Технология переработки углеводородного сырья (стр. 8 )

Источниками этих потерь являются  главным образом нефтяные резервуары, где легкие фракции теряются за счет испарения при операциях заполнения – опорожнения резервуаров («большое дыхание») и суточного их «дыхания» за счет изменения температуры окружающей среды – («малые дыхания»). Величина потерь зависит от вместимости резервуара, его оборачиваемости (число заполнений - опорожнений), климатических условий и др.

Методы борьбы с потерями можно разделить на пассивные и активные.

К пассивным относятся методы, уменьшающие потери от «дыханий» резервуаров - устройство понтонных или плавающих крыш резервуаров или централизованный сбор паров "дышащих" резервуаров в общий газгольдер, ставят установки улавливания легких фракций – УЛФ. Однако все эти решения не предотвращают потери от испарений  при сливно-наливных операциях и  перекачках нефти.

Радикальным решением, поэтому является активный метод стабилизация нефти, при котором из нефти после ее промысловой подготовки извлекаются все легкие углеводороды и используются как товарный продукт.

Стабилизацию нефти и конденсатов проводят путем дегазации – снижают давление в емкости с продуктов и испарившиеся газы конденсируют или сжимают и затем конденсируют.

На рис. 4 приведена технологическая схема стабилизации нефти.

Рис. 4. Принципиальная схема установки стабилизации нефти и разгонки ШФЛУ:

1, 3, 5 – сепараторы; 2,4 – ректификационные колонны;  6,7 – нагреватели; 8 – конденсаторы; I, VII – нестабильная и стабильная нефть (конденсат); II, III, IV – газ; V – сжиженный газ; VI – легкая бензиновая фракция (30 – 80оС).

На первой ступени осуществляют ректификацией стабилизацию нефти, а на второй – разгонка полученной широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) на сухой и сжиженный газ, а также легкую бензиновую фракцию. Такую схему используют при содержании газа в сырье более 1,5 % газа. При содержании в сырье менее 1,5 % газа получают ШФЛУ и не производят его разгонку, т. е. не ставят аппараты 4, 5, 7 и 8.

Нагретую до температуры 100 - 120 °С нефть I направляют в первую колонну 2, где при давлении 0,2 - 0,5 МПа от нее отгоняют широкую бензиновую фракцию, а снизу выводят стабильную нефть VII. Широкую бензиновую фракцию после отделения от нее в сепараторе 3 газа III направляют в колонну вторичной ректификации 4, где под давлением 0,8 - 1,0 МПа эту фракцию разделяют на газ IV, сжиженные углеводороды С3 - С4 и легкую бензиновую фракцию VI, состоящую из углеводородов С4 – С7.

Вопросы:

1. Какие меры предпринимаются для улучшения качества газов?

2. Технологические стадий определяется какими параметрами?        

3. Основное назначение стабилизации нефти и конденсата?

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 9. Физико-химические основы и методы разделения газообразного, жидкого и твердого видов сырья и продуктов их переработки методами деасфальтизации, мембранного разделения, центрифугирования.

План:

1. Деасфальтизация гудронов. Мембранное разделение

2. Методы разделения без изменения агрегатного состояния. Хемосорбция Методы разделения дисперсных систем.  Разделение дисперсной системы газ-жидкость

Деасфальтизация гудронов - растворение углеводородной части гудронов жидким пропаном (или изобутаном) и отделение от раствора нерастворимых асфальтенов и части смолистых веществ. В последнее время  в этих же целях в качестве растворителей стали использовать изопропиловый и бутиловый спирты. Очищенный от асфальто-смолистых веществ продукт (деасфальтизат) используют затем для производства высоковязких масел.

Рис. 11. Схема фильтрации (а) и мембранного разделения (б) смесей:

16н – фильтр; 2 – мембрана; 3 – пористая подложка; I – исходная смесь; II – фильтрат; III – прошедший через мембрану продукт; IV – концентрированный остаток смеси

І. Мембранное разделение. Разделение с помощью мембран относится к новейшему и перспективному направлению химической технологии. Такое разделение отличается относительной простотой, проведением процесса при  обычных температурах, достаточно высокой четкостью разделения и малыми энергозатратами.

Основной элемент этого метода - мембрана, т. е. технологическая перегородка, обеспечивающая за счет своей селективной проницаемости разделение веществ без их химических превра­щений.

