плотностей компонентов,​ составляющих эмульсию. \\ 
 + 
 +Чем меньше частицы дисперсной фазы и разность плотностей воды и нефти и чем больше вязкость среды, тем медленнее протекает процесс расслоения. 
 +Нагрев эмульсий ускоряет их разрушение,​ так как при этом возрастает растворимость в нефти защитной пленки эмульгатора,​ уменьшается вязкость среды и увеличивается разность плотностей.\\ 
 + 
 +При обезвоживании нефтей на промыслах для каждой эксплуатационной скважины или для группы их устанавливают аппарат для отстаивания воды от нефти — дегидратор-подогреватель в виде вертикальной емкости диаметром 1,5—2 м и высотой 4—5 м. В нижней части дегидратора вмонтирована газовая горелка,​ связанная с автоматическим регулятором температуры. Нефть обычно подогревают до 60° С. \\ 
 +{{ :​courses:​refining:​дегидратор.jpg?​300 |}} \\ 
 + 
 +При **центрифугировании** вода и механические примеси выделяются из нефти под действием центробежной силы. Центробежная сила, а следовательно,​ и скорость отделения капель воды изменяются пропорционально радиусу вращения и квадрату числа оборотов ротора. \\ 
 + 
 +В промышленности применяются центрифуги и сепараторы с числом оборотов от 3500 до 50 000 в минуту. Чем больше число оборотов,​ тем больше разделительная способность центрифуги,​ но меньше ее производительность. Малая пропускная способность центрифуг,​ а также высокие эксплуатационные затраты — основные причины ограниченного их применения для деэмульгирования нефтей. \\ 
 + 
 +Отделение воды от нефти при помощи **фильтрования** основано на избирательном смачивании веществ различными жидкостями. Так, кварцевый песок легко смачивается водой, а пирит — нефтью. Для обезвоживания нефтей фильтрованием может использоваться стекловата и стружка из осины, тополя и других несмолистых пород древесины. Мелкие частицы воды, прилипая к острым кромкам стружки или волокон стекловаты,​ соединяются в крупные капли, легко стекающие вниз. \\ 
 + 
 +Фильтровальные колонны в основном применяют там, где нефтяные эмульсии уже разрушены,​ но капли воды все еще держатся во взвешенном состоянии и не оседают на дно. Эффективность фильтровальных колонн высокая. Существенным недостатком метода фильтрования являются сравнительно быстрая засоряемость фильтрующей поверхности механическими примесями и необходимость ее частой смены. \\ 
 + 
 +Разрушение нефтяных эмульсий может производиться с использованием __химических методов__. В этом случае достигается применением поверхностно-активных веществ (ПАВ), действующих как деэмульгаторы. Разрушение нефтяных эмульсий может быть результатом:​ а) адсорбционного вытеснения действующего эмульгатора веществом с большей поверхностной активностью и меньшей прочностью адсорбционной пленки;​ б) образования эмульсий противоположного типа (инверсия фаз) и в) растворения (разрушения) адсорбционной пленки в результате ее химической реакции с вводимым в систему деэмульгатором. \\ 
 + 
 +В 1909 году началось использование электрического поля для обезвоживания нефтей. С тех пор __электрические__ способы разрушения нефтяных эмульсий широко применяются на промыслах и нефтеперерабатывающих заводах. \\ 
 + 
 +{{ :​courses:​refining:​электрообезвоживающая_установка.jpg?​600 |}} 
 + 
 +При попадании нефтяной эмульсии в переменное электрическое поле частицы воды, заряженные отрицательно,​ начинают передвигаться внутри элементарной капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращен к положительно заряженному электроду. При перемене полярности электродов капля претерпевает новое изменение формы, вытягиваясь острым концом в противоположную сторону. Подобные изменения конфигурации капля претерпевает столь часто, сколь велика частота электрического поля. Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремясь передвигаться в электрическом поле по направлению к положительному электроду,​ сталкиваются друг с другом и при достаточно высоком потенциале заряда наступает пробой оболочки диэлектрика,​ в результате чего мелкие капли воды укрупняются,​ что и облегчает их осаждение в электродегидраторе. Обезвоженная нефть поднимается и выводится сверху электродегидратора. \\ 
 + 
