Описание технологической схемы процесса первичной переработки нефти

Существует первичная и вторичная переработку нефти. Целью первичной переработки служит отделение от нефтяной смеси соли и воды. Проведение эффективной процедуры обессоливания дает возможность предотвратить преждевременное коррозионное повреждение оборудования, разрушение катализаторов, повысить качество производимых нефтепродуктов. Далее сырье в атмосферных или вакуумно-атмосферных ректификационных колоннах проходит процесс разделения на фракции. Полученные продукты используют как готовую продукцию, например низкооктановые бензины, дизельное топливо, керосин, либо переводят на следующий этап переработки.

В связи с тем, что установки первичной переработки нефти определяют общезаводской баланс, эффективность работы этих установок является одним из ключевых факторов в целях повышения прибыльности нефтеперерабатывающего предприятия. Поскольку процесс ректификации довольно энергоемкий, установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти являются наиболее крупными энергопотребителями на НПЗ.

Разработка оптимальной схемы отдельных узлов, рациональное применение энергетических потоков, обеспечение современных установок соответствующим оборудованием, методами контроля и автоматики позволяют обеспечить высокие технико-экономические показатели промышленной установки.

В нынешнее время развитие отечественной нефтеперерабатывающей отрасли для установок атмосферно-вакуумной перегонки нефти важно решение следующих проблем:

- повышение выходов дистиллятных фракций, соответствующих требованиям по номенклатуре и качеству;

- уменьшение энергозатрат системы атмосферно-вакуумной перегонки нефти;

- поддержка устойчивой и эффективной работы установки при перемене качества используемого сырья, при низкой производительности, при внесении изменений в номенклатуру получаемых нефтепродуктов.

В связи с тем, что решение данных задач является актуальной проблемой нефтеперерабатывающей промышленности, была выявлена необходимость изучения именно установки атмосферно-вакуумной перегонки нефти как объекта изучения технологических схем в разработанном УМК.

Установка атмосферно-вакуумной перегонки нефти предназначена для получения из нефти дистиллятов бензина, керосина, дизельного топлива, трех масляных фракций и гудрона. Кроме этих продуктов на установке получаются сухой и жирный газы, сжиженный газ (рефлюкс), легкий вакуумный газойль. На перегонку обычно поступают нефти или смеси нефтей с содержанием светлых дистиллятов от 42 до 50 % (масс.).

Технологическая схема установки представлена на рисунке 2.1. Исходная нефть насосом 1 несколькими параллельными потоками (на схеме показаны четыре потока) проходит через группу теплообменников 7, 8, 9, 10, 11, 12 и 13, где она нагревается до температуры 100-130°С. Использование такой системы нагрева нефти позволяет создать более эффективный теплообмен. После теплообменников для усреднения температуры потоки нефти смешиваются в общем коллекторе (на схеме не показан). Далее нефть снова четырьмя параллельными потоками направляется в две ступени электродегидраторов 14 (блок ЭЛОУ). По выходе из блока ЭЛОУ нефть нагревается вначале в параллельно включенных теплообменниках 15 и 16, а затем в теплообменнике 18.

Нагретая до 200-250°С нефть поступает в отбензинивающую колонну 19 по двум тангенциальным вводам. Из этой колонны сверху уходят газы, пары воды и легкой бензиновой фракции (с концом кипения 120-160°С). Для конденсации паров и охлаждения смеси служат аппарат воздушного охлаждения 20 и расположенный за ним водяной холодильник 21. В сепараторе 22 от сконденсированной легкой бензиновой фракции отделяются газ и вода. Газ, пройдя клапан, регулирующий давление в системе колонна 19 – сепаратор 22, направляется в секцию очистки от сероводорода, а вода с низа сепаратора 22, который снабжен регулятором межфазового уровня (вода-бензин), поступает в систему очистки сточных вод.

1, 7-9, 12, 13, 20-23 – насосы; 2, 14 – ректификационные колонны; 3, 15, 24, 27, 30 – аппараты воздушного охлаждения; 4, 16, 25. 23, 31 – холодильники; 10, 11, 23, 26, 29 – теплообменники; 5, 17 – газосепараторы-водоотделители; 6 – трубчатая печь; 18, 19 – отпарные колонны; I – обессоленная нефть; II – газ; III – легкий бензин; IV – вода; V – пар; VI – фракция дизельного топлива; VII – керосиновая фракция; IX – мазут; X – тяжелый бензин

Рисунок 2.1 – Технологическая схема процесса атмосферно-вакуумной перегонки нефти

Циркулирующая часть бензина (орошение) возвращается в колонну с помощью насоса 25, а балансовое его количество отводится из этого блока и передается в блок стабилизации бензина, в колонну-стабилизатор 59. Для поддержания температуры низа колонны 19 частично отбензиненная нефть забирается насосом 24, проходит змеевики печи 23 и, нагретая до 350-370°С, возвращается в нижнюю часть колонны. Балансовое количество отбензиненной нефти с помощью насоса 26 проходит через змеевики печи 27 и с температурой 370-380°С подается по двум тангенциальным вводам в атмосферную колонну 30.

