Атмосферно - вакуумная перегонка нефти

Содержание 
 

	Введение	3
1	Роль нефти  и газа в современном мире	4
2	Назначение  первичной переработки нефти	5
2.1	Ректификация	5
3	Технологические схемы установок первичной переработки  нефти	9
4	Основная аппаратура установок первичной переработки  нефти	12
4.1	Теплообменные аппараты	12
4.2	Аппараты воздушного охлаждения	12
4.3	Трубчатые печи	14
4.4	Ректификационные  колонны	16
4.5	Способы создания орошения	20
4.6	Способы создания вакуума	21
5	Современные промышленные установки перегонки нефти и  газов	25
6	Влияние свойств  нефти на технологию ее переработки	26
6.1	Характеристика  нефтей, поступающих на атмосферно – вакуумную переработку нефти	26
6.2	Обоснование и  выбор схемы установки атмосферно – вакуумной переработки нефти	26
7	Описание технологической схемы	27
8	Расчетно-технологическая  часть	29
8.1	Материальный  баланс	29
8.2	Расчет отбензинивающей  колонны	29
9 9.1	Расчет вспомогательного оборудования Расчет теплообменника	39 39
	Заключение Список использованной литературы Приложение А	41 42

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 
 

     Нефть и природный газ известны человечеству с глубокой древности. Описание источников нефти содержится в трудах Геродота (V век до н. э.), Плутарха и Плиния Старшего (I век до н. э). Гиппократ (IV – V века до н. э.) рекомендовал лекарства, содержащие в своем составе нефть. Нефть применялась в качестве топлива, как средство освещения, в военном деле («греческий огонь»).

     В средние века нефть добывали из специально вырытых колодцев. Уже в XIII веке в  районе Баку функционировали нефтяные источники. В последующем вместо колодцев стали использовать скважины, что позволило извлекать нефть из более глубоких слоев. Первые скважины бурили ударным способом с помощью металлического долота, а нефть после окончания фонтанирования извлекали специальными ведрами (желонками). Недостаток в так называемых светлых нефтях, используемых для освещения, вызвал потребность в разработке методов переработки нефтей, сначала для повышения выхода осветительного масла (фотогена). В России подобный метод был освоен в XVI – XVII веках, после того, как в царствование Б.Годунова (XVI век:) в Москву из Ухты была завезена «горячая вода густа» (нефть):

     Интерес к процессам перегонки нефти  для получения различных ценных продуктов появился в первой половине XIX века. В 1821 – 23 гг. в Моздоке братьями Дубиниными была построена первая кубовая установка для перегонки нефти, на которой из нее выделялось до 40% фотогена (керосина). Легкая часть – бензин при этом методе терялась, а мазут использовали для смазки колес. В 1837 году в Баку инженером Боскобойниковым был сооружен первый нефтеперегонный завод. Подобное производство керосина из нефти в Англии было организовано в 1848 году и в США в 1860 году.

     Бурное  развитие нефтеперерабатывающей промышленности начинается с 60-х годов XIX века. Б 1869 году в Баку существовало уже 23 нефтеперегонных завода, а к 1876 году число их возросло до 123. В этот период основным целевым продуктом переработки являлся осветительный керосин, выход которого составлял около 25%. Бензиновая фракция (всего около 0,5%) и мазут промышленного применения не находили. С 1876 года после изобретения В.Г. Шуховым форсунки для сжигания жидкого топлива, мазут стал широко использоваться в топках паровых котлов. К этому же времени было налажено производство из мазута смазочных масел.

     В 1890 году В.Г. Шухов и Гаврилов запатентовали  трубчатую нефтеперегонную установку  непрерывного действия, которая стала  прообразом современных установок  AT и АВТ.

     Коренной  переворот в методах переработки  нефти происходит после изобретения двигателя внутренного сгорания. В связи с этим, бензин, не находивший ранее промышленного применения, становится с начала XX века одним из важнейших нефтепродуктов. 

     1 Роль нефти и  газа в современном  мире 
 

     Энергетические  ресурсы играют ведущую роль в  современной экономике. Уровень развития производительных сил каждого государства определяется в значительной степени масштабами потребления энергоресурсов. О важной роли энергоресурсов свидетельствует то обстоятельство, что более 70 % добываемых в мире полезных ископаемых относится к источникам энергии.

     Основные  виды энергоресурсов - уголь, нефть, природный  газ, гидроэлектроэнергия и ядерная  энергия.

     Нефть и природный газ с середины 60-х годов прошлого столетия начинают играть ведущую роль в мировой энергетике. В таких странах, как Германия, Великобритания, на долю нефти и природного газа приходится 55 - 60 % от общего потребления энергоресурсов, в США и Японии 75 - 80 %.

     К достоинствам нефти и газа как  источников энергии относятся сравнительно невысокая стоимость добычи, возможность безотходной переработки с получением многообразных видов топлива и химического сырья. Однако ресурсы нефти и газа ограничены. Они значительно меньше, чем запасы угля, горючих сланцев и битуминозных песков. В то же время добыча нефти и газа значительно превышает добычу других горючих ископаемых.

