Разработка поточной схемы производства базовых масел индивидуальной нефти. Расчет технологической установки очистки дистиллятных масел

 Ароматические углеводороды представлены бензолом и толуолом. Для нефти характерно преобладание толуола, причем отношение толуол-бензол меняется в довольно широких пределах.

Нафтеновые углеводороды наряду с метановыми являются одним  из основных компонентов бензиновых фракций и составляют в них  более 20%. Для нефти характерно также  преобладание циклогексановых углеводородов  над циклопентановыми. Характерной  чертой нефти является высокая концентрация метилциклогексана. Нефть Красноборского месторождения характеризуется  преобладанием циклопентановых  углеводородов над циклогексановыми. Характерно также преобладание метановых углеводородов в групповом составе нефтей и бензиновых фракций, н-алканов среди метановых углеводородов, минимальная разветвленность изоалканов.   

1.2. Выбор поточной схемы переработки нефти. Обоснование выбора.

Выбор направления переработки  нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов определяется физико-химическими  свойствами нефти, уровнем технологии нефтеперерабатывающего завода и настоящей 
потребности хозяйств в товарных нефтепродуктах. Различают три основных варианта переработки нефти: 
       - топливный, 
       - топливно-масляный, 
       - нефтехимический. 
По топливному вариантунефть перерабатывается в основном на моторные и котельные топлива. Топливный вариант переработки отличается наименьшим числом участвующих технологических установок и низкими капиталовложениями. Различают глубокую и неглубокую топливную переработку. При глубокой переработке нефти стремятся получить 
максимально возможный выход высококачественных и автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных топлив и топлив для реактивных двигателей. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму. Таким образом, предусматривается такой набор процессов вторичной переработки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и 
остатка — гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. Сюда относятся каталитические процессы — каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидрокрекинг и гидроочистка, а также термические процессы, например коксование. Переработка заводских газов в этом случае направлена на увеличение выхода высококачественных бензинов. При неглубокой переработке нефти предусматривается высокий выход котельного топлива. 

По топливно-масляному  варианту переработки нефти наряду с топливами получают смазочные  масла. Для производства смазочных  масел обычно подбирают нефти  с высоким потенциальным содержанием  масляных фракций. В этом случае для  выработки высококачественных 
масел требуется минимальное количество технологических установок. Масляные фракции (фракции, выкипающие выше 350°С), выделенные из нефти, сначала подвергается очистке избирательными растворителями: фенолом или фурфуролом, чтобы удалить часть смолистых веществ и низкоиндексные углеводороды, затем проводят депарафинизацию при помощи смесей метилэтилкетона или ацетона с толуолом для понижения температуры застывания масла. Заканчивается обработка масляных 
фракций доочисткой отбеливающими глинами. Последние технологии получения масел используют процессы гидроочистки взамен селективной очистки и обработки отбеливающими глинами. Таким способом получают дистиллятные масла (легкие средние индустриальные, автотракторные и др.). Остаточные масла (авиационные цилиндровые) выделяют из гудрона путем его деасфальтизации жидким пропаном. При этом образуется деасфальт и асфальт. Деасфальт подвергается дальнейшей обработке, а асфальт перерабатывают в битум или кокс. Нефтехимический вариант переработки нефти по сравнению с предыдущими вариантами отличается большим 
ассортиментом нефтехимической продукции и в связи с этим наибольшим числом технологических установок и высокими капиталовложениями.

 

Нефтеперерабатывающие заводы, строительство которых проводилось  в последние два десятилетия, направлены на нефтехимическую переработку. Нефтехимический вариант переработки  нефти представляет собой сложное  сочетание предприятий, на которых  помимо выработки высококачественных моторных топлив и масел не только проводится подготовка сырья (олефинов, ароматических, нормальных и изопарафиновыхуглеводородов  и др.) для тяжелого органического  синтеза, но и осуществляются сложнейшие физико-химические процессы, связанные  с многотоннажным производством 
азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, синтетических волокон, моющих веществ, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов, эфиров и многих других химикалий. 

Обоснование варианта переработки нефти

Современные и перспективные  НПЗ должны:

- обладать оптимальной  мощностью, достаточной для обеспечения  потребности экономического района  в товарных нефтепродуктах;

- обеспечивать требуемое  государственными стандартами качество  выпускаемых нефтепродуктов;

- осуществлять комплексную  и глубокую переработку выпускаемых  нефтепродуктов;

- быть высокоэффективным,  конкурентоспособным, технически  и экологически безопасным предприятием.

В связи с тем, что светлые  фракции (до 350° С) всегда используются в качестве топлив, варианты переработки  нефти выбирают в зависимости  от группы и подгруппы нефти. Исходя из заданных условий, выбираем топливно-масляный вариант.

1.3. Выбор и характеристика технологических процессов с кратким обоснованием сделанного выбора.

Технология производства масел состоит из трех основных этапов: получение масляных фракций, выработка из них базовых масел-компонентов и смешение (компаундирование) базовых масляных компонентов с вводом присадок.

Начнем с первого из этих этапов — вакуумной перегонки мазута и получения масляных дистиллятов. Как известно, пригодность нефти для получения из нее масел определяется  индексацией нефти и установления шифра нефти. Шифр нефти указывает:

1.к какому классу относится нефть (по содержанию в ней серы);

2.к какому типу относится нефть (по содержанию в ней светлых фракций, кипящих до 350°С);

3.к какой группе относится нефть (по содержанию в ней масляных фракций):

3.1 больше 25 % на нефть, 45 % на мазут;

3.2 от 25 до 15 % на нефть, 45 % на мазут;

3.3 от 25 до 15 % на нефть, 45-30 % на мазут;

3.4 менее 15 % на нефть, менее 30 % на мазут;

4. к какой подгруппе относится нефть (по индексу вязкости масляных фракций):

4.1 индекс вязкости более  95, 

4.2 индекс вязкости от 95 до 90;

4.3 индекс вязкости от 90 до 85;

4.4 индекс вязкости менее  85;

5. к какому виду относится нефть (по содержанию в ней парафина).

Третий и четвертый классификационные признаки шифра нефти определяют пригодность (или непригодность) нефти для выработки из нее масел. К нефтям, пригодным для получения масел, относят обычно нефти двух первых групп и двух первых подгрупп.

В этом случае в вакуумной колонне АВТ получают масляные дистилляты и остаток — гудрон, пригодные для получения дистиллятных и остаточного масел, масляных дистиллятов обычно получают два:

- масляный дистиллят маловязкий (МДм), фракция 350-420°С;

- масляный дистиллят высоковязкий (МДв), фракция 420-500°С; 
- в остатке — гудрон, кипящий выше 500°С.

В последнее время стали получать широкую фракцию (ШФ) масла, которую после серии очисток фракционируют на 2-3 узкие фракции.

Второй этап производства масел — это выработка очищенных базовых масел – компонентов. Технология их выработки включает в себя ряд процессов, назначение которых следующeе:

• удаление из гудрона твердыхасфальтенов пропаном;
• удаление групп углеводородов и соединений, присутствие которых в масле нежелательно (асфальтосмолистых соединений, полициклических ароматических углеводородов с низким индексом вязкости и твердых парафиновых углеводородов);
• гидродоочистка или контактная доочистка масла.

Очищенные от всех нежелательных примесей МДм и МДв называют базовыми дистиллятными маслами, а очищенный деасфальтизат (ДА) — базовым остаточным маслом.

Для переработки нефти  по топливно-масляному профилю выбираем нефть, относящуюся к двум первым группам  и двум первым подгруппам третьего и четвертого квалификационных признаков шифра нефти, т.е.

нефть, содержащую в своем составе масляных фракций:

• больше 25 % на нефть, 45 % на мазут;
• от 25 до 15 % на нефть, 45 % на мазут.

А также относящуюся по индексу вязкости масляных фракций к подгруппам:

1. индекс вязкости более 95, 
2. индекс вязкости от 95 до 90;

 

1.4 Материальные  балансы по сырью для каждого  процесса. Характеристика сырья и продукции каждой из установок.

          Материальные балансы основных  процессов переработки нефтяных  остатков представлены в таблицах.

 Первичная перегонка  нефти

Фракционный состав нефти	% масс	Производительность
		тыс.т/год
Взято: Сырье		37000
Получено:
1. Углеводородный газ	2,3	851
2. Бензиновая фракция  (28-180˚С)	17,0	6290
3. Керосиновая фракция  (180-240˚С)	8,8	3256
4. Дизельная фракция  (240-350˚С)	21,9	8103
5. Мазут	50	18500
Итого:	100	37000

 

Материальный баланс по перегонке  мазута по масляному варианту

	% масс.	Тыс. тонн
Взято: мазут	100	18500
Получено: Рафинат (масляный дистиллят) гудрон	50   50	9250   9250

 

 Материальный баланс  – деасфальтизация гудрона

	% масс.	Тыс. тонн.
Взято: гудрон	100	9250
Получено: Деасфальтизат Битум деасфальтизации (асфальт)	33   67	3052,5   6197,5

 

 Материальный баланс  по процессам селективной очистки  фенолом

	% масс.	Тыс. тонн
Взято: Дистиллятное масло	100	9250
Получено: Рафинат I селективной очистки Экстракт потери	66,3 31,7 2	6132,75 2932,25 185

Материальный баланс процесса депарафинизации дистиллятного  рафината I.

	% масс.	Тыс. тонн
Взято: Масляный рафинат I	100	6132,75
Получено: Депарафинированное масло Гач	65 35	3986,29 2146,46

 

Материальный баланс по процессу селективной очистки остаточного  масла

	% масс	Тыс. тонн
Взято: деасфальтизат	100	3052,5
Получено: Рафинат III экстракт	34 66	1037,85 2016,65

 

Материальный баланс двухступенчатой  депарафинизации в растворе МЭК-толуол представлен в таблицах.

Первая ступень:

	% масс от сырья	Тыс. тонн
Взято: (% масс от сырья):   Сырье Растворитель: - на разбавление - на промывку осадка Фильтрат II ступени	100   275 125 270	1037,85   2854,09 1297,31 2802,19
Всего:	770	7991,45
Получено:   Раствор деп. Масла: - масло - растворитель   Раствор петролатума I ступени: - петролатум - растворитель	71 511     47 141	738,87 5303,41     487,79 1463,37
Всего:	770	7991,45

Вторая ступень:

	% масс от сырья	Тыс. тонн
Взято:   Раствор петролатума I ступени Растворитель: - на разбавление - на промывку осадка	188   100 100	1951,16   1037,85 1037,85
Всего:	388	4026,86
Получено:   Раствор петролатума II ступени: - петролатум - растворитель Фильтрат II ступени: - масло - растворитель	29 89   18 252	300,98 923,69   186,81 2615,38
Всего:	388	4026,86