Из колонны 30 сверху отводятся пары тяжелого бензина и воды, а также газы разложения, образовавшиеся при нагреве нефти в печи 27; они проходят аппарат воздушного охлаждения 31 и водяной холодильник 32. Полученная газожидкостная смесь газ-бензин-вода разделяется в сепараторе 33, с верха которого уходит газ (в топливную систему), а с низа – водяной конденсат (отводится и дренируется в систему очистки воды). Конденсат тяжелой бензиновой фракции отводится насосом 44 и вместе с фракцией легкого бензина передается на стабилизацию. В качестве орошения атмосферной колонны 30 используется верхнее циркуляционное орошение. Циркулирующая жидкость (флегма) с третьей тарелки (сверху) колонны 30 поступает через аппарат воздушного охлаждения 34 и водяной холодильник 37 на прием насоса 43 и этим насосом закачивается на верхнюю тарелку колонны.

Керосиновая фракция выводится с низа отпарной колонны 35 насосом 42 через теплообменник 7 и аппарат воздушного охлаждения 6 отводится с установки.

Фракция дизельного топлива выводится из отпарной колонны 36 насосом 41. Тепло дизельного топлива используется в теплообменнике-подогревателе 78 колонны 68, затем – в теплообменнике 9. После охлаждения в аппарате воздушного охлаждения 4 фракция дизельного топлива отводится с установки. Для увеличения отбора дизельного топлива в низ колонны 30 подается перегретый (400°С) водяной пар. Пар подается и в отпарные колонны 35 и 36 для удаления легких фракций.

Атмосферная колонна 30 имеет еще два циркуляционных орошения. Среднее циркуляционное орошение – флегма забирается с ректификационной отборной тарелки насосом 38, прокачивается через теплообменник 10, аппарат воздушного охлаждения 28 и возвращается в колонну 30 на три тарелки выше отборной. Нижнее циркуляционное орошение – флегма забирается с отборной тарелки насосом 39, прокачивается через теплообменник 15, аппарат воздушного охлаждения 29 и возвращается в колонну на третью расположенную выше тарелку.

С низа атмосферной колонны 30 насосом 40 откачивается мазут, который нагревается в змеевике вакуум-печи 56 и по двум тангенциальным вводам подается в вакуумную колонну 48. В сечении питания этой колонны над вводом сырья установлены отбойные тарелки для предотвращения «заноса» капель жидкого остатка. Для орошения верха колонны 48 используется верхнее циркуляционное орошение: первая масляная фракция с третьей верхней тарелки вакуумной колонны забирается насосом 51, прокачивается через теплообменник 12, аппарат воздушного охлаждения 47 и после него циркулирующая часть возвращается на верхнюю тарелку колонны 48. Балансовое количество первой масляной фракции отводится с установки.

Неконденсирующиеся вверху вакуумной колонны компоненты, представляющие смесь легких фракций, газов разложения, паров воды и воздуха (засасываемый через неплотности), выводятся из колонны 48 и охлаждаются в аппарате воздушного охлаждения 46 (его может и не быть), затем в водяной холодильник поверхностного типа 45, после которого газожидкостная смесь поступает в систему создания вакуума.

Вторая масляная фракция выводится с низа отпарной колонны 49 насосом 54 и после теплообменника 11, аппарата воздушного охлаждения 3 откачивается с установки. Третья масляная фракция отводится с низа отпарной колонны 50 и направляется насосом 52 через теплообменник 13 и аппарат воздушного охлаждения 2 в резервуар.

Нижнее циркуляционное орошение вакуумной колонны 48 осуществляется с помощью насоса 55, которым флегма возвращается через теплообменники 16 и аппарат воздушного охлаждения 17 в колонну. Для увеличения отбора третьей масляной фракции в низ колонны 48 подают водяной пар. Гудрон с низа колонны 48 забирают насосом 53 и откачивают с установки через теплообменники 18 и 8 и аппарат воздушного охлаждения 5.

Нестабильные бензины из сепараторов 22 и 33 насосами 25 и 44 двумя параллельными потоками вначале проходят теплообменники 60 и 61, затем поступают в колонну 59. Питание колонны двумя потоками бензинов (легкого и тяжелого) в различные секции позволяет уменьшить расход энергии на стабилизацию бензина. В колонне 59 из бензиновой фракции удаляются растворенные газы, которые выводятся сверху и направляются в аппарат воздушного охлаждения 58, затем в водяной холодильник 57 и сепаратