Переработка нефти и газа

Газойлевая фракция 195 - 270 С может быть использована (с учетом ее химического состава) как компонент низкозастывающего дизельного топлива. Фракция 270 - 420 С используется как сырье для технического углерода, а остаточная фракция, выкипающая выше 420 С - в качестве компонента сырья коксования или котельного топлива. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II. Термические процессы  технологии  переработки нефти 

2. Теоретические основы  управления процессами  замедленного коксования  и коксования в  слое  теплоносителя

Коксование - квалифицированная переработка тяжёлых нефтяных остатков, как первичной, так и вторичной переработки, с получением нефтяного кокса, применяемого для производства электродов, используемых в металлургической промышленности, а также дополнительного количества светлых нефтепродуктов. В отличие от ранее описанных процессов, коксование является термическим процессом, не использующим катализатор.

Коксование –  это разложение при высокой температуре  без доступа воздуха твердых  и жидких горючих ископаемых с  образованием летучих веществ и  твердого остатка - кокса. Последний находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Сырьем для коксования - в основном, является каменный уголь, в значительно меньших масштабах перерабатывают другие горючие ископаемые, а также высококипящие остаточные продукты дистилляции нефти, каменноугольный пек и т.д.

2.1 Процессы замедленного  коксования

Среди термических  процессов наиболее широкое распространение  в нашей стране и за рубежом  получил процесс замедленного коксования, который позволяет перерабатывать самые различные виды тяжелых  нефтяных остатков (ТНО) с выработкой продуктов, находящих достаточно квалифицированное  применение в различных отраслях народного хозяйства.  

Замедленное коксование – это непрерывный процесс, осуществляемый при температуре около 500°С и давлении, близком к атмосферному. Сырьё поступает в змеевики технологических печей, в которых идёт процесс термического разложения, после чего поступает в камеры, в которых происходит образование кокса. На установках сооружается 4 коксовые камеры, работающие попеременно. Камера в течении суток работает в режиме реакции, заполняясь коксом, после чего в течение суток осуществляются технологические операции по выгрузке кокса и подготовке к следующему циклу.

Кокс из камеры удаляется при помощи гидрорезака, представляющего собой бур с расположенными на конце соплами, через которые под давлением 150 атм. подаётся вода, которая раздробляет кокс. 
Раздробленный кокс сортируется на фракции, в зависимости от размера частиц.

Сверху коксовых камер уходят пары продуктов и  поступают на ректификацию. Светлые  фракции, полученные при коксовании, характеризуются низким качеством  из-за большого содержания олефинов и  поэтому желательно их дальнейшее облагораживание. 
Выход кокса составляет порядка 25% при коксовании гудрона, выход светлых фракций - около 35%.

Достоинства замедленного коксования - высокий выход малозольного кокса. Из одного и того же количества сырья, этим методом можно получить в 1,5-1,6 раза больше кокса, чем при  непрерывном коксовании. Поэтому  замедленное коксование применяют, как правило, для производства нефтяного  кокса.

Установка замедленного коксования предназначена для получения крупнокускового нефтяного кокса, который используется в производствах цветных металлов, кремния, абразивных материалов, в электротехнической промышленности.

В качестве сырья  на установках используют тяжёлые нефтяные остатки, такие как гудрон, мазут, крекинг-остатки, тяжёлая смола пиролиза.

В качестве побочных продуктов на установке замедленного коксования получают углеводородный газ, бензиновую фракцию и газойлевые дистилляты. Полученные газойлевые фракции и бензин коксования перед дальнейшим использованием необходимо подвергнуть гидрооблагораживанию из-за повышенного (по сравнению с прямогонными дистиллятами) содержания непредельных и гетероорганических соединений.

Процесс основан  на термолизе тяжелых нефтяных остатков в течение достаточно длительного  времени при повышенных температурах (до 500° С), в результате которого образуются легкие фракции крекинга и продукт уплотнения – кокс.

Режим работы коксовой камеры составляет 48 часов: 24 часа коксовая камера заполняется коксом, и в  течение 20-22 часов осуществляется выгрузка кокса из коксовых камер при помощи струи воды под высоким давлением (до 14 МПа).

Технологические схемы установок замедленного коксования включают в себя следующие основные блоки:

·  Нагревательный (сюда относится конвекционная секция печи установки, нижняя секция ректификационной колонны, где происходит нагрев продуктами коксования, радиантная секция печи);

·  Реакционный (представляет собой две/четыре полые камеры, работающие попеременно, где непосредственно происходит процесс замедленного коксования тяжёлых нефтяных остатков);

·  Фракционирующий (разделение полученных лёгких фракций коксования: газ, бензин, газойль);

·  Блок механической обработки кокса, его выгрузки, сортировки и транспортировки.

2.2 Коксование в слое  теплоносителя

Процессы коксования в слое теплоносителя имеют существенное преимущество перед процессом замедленного коксования: Сырье, предварительно нагретое в теплообменнике, контактирует в  реакторе с нагретым и находящимся  во взвешенном состоянии инертным теплоносителем (обычно порошкообразный кокс с размером частиц до 0,3 мм, реже более крупные  гранулы) и коксуется на его поверхности  в течение 6-12 мин.

Образовавшийся  кокс и теплоноситель выводят  из зоны реакции и подают в регенератор (коксонагреватель). В последнем слой теплоносителя поддерживается во взвешенном состоянии с помощью воздуха, в токе которого выжигается до 40% кокса, а большая его часть направляется потребителю. Благодаря теплоте, выделившейся при выжигании части кокса, теплоноситель нагревается и возвращается в реактор. Для перемещения теплоносителя используется пневмотранспорт частиц кокса, захватываемых потоком пара или газа. Дистиллятные фракции и газы выводят из реактора и разделяют так же, как при замедленном коксовании. Типичные параметры процесса: температура в теплообменнике, реакторе и регенераторе 300-320, 510-540 и 600-620 °С соответственно, давление в реакторе и регенераторе 0,14-0,16 и 0,12-0,16 МПа соответственно, соотношение по массе сырье теплоноситель = (6,5-8,0).

Коксование в  кипящем слое используют для увеличения производства светлых нефтепродуктов. Кроме того, сочетание непрерывного коксования с газификацией образующегося  кокса, может быть применено для  получения дизельных и котельных  топлив.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

III. Термокаталитические  и термогидрокаталитические процессы технологии переработки нефти

3. Гидроочистка керосиновых  фракций

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Гидроочистки подвергаются следующие фракции нефти: 

1. Бензиновые  фракции (прямогонные и каталитического  крекинга); 

2. Керосиновые фракции; 3. Дизельное топливо;  4. Вакуумный газойль; 5. Моторные масла. Гидроочистка керосиновых фракций направлена на снижение содержания серы и смол в реактивном топливе. Сернистые соединения и смолы вызывают коррозию топливной аппаратуры летательных аппаратов и закокcовывают форсунки двигателей. Одновременно снижается коррозионная агрессивность топлив и уменьшается образование осадка при их хранении. Типичным сырьем при гидроочистке керосиновых дистиллятов являются фракции 130—240 и 140— 230°С прямой перегонки нефти. Однако при получении некоторых видов топлив, верхний предел выкипания может достигать 315°С. Целевым продуктом процесса является гидроочищенная керосиновая фракция, выход которой может достигать 96—97% (масс.).

Керосиновая фракция 120—230 (240) °С используется как топливо  для реактивных двигателей, при необходимости  подвергается демеркаптанизации, гидроочистке; фракцию 150—280 или 150—315 °С из малосернистых нефтей используют как осветительные керосины, фракцию 140—200 °С — как растворитель (уайт-спирит) для лакокрасочной промышленности. 

IV. Технологии переработки  газов

4. Переработка нефтезаводских  газов – абсорбционно-газофракционирующие  установки (АГФУ) и газофракционирующие  установки (ГФУ)

4.1 Газофракционирующие  установки (ГФУ)

На НПЗ для  разделения нефтезаводских газов применяются  преимущественно 2 типа газофракционирующих  установок, в каждый из которых входят блоки компрессии и конденсации: ректификационный - сокращенно ГФУ, и  абсорбционно-ректификационный АГФУ.

Назначение  ГФУ – получение индивидуальных легких углеводородов или углеводородных фракций высокой чистоты из нефтезаводских газов. Газофракционирующие установки (ГФУ) подразделяются по типу перерабатываемого сырья на ГФУ предельных и ГФУ непредельных газов.

Сырье и продукция.

Сырье поступает  на ГФУ в газообразном и жидком (головки стабилизации) виде. На ГФУ  предельных газов подаются газы с  установок первичной перегонки, каталитического риформинга, гидрокрекинга, на ГФУ непредельных газов – с установок термического и каталитического крекинга, коксования.

Продукцией  ГФУ предельных газов являются узкие углеводородные фракции:

·  Этановая – применяется как сырье пиролиза, в качестве хладагента, на установках депарафинизации масел, выделения параксилола и др.;

·  Пропановая – используется как сырье пиролиза, бытовой сжиженный газ, хладагент;

·  Изобутановая – служит сырьем установок алкилирования и производства синтетического каучука;

·  Бутановая – применяется как бытовой сжиженный газ, сырье производства синтетического каучука; в зимнее время добавляется к товарным автомобильным бензинам для обеспечения требуемого давления паров;

·  Изопентановая – служит сырьем для производства изопренового каучука, компонентом высокооктановых бензинов;

·  Пентановая – является сырьем для процессов изомеризации и пиролиза.

На ГФУ непредельных газов выделяются следующие фракции:

·  Пропан-пропиленовая – применяется в качестве сырья для установок полимеризации и алкилирования, производства нефтехимических продуктов;

·  Бутан-бутиленовая – используется в качестве сырья установок полимеризации, алкилирования и различных нефтехимических производств.

В блоке ректификации ГФУ из углеводородного газового сырья сначала в деэтанизаторе извлекают сухой газ, состоящий из метана и этана.

На верху колонны  поддерживают низкую температуру подачей  орошения, охлаждаемого в аммиачном  конденсаторе-холодильнике.  

Кубовый остаток  деэтанизатора поступает в пропановую колонну, где разделяется на пропановую фракцию, выводимую с верха этой колонны, и смесь углеводородов С4 и выше, направляемую в бутановую колонну. Ректификатом этой колонны является смесь бутанов, которая в изобутановой колонне разделяется на изобутановую и бутановую фракции.

Кубовый продукт  колонны подается далее в пентановую колонну, где в виде верхнего ректификата выводится смесь пентанов, которая в изопентановой колонне разделяется на н-пентан и изопентан.

Нижний продукт  колонны - фракция С6 и выше - выводится с установки. На АГФУ сочетается предварительное разделение газов на легкую и тяжелую части абсорбционным методом с последующей их ректификацией.

4.2 Абсорбционно-газофракционирующие  установки  (АГФУ)

Конденсационно-ректификационный метод заключается в частичной или полной конденсации газовых смесей с последующей ректификацией конденсатов. При необходимости продукты подвергаются дополнительной очистке от меркаптанов раствором щелочи.