Мембранное разделение следует четко отличать от фильтрационного разделения (рис. 11). При фильтрации, по крайней мере, один из компонентов смеси задерживается (осаждается) на фильтрующей поверхности, и поэтому ее фильтрующая способ­ность во времени падает. Мембрана пропускает через себя один из компонентов смеси, обогащая оставшуюся часть исходной смеси не прошедшими через мембрану компонентами, т. е. мембрана работает непрерывно, как самоочищающийся фильтр.

Для разделения смесей газов применяют обычно пористые мембраны или сплошные мембраны из полимеров, стекол или металлокерамических сплавов. Движущей силой процесса в этом случае является перепад давлений на мембране. Использу­ют процесс для отделения водорода от примесей (метана, диоксида углерода и др.), обогащения воздуха кислородом и т. д.

Мембранную технологию следует четко отличать от фильтра­ционного разделения. При фильтрации по крайней мере один из компонентов смеси задерживается (осаждается) на фильтрующей поверхности, и поэтому ее фильтрующая способ­ность во времени падает. Мембрана пропускает через себя один из компонентов смеси, обогащая оставшуюся часть исходной смеси не прошедшими через мембрану компонентами, т. е. мембрана работает непрерывно, как самоочищающийся фильтр.

Для разделения смесей газов применяют обычно пористые мембраны или сплошные мембраны из полимеров, стекол или металлокерамических сплавов. Движущей силой процесса в этом случае является перепад давлений на мембране. Использу­ют процесс для отделения водорода от примесей (метана, диоксида углерода и др.), обогащения воздуха кислородом, раз­деления изотопов и т. д.

Мембранная технология нашла также широкое распростра­нение для разделения жидких смесей.

Так, существуют технологии разделения смесей растворенных веществ, молекулы которых существенно различаются размерами. Подбором пористых мембран можно осуществить разделение так, чтобы сквозь мембрану прошли молекулы малых размеров (например, растворителя) и не проходили  (концентрировались) макромолекулы.  Процесс получил в литературе название "ультрафильтрация", хотя в прямом смысле фильтрацией не является.

Следует также упомянуть еще один распространенный вариант мембранного разделения – диализ. Диализом называют мембранный процесс, с помощью которого из коллоидных систем и растворов высокомолекулярных соединений удаляются примеси низкомолекулярных веществ. Движущей силой в таком процессе является разность концентраций.

В основе всех процессов разделения через мембраны лежит диффузия молекул. Согласно теории диффузии скорость переноса диффундирующего вещества через единицу площади сечения прямо пропорциональна градиенту концентраций в направлении, нормальном плоскости сечения.

Существует множество мембран, различающихся как по технологии их изготовления, так и по конкретным областям применения. Аппараты мембранного разделения могут нескольких типов - с трубчатыми элементами, рулонного и пластинчатые.

В трубчатых элементах мембрана в виде рукава уложена на простую подложку, внутрь которой  проходит  пропускаемый мембраной компонент смеси.  Из таких элементов набирается батарея аппарата.

В рулонном аппарате мембраны в несколько слоев свернуты в рулон и помещены в общий кожух.

В пластинчатых аппаратах мембранные элементы (мембрана, подложка и отводящий канал) в виде дисков или прямоугольников укладывают в пакеты (секции) и образуют многосекционный мембранный разделитель.

В технологии переработки нефти мембранное разделение находит применение следующих областях.

Обогащение водородсодержащего газа (ВСГ) в гидрогенизационных процессах (гидроочистка, гидрокрекинг, гидроизомери­зация). Циркулирующий в этих процессах ВСГ загрязняется легкими углеводородами - метаном, этаном и пропаном, кон­центрация водорода в нем снижается до 76 - 78% об. и соот­ветственно снижается его реакционная способность. Если часть ВСГ пропустить  через  мембранный  разделитель,  то  средняя концентрация водорода в системе циркуляции возрастает до 90 – 93 % об.: РН2 = Роб*сН2. 

Отделение растворителей (МЭК – толуол) из раствора их с маслом в процессах депарафинизации масел кристаллизацией и обезмасливания гача.

Очистка сточных вод от примесей высокомолекулярных углеводородов и неорганических солей (в производстве катализаторов).

Адсорбцией называют процесс поглощения компонентов газа или жидкости поверхностью твердых тел или их пор. Этот процесс является эффективным средством разделения углеводородных газов и жидкостей, содержащих молекулы разных структурных групп.

На рис. 12 показаны упрощенная схема 2-адсорберного блока разделения и циклограмма работы этих адсорберов.