Технология переработки нефти, природного и попутного газа презентация

НПЗ

Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М.

свыше 2000 наименований (1156 смазочных материалов, 300 химреагентов и катализаторов, 209 битумов) продуктов, имеющих индивидуальные спецификации (марки по ТУ).

Основную структуру НПЗ определяет 3-8 основных фракций нефти и производимые на их основе продукты (бензин, ДТ, авиатопливо, СУГ).

Хранение продуктов и удаление отходов – дорого – требуется сбыт или переработка всех производимых продуктов (в т.ч. по убыточным ценам, например, высокосернистый мазут, высокосернистый кокс).

СССР и России - теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000 ккал;
Международное энергетическое агентство - нефтяной эквивалент TOE (Tonne of oil equivalent) - 41,868 ГДж;
баррель нефтяного эквивалента (BOE): 1 toe = 7,11, 7,33 или 7,4 boe.;
Корректирующие факторы:
Местоположение НПЗ,
Спрос на продукт;
Характеристика горения;
Содержание серы;
Цены на конкурирующие топлива.

КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ» выпускаются следующие марки сжиженных газов:

Используются в качестве бытового и автомобильного топлива

Бутан (tкип= -0,5 °C)

Пропан (tкип= −42,09 °C)

КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ» предъявляются следующие требования:

Но определяется

Характеризует содержание основного компонента

Характеризует содержание основного компонента

В смеси пропана и бутана, содержание бутана ограничено

Наличие конденсата при «комнатной» температуре недопустимо – должна быть только газовая фаза

Если давление высокое, значит сжиженный газ не качественный, есть тяжелые компоненты

Характеризует испаряемость пропана в условиях низкой температуры

Сероводород и меркаптаны – яды, обладающие резкими, неприятными запахами, корозионно-активные агенты

Наличие жидких примесей химически активных веществ недопустимо

"Топлива для двигателей внутреннего сгорания.") – неэтилированные бензины 80 и 92;
ГОСТ Р 51866-2002 (EN 228-2004).
Кроме того, можно выпускать бензины, соответствующие стандартам организации.

Ранее в качестве базовых компонентов автобензинов являлись бензины прямой перегонки нефти, разрешалось применять свинецсодержащие добавки, выпускались бензины с октановым числом (ОЧ) по моторному методу (ММ) не менее 72 и 76.
В настоящее время в качестве базовых компонентов используются бензины каталитического риформинга и крекинга, алкилаты, изомеризаты и октаноповышающие добавки.
Основные марки автомобильных бензинов ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ 51866-2002 (соответствующие европейским маркам бензинов):
— Нормаль-80 — с ОЧ по ИМ не менее 80;
— Регуляр-92 — с ОЧ по ИМ не менее 92;
— Премиум Евро-95 — с ОЧ по ИМ не менее 95;
— Супер Евро-98 — с ОЧ по ИМ не менее 98;

добавки для повышения ОЧ запрещено

Определяет загрузку топливных баков, АЗС и т.д.

Сернистые выбросы ядовиты, разрушают двигатели

Бензин не должен вступать в химическое взаимодействие при нахождении на воздухе в течение короткого срока

Смолы приводят к интенсивному нагарообразованию в цилиндрах двигателей

Бензин не должен быть коррозионно-активным

Высокое содержание приводит к интенсивному нагарообразованию

Высокое содержание приводит к интенсивному нагарообразованию

Высокое содержание приводит к образованию канцерогенных выбросов

Оксигенаты (кислородсодержащие вещества) в качестве добавок, повышающих октановое число допустимы, но ограничены по разным причинам, в основном, из-за низкой теплотворной способности – попросту, не прогревают двигатель.

в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении - 1:14 - т.е. создать рабочую смесь.

Зависит от содержания легких фракций, определяет пусковые свойства бензина, потери при заправке автотранспорта, испарение от горячих двигателей после выключения зажигания

Определяет пусковые свойства бензина

Низкие значения – риск образования паровых пробок в топливной системе, высокие потери бензина при хранении при высоких температурах окружающей среды

Определяет скорость прогрева двигателя и положительный эффект от присадок, повышающих ОЧ

Характеризует полноту испарения топлива, чем она ниже, тем меньше мощность двигателя и больше расход масла из-за образования бензинового конденсата в топливной системе

двигателей внутреннего сгорания. Численно равно содержанию (в % по объему) изооктана в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний.

