Производственный цикл нефтепереработки. Основные этапы. Типы НПЗ, количество и мощность в России

Введение
Нефть - это минерал, представляющий собой маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто черного цвета, хотя цвета масла различаются в разных областях. Он может быть коричневым, вишневым, зеленым, желтым и даже прозрачным. С химической точки зрения нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с примесью различных соединений, таких как сера, азот. Его запах также может быть разным, так как зависит от наличия в его составе ароматических углеводородов и соединений серы.
Повышение размеров изготовления нефтепродуктов, увеличение их ассортимента и увеличение их качества - вот главные задачи, установленные перед нефтеперерабатывающей областью в настоящее время.
Решение данных задач в условиях, когда доля переработки сернистой также высокосернистой, а в минувшие годы и высокопарафинистой нефти, постоянно увеличивается, потребовало перемены технологии переработки нефти. Вторичные и, особенно, каталитические процессы обладают весьма важными значениями.
Приобретение топлив, соответствующих современным требованиям, невозможно без применения таких процессов, как каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидроочистка, алкилирование и изомеризация, а в некоторых случаях и гидрокрекинг.
Предмет работы – нефтепереработка.
Цель работы – рассмотреть производственный цикл нефтепереработки. Его основные этапы и типы, количество и мощность в России.
Для достижения поставленной цели, необходимо выполнение следующих задач:
- рассмотреть производственный цикл нефтепереработки;
- изучить основные этапы нефтепереработки;
- рассмотреть типы НПЗ, количество и мощность в России.
1. Производственный цикл нефтепереработки
Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:
разделение сырья на фракции, различающиеся интервалами температур кипения;
переработка полученных фракций химическими превращениями, содержащихся в них углеводородов и получение компонентов товарных нефтепродуктов;
смешивание компонентов с привлечением, при необходимости, различных присадок для получения товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества.
Продукцией НПЗ являются моторные и котельные топлива, сжиженные газы, различные виды сырья для нефтехимических производств, а также, в зависимости от технологической схемы предприятия - смазочные, гидравлические и иные масла, битумы, нефтяные коксы, парафины. Исходя из совокупности технологических процессов, НПЗ может получать от 5 до более чем 40 позиций товарных нефтепродуктов.
Нефтепереработка - непрерывное производство, период производства между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3 лет. Функциональная единица нефтеперерабатывающего завода - это технологическая единица, производственный объект с комплексом оборудования, обеспечивающий полный цикл конкретного технологического процесса [3, c.16].
Поставка и приём нефти.
В России основные объемы сырой нефти, поставляемой на переработку, поступают на нефтеперерабатывающие заводы из добывающих объединений по магистральным нефтепроводам. Небольшие объемы нефти, а также газового конденсата доставляются железнодорожным транспортом. В странах-импортерах нефти, имеющих выход к морю, доставка на портовые нефтеперерабатывающие заводы осуществляется водным транспортом.
Установленное в заводе сырье подается в подходящую емкость для сырья и связывается трубопроводами со всеми технологическими установками нефтеперерабатывающего завода. Число приобретенной нефти определяется согласно сведениям инструментального учета или путем измерения в сырьевых резервуарах.
Приемка всех нефтепродуктов упакованных в мелкую тару производится согласно коносаменту.
Перед сливом нефтепродуктов оператор автозаправочной станции обязан:
убедиться в исправности резервуара и его оборудования, технологических трубопроводов и правильности функционирования запорной арматуры при ее переключении;
измерить уровень нефтепродукта в резервуаре для определения остатка и вместимости принимаемого груза;
убедиться в наличии и исправности средств пожаротушения, правильности заземления автоцистерны и исправности ее сливного устройства;
принять меры по предотвращению разлива нефтепродукта;
убедиться, что двигатель автоцистерны выключен;
прекратить заправку машин из резервуара до окончания слива в него нефтепродукта из цистерны;
проконтролировать уровень наполнения автоцистерны, при этом автоцистерна должна быть заполнена по планку;
отобрать пробу и измерить температуру нефтепродукта в цистерне;
проконтролировать с помощью водочувствительной ленты наличие в автоцистерне подтоварной воды.
Полученные результаты замера температуры продукта в автоцистерне необходимо отметить в коносаменте и отчете о замене.
Выявленные расхождения среди данными, отмеченными в накладной, и данными, полученными при измерении, не должны превышать коэффициента, учитывающего объемное расширение продукта от измерения температуры.
Размер и масса нефтепродуктов формируется путем замера уровня, плотности и температуры нефтепродуктов в резервуарах, но кроме того определения наличия воды для продажи. Нефтепродукты объединяются с резервуаров посредством дренажный фильтр самотеком или под давлением. Сбрасывание нефтепродуктов обязан проверятся оператором от начала до конца слива. В ходе приема нефтепродуктов оператор обязан наблюдать за уровнем продукта в резервуаре, предотвращая переполнение резервуара и утечку нефтепродуктов.
Хранение нефтепродуктов.
В абсолютно всех нефтебазах также в цехах, занятых перевалкой нефтепродуктов, проводится повседневный подсчет нефтепродуктов с записью в журнале измерений нефтепродуктов в цистернах по форме N 17-НП для каждой цистерны отдельно с отражением всех операций, выполняемых каждой сменой.
Страницы журнала пронумерованы, также скреплены печатью и подписью руководства нефтебазы.
Должна быть обеспечена точность определения массы нефтепродуктов в товарных и транспортных операциях:
правильная подготовка калибровочных таблиц для цистерн и транспортных средств;
правильное определение неровностей днища и уклонов резервуаров;
использование исправных и разрешенных средств;
погрешность измерения уровня, плотности и температуры в резервуарах нефтебаз и цехов после отстаивания нефтепродукта не менее 2 часов;
правильное определение содержания воды в нефтепродуктах и сырой воде;
соответствующее обучение сотрудников, занимающихся бухгалтерским учетом нефтепродуктов.
Нефтепродукты должны храниться в резервуарах, металлических, деревянных и других емкостях, соответствующих требованиям технических условий и стандартов.
Для предотвращения потерь при хранении нефтепродуктов необходимо организовать мониторинг состояния резервуарного парка. Контроль за сохранностью нефтепродуктов в резервуарах и контейнерах осуществляется путем внешнего осмотра контейнера и измерения уровня в резервуарах.
Нефтепродукты, принадлежащие только нефтебазе, должны храниться в цистернах, бочках и небольших упаковочных контейнерах. Запрещается оставлять на ответственное хранение нефтепродукты, принадлежащие потребителям [5, c.46].
Масса нефтепродуктов упакована в исправные бочки, канистры, мешки, определяется трафаретом, размещенным на контейнере.
Подготовка нефти к переработке.
Сырая нефть содержит соли, которые вызывают сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления масло, поступающее из сырых емкостей, смешивается с водой, в которой растворяются соли, и поступает на ЭЛОУ - электроопреснительную установку. Процесс опреснения осуществляется в электрических дегидраторах - цилиндрических устройствах с установленными внутри электродами. Под действием тока высокого напряжения смесь воды и масла разрушается, вода собирается на дне устройства и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии в сырье вводят специальные вещества - эмульгаторы. Температура процесса составляет 100-120°C.
2. Основные этапы нефтепереработки
С момента поступления на нефтеперерабатывающий завод нефть и полученные из нее нефтепродукты проходят следующие основные стадии:
1. Подготовка нефти к переработке;
2. Первичная переработка нефти;
3. Вторичная переработка нефти;
4. Очистка нефтепродуктов.
Подготовка нефти к переработке
Для обеспечения высокой производительности нефтеперерабатывающих заводов их необходимо кормить нефтью с содержанием солей не более 6 г / л и водой 0,2%. Поэтому нефть, полученная нефтеперерабатывающим заводом (НПЗ), подвергается дальнейшему обезвоживанию и обессоливанию.
Такая доочистка проводится на электрообессоливающих установках ЭЛОУ

. Масло перекачивается двумя потоками с помощью насосов через нагреватель, где оно нагревается отработанным паром. После этого в него добавляют деэмульгатор и масло поступает в отстойники, где от него отделяется вода. Чтобы смыть соли, в масло добавляют щелочную воду.
Основное количество его затем разделяют на электрическое дегидрирование первой ступени. Окончательное обезвоживание масла осуществляется в электордегидраторе второй ступени [10, c.32].
Первичная переработка нефти
Переработка нефти начинается с ее перегонки. Нефть представляет собой сложную смесь большого количества взаиморастворимых углеводородов с различными температурами кипения. При перегонке, повышая температуру, из масла выделяются углеводороды, которые выкипают в разные температурные интервалы.
Для получения этих фракций используется процесс, называемый ректификацией, который осуществляется в ректификационной колонне. Ректификация ─ это процесс разделения нестабильного газового бензина на отдельные компоненты пласта это процесс разделения нестабильного газа бензина на отдельные компоненты
В зависимости от внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между восходящими парами и нисходящей жидкостью, ректификационные колонны делятся на насадочные, тарельчатые, роторные. В зависимости от давления они подразделяются на ректификационные колонны высокого давления, атмосферные и вакуумные.
Первые применяются в процессах стабилизации нефти и бензина, газофракционирования, крекинга и гидрирования на установках. Атмосферные и вакуумные ректификационные колонны в основном используются при перегонке нефти, остаточных нефтепродуктов и дистилляторов.
Ректификационная колонна представляет собой вертикальное цилиндрическое устройство высотой 20 - 30 метров и диаметром 2 - 4 метров. Внутренняя часть колонны разделена на отдельные отсеки большим количеством горизонтальных дисков, имеющих отверстия для прохождения через них паров нефти и жидкости.
Перед впрыском в ректификационную колонну масло нагревают в трубчатой печи до температуры 350 - 3600 С. При этом легкие углеводороды, бензин, керосин и дизельные фракции переходят в парообразное состояние, а жидкая фаза с температурой кипения выше 3500 С, является мазутом.
После ввода этой смеси в ректификационную колонну мазут стекает вниз, а углеводороды в парообразном состоянии поднимаются вверх. Кроме того, углеводородные пары поднимаются вверх, испаряясь из мазута, нагретого в нижней части колонны до 3500 С.
Поднимаясь вверх, пары углеводородов постепенно остывают, их температура в верхней части колонны становится равной 100 - 1800 С. этому способствует как теплопередача в окружающую среду, так и искусственное охлаждение паров в колонне путем распыления части конденсированных паров [12, c.52].
По мере того как пар масла охлаждается, соответствующие углеводороды конденсируются. Технологический процесс устроен таким образом, что бензиновая фракция конденсируется в самом верху колонны, керосиновая фракция - ниже, а дизельная фракция - еще ниже. Неконденсированные пары направляют на газофракционирование, где из них получают сухой газ, пропан, бутан и бензиновую фракцию.
Перегонка сырой нефти с целью получения этих фракций производится атмосферными трубчатыми установками. Для более глубокой переработки нефти используются атмосферно - вакуумные трубчатые установки, имеющие помимо атмосферного вакуумный блок, в котором нефтяные фракции и вакуумный газойль отделяются от мазута, оставляя в остатке гудрон.
Вторичная переработка нефти
Методы переработки нефти делятся на две группы: термические и каталитические.
Термические методы включают термический крекинг, коксование и пиролиз.
Термический крекинг - это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов на более легкие при температуре
470 - 5400 С и давление 4 - 6 мПа. Сырьем для термического крекинга служит мазут и другие тяжелые нефтяные остатки. При высокой температуре и давлении происходит расщепление длинноцепочечных молекул сырья и образование более легких углеводородов, образующих бензиновую и керосиновую фракции, а также газообразные углеводороды.
Варка - это форма термического крекинга, выполняемая при температуре 450 - 5500 С и давление 0,1 - 0,6 МПа. Здесь производят газ, бензин, керосин и газойлевые фракции.
Пиролиз - это процесс термического крекинга, осуществляемый при температуре 750 - 9000С и давление, близкое к атмосферному, с целью получения сырья для нефтехимической промышленности. Сырьем для пиролиза служат легкие углеводороды, содержащиеся в газах, бензин первичной перегонки, керосин термического крекинга и керосиново -газойлевая фракция. Пиролиз производит газы, такие как этилен, пропилен, бутадиен и ацетилен, а также жидкие продукты, такие как бензол, толуол, ксилол, нафталин и другие ароматические углеводороды.
Каталитические методы включают процессы каталитического крекинга, риформинга и гидрирования.
Каталитический крекинг - это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов при температурах 450 – 5000 С и давлением 0,2 МПа в присутствии катализаторов веществ, ускоряющих реакцию крекинга и позволяющих проводить ее при более низких, чем термический крекинг, давлениях.
В качестве катализаторов в основном используются силикаты алюминия и цеолиты.
Сырьем для каталитического крекинга служит вакуумный газойль, а также продукты термического крекинга и коксования мазута и гудрона. Полученными продуктами являются газ, бензин, легкий и тяжелый газойль.
Риформинг - это разновидность каталитического крекинга, выполняемая при температуре около 5000С и давлении 2 - 4 МПа с использованием катализаторов из оксида молибдена или платины.
Риформингу обычно подвергают низкооктановый бензин прямой гонки с целью получения высокооктанового бензина. Кроме того, ароматические углеводороды, такие как бензол и толуол, могут быть получены в процессе риформинга.
Гидрированием называют процессы переработки газа, мазута, гудрона и других продуктов в присутствии водорода, вводимого в систему извне. Процессы гидрирования протекают в присутствии катализаторов при температуре 260С - 4300С и давление 2 - 32 МПа. В этих условиях введенный извне водород присоединяется к разорванным длинноцепочечным молекулам, образуя большое количество легких углеводородов, и количество кокса на выходе соответственно уменьшается [16, c.75].
Подобным способом, применение процессов гидрирования дает возможность углубить переработку нефти, обеспечивая увеличение выхода светлых нефтепродуктов.
Процессы гидрирования включают в себя следующее:
деструктивная гидрогенизация;
гидрокрекинг;
недеструктивная гидрогенизация;
деалкилирование.
Данные процессы требуют больших капиталовложений также резко увеличивают эксплуатационные расходы, то, что усугубляет технико-экономические показатели заводов. Чем больше давление, используемое в процессе, чем труднее плотность и фракционный состав сырья и чем больше в нем находится серы, тем выше себестоимость.
Очистка нефтепродуктов
Фракции, приобретенные при первичной и вторичной переработке нефти, включают в своем составе различные примеси. Состав и концентрация примесей, содержащихся в дистиллятах, зависят от вида используемого сырья, используемого технологического процесса и технологического режима установки. С целью удаления примесей дистиллят подвергают очистке.
3. Типы НПЗ, количество и мощность в России
Топливная промышленность России - это совокупность отраслей, занимающихся добычей и переработкой различных видов топлива; она включает нефтедобывающую, нефтеперерабатывающую, газовую, угольную, торфяную и сланцевую отрасли промышленности.
Российская нефтяная промышленность-это тяжелая промышленность, занимающаяся разведкой нефтяных и газовых месторождений, добычей нефти и газа, переработкой, транспортировкой и реализацией нефти и газа.
Российская газовая промышленность - это отрасль топливной промышленности, включающая разведку и разработку месторождений природного газа, газопереработку и использование газа в различных отраслях промышленности.
Целью нефтепереработки считается производство нефтепродуктов, в этом количестве различных видов топлива, таких как автомобильное топливо и авиационное топливо, а также сырья для последующей химической переработки: бензина, керосина, дизельного топлива и технических масел.
Переработка нефти в российской нефтеперерабатывающей промышленности осуществляется российскими нефтеперерабатывающими заводами, российскими нефтеперерабатывающими заводами и российскими нефтеперерабатывающими заводами