     Высокий уровень потребления нефти в  мире служит основанием для высказываемого рядом ученых и специалистов предположения о неизбежности скорого истощения нефтяных запасов. Наиболее часто высказывается точка зрения об исчерпании мировых нефтяных запасов к концу XXI века.

     В условиях, когда нефть стала основным видом энергетического сырья, возросло ее экономическое и политическое значение в мире. Наличие собственных ресурсов нефти, возможность организовать экспорт нефти и нефтепродуктов позволяют различным государствам добиваться значительных успехов в экономическом и социальном развитии. Вместе с тем колебание мировых цен на нефть, конъюнктура на нефтяном рынке приводят к серьезным изменениям в экономической политике как нефтедобывающих стран, так и государств, промышленность которых базируется на привозной нефти. Мировые цены на нефть в последние годы были нестабильными.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Назначение первичной  переработки 
 

     Нефть, как уже было указано, представляет собой чрезвычайно сложную смесь взаимно растворимых органических веществ. Разделить ее нацело на составляющие компоненты практически невозможно, но этого для промышленного применения нефтепродуктов и не требуется. На практике нефть делят на фракции, отличающиеся по пределам выкипания. Это разделение проводится на установках первичной перегонки нефти с применением процессов дистилляции и ректификации.

     Полученные  фракции служат сырьем для дальнейшей переработки, или используются как товарные продукты. Первичная перегонка - первый технологический процесс переработки нефти. Установки первичной перегонки имеются на каждом НПЗ. 

     2.1 Ректификация 

     При однократном испарении взаимно  растворимых жидкостей и последующей конденсации паров получают две фракции: легкую, в которой содержится больше низкокипящих фракций, и тяжелую, в которой содержится меньше низкокипящих фракций, чем в исходном сырье. Следовательно, при перегонке происходит обогащение одной фазы низкокипящими, а другой  - высококипящими компонентами. Однако достичь требуемого разделения компонентов нефти и получить конечные продукты, кипящие в заданных температурных интервалах, с помощью перегонки нельзя. Поэтому после однократного испарения нефтяные пары подвергаются ректификации.

     Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения, за счет противоточного многократного  контактирования паров и жидкости.

     Контактирование паров и жидкости осуществляется в вертикальных цилиндрических аппаратах - ректификационных колоннах, снабженных специальными устройствами  - ректификационными тарелками или насадкой,  - позволяющими создать тесный контакт между паром, поднимающимся вверх по колонне, и жидкостью, стекающей вниз (рисунок 1).

     В среднюю часть в виде пара, жидкости или парожидкостной смеси подается сырье, которое необходимо разделить  на две части - высококипящую и низкокипящую. Зона, в которую подается сырье, носит название эвапорационной, так как в ней происходит эвапорация -  однократное испарение нагретой в печи или теплообменнике смеси на паровую и жидкую фазы. В некоторых случаях эвапорационная зона отделена от колонны, и эвапорация производится в самостоятельном аппарате. Однако у большинства колонн, в частности на установках первичной перегонки, однократное испарение и ректификация совмещаются.

     

 

     I – холодное орошение; II – ректификат; III – циркулирующая горячая струя; IV – остаток; V – сырье 

     Рисунок 1 – Схема ректификационной колонны 

     В работающей ректификационной колонне через каждую тарелку проходят четыре потока:

     1) жидкость - флегма, стекающая с вышележащей  тарелки; 

     2) пары, поступающие с нижележащей  тарелки; 

     3) жидкость - флегма, уходящая на нижележащую тарелку;

     4) пары, поднимающиеся на вышележащую  тарелку.

     Пары  и жидкость, поступающие на тарелку, не находятся в состоянии равновесия, однако, вступая в соприкосновение, стремятся к этому состоянию. Жидкий поток с вышележащей тарелки поступает в зону более высокой температуры, и поэтому из него испаряется некоторое количество низкокипящего компонента, в результате чего концентрация последнего в жидкости уменьшается. С другой стороны, паровой поток, поступающий с нижележащей тарелки, попадает в зону более низкой температуры и часть высококипящего продукта из этого потока конденсируется, переходя в жидкость. Концентрация высококипящего компонента в парах таким образом понижается, а низкокипящего - повышается. Фракционный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется.

     Часть ректификационной колонны, которая расположена выше ввода сырья, называется концентрационной, а ниже – отгонной. В обеих частях колонны происходит один и тот же процесс ректификации. С верха концентрационной части в паровой фазе выводится целевой продукт необходимой чистоты - ректификат, а с низа - жидкость, еще в заметной степени обогащенная низкоки-пящим компонентом. В отгонной части из этой жидкости окончательно отпаривается низкокипящий компонент. В виде жидкости с низа этой части колонны выводится второй целевой компонент – остаток.

     Для нормальной работы ректификационной колонны  необходимо, чтобы с верха колонны на нижележащие тарелки непрерывно стекала жидкость (флегма). Поэтому часть готового продукта (ректификата) после конденсации возвращается на верхнюю тарелку колонны в виде так называемого орошения. С другой стороны, для нормальной работы колонны необходимо, чтобы с низа колонны вверх непрерывно поднимались пары. Чтобы создать в колонне паровой поток, часть уходящего из колонны остатка подогревается, испаряется и возвращается обратно в колонну.