Детонационная стойкость — параметр, характеризующий способность углеводородного (или любого иного) топлива противостоять самовоспламенению при сжатии.

от стенок цилиндра. При детонации снижается мощность двигателя и ускоряется его износ.

Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем.

Исследовательское октановое число (ОЧИ) показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.
Моторное октановое число (ОЧМ) показывает поведение бензина на режимах больших нагрузок (под нагрузкой, движении в гору, ускорение и т. д.) ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ.

способности к образованию рабочей топливовоздушной смеси

Определяет способность к прогреву двигателя

способность противостоять изменениям химического состава при хранении, транспортировке и применении

Аналог октанового числа для богатых топливно-воздушных смесей

10227-86 и для сверхзвуковой авиации по ГОСТ 12308-89. Для дозвуковой авиации предусмотрено пять марок топлива (ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ), для сверхзвуковой — две (Т-6 и Т-8В). Массовыми топливами в настоящее время являются топлива ТС-1 (высшего и первого сортов) и топливо РТ(высшего сорта).

Т.к. от качества авиационного керосина зависит функционирование двигателей самолета как на высоте в условиях низкой температуры, так и при жестких режимах работы (взлет, торможение при посадке), а значит и безопасность полета, температура в салоне самолета, срок службы двигателей, скорость полета, вцелом к авиационному керосину предъявляются значительно более жесткие требования, чем к любому другому виду топлива.

и других систем самолета в условиях низких температур (на примере топлива для сверхзвуковой авиации Т-6):
Вязкость кинематическая при минус 40 °С - не более 60 сСт;
Низшая теплота сгорания, кДж/кг - не менее 42900;
Температура начала кристаллизации, °С - не выше -60;
Зольность, % - не более 0,003;
Содержание механических примесей и воды – отсутствие;
Массовая доля нафталиновых углеводородов, % - не более 0,5.

За рубежом:
- Минимальная высота некоптящего пламени;
Минимальное содержание ароматики и нафталиновых (керосины КК почти недопустимы);

Основной процесс для наращивания объема выпуска авиакеросина - гидрокрекинг

заправки самолетов и перекачки топлива (ASA-3 (Shell), Stadis-450 (Innospec), Сигбол (ТУ 38.101741-78));
Противоводокристаллизационная
для предотвращения выпадения кристаллов льда из топлива при низких температурах этилцеллозольв, тетрагидрофуран, их 50%-е смеси с метанолом;
Антиокислительная
для компенсации сниженной в результате гидроочистки химической стабильности (Агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол));
Противоизносная
для восстановления противоизносных свойств топлив, потерянных в результате гидроочистки (Сигбол и композиция Сигбол+ПМАМ-2 (полиметакрилатного типа — ТУ 601407-69), присадка «К», присадка Хайтек-580 фирмы «Этил»).

сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из дизельной фракции прямой перегонки нефти.

Основные потребители дизельного топлива — железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт, военная техника, сельскохозяйственная техника, легковой дизельный автотранспорт

В зависимости от условий применения устанавливаются три марки дизельного топлива:
Л (летнее) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0 °С и выше;
З (зимнее) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35 °С) и минус 30 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45 °С);
А (арктическое) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50 °С и выше.

По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на 3 вида:
I — массовая доля серы не более 0,035 %; II — массовая доля серы не более 0,005 %;
III — массовая доля серы не более 0,001 %.

зачастую при низких температурах, крайне важны показатели качества, определяющие стабильность работы дизельных двигателей в жестких климатических условиях.

Согласно ГОСТ 305-82 «ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ. Технические условия» наиболее важные показатели:

воспламенения смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения).
Цетановое число численно равно объёмной доле цетана (С16Н34, гексадекана), цетановое число которого принимается за 100, в смеси с α-метилнафталином (цетановое число которого, в свою очередь, равно 0).
Оптимальную работу стандартных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом 40—55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива.

α-метилнафталин

цетан

Гудрон 3. Вакуумные газойли 4. Экстракты масляного производства 5. Керосино-газойлевые фракции (первичные и вторичные) 6. Тяжелые газойли каталитического крекинга и коксования 7. Битумы 8. Остатки висбрекинга 9. Тяжелая смола пиролиза

Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей (котельные топлива), для производства флотского мазута.
Из мазута прямой перегонки нефти получают также базовые нефтяные масла. Мазут прямой перегонки нефти является сырьем для производства моторных топлив в термокаталитических процессах.

– флотские мазуты (для крупнотоннажных судов);
40, 100 – топочные мазуты (для промышленных и коммунальных котельных)

Наиболее важные показатели:
Теплота сгорания (фактически, теплотворная способность);
Вязкость (влияет на перекачку по топливным системам, мазут – самое вязкое топливо, получаемое из нефти);
Зольность и коксуемость (образование твердых продуктов при сгорании – выбросы и загрязнение топок);

трансмиссий транспортных машин и промышленных редукторов)

-Осевые масла (для смазывания осей колесных пар железнодорожных вагонов и тепловозов, подшипников электровозов и других узлов трения
подвижного состава железнодорожного транспорта и некоторых про-
мышленных механизмов);

-Индустриальные масла (подразделяются на 2 группы – общего, для
смазывания наиболее широко распространенных узлов и механизмов
оборудования различных отраслей промышленности, и специального назначения, для использования в узких или специфических областях)

Классификация нефтяных масел

Нефтяные масла

маслонапорных установок гидротурбин, судовых паротурбинных установок;
-Компрессорные масла - для смазки различных узлов и деталей (цилиндров, клапанов и др.) компрессорных машин, а также для создания уплотнительной группы;
-Электроизоляционные масла (трансформаторные, конденсаторные и кабельные) - являются жидкими диэлектриками, служат для изоляции токонесущих частей электрооборудования, гашения электродуги в выключателях, а также отвода тепла.
-Цилиндровые масла - для смазывания горячих деталей паровых машин.

Классификация нефтяных масел

Нефтяные масла

характеризующееся индексом вязкости (ИВ). Чем более полога температурная кривая вязкости, тем выше значение ИВ и более качественно масло (современные масла должны иметь ИВ не менее 90).

Снижение вязкости с ростом температуры
(контрольные определения вязкости проводят обычно при 20, 50(40) и 100 °С)

С35Н72, применяют для приготовления парафинистой бумаги, пропитки древесины в спичечном и карандашном производствах, в свечном производстве, как изоляционный материал, химическое сырье, для парафинолечения.

Церезины

Воскообразная смесь предельных углеводородов состава С36-55, состоит в основном из слаборазветвленных изоалканов, применяется как компонент пластичных смазок, изоляционный материал, в косметической и пищевой промышленности.

Битумы

Продукты, получаемые концентрированием и/или окислением тяжелых нефтяных остатков, каменного угля и сланцев, применяют в следующих областях:
- дорожное строительство;
- изготовление кровельных материалов;
строительство сооружений;
для изоляции трубопроводов;
лакокрасочная и кабельная промышленность;
для заливочных аккумуляторных мастик.

Асфальт – смесь битума (13-60 %), гравия и/или песка и/или щебня

анодной массы, обожженных анодов для алюминиевой промышленности, графитированных электродов, при изготовлении конструкционных материалов, в производстве цветных металлов, кремния и др..

Индивидуальные ароматические углеводороды

Индивидуальные бензол, толуол и ксилолы чистотой не менее 99,0-99,9 %, получаемые на установках комплексного производства ароматики, направляются на переработку на предприятия химической промышленности.

Бензол – сырье для производства синтетических волокон, пластмасс, каучуков, красителей и различных ароматических соединений:

Толуол служит исходным сырьем в промышленности органического синтеза, используется в производстве красителей, применяется в качестве добавки для повышения октанового числа моторных топлив.
Ортоксилол применяется для производства фталевого ангидрида и в качестве растворителя в лакокрасочной промышленности.
Параксилол применяется для производства диметитерефталата и терефталевой кислоты, используемых для получения полиэфирных волокон, пленок и термопластика.

2004.
Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа : учебное пособие / С. А. Ахметов [и др.]. — СПб. : Недра, 2006. — 868 с.
Газохимия : учебное пособие / А. Л. Лапидус, И. А. Голубева, Ф. Г. Жагфаров. — М. : ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. — 447 с.
ГОСТ 20448-90 «ГАЗЫ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ СЖИЖЕННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ДЛЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ»
ГОСТ 2084-77
ГОСТ Р 51105-97
ГОСТ Р 51866-2002
ГОСТ 10227-86
ГОСТ 12308-89
ГОСТ 305-82 «ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ. Технические условия»
ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия.
ГОСТ 10585-99 «Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия»