Технология переработки углеводородного сырья (стр. 10 )

MgCl2 + H2O - MgOHCl + HCl

При перегонке нефти и конденсата в результате разложения сернистых соединений образуется сероводород, который (в сочетании с хлористым водородом) является причиной наиболее сильной коррозии аппаратуры. Сероводород в присутствии воды и при повышенных температурах реагирует с металлом аппаратов, образуя сернистое железо:

Fe + H2S > FeS + H2

Покрывающая поверхность металла защитная пленка из FeS частично предохраняет металл от дальнейшей коррозии, но при наличии хлористого водорода защитная пленка разрушается, так как сернистое железо вступает в реакцию:

FeS + 2HCl > FeCl2 + H2S

Хлористое железо переходит в водный раствор, а освобождающийся сероводород вновь реагирует с железом.

Механические примеси состоят из песчинок пластовой породы, выносимых нефтью из пласта, кристалликов минеральных солей, продуктов коррозии и др.  Растворенный газ при транспортировании и хранении нефти вызывает усиленные потери легких продуктов – нефть является "нестабильной".

Структура водонефтяной эмульсии схематично показана на рис. 19.

Капли глобулы диспергированной воды имеют диаметр        от 0,1 до 1000 мкм, и каждая из них окружена адсорованной  на  поверхности  глобул  сольватной  оболочкой  - концентратом высокомолекулярных полярных веществ нефти, называемых эмульгаторами. Наличие этого сольватного слоя создает защитную "скорлупу" вокруг каждой        глобулы воды,  препятствующую  слиянию  (коалесценции)        глобул при самопроизвольном столкновении. Этот сольватный слой часто называют АСПО – асфальто-парафиновое отложение.

Процесс  образования сольватных оболочек начинается сразу же в момент дробления воды на мелкие глобулы и продолжается в течение всего времени, пока существует эмульсия. Поэтому чем больше время существования эмульсии, тем толще становится сольватный слой и тем прочнее его защитное действие.

Интенсивность адсорбции эмульгаторов на поверхности глобул воды  определяется тем, что дисперсная фаза (вода) при указанных выше размерах капель имеет огромную межфазную поверхность (десятки квадратных метров в литре нефти). Поэтому на такой поверхности может адсорбироваться большое количество веществ, стабилизирующих эмульсию, т. е. придающих ей характер кинетически устойчивой среды.

Рис. 19. Структура эмульсии «вода в нефти»:

1 – нефть (дисперсионная среда); 2 – глобулы воды; 3 – оболочки: ? – толщина бронирующего слоя; dк – диаметр глобулы воды

Одной из важнейших характеристик эмульсии является дисперсность частиц воды. Нефти после подготовки на нефтепромысле являются мелкодисперсными системами, имеющим, следующий спектр диаметр» частиц воды мкм:

Вопросы:

1. Структура водонефтяной эмульсии?

2. Чем определяется интенсивность адсорбции эмульгаторов на поверхности глобул воды  ?

3. Что являются основными эмульгаторами и стабилизаторами эмульсии – вода – нефть,?

Рекомендуемая литература:

1 Основная литература

1  Промышленный катализ. Под ред проф . М.: Калвис. 2005. – 136с.

2 Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. . М., Химия, 2002

3 Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов (ч. 2). М., Химия, 2010

4 , , Технология переработки нефти, газа и ТГИ.–С.-П.: Недра, 2009.– 832 с. (Глава 2– Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел, с. 43–104).

5 Горючее, смазочные материалы: Энциклопедический толковый словарь-справочник/ Под ред. .–М.: Техинформ, 2007.–736 с.

6 Нефть и нефтепродукты: Энциклопедия международных стандартов.–М.: Протектор, 2006.–1040 с.

7 Экология переработки углеводородных систем.–М.: Химия, 2002.–608 с.

2 Дополнительная литература

1 , Технология переработки нефти.–Ч. 2. Деструктивные процессы.–М.: Колос, 2007.–334 с.

2 Технология переработки природных энергоносителей.–М.: Химия Колос.2005 – 456 с.

3 , . Руководство к лабораторным занятиям. Л: Химия, 2000.-240с

Лекция 12. Особенности ректификации различных нефтей, нефтепродуктов и газовых конденсатов (1ч)

План:

1. Процессы перегонки и ректификации нефтей и нефтепродуктов. Виды колонн ректификации

2. Особенности нефти, конденсата, нефтепродуктов и газа как сырья процессов перегонки

Процессы перегонки и ректификации нефтей и нефтепродуктов предназначены для их разделения на относительно узкие фракции (дистилляты), различающиеся температурами кипения.

В основе теории разделения нефти, конденсата и газов методами перегонки и ректификации лежат законы Рауля и Дальтона. Закон Рауля устанавливает: для идеального жидкого раствора парциальное давление компонента равно произведению давления насыщенных паров того же компонента при заданной температуре на его мольную концентрацию.

Закон Дальтона устанавливает: общее давление системы равно сумме парциальных давлений компонентов, входящих в эту систему.

Перегонка (дистилляция) - это тепловой процесс физического разделения сложной смеси углеводородов нефти, конденсатов и газов на отдельные фракции (компоненты), отличающиеся друг от друг и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения путем испарения нефти (конденсата) с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку.

Простая перегонка осуществляется постепенным, однократным или многократным испарением.

Перегонка с постепенным испарением состоит в постепенном нагревании нефти от начальной до конечной температуры с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Этот способ перегони нефти и нефтепродуктов в основном применяют в лабораторной практике при определении их фракционного состава.

Кубовые установки для постепенной перегонки нефти представляют собой горизонтальные емкости - кубы, работающие периодически. Под кубом имеется топка. Сверху куба имеется шлемовая труба, пары из которой направляются в конденсатор-холодильник и приемные емкости. В куб загружают сырье и разжигают топку. Пары, образующиеся при нагреве продукта в кубе, выводятся в конденсатор-холодильник и в приемные емкости. По окончании перегонки куб охлаждается и из него выводится в отдельную емкость остаток перегонки – мазут. После этого в куб заливается новая порция сырья и перегонку повторяют.

При однократной перегонке (однократное испарение) жидкость (нефть, конденсат) нагревается до заданной температуры, образовавшиеся и достигшие равновесия пары, однократно отделяются от жидкой фазы — остатка. Этот способ, по сравнению с перегонкой с постепенным испарением, обеспечивает при одинаковых температуре и давлении большую долю отгона. Это важное его достоинство используют в практике нефтеперегонки для достиже­ния максимального отбора паров при ограниченной температуре на­грева во избежание крекинга нефти.

Перегонка с многократным испарением заключается в последо­вательном повторении процесса однократной перегонки при более вы­соких температурах или низких давлениях по отношению к остатку предыдущего процесса.

Из процессов перегонки различают перегонку с дефлегма­цией и перегонку с ректификацией.

При перегонке с дефлегмацией образующиеся пары конденсиру­ют и часть конденсата в виде флегмы подают навстречу потоку пара. В результате однократного контактирования парового и жидкого по­токов уходящие из системы пары дополнительно обогащаются низкокипящими компонентами, тем самым несколько повышается четкость разделения смесей.

Перегонка с ректификацией — наиболее распространенный в нефтегазовой и химической технологии массообменный процесс, осуществля­емый в аппаратах — ректификационных колоннах — путем многократно­го противоточного контактирования паров и жидкости. Ректификация – дистилляция с многократно повторяющейся дефлегмацией паров и одновременным испарением низкокипящих компонентов из образующейся флегмы, чем достигают максимальной концентрации низкокипящих фракций в парах до их полной конденсации.

Ректификация заключается в разделении фракций, различающихся температурами кипения, путем многократного контактирования поднимающихся в колонне низкокипящих паров с опускающейся в колонне более высококипящей жидкостью, при котором происходят процессы массо - и теплообмена: облегчение паров низкокипящими компонентами и насыщение жидкости высококипящими компонентами. 

Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло - и массообмен, обусловленные стремлением сис­темы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компо­ненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут оди­наковыми и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процес­са (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей.

Основой ректификации является контакт между восходящим потоком паров и стекающим вниз конденсатом флегмой. Пары имеют более высокую температуру, чем флегма, поэтому при контакте происходит тепло - и массообмен. В результате этого низкокипящие компоненты из флегмы переходят в паровую фазу, а высококипящие – конденсируются, переходят в жидкость. Для успешного ведения процесса ректификации необходимо возможно более тесное соприкосновение между паровой и жидкой фазами. Это достигается при помощи особых контактирующих устройств, размещенных в колонне (насадок, тарелок и т. д.). От числа ступеней контакта и количества флегмы (орошения), стекающей навстречу парам, в основном и зависит четкость разделения компонентов смеси.