Проект нефтеперерабатывающего завода. 2

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

    ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ФАКУЛЬТЕТ 

    КАФЕДРА «Химическая технология переработки нефти и газа» 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

    ПРОЕКТ  НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА 
 
 

                                                                                                       
 

                                                 Самара 2011

       Содержание 

    
    Введение     2
    1. Характеристика нефти и её  фракций     3
    2. Классификация нефти по ОСТ  38.1197-80 и выбор варианта переработки  нефти     5
    3. Обоснование ассортимента получаемых  продуктов и схемы НПЗ     10
    4. Краткая характеристика установок,  входящих в состав НПЗ     16
    4. 1. ЭЛОУ АВТ     16
    4. 2. Установка низкотемпературной  изомеризации лёгкой бензиновой  фракции     17
    4. 3. Установка каталитического риформинга     18
    4. 4. Установка гидроочистки дизельного  топлива     19
    4. 5. Установка каталитического крекинга     20
    4. 6. Установка производства битумов     21
    4. 7. Установка парэкса     22
    4. 8. Установка замедленного коксования     22
    4. 9. Газофракционирующая установка  (ГФУ)     23
    4. 10. Алкилирование изобутана олефинами      24
    4. 11. Установка производства серы     25
    4. 12. Установка производства водорода     25
    4. 13. Установка Гидрокрекинга     25
    5. Материальные балансы установок  НПЗ     27
    6. Материальный баланс НПЗ     37
    Заключение     40
    Библиографический список     41
               
 
 

Введение

Процесс переработки нефти  - это многоступенчатый процесс физической и химической обработки сырой нефти, результатом которого является получение целого спектра нефтепродуктов.  
Существует три основных направления переработки
нефти: топливное, топливно-масляное и нефтехимическое. При топливном направлении нефть перерабатывается на моторные и котельные топлива. При топливно-масляной переработке наряду с моторными топливами получают различные сорта смазочных масел, поэтому для их производства выгодней использовать нефть с высоким содержанием масляных фракций.

 Нефтехимическая или комплексная переработка нефти предусматривает, наряду с топливами и маслами, производство сырья для нефтехимии: ароматические углеводороды, парафины, сырье для пиролиза и др., а также выпуск продукции нефтехимического синтеза.

 Выбор конкретного направления переработки нефти и ассортимента выпускаемых нефтепродуктов определяется качеством сырой нефти.

  Нефтепереработка - непрерывное производство, период работы производств между капитальными ремонтами на современных заводах составляет до 3-х лет. Функциональной единицей НПЗ является технологическая установка - производственный объект с набором оборудования, позволяющего осуществить полный цикл того или иного технологического процесса.

  Важным показателем НПЗ является глубина переработки нефти (ГПН). Глубина переработки нефти — показатель, характеризующий эффективность использования сырья. Основная часть технологических установок введена в 50 —70-х годах прошлого века, свыше 80 % оборудования физически и морально устарело. Современные мощности по переработке нефти вводились в строй в бывших республиках СССР, в результате в Российской Федерации остались устаревшие технологии. Это привело к тому, что средняя глубина переработки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах составляет примерно 70 %.

 Российская нефтеперерабатывающая промышленность обладает огромным производственным потенциалом. Суммарная мощность нефтеперерабатывающих заводов превышает 260 млн т. Отрасль имеет квалифицированную рабочую силу и запасы сырья. Однако объем переработки нефти составляет менее 65 % от уровня конца 80-х — начала 90-х годов прошлого столетия. По масштабам фактической нефтепереработки Россия переместилась со второго места после США на четвертое, пропустив вперед Японию и Китай. По уровню потребления нефтепродуктов наша страна находится на четырнадцатом месте. 
 
 
 
 

 

1. Классификация нефти  и её фракций 
 

    1.ХАРАКТЕРИСТИКА  СЕВЕРО-ВАРЬЕГАНСКОЙ (Бx) НЕФТИ

    Таблица 1.1

    Общая физико-химическая характеристика нефти  

    
    ρ²º     М     ν ,мм²/с     ν ,мм²/с     Тем-ра, ºС          ДНП

    кПа

    Содержание, % мас.     Парафины     Кислотность,мг КОН на 100 см нефти     Зольность, % мас.     Коксуемость, % мас.     Выход фракций, % мас.
    вспышки в закрытом тигле     Застыва-ния     при  38ºС     при 50ºС     серы     азота     смол  сернокислых     смол  силикагелевых     асфальтенов     нафтеновых  кислот     фенолов     содержание, % мас.     температура плавления,ºС     До 200 ºС     До 350 ºС
    без обработки     с обработкой
    0,850888     212     10,18     4,62     <-35     -8     -24     199     213     0,63     0,10     16,0     10,0     1,10     -     -     2,80     54     0,06     0,010     2,88     26,5     53,9

 

 

    Таблица 1.2

    Состав  газов, растворенных в нефти 

    
    Выход на нефть 

    % мас.

Содержание  индивидуальных углеводородов, % мас.
    С2Н6     С3Н8     Изо-С4Н10     H-С4Н10
    1,24     1,5     22,8     13,1     62,6

    Таблица 1.3

    Характеристика  фракций, выкипающих до 200ºС

    
    Тем-ра

    отбора, ºС

    Выход на нефть % мас.  
    ρ²º
    Фракционный состав, ºС     Содержание  серы,% мас.     Октановое число (ММ)     Кислотность

    Мг  КОН на 100 см фракции

    ДНП

    При 38ºС кПа

    н.к.     10%     50%     90%
    28-85     5,9     0,6900     30     42     62     75     0     70,4     -     432
    28-100     8,1     0,7050     34     48     70     87     =>     67,4     -     -
    28-110     9,6     0,7150     37     50     76     98     =>     65,4     -     -
    28-120     11,3     0,7200     41     55     82     107     =>     64,3     -     323
    28-130     13,0     0,7259     42     59     89     119     =>     61,5     -     -
    28-140     14,7     0,7300     44     64     97     131     =>     58,6     -     -
    28-150     16,4     0,7344     45     68     104     142     Следы     56,0     -     220
    28-160     18,3     0,7388     46     69     109     151     -     54,9     -     -
    28-170     20,0     0,7431     47     71     114     159     -     53,8     -     -
    28-180     21,7     0,7464     48     72     119     167     -     52,7     -     -
    28-190     23,5     0,7510     49     74     124     176     -     51,7     -     -
    28-200     25,3     0,7552     50     76     129     185     Следы     50,2     -     126

 

 

    Таблица 1.4

    Характеристика  фракций, служащих сырьем для каталитического  риформинга

    
    Температура отбора, ºС     Выход на нефть, % мас.  
    ρ²º
    Содержание  серы, % мас.     Содержание  углеводородов, % мас.
    ароматических     нафтеновых     парафиновых
    всего     нормального строения     изостроения     
    62-85     3,2     0,7110     0     3     21     76     42     34
    62-105     6,2     0,7225     =>     4     22     74     39     35
    62-140     12,0     0,7369     =>     6     23     71     31     40
    85-105     3,0     0,7305     =>     4     23     73     35     38
    85-120     5,4     0,7364     =>     5     23     72     31     41
    85--180     15,8     0,7602     0,01     14     20     66     27     39
    105-120     2,4     0,7433     Следы     8     22     70     29     41
    105-140     5,8     0,7512     =>     11     21     68     28     40
    120-140     3,4     0,7571     =>     13     20     67     27     40
    140-180     7,0     0,7812     0,02     19     21     60     23     37
 

                                                                                                                                                                                                     Таблица 1.5

    Характеристика  легких керосиновых  дистиллятов

    
    Тем-ра отбора, ºС     Выход на нефть, % мас.     ρ²º     Фракционный состав,           Тем-ра, ºС     Теплота сгор. кДж/кг     Высота  некопт. Пламени,мм     содер. аромат. УВ,%     Содержание  серы,     йод число, г йода на 100 г фр     факт. смолы,мг на 100 см дист.     Кисл. смолы, мг на 100см фр.
    Н.К.     10%     50%     90%     98%     ν ,мм²/с     ν ,мм²/с     начала  крист-ии     вспышки в  тигле     общей 
    
    меркаптан
    120-230     19,3     0,7920     140     150     177     212     222     1,32     5,32     -62     -     43221     25     -     0,01     0     -     -     -

 

    

Таблица 1.6 

                                                  Характеристика сырья для каталитического крекинга

    
    Температура отбора,     Выход на нефть, % мас.          ρ²º  
 
    М
    ν ,мм²/с     ν ,мм²/с     Темп-ра застывания,     Содер.сернокис. смол,% мас     Содержание  серы,% мас.     Коксуемость, % мас.     Содержание  арафин. УВ, % мас     Содер. смолист. %мас.
    350-480     242     0,9067     360     27,30     5,70     22     6     0,81     0,016     61     1,0
 
 
 

Таблица 1.7

Характеристика  дизельных топлив и их компонентов

    
Температура

отбора, ºС

Выход на нефть,% мас. Цетановое число Дизельный индекс Фракционный состав,             ρ²º            ν ,мм²/с            ν ,мм²/с Температура, ºС Кисл, мг КОН на 100 см топлива Содержание  серы, %мас. Анилиновая  точка, ºС
10% 50% 90% 96% застывания помутнения вспышки
150-350 36,3 50 57 187 270 318 325 0,8380 3,51 1,93 -32 -23 69 - 0,14 67,0
180-350 31,0 51 56 218 274 320 326 0,8448 4,48 2,31 -26 -21 79 - 0,19 69,0
200-350 27,4 53 54 279 276 322 327 0,8485 5,16 2,60 -22 -20 - - 0,23 69,4
240-320 14,7 54 - 270 280 292 298 0,8500 5,55 2,72 -21 -19 - - 0,24 -
230-350 22,1 - 54 283 279 323 328 0,8536 6,64 3,19 -20 -18 - - 0,27 72,2
240-350 20,3 54 55 290 288 325 329 0,8554 7,23 3,36 -15 -14 111 - 0,29 -
 

 

Таблица 1.8

Потенциальное содержание базовых  дистиллятных и остаточных масел

    
Тем-ра отбора, Выход дист. фрак. на нефть% мас. Характеристика  базовых масел Выход базовых масел,% мас.
ρ²º ν ,мм²/с ν ,мм²/с ν/ ν ,мм²/с ИВ ВВК темп. заст.,
на  дист. фрак. на нефть
350-450 18,6 0,8885 20,25 5,00 - 85 - -22 75,2 14,0
450-480 5,6 0,8920 52,10 9,30 - 85 - -20 51,7 2,9
Ост.выше 480 21,9 0,9178 433,0 40,10 10,82 85 0,8295 -18 41,1 9,0
 

Таблица 1.9

Разгонка (ИТК) Тевлинской нефти  нефти в аппарате АРН-2

    
№ Темп.выкип. фрак. Выход на нефть,%мас.     ρ²º  
М
nd ν ,мм²/с ν ,мм²/с ν ,мм²/с Температура, Содер.

серы,

%мас.

отдельн. суммар. заст. вспышк
1 Газ 1,24 1,24 - - - - - - - - -
2 28-58 2,35 3,59 0,6530 - 1,3665 - - - - - -
3 58-80 2,76 6,35 0,7041 88 1,3945 - - - - - -
4 80-98 2,66 9,01 0,7259 96 1,4075 - - - - - -
5 98-117 2,85 11,86 0,7390 106 1,4154 - - - - - -
6 117-133 2,77 14,63 0,7552 116 1,4220 - - - - - -
7 133-149 2,81 17,44 0,7655 125 1,4230 0,93 -        
8 149-165 2,77 20,21 0,7785 133 1,4365 1,10 - - - - -
9 165-181 2,88 23,09 0,7900 144 1,4428 1,27 0,72 - - - -
10 181-202 3,73 26,82 0,8035 155 1,4470 1,56 0,98 - Ниже -60 - -
11 202-217 2,88 29,70 0,8155 166 1,4560 2,07 1,28 - -52 - 0,05
12 217-234 2,88 32,58 0,8250 176 1,4618 2,52 1,50 - -44 - -
13 234-250 2,96 35,54 0,8335 188 1,4662 3,11 1,75 0,85         -37 - 0,11
14 250-266 3,00 38,54 0,8422 200 1,4710 3,88 2,11 1,02 -29 - -
15 266-283 3,00 41,54 0,8480 215 1,4750 5,10      2,58 1,24 -22 - 0,23
16 283-299 2,93 44,47 0,8542 230 1,4785 6,85      3,21 1,44 -16 - -
17 299-316 3,19 47,66 0,8605 244 1,4821 12,39 3,93 1,68 -11 - -
18 316-333 3,15 50,81 0,8677 260 1,4860 16,83 4,76 2,00 -5 - 0,41
19 333-349 3,05 53,86 0,8748 275 1,4895 24,11 6,08 2,31 1 - -
20 349-367 3,22 57,08 0,8822 290 1,4935 37,20 8,20 2,71 6 - 0,54
21 367-384 3,22 60,30 0,8904 307 1,4974 - 10,96 3,30 12 - -
22 384-400 3,22 63,52 0,8983 326 1,5010 - 15,93 4,12 16 - 0,72
23 400-418 3,27 66,79 0,8981 349 1,5048 - 22,64 5,32 20 - -

 

2.Классификация нефти по ОСТ 38.1137-80 и выбор варианта переработки нефти

  По физико-химическим свойствам нефть можно заклассифицировать. Основными характеристиками нефти являются химическая и технологическая.

   За основу химической классификации  принято преимущественно содержание  в нефти одного или нескольких  классов углеводородов. Тевлинская нефть относится к типу парафиновых. 

 

   Тевлинская нефть

    Содержание серы, % масс Выход фракций  до 350 С, % масс потенциальное содержание баз.масел индекс

вязкости 

Содержание  парафинов в нефти, % масс
нефть бензин реак.

топливо

дизельное

топливо

на нефть на мазут
0,63       -     - - 53,9     25,9    56,2   85      2,8

 

  При выборе варианта и схемы переработки существенную помощь может оказать технологическая классификация нефти по ОСТ 38.1197-80. По этой классификации принято пять классификационных признаков деления нефтей:

- содержание  серы в нефти и в светлых  нефтепродуктах (класс нефти);

- содержание  фракций, выкипающих до 350°С (тип  нефти);

- потенциальное  содержание базовых масел (группа  нефти);

- индекс  вязкости базовых масел (подгруппа  нефти);

- содержание  твердых парафинов (вид нефти).

По содержанию серы нефти подразделяются на 3 класса: 1 -малосернистые (не более 0,5 % мас), 2 - сернистые (0,51-2,0 % мас.) и 3 -высокосернистые (более 2 % мас).

  По технологической классификации, нефть можно отнести:

по  содержанию серы в нефти ко II классу – сернистые, в бензине к I классу - малосернистые, в ДТ ко II классу – сернистые, по содержанию фракций перегоняющихся  до 350 С – к типу Т3, по потенциальному содержанию базовых масел на нефть – к группе М4, на мазут выше 350 С – М1, М2, по индексу вязкости базовых масел – к подгруппе И2, по содержанию парафинов в нефти – к виду П2.

   Технологическая схема проектируемого НПЗ определяется потребностью в товарных нефтепродуктах в данном регионе, качеством перерабатываемой нефти и уровнем развития технологических процессов нефтепереработки.

    При этом решающее значение имеет потребность в товарных нефтепродуктах в районе, где предполагается строительство проектируемого НПЗ.

     Качество перерабатываемой нефти в настоящее время не имеет такого решающего значения, как ранее, так как современные технологические процессы позволяют получать высококачественные основные товарные нефтепродукты из любой нефти. Однако для производства таких продуктов, как битумы, нефтяной товарный кокс, отдельные сорта смазочных масел требуются специальные виды сырья. Так, при современном уровне технологии весьма сложно получить битумы из высокопарафинистых нефтей, малосернистый электродный кокс из высокосернистых нефтей. 

Существует  четыре основных варианта переработки  нефти:

- топливный с неглубокой переработкой нефти;

- топливный с глубокой переработкой нефти;

- топливно-масляный;

- топливно-нефтехимический.

       При выборе и схемы переработки существенную помощь может оказать технологическая  классификация нефти по ОСТ 38.1197-80. По этой классификации Тевлинская нефть относится ко 2 классу, так как содержание серы в нефти  равно 0,63% мас. (0,51-2,0); ко 2 типу, поскольку выход фракций до 350°С составляет 53,9% мас. (45-54,9); к 1 группе, что обусловлено потенциальным содержанием базовых масел, равным в % мас. на нефть – 25,9 (не < 25), на мазут – 56,2 (не <45); к 3 подгруппе, так как индекс вязкости базовых масел равен 85 (85-89,9); и ко 2 виду, поскольку парафин в Тевлинской нефти содержится в количестве 2,8% мас. (1,51-6,0).

Проект нефтеперерабатывающего завода. 2