 +Технологическая схема промысловой электрообезвоживающей установки (ЭЛОУ – установка обезвоживания и обессоливания) приведена на рисунке выше. Эмульгированная нефть после подогрева контактирует со свежей водой. К этой смеси добавляют деэмульгатор,​ после чего она поступает в два параллельно работающих электродегидратора. Здесь нефтяная эмульсия разрушается,​ вода выводится снизу в канализацию,​ а нефть сверху в отстойник. Обезвоженная и обессоленная нефть откачивается в промысловые нефтехранилища и далее в нефтепровод. \\ 
 + 
 +В заключение следует отметить,​ что стойкость эмульсии зависит от многих факторов и поэтому не может быть одинаково эффективных и экономически целесообразных условий разрушения для любых эмульсий. Выбору того или иного способа и условий разрушения эмульсии должно предшествовать тщательное изучение ее свойств,​ экспериментальный подбор деэмульгатора и режима обработки,​ а также сопоставление технико-экономических показателей рассмотренных выше методов деэмульгирования. С другой стороны,​ изучение и устранение причин образования эмульсий позволяют значительно упростить процесс деэмульгирования и, следовательно,​ снизить затраты на подготовку нефти, поступающей на нефтеперерабатывающие заводы. 
 + 
 +===== Борьба с потерями легких фракций и стабилизация нефтей ===== 
 + 
 +**Методы предотвращения потерь легких фракций** \\ 
 +При перемещении нефти от скважин до нефтезаводских емкостей из нее испаряются наиболее легкие компоненты (метан,​ этан, пропан и т. д., включая бензиновые фракции),​ которые безвозвратно теряются,​ если не принять специальных мер по герметизации емкостей и сбору выделяющихся газов и паров. Такие потери могут достигать 5% от нефти. Естественно,​ что чем дольше хранится нефть, тем больше теряется летучих компонентов. С другой стороны,​ если в нефти, поступающей на перегонку,​ содержатся газообразные углеводороды,​ то они отбираются вместе с бензином и он делается нестабильным,​ т. е. способным изменять свой фракционный состав при перекачке и хранении. \\ 
 + 
 +Поскольку потери летучих компонентов из нефти и нефтепродуктов в основном происходят в резервуарах,​ рассмотрим более подробно этот случай. При наполнении резервуара из него в атмосферу вытесняется некоторый объем воздуха,​ насыщенный парами углеводородов,​ выделившимися из нефти или нефтепродукта,​ поступающих в резервуар. Это явление известно под названием «большого дыхания» резервуара. При одном и том же давлении потери от испарения тем больше,​ чем больше нефти поступает в резервуар и чем больше парциальное давление летучих компонентов. Последнее в свою очередь возрастает при повышении температуры и концентраций летучих компонентов в нефти (бензине). \\ 
 + 
 +При хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах наблюдаются потери от так называемых малых дыханий резервуаров. Малые дыхания протекают по следующей схеме. Днем пары в газовом пространстве резервуара нагреваются,​ при этом давление повышается. Когда давление паров превысит величину,​ на которую рассчитан дыхательный клапан,​ последний открывается и сбрасывает часть паров в атмосферу («выдох»). Ночью, когда температура в газовом пространстве понижается,​ газы сжимаются,​ в резервуаре образуется вакуум,​ дыхательный клапан открывается и атмосферный воздух поступает в резервуар,​ заполняя его газовое пространство («вдох»). \\ 
 + 
 +Для сокращения потерь от испарения предложено много мероприятий. Самым надежным из них является устройство герметичных резервуаров,​ бензохранилищ с дышащими крышами,​ дышащих баллонов,​ рассчитанных на атмосферное давление,​ и сферических резервуаров,​ приспособленных к хранению бензинов под повышенным давлением. Большое значение имеют герметизация оборудования по добыче нефти на промыслах;​ уменьшение газового пространства в резервуарах путем устройства плавающих крыш или плавающих полихлорвиниловых покрытий;​ охлаждение крыш и стенок резервуаров путем орошения их водой, окрашивание наружных стен резервуаров алюминиевой краской и т. д. Сопоставляя различные мероприятия по борьбе с потерями,​ можно отметить следующее:​ дышащие баллоны и крыши являются весьма совершенными устройствами для сокращения потерь летучих компонентов. Однако на их сооружение расходуется много металла и они сложны в изготовлении. В связи с этим один дышащий баллон ​ ставят на несколько резервуаров,​ главным образом бензиновых. Система соединения их с резервуаром показана на рисунке ниже. \\ 
 + 
 +Дышащими баллонами называют резервуары емкостью до 10 000 м3, днища и крыши которых выполнены из гибкой стали толщиной 2 мм. В нерабочем состоянии крыша и днище соприкасаются друг с другом. В рабочем состоянии баллон наполняется,​ и крыша приподнимается на высоту 2—3 м. Для уравновешивания баллона предусмотрены особые противовесы. Взамен дышащих баллонов могут быть использованы обычные газгольдеры. \\ 
 + 
 +Дышащие крыши допускают увеличение объема хранилища на величину до 5% от первоначальной,​ что достаточно для ликвидации потерь от малых дыханий при заполненном резервуаре. Изготовляются они из гибкой стали толщиной 3—5 мм. Нижнее положение крыши ограничивается опорными столбами. \\ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​дышащие_баллоны.jpg?​350|}} {{:​courses:​refining:​схема_дышащей_крыши.jpg?​300|}} \\ 
 + 
 +Разрыв крыши при чрезмерном расширении газа предотвращается специальным предохранительным клапаном,​ выпускающим избыточный газ в атмосферу. \\ 
 + 
 +**Плавающие крыши** почти полностью устраняют потери от испарения при больших и малых дыханиях резервуаров. Плавающая крыша представляет собой полый диск из 2—3-мм листовой стали. Радиальными перегородками она разделена на ряд герметических отсеков,​ предупреждающих ее потопление в случае течи. Плавающие крыши тяжелее обычных и обходятся дорого. Кроме того, они требуют постоянного ухода по спуску дождевой воды, очистке от выпавшего снега и предупреждению замерзания затвора при сильных морозах. Плавающие крыши во время грозы не безопасны в пожарном отношении.\\ 
 + 
 +Оригинальным является применение поливинилхлоридного ковра, плавающего в цилиндрических резервуарах на поверхности нефти или нефтепродукта. Ковер представляет гибкую поливинилхлоридную пленку,​ к которой снизу прикреплены поплавки из того же материала. Он покрывает всю свободную поверхность жидкости за исключением кольца шириной 2,5 см от стенок,​ в котором вмонтированы Z-образные уплотнители. Ковер собирается из частей,​ связанных между собой застежкой-молнией. Для спуска конденсированной жидкости имеются специальные трубы. Поливинилхлоридные ковры снижают потери от испарения на 60—90%. 
 + 
 +**Стабилизация нефтей** \\ 
 +Для сокращения потерь от испарения и улучшения условий транспортирования нефть подвергают стабилизации,​ т. е. удалению низкомолекулярных углеводородов (метана,​ этана и пропана),​ а также сероводорода на промыслах или на головных перекачивающих станциях нефтепроводов. \\ 
 + 
 +++++ Принципиальная схема установки для дегазации нефти на промыслах | 
 + 
 +На рисунке ниже представлена одна из возможных схем дегазации и стабилизации нефти на промыслах. Поступающая из скважины газо-нефтяная смесь вследствие перепада давлений,​ создаваемого редукционными клапанами 8 и 9, в газосепараторах 2 и 3 разделяется на жидкую (вода, нефть) и газовую фазы.\\ 
 + 
 +| {{:​courses:​refining:​установка_дегазации.jpg?​400|}}|Принципиальная схема установки для дегазации нефти на промыслах:​ 1— вышка; 2, 3, 6 — газосепараторы;​ 4 —колонна-стабилизатор;​ 5 — кипятильник;​ 7 — компрессор;​ 8, 9 — редукционные клапаны;​ 10 — конденсатор-холодильник. Линии: I — сырая нефть; II—IV — газ; V — газовый бензин;​ VI — стабильная нефть. | 
 +Газы высокого и среднего давлений направляются в соответствующие газовые магистрали,​ а нефть в колонну-стабилизатор 4. В этом аппарате за счет подвода тепла через кипятильник 5 из нефти выделяются в паровую фазу растворенные в ней низкомолекулярные углеводороды. Газо-паровая смесь выводится сверху колонны 4, конденсируется в конденсаторе-холодильнике 10, после чего конденсат поступает в газосепаратор 6, где разделяется на жидкую фазу — газовый бензин и газ низкого давления. Последний сжимается компрессором 7 и вместе с газами высокого и среднего давлений направляется на газоперерабатывающий завод. Освобожденная от растворенных газов стабильная нефть снизу колонны 4 поступает в резервуар,​ а оттуда по нефтепроводу на нефтеперерабатывающий завод. 
 +++++ 
 + 
 +++++ Схема промысловой стабилизационной установки | 
 + 
 +Схема промысловой стабилизационной установки,​ используемая для нефтей с высоким содержанием растворенных газов, приведена на следующем рисунке. \\ 
 +|{{:​courses:​refining:​установка_стабилизации_нефти_без_надписи.jpg?​500|}}|Схема установки для стабилизации нефти: 1, 11, 17, 18 — насосы;​ 2, 7 — теплообменники;​ 3 — водоотделитель;​ 4 — первая ректификационная колонна;​ 5, 15 — конденсаторы-холодильники;​ 6 — емкость бензина;​ 8 — вторая ректификационная колонна;​ 9 — печь; 10—горячий насос; 12 — кипятильник с паровым пространством;​ 13, 14 — холодильники;​ 16 — емкость орошения. Линии: I— сырая нефть; II — сухой газ; III — сжиженный газ; IV — стабильная нефть; V — бензин.| \\ 
 +По этой схеме нефть насосом 1 прокачивается через теплообменник 2 в водогрязеотстойник 3, где отстаивается от воды, и затем направляется в ректификационную колонну 4, работающую под давлением от 2 до 5 атм. Перетекая по тарелкам колонны,​ нефть освобождается от легких фракций,​ которые,​ пройдя вместе с газами конденсатор-холодильник 5, конденсируются и собираются в газосепараторе 6. Здесь несконденсированные газы отделяются от жидкой фазы, состоящей главным образом из бутана,​ пентана,​ гексана и высших. \\ 
 +Первые направляются в газовую магистраль и далее на газофракционирующую установку,​ а вторые через теплообменник 7 в стабилизационную колонну 8 газового бензина. Колонна 8 работает под давлением 8—12 атм. Лишенная низкокипящих фракций нефть горячим насосом 10 частично подается на циркуляцию в трубчатую печь 9, а оставшаяся доля насосом 11 направляется через теплообменник 2, кипятильник 12, холодильник 14 в емкость стабилизированной нефти. \\ 
 +Легкие бензиновые фракции,​ ректифицируясь в стабилизаторе 8, освобождаются от избыточного количества пропан-бутановых фракций. Последние после конденсации и охлаждения в конденсаторе 15 поступают в газосепаратор 16, откуда часть конденсата насосом 18 подается на орошение,​ а избыток переводится в емкость сжиженного газа или на газоперерабатывающий завод на разделение. \\ 
 +Стабилизированный бензин проходит через кипятильник 12, теплообменник 7 и холодильник 13, а далее либо направляется в емкость,​ либо смешивается со стабилизированной нефтью и направляется на нефтеперерабатывающий завод. 
 + 
 +++++ 
 + 
 +В представленном ниже видео, освещающем вопросы пожарной безопасности резервуарного парка, в частности,​ дается наглядное представление принципов действия резервуаров с понтонами,​ плавающей крышей и подогревом. 
 +{{youtube>​gPkzXrVCQ6w?​medium}} 
 + 
 +===== Сортировка нефтей ===== 
 +Как известно,​ различные нефти и выделенные из них соответствующие фракции отличаются друг от друга физико-химическими и товарными свойствами. Так, бензиновые фракции некоторых нефтей характеризуются высокой концентрацией ароматических,​ нафтеновых или изопарафиновых углеводородов и поэтому имеют высокие октановые числа, тогда как бензиновые фракции других нефтей содержат в значительных количествах парафиновые углеводороды нормального строения и имеют очень низкие октановые числа. \\ 
 + 
 +Некоторые нефти не содержат твердых парафиновых углеводородов и из них могут быть получены арктические и зимние сорта дизельных топлив,​ а также низкозастывающие масла без такого сложного процесса,​ как депарафинизация,​ которая является обязательной при переработке парафинистых нефтей. Получение дизельных топлив из сернистых и высокосернистых нефтей связано с включением в технологическую схему нефтеперерабатывающего завода процесса обессеривания,​ например гидроочистки;​ при переработке бессернистых и малосернистых нефтей этого не требуется. Потребность в различных сортах масел, получаемых из нефти, значительно меньше,​ чем потребность в топливах,​ поэтому на производство масел направляют только отборные,​ так называемые масляные нефти, из которых можно получать масла высокого качества,​ с большими выходами и при менее сложной технологии производства,​ чем из других «немасляных» нефтей. \\ 
 + 
 +Смолистые компоненты некоторых нефтей отличаются уникальными свойствами,​ что позволяет только из этих нефтей получать строительные и дорожные битумы исключительно высокого качества. \\ 
 + 
 +Можно привести еще много подобных примеров,​ однако и сказанного достаточно,​ чтобы сделать вывод о необходимости сортировки нефтей,​ при которой исключается возможность неоправданного смешения нефтей различного сорта. \\ 
 + 
 +Однако раздельные сбор, хранение и перекачка нефтей в пределах месторождения с большим числом нефтяных пластов сильно осложняют нефтепромысловое хозяйство и требуют больших капиталовложений на сооружение огромного резервуарного парка и сложной сети нефтепроводов,​ поэтому близкие по физико-химическим и товарным свойствам нефти на промыслах смешивают и направляют на совместную переработку. При этом облегчается перекачка тяжелого сырья с промыслов на нефтезаводы без ущерба для качества получаемых перегонкой моторных топлив. \\ 
 + 
 +Таким образом,​ по вопросу о сортировке нефтей можно сделать следующие выводы:​ \\ 
 + 
 +  * сортировке нефтей должно предшествовать глубокое и всестороннее исследование товарных свойств сырья и получаемых из него продуктов;​  
 +  * смешивать целесообразно лишь такие нефти, которые близки по физико-химическим свойствам;​  
 +  * недопустимо смешение нефтей,​ при котором теряются цепные свойства одного из компонентов из-за низкого качества другого компонента нефтесмеси;​  
 +  * смешение нефтей с различными свойствами допустимо лишь в тех случаях,​ когда оно приводит к облагораживанию смешанного сырья и производству нефтепродуктов,​ удовлетворяющих нормам без повышения затрат,​ применения дорогостоящих реагентов и сложных технологических процессов и приемов очистки.(( Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) 
 + 
 +===== Словарь ===== 
 + 
 +|газовая горелка|gas burner| 
 +|газосепаратор|gas separator | 
 +|гудрон|vacuum residue| 
 +|дегидратор|dehydrator| 
 +|деэмульгатор|demulsifier,​ emulsion breaker| 
 +|дышащая крыша|expansion roof| 
 +|емкость (сосуд)|vessel| 
 +|кипятильник|reboiler| 
 +|конденсатор|condenser| 
 +|магистральный нефтепровод|main oil pipeline| 
 +|мазут|fuel oil| 
 +|нефтяная эмульсия|crude oil emulsion| 
 +|орошение|reflux| 
 +|отстаивание|settling| 
 +|печь|heater| 
 +|плавающая крыша|floating roof| 
 +|поверхностно-активные вещества (ПАВ)|surface-active agent| 
 +|подогреватель|preheater| 
 +|резервуар|tank| 
 +|теплообменник|heat exchanger| 
 +|углеводороды|hydrocarbons| 
 +|фильтрование|filtration| 
 +|холодильник|cooler| 
 +|центрифугирование|centrifuging| 
 +|электродегидратор|electrical dehydrator| 
 +|ЭЛОУ|desalter| 
 +|эмульгатор|emulsifier| 
 +|эмульсия|emulsion| 
 + 
 + 
 + 
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]] 
 + 
 +{{tag>​Тема}} 
 + 
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/подготовка_нефти.txt · Последние изменения: 19.05.2016 12:22 — wikicat