Основное назначение и типы установок для перегонки нефти

Введение

    Первичная перегонка нефти является головным процессом в нефтепереработке. От нее зависит эффективность последующих вторичных процессов – каталитических процессов, работа маслоблока и других.

Единой схемы перегонки нефти не существует. Она зависит от состава нефти, потребности в ассортименте нефтепродуктов в каждом конкретном регионе.

    На установках первичной перегонки нефти сосредоточено большое количество оборудования: колонны, печи, различные теплообменники и емкости, аппараты воздушного охлаждения, насосы и прочее.

    Работа установок оценивается двумя показателями: отбором фракций от потенциального содержания их в нефти (глубина извлечения) и качеством получаемых нефтепродуктов. Эти показатели зависят от технологического режима и эффективности работы оборудования.

    При модернизации устаревшего оборудования, не отвечающего современным требованиям, стремятся повысить эти два показателя, усовершенствовать технологию процесса с заменой оснащения отдельных ее узлов.

В данной работе рассмотрены рекомендации по усовершенствованию работы установок первичной перегонки нефти по данным технической литературы и патентов.

В ряде химических, нефтяных, пищевых и других отраслях производства в результате различных технологических процессов получают смеси жидкостей, которые необходимо разделить на составные части. Для разделения смесей жидкостей и газовых смесей в промышленности применяют способ простой перегонки (дистилляции), перегонки под вакуумом и с водяным паром, молекулярной перегонки и ректификации. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в другой.

Ректификацией называется процесс разделения жидкой смеси на компоненты, при этом происходит массообмен, т.е. переход вещества из жидкой фазы в паровую и наоборот.

Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, состоящую из нижней части, в которой происходит удаление легко-летучего компонента, из стекающей вниз жидкости, и верхней (укрепляющей) части, в которой происходит удаление легко-летучего компонента, его насыщение, дефлегматор (обычно представляет собой кожухотрубчатый теплообменник). В ряде случаев в дефлегматоре происходит конденсация всех паров, вышедших из колонны. В концевом холодильнике дистиллят охлаждается до заданной температуры. Иногда в дефлегматоре конденсируется лишь часть паров для получения флегмы, а полная конденсация и охлаждение происходит в холодильнике.

Перегонка нефти на НПЗ        

История развития нефтепереработки

    Нефть – это вторая, после воды, наиболее распространенная жидкость на земле, известная человеку уже несколько тысяч лет. Латинское название нефти – petroleum – означает буквально «масло камня». В действительности нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с содержанием небольшого количества других химических веществ, таких как соединения серы, азота и кислорода. Для того чтобы можно было использовать различные компоненты этой смеси, их необходимо отделить друг от друга. Данный процесс разделения называется нефтеперегонкой.

    Существуют данные, что люди использовали природные углеводороды и их производные на протяжении всей своей истории. Нефть, которая просачивалась на поверхность земли, образовывала при испарении битумы – смолообразные компоненты смеси углеводородов, входящих в состав нефти. Уже тысячи лет они используются как водонепроницаемые материалы при сооружении водопроводов, в судостроении, строительстве.

Есть ссылки на то, что битумы применялись для пропитки корзины, в которой был найден Моисей, и что Ноев ковчег изнутри и снаружи был просмолен ими. Американские индейцы собирали нефть для лекарственных целей. Первопоселенцы Америки обнаружили следы нефти, загрязнявшие источники воды, но научились собирать ее и использовать как горючее для светильников.

    Значительным источником энергии нефть стала в девятнадцатом веке. Китобойная промышленность не могла обеспечить все страны мира нужным количеством китового жира, применявшегося тогда для освещения, был необходим новый источник энергии. Первая нефтяная скважина, пробуренная в августе 1859 года Эдвином Дрейком (EdwinDrake) в Пенсильвании, ознаменовала новую эру в истории человечества.

Диапазон способов использования нефти возрастал по мере обнаружения все новых ее запасов [1]. Первый нефтеперегонный завод в России был построен в 1745 году на реке Ухта архангельским купцом Ф.С. Прядуновым. Позже перегонные заводы возникли в Башкирии возле города Сергиевск, но производство прекратилось со смертью создателей Урзаметовых.

В 1823 году нефтеперегонный промысел возник на Северном Кавказе возле города Моздок. Основателями были братья Дубинины. Их производство просуществовало около четверти века, после чего нефтеперегонное дело в России вновь было заброшено на некоторое время [2]. На этих примитивных заводах из нефти отгоняли осветительный керосин, бензин, а мазут сжигали, так как он не находил применения.

    Первоначально нефть перегоняли в кубах периодического действия, затем, начиная с середины 80-х годов XIX века – на кубовых батареях непрерывного действия [2], и они господствовали до 20-х годов двадцатого столетия на всех нефтезаводах мира. Затем они, в свою очередь, были вытеснены трубчатыми перегонными установками.

    Первую трубчатую установку непрерывного действия разработали в 1890 году В.Г. Шухов и С.П. Гаврилов. Значительно позже появились американские трубчатые установки. Они состояли из огненного змеевикового нагревателя, испарителя, ректификационной колонны и теплообменной аппаратуры [3].

Чуть раньше, в 1876 году, В.Г. Шухов изобрел форсунку, которая быстро вытеснила устройства для сжигания жидкого топлива. Мазут стали применять как ценное топливо в промышленности и судоходстве. В том же году Д.И. Менделеев показал возможность получения из мазута минеральных смазочных масел перегонкой в вакууме. Нефтяные масла стали вытеснять животные [3].

    Изобретение в последней четверти XIX века двигателя внутреннего сгорания способствовало новому скачку развития нефтяной промышленности. В дальнейшем появляется двигатель внутреннего сгорания «от сжатия» (дизель), появилась необходимость в дизельном топливе, занимающем промежуточное положение между керосином и мазутом.      Увеличение скорости самолетов и необходимость преодоления звукового барьера выявили потребность в реактивном двигателе. Для него требовалось новое топливо – реактивный, или авиационный, керосин с повышенной химической стабильностью [4].

    За последнее время изменилось отношение к процессам перегонки нефти. Если в начале основное внимание было нацелено на повышение производительности, то на сегодня главными задачами стали принципиальные вопросы технологии – определение оптимальных схем переработки, обеспечивающих повышение глубины отбора целевых компонентов, улучшение качества продуктов и снижение энергетических затрат на разделение [5].

Основное назначение и типы установок для перегонки нефти

    Как уже отмечалось выше, нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, различных по молекулярному весу и температуре кипения [3].

    Существуют первичные и вторичные методы переработки
 нефти [6]. Установки первичной перегонки нефти составляют основу всех нефтеперерабатывающих заводов, от их работы зависят качество и выходы получаемых компонентов топлив, а также сырья для вторичных и других процессов переработки нефти. Ко вторичным относят процессы деструктивной переработки (химической) путем термического и каталитического воздействия [3].

    Нефть разделяют на фракции, различающиеся температурными пределами выкипания. Это разделение проводят с применением подогрева, дистилляции, ректификации, конденсации и охлаждения. Прямую перегонку осуществляют при атмосферном или несколько повышенном давлении, а остатков – под вакуумом. Атмосферные и вакуумные трубчатые установки (АТ и ВТ) строят отдельно друг от друга или комбинируют в составе одной

установки (АВТ) [7], в этом есть ряд преимуществ:

- уменьшается число индивидуальных установок;

- уменьшается протяженность трубопроводов;

- уменьшается число промежуточных резервуаров;

- уменьшается расход электроэнергии, пара, воды на охлаждение;

- уменьшается расход металла;

- уменьшается нагрев и перекачка промежуточных продуктов;

- уменьшаются капитальные затраты.

    Наиболее часто встречаемые комбинации – ЭЛОУ-АВТ, АВТ-вторичная перегонка бензинов, ЭЛОУ-АВТ-вторичная перегонка бензинов. Комбинирование объясняется близостью технологий проведения процессов [8].