Как уже отмечалось, содержание азота в нефтях редко превышает 0,6% массе. В бензиновых фракциях его почти не бывает или его содержание невелико (0,0002-0,0005% масс.), а с повышением температуры выкипания фракций нефти его концентрация быстро нарастает. Основное количество азотсодержащих ГАС содержится во фракциях нефти выше 400-450 °С, где в основном концентрируются полициклические соединения.
Азотсодержащие ГАС - нежелательный компонент нефтяных топлив. В прямогонных бензинах содержание азота ограничивается величиной 0,5 мг/кг (0,00005% масс.), поскольку при больших его содержаниях быстро отравляются катализаторы ароматизации. В дизельных топливах присутствие азота ведет к интенсификации таких явлений, как осмоление и потемнение топлива.
В дизельных фракциях (180 – 350оС) и тяжелых дистиллятах (350-550 °С) азот (особенно основной) является ядом, необратимо дезактивирующим цеолитные адсорбенты в процессах выделения жидких парафинов и катализаторы в процессах каталитического крекинга и гидрокрекинга.
Удаляют азот из нефтяных фракций гидрированием (гидроочисткой) одновременно с очисткой от серы.
Кислородсодержащие ГАС – органические кислоты трех следующих типов:
простые (алифатические) карбоновые кислоты, главным образом С6 – С8, присутствующие в бензиновых и керосиновых фракциях. Содержание их в нефтях от 0,05 до 0,1 % масс.;
циклические (нафтеновые) кислоты, главным образом производные циклопентана и циклогексана, присутствуют в бензино-керосиновых фракциях, а полициклические - в высококипящих фракциях. В нефтях их содержится до 1,0-1,2% масс.;
фенолы - производные аренов С6-C8, содержание кок нефтях колеблется от 0,003 до 0,05% масс.
Нефтяные органические кислоты - в чистом виде малолетучие маслянистые жидкости плотностью, близкой к единице. Их присутствие придает нефтепродуктам (топливам, маслам и др.) активные коррозионные свойства, поэтому кислоты нейтрализуют щелочами, превращая их в соли, или гидрогенолизом (одновременно с очисткой от серы), превращая их в углеводороды.
Соли нафтеновых кислот, выделенные из нефти, являются ценным промышленным сырьем для приготовления различных продуктов, имеющих коллоидную структуру. Используются как загустители масел (нафтенаты кальция и алюминия) и как компонент напалма.
Для оценки содержания органических кислот пользуются кислотностью или кислотным числом - расходом КОН, пошедшего на нейтрализацию кислот при титровании.
Металлсодержащие ГАС. В нефтях обнаружено около 30 гетероэлементов - металлов, главным образом металлов переменной валентности (V, Ni, Fe, Mo, Co, W, Сu, Cr, Ti и др.). Эти элементы содержатся в самой нефти, не считая соединений, содержащихся в попутной воде. Содержание металлов невелико и редко превышает 0,05% масс. (500 мг/кг).
Из металлсодержащих ГАС нефтей наиболее полно изучены металлопорфириновые и среди них - ванадилпорфирины и никельпорфирины, в состав которых в нефти входит около 40 % всего содержания ванадия и никеля. Металл в этих соединениях расположен в центре тетрапиррольной структуры.
Эти соединения концентрируются обычно во фракциях нефти выше 400 °С, поэтому в светлых топливах - бензинах, керосинах и дизельных топливах - металлов почти не бывает (могут быть лишь следы). Содержание их в тяжелой части нефти - фракции 350-550 °С (сырье каталитического крекинга) и остатках, кипящих выше 350 °С (мазут) или выше 500 °С (гудрон), - нежелательно по двум причинам. Первая - при каталитической переработке этих фракций металлсодержащие соединения разрушаются, а выделяющиеся металлы отлагаются в порах катализаторов и необратимо дезактивируют их. Вторая - при сжигании тяжелых остатков как котельных топлив образуется пентаоксид ванадия (V2O5) - очень коррозионно-активный компонент золы, вызывающий коррозию котельного и другого оборудования.
Вопросы для самоконтроля:
1. Электродные процессы?
2. Учение об электродвижущих силах (ЭДС)?
3. Применение редкоземельных металлов?
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 8. Теоретические основы подготовки к переработке газообразного, жидкого и твердого видов сырья
План:
1. Подготовка и переработка газа, нефти и конденсата к переработке
2. Подготовка высоковязких нефтей, природных нефтебитумов и озокеритов. Подготовка угля.
Для улучшения качества газов, подаваемых населению, а также улучшения продуктов и условий эксплуатации оборудования газоперерабатывающих заводов углеводородные газы предварительно подвергают подготовке к переработке. Для этого их подвергают очистке от механических примесей (взвешенных частиц пыли, песка, продуктов коррозии газопроводов и т. д.), осушке и, очистке от сероводорода и диоксида углерода.
Подготовка и переработка газа имеют ряд особенностей, существенно влияющих на выбор схемы и последующую эксплуатации производства, среди которых можно выделить следующие: уменьшение пластового давления в течение времени эксплуатации снижает давление сырого газа на входе в установку его подготовки. Для поддержания требуемого давления приходится со временем устанавливать дополнительное оборудование (дожимные компрессоры, насосы, сепараторы); значительное изменение состава добываемого газа по мере падения пластового давления: растет концентрация легких углеводородов и падает - тяжелых (С5 и выше). Изменяется также и состав конденсата на газоконденсатных месторождениях; в результате изменения состава сырого газа и конденсата в ходе эксплуатации меняются материальные потоки по основным технологическим аппаратам и соответственно режим их (давления, температуры).
С учетом указанных особенностей, а также большого разнообразия состава природных газов по углеводородам и по примесям, выбор схемы и технологии переработки газов задача неоднозначная и сложная. Такой выбор является итогом большой предварительной технико-экономической проработки. Однако общим принципом этих схем является их двух ступенчатость.
На первой ступени газ из скважин поступает на установку комплексной подготовки газа (УКПГ), а на второй – проходит комплекс технологических установок по выделению из него вредных (сернистые соединения) и нежелательных (азот, диоксид углерода, влага) примесей, газового конденсата (углеводородов от пропана и выше), стабилизации этого конденсата с отделением ШФЛУ и газового бензина и выделением гелия из сухого газа.
Основные трудности выбора схемы связаны со второй ступенью, где последовательность технологических стадий определяется следующими параметрами:
составом исходного газа;
требованиями к качеству и ассортиментом конечных продуктов его переработки;
требованием сведения к минимуму энергозатрат;
широтой диапазона устойчивой работы при колебаниях количества и состава исходного газа.
В задачу подготовки газа входят также удаление газового конденсата, воды и мелких частиц горной породы и продуктов коррозии.
Очистку газов от механических примесей ведут сухой и мокрой пылеочисткой. При сухой очистке применяют циклоны, осадительные аппараты и рукавные фильтры. Для мокрой газоочистки применяют скрубберы, мокрые циклоны, вращающиеся промыватели и др. Осушка осуществляется абсорбцией – гликолями и адсорбцией на силикагелях или цеолитах.
Очистка от диоксида углерода и соединений серы проводится абсорбционными методами – аминами – главным образом моноэтаноламином, диэтаноламином и др. Удаляют из газов конденсаты – бензин, т. е. проводят отбензинивание.
Подготовка нефти и конденсата к переработке. Нефть подготавливается (по правилам) к переработке в два этапа - на нефтепромысле и на нефтеперерабатывающем предприятии. В задачу подготовки к переработке на обоих этапах входит отделение от нефти механических примесей, которые выходят из скважины вместе с нею, попутного газа, воды и минеральных солей.
На стадии промысловой подготовки нефти от нефти отделяют основное количество попутного газа, направляемого на дальнейшую переработку, пластовую воду и механические примеси. Для этого нефть и конденсат из скважин поступает последовательно в трапы (сепараторы) высокого, среднего и низкого давления, где за счет перепада давления производится дегазация гравитационным методом - из них выделяются растворенные газы и отводятся на газоперерабатывающий завод. Нефть далее подается в резервуары, отстаивается в них от механических примесей и части воды, после чего направляется на стабилизацию, т. е. извлечение легких компонентов: этана, пропана, бутанов и частично пентанов.
Полного разделения при этом достичь не удается, и в нефти остается в растворенном состоянии 0,5 - 1,5% углеводородов до бутана включительно. Эту растворенную часть газа извлекают путем ректификации.
Механические примеси из нефти также извлекают путем отстоя в резервуарах и сепараторах на промысле.
Основное назначение стабилизации нефти и конденсата – отделение растворенных в ней легких углеводородов С1 – С4 (или С1 – С5) с целью предотвращения из безвозвратных потерь в атмосферу.
Известно, что если нефть и конденсат не подвергается стабилизации или не применяются другие меры по предотвращению потерь ее легких фракций, то на пути от промысла до НПЗ из нефти теряется до 5 % этих фракций. Это, с одной стороны, обуславливает большие экономические потери, так как углеводороды С1 – С5 – ценное топливо и нефтехимическое сырье, а с другой стороны, - вызывают значительное загрязнение воздушного бассейна углеводородами.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
