Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Требования к нефтям перед трансп. Основные этапы подготовки н на промысле.
2этапа:
В задачу подг-ки на этих этапах входит удаление из нефти примесей, к-ые выходят из скважины вместе с нефтью: попут-ого нефт.газа, пластовой воды, мин.примесей и мех.прим-ей.
Сырая нефть сод-ит:
Такую нефть нельзя транспортировать и пререраб-ть на НПЗ без тщат-ой подгот-ки по след.прич-ам:
остаточное кол-во раств-ого газа в нефти нормир-ся ч/з днп нефти
3. из мин.солей наиб.опасны хлориды Ме, т.к.при повышенных t-ах в прис-вии воды они подвергаются гидрол-у с образ-ем хлороводородной к-ты (НСL) СаСl2+2H2OCa(OH)2+2HCl. При перераб-ке сернистых(высокосернистых) нефтей совместное присутствие Н2S и НCL приводит к разрушению стального обор-ия, т.к. протекает цепная реакция:
Fe+ H2S FeS+ Н2 цепная реакция
FeS+2 HCl FeCl2+H2S
4. содержание мех.примесей отрицательно в нефтях, так как они:
Ввиду этих причин сырая нефть подвергается промысловой подг-ке.
Основные этапы подготовки нефти на промысле.
Подготовка идёт в несколько этапов:
Класс (по содержанию серы) Тип (по плотности) Группа Вид
Класс нефти определяется в соответствии с массовой долей серы.
Тип нефти определяется по плотности нефти
Группа нефти определяется по степени промысловой подготовки, их 3.
|
Показатель |
Нормы для групп |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Массовая доля воды не более |
0,5 |
0,5 |
1 |
|
Кон-ия хлористых солей мг/л < |
100 |
300 |
900 |
|
Массовая доля мех примесей < |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
ДНП, кПа 38С < |
66,7 |
66,7 |
66,7 |
|
Сод-ие хлор-орг. Соеди нений, ppm |
Не более 10 ppm |
Вид нефти. Определяется массовая доля Н2S и меркаптановой серы. (RSH), млн-1 (ppm).
|
показатель |
Норма для вида. |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Н2S ppm, не более |
20 |
50 |
100 |
|
Масс. Доля СН3SН и С2Н5SН, ppm, не более |
40 |
60 |
100 |
Промысловая подготовка нефти
Сортировка, смешение и оценка качества нефтей. Смешиваются нефти, близкие по качеству
2. Устойчивость водонефтяной эмульсии. Способы разрушения эмульсий.
Устойчивость водонефтяных эмульсий — способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду.
Устойчивость эмульсий зависит от следующих факторов:
Чем меньше диаметр глобулы, тем медленнее будет глобула оседать в массе нефти и тем более устойчивым будет эмульсия. Согласно формуле Стокса скорость оседания частиц (ω0, м/с) в спокойной жидкости (Re<1) описывается формулой:
, где (1)
dk – диаметр капли, м
- плотность воды и нефти, кг/м3
μ – динамическая вязкость нефти, Па·с.
Для того чтобы снизить устойчивость эмульсии и облегчить отделение от нее воды, необходимо, как следует из формулы (1), укрупнить капли воды.
2. Время «жизни» эмульсии.
Чем больше прошло времени с момента образования эмульсии, тем толще сольватный слой. Имеет значение и характер гидродинамических воздействий на поток нефти; чем их больше тем меньше диаметр капель, т.е. устойчивее эмульсия.
3. Физико-химических свойств нефти и химического состава эмульгированнной воды.
Из формулы 1 следует, что скорость осаждения капель при прочих равных условиях зависит от плотности нефти ( чем больше ρн, тем меньше ω0).
Обратно пропорционально влияет на скорость осаждения капель воды вязкость: снижение ее (например, за счет повышения температуры) также увеличивает скорость осаждения.
4. Температура эмульсии.
Она определяет плотность и вязкость нефти. Кроме того, с повышением температуры меняются состав и толщина сольватного слоя вокруг глобул воды (за счет увеличения растворимости в нефти).
Методы разрушения эмульсии:
1. Отстаивание (мех. способ) основан на оседании глобул воды под действием силы тяжести .
2. Термический способ. Нагревание нефти до определенных температур. В результате - ослабление оболочек и хорошие условия для их коалесценции.. Температура нагрева нефти ограничена температурой кипения нефти. Температура нагрева нефти на 10-150С ниже чем температура кипения. Давление 0,3-0,4 МПа.
Механизм:
А) Адсорбируются на защитных оболочках
Б) образуют активный комплекс с молекулами эмульгатора.
В) растворяют защитные оболочки
Г) переводят в растворы
Виды деэмульгаторов:
Это жидкости с низкими температурами застывания. Под эффективностью действия деэмульгатора понимают его расход на одну тонну нефти (сепарол WF 41).
Механизм действия:
А) молекула воды + деэмульгатор
б) действие деэмульгатора
Гидрофобная часть адсорбируется вдоль сольватной оболочки и сильнее на нее влияет.
4. Термохимический способ. Это сочетание химического и термического.
5. Электрический. Пропускание нефти через электрическое поле, преимущественно переменного тока промышленной частоты и высокого напряжения (15 - 44 кВ).
Механизм действия:
Капля воды в нефти имеет форму шара, внутри имеются + и - заряженные ионы. Капля в целом электронейтральна, если ее поместить в электрическое поле то в результате индукции эл.поля, капля воды поляризуется и вытягивается, деформируется с ослаблением сольватных оболочек и образует диполи, в результате частой смены полярности электродов (50раз в секунду) увеличивается вероятность столкновения воды и диполя и происходит укрупнение глобул воды, увеличивается скорость осаждения воды. Образуется отдельная фаза вода.
E = U / L; L - расстояние между электродами.
Конечное содержание воды в нефти после электрообработки можно достичь менее 0,1 масс.%. Однако чем выше глубина обезвоживания тем больше расстояние между каплями воды, и коалесценция замедляется. Ее можно усилить повышением напряженности поля, однако при напряженности более 4-5 кВ/см начинается нежелательный процесс диспергирования капель воды (мелкие капли). Для каждой подбирают оптимальные электроды и расстояния между ними.
Коксование-это одна из наиболее жестких форм термического крекинга в нефтяных остатках.
Цель-получение дополнительного кол-ва светлых неф-тов и нефт-го кокса.Осущ-ся при низком давлении ,темп-ре 480-560°С
Сырье- гудрон, др.тяжелые нефт.остатки,мазут,гудроны, смолы,кубовые ост-ки.
Кокс-конечный продукт,представленный карбоидами,но м.б. карбены,асфальтены,тяж.угл-ды.Образ-е продуктов уплотнения происходит порадикально-цепному мез-зму через алкильные и бензильные радикалы.
Химизм:
А
R+А А- мол-ла асфальтена, А• -радикал (мол-ла отщепления)
A•+A
AA• М-мол-ла относ-но легкого прод-та разлож-я (в газ.фазу)
AA•+A
(A•´)ₓ+A и
2 поликонденсация
Каждый последующий продукт уплотнения облад-ет более высокой мол-ой массой и степенью ароматичности,умен-ся растворимость их в растворителях.
Процессы коксования бывают:
1.Периодическое в кубах.
2.Полунепрерывное (замедленное)в коксовых камерах
3.Непрерывное (псевдосжиженное состояние).
Показатели кач-ва: плотность,коксуемость, сод-е S,Me,груп.хим.составу.
Продукты коксования:кокс,бензин,керосино-газойл.фр.,газ.
Наиболее ценный малосернистый игольчатый кокс. Жидкие дистилляты кокс-я (бенз-,кер-е) из-за повыш-го сод-я S треб-ют доработки.Газы-алкены после фракцион-я исп-ся в проц-сах алкил-я и полим-ции.
Основные факторы процесса:
Температура: при температуре около 350 асфальтены
больше выпадают в осадок, кокса образуют меньше. Повышение температуры в камере ограничено закоксовыванием, труб печи. Обычно на выходе из печи 500-515, в камере 420-450
Давление: в зависимости от температуры, по разному влияет на выход кокса, обычно в камере - 0,2-0,3 МПа, давление в змеевике более важно и определяется схемой. Чем выше давление, тем выше опасность закоксовывания
Качество сырья – выход продукта тем выше, чем больше в сырье асфальтенов, чем выше ароматизированность сырья, тем выше качество кокса
Замедленное коксование нефтяных остатков.
Замедленное коксование – длительный процесс термолиза нефтяных остатков или ароматизированных высококипящих дистиллятов при температурах 470 - 540о С и давлении 0,2—0,3 МПа. В результате коксования кроме нефтяного кокса получают газ, бензин, средние и тяжелые коксовые дистилляты. Выход продуктов и их качество зависят от химического и фракционного состава сырья и условий коксования.
Принципиальная схема установки замедленного коксования.
Сырье : гудрон , крекинг-остатки или их смесь нагревают в теплообменниках ,поступает на верх-юю каскадную тарелку колонны К-1.Часть с-я подается на ниж-юю каскадную тарелку для регулирования процесса. Под ниж-юю каск-ю тарелку подаются газы и пары продуктов из кокс-х газов. В рез-те контакта с-я с восходящими потоками газов и паров прод-тов кокс-я,сырье нагр-ся при t=390-405°С.При этом низкокип-щие его фракции испаряются,а тяжелые конд-ся и смешиваются с сырьем ,образуя вторичное с-е. Втор-ое с-е с низа колонны К-1 забирается в печь насосом и направляется в реакционные камеры t=490-510°С Из печи поступает ч/з 4х ход-ый кран двумя параллельными потоками в две работающие камеры.В реакторах происходит крекинг с-я-газы непрерывно уходят из камер с верха колонны ч/з колонну К-1(теплообменник и сепаратор),а утяжеленный остаток задерживается в камере.Жидкий ост-к переходит в кокс. Фракционирующая часть К-1 включает:ректифик-ую колонну К-1,отпарные колонны К-2 и К-3.Фракцион-щий абсорбер К-4 для диэтанизации газа,колонну стабилизации бензина К-5.Легкий и тяж-ый газойли вывод-ся из отпарных колонн К-2,К-3. Газы и нестаб-й бензин ч/з сепаратор С-1 поступает во фракц-щий абсорбер К-4. В верх-юю часть К-4 подается охлажденный стаб-ый бензин,в нижнюю-тепло посредством кипятильника. С верха К-4 выводится сухой газ этан ,а сниза-нестаб-ый бензин, кот-ый подвергается стаб-ции в колонне К-5,где отделяется пропано-бутановая фракция и стаб-ый бензин.Прцес идет медленно.
Поточная схема производства базовых масел, а также товарного парафина и церезина
Перспективными явл-ся след. сх-мы пр-ва масел:
1. Схема включ. в себя селект. оч-ку деасф-та в р-ре пропана:
4. Данная схема позволяет получить базовые масла с ИВ = 115-135. Исключает данная схема селективную очистку, вместо нее использую гидрокрекинг. Однако он дорогой, т.к. проводится в присутствии водорода и используется катализатор с добавлением Pt:
Назначение и краткая характеристика процессов:
Адсорбционная очистка - осуществляется для обеспечения масел заданного группового состава, улучшения физ.-хим. с-в и эксплуатац. характеристик (напр., высокой диэлектрич. проницаемости). Удаляют непредельные и ароматич. УВ и их производные, смолисто-асфальтеновые в-ва, серо-, азот- и кислородсодержащие соединения.
Вакуумная перегонка – предн-на для отбора вак. дист-та (масл. фр-ции) из остатка атм. перегонки – мазута.
Гидрокрекинг - осуществляется действием водорода в присут. катализаторов на высококипящие нефтяные фракции (гл. обр. вакуумный дистиллят с пределами выкипания 300-540 °С), а также на легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции и вторичные продукты их термокаталитич. переработки.Цель Г.-получение бенз. фр-ций, РТ и ДТ, смазочных масел, сжиженных газов С3-С4, сырья для пиролиза, каталитич. риформинга и крекинга. При Г.: гидрогенолиз серо-, азот- и кислородсодержащих соед.; гидрирование ароматич. (преим. полициклических) УВ; раскрытие нафтеновых колец; гидродеалкилирование алкилароматич. и нафтеновых УВ; разрыв цепи парафиновых УВ; изомеризация и гидрирование образующихся продуктов.
Гидроочистка - осуществляется действием водорода на нефтяные фракции (гл. обр. смазочные масла, твердые и жидкие парафины), предварительно очищенные др. методами. Гидрируются непредельные соед.; частичный гидрогенолиз серо-, азот- и кислородсодержащих соед. с одноврем. образованием H2S, NH3 и Н2О. В результате Г. уменьшается коксуемость нефтепродуктов и содержание в них S, повышаются вязкость, устойчивость к окислению, происходит осветление.
Деасфальтизация – удаление смолисто-асфальтовых в-в из остатка перегонки – гудрона.
Депарафинизация – удаление тверд. УВ и получение масел с низкой tзаст.
Обезмасливание – удаление остаточного содержания масла из остатков депарафинизации – гача и петролатума.
Селективная очистка – удаление из нефтяных масел (дист-ов и остат. деасф-ов) смолист. в-в, полицикл. аром-ки, и нафтено-аром. в-в к корот. бок. цепями, S-сод. соед. и металлоорганики.
Технология производства масел непрерывно соверш-ся. В частности, созд-ся комплексные и комбинир. уст-ки.
Комплексная уст-ка сост-ит из неск. уст-ок, предусмотренных в общей схеме получения необх-ых прод-ов. Все эти уст-ки расположены на одной площадке в виде секций с общей операторной.
При замене независимых уст-ок на комбинированные снижаются капиталовложения, эксплуатационные расходы, сокращаются площадь строительства, численность персонала и повышается производительность труда.
Увеличение производства нефтяных масел достигется совершенствованием и интенсификацией отдельных процессов в поточной схеме.
Характеристика раств-лей
Неполярные – низкомолекулярные алканы, бензол и т.д.
Слабополярные – хлороформ, этиловый спирт, ССl4.
Эта группа раств-лей хар-на тем, что масляные компоненты раств-ся за счет дисперсионных сил.Высокомолекулярные парафины и твердые УВ в неполярных раств-лях раств-ся незначительно.Их раств-ть подчиняется теории раств-ния твердых веществ в ж-ти, все они смешиваются с компонентами нефти неограниченно в любых соотношениях. Они относятся к первой группе раств-лей.
Полярные – органические соединения: фенол, фурфурол, крезолы, алифатические кетоны, этиленгликоль, диэтиленгликоль, толуол и др. Компоненты масляных фракций (неполярные вещества) растворяются в полярных растворителях за счет индукционного взаимодействия, это раств-ли 2 группы.
Растворимость одного вещества в другом объясняется силами притяжения между молекулами. Это результат сил межмол-ного вз/д-я и теплового движения. Силы межмол-ного возд-я имеют электрич-ю природу – силы Ван-дер-Ваальса. Притяжение обусловлено силами ВдВ и водородными связями.
Природа сил межмол-ного взаим-я:
В молекуле полярного в-ва в силу её электрич-й ассиметрии сущ-т постоянный дипольный момент μ. Молекула неполярного в-ва симметрична и μ=0.
Все силы межмол-ного вз/д-я можно разделить на 3 типа:
1. силы ориентрац. вз/д-я (полярные). Возникают между двумя полярными молекулами, каждая из которых имеет постоянный дипольный момент. Вокруг каждой молекулы существу3ет постоянное эл.поле. Поля вз/д-ют между собой и молекулы ориентируются относительно друг друга. Возникает притяжение одной молекулы к другой. Одно в-во растворяется в другом. Ориентационное вз/д-е тем сильнее, чем больше величина дипольного момента. Эти силы зависят от Тº, т.к. с ↑ Тº ↑ тепловое движение молекул, им становиться труднее ориентироваться относительно друг друга. Силы притяжения ослабевают.
2. силы индукционного вз/д-я (полярные). Возникают между полярной и неполярной молекулами. Вз/д-е происходит под действием электронного поля полярной молекулы и изменения эл.плотности неполярной молекулы. Силы закл-ся во вз/д-ии постоянного дипольного момента полярной молекулы и индуцированного диполя неполярной мол-лы. Мол-лы ориентируются в простр-ве, сближаются и возникает притяжение. Силы индукционного вз/д-я не зависят от Тº, т.к. деформация эл.плотности связанна толкьо с её внутренним строением.
3. дисперсионное вз/д-е (неполярные силы). Возникает между 2мя неполярными мол-ми. Каждая мол-ла обладает флуктуирующими диполями. Вз/д-е флуктуирующих диполей носит мгновенный непрерывный характер, образуя притяжение между мол-ми. Силы не зависят только от внутреннего строения самих молекул. Природа дисперсионных сил дипольная. Это самые сильные силы из сил ВдВ
Растворимость компонентов масляных фракций.
Растворимость растворителей вблизи критического значения Т изменяется. Это объясняется тем, что плотность растворителя при приближении к критической Т резко уменьшается, и ослабляются связи между молекулами растворителя и растворяемого вещества в нем. В это время дисперсионные силы м/у молекулами растворителя и компонентами ослабевают быстрее, чем м/у молекулами компонента. В результате из раствора высаждаются растворенные компоненты. Деление ведется по молек. массе, а не по групповому составу.
Пр. растворение в пропане
При отрицательных Т(-600С) из раствора в С3Н8 выделяется часть компонентов (40%) осадка (твердых у/в). При высокой Т растворяющая способность пропана увеличивается, при 20С происходит полное растворение всех компонентов в нем. Система гомогенная и будет существовать до Т=40С (КТР2). При дальнейшем повышении Т из-за уменьшения плотности пропана дисперсионные силы между молекулами компонентов и растворителя ослабевают, и начинается выделение из раствора компонентов. Из раствора сначала будут выделятся самые тяжелые компоненты (САВ, ПЦА, Н-А, Н, П). при Т=96,8С все компоненты выделены из раствора. В области от КТР2 до критической Т растворителя 96,8 существует 2-хфазная система, и этот интервал Т можно использовать в процессе очистки масел.
Пр. растворение в ацетоне
Растворимость компонентов при пониженных Т ниже, чем в пропане. Это объясняется меньшими дисперсионными силами у полярного растворителя. С увеличением Т растворяющая способность увеличивается и при 160С (КТР1) все компоненты будут растворены в ацетоне. От КТР1 до КТР2 - гомогенная однофазная система. Область ее существования более растянута, это объясняется тем, что действуют и дисперсионные и полярные силы. В области предкритического состояния (Ткр=235,6°С) из-за понижения плотности растворителя, растворяющая способность резко падает. Т.к. полярные силы при повышении Т из-за теплового движения, резко падают. В области Т, близких к критической наблюдается аналогичная зависимость между количеством растворителя и выходом нерастворимых компонентов, для растворов в полярном и неполярном растворителях.
Пр. сравнение растворимости в С3Н8 и СН3СОСН3, их кратность
При малой кратности растворителя, до 2, происходит насыщение сырья растворителем, система однофазная. При повышении кратности растворителя образуется 2-х фазная система (т.к. снижается плотность раствора и понижаются дисперсионные силы у/в и какая-то их часть выпадает из раствора). Увеличение выхода нерастворимых компонентов происходит до определенной кратности(масим. = 5). Выше ее раствор перестает быть насыщенным, и растворитель начинает растворять компоненты, которые при меньшей кратности выделялись. Этим объясняется понижение выхода нерастворимых компонентов. для каждого растворителя существует оптимальная кратность, в данном случае 5. В области Т, близких к критическим, наблюдается одинаковое поведение неполярных и полярных растворителей. Это связано с тем, что дисперсионные силы преобладают над полярными силами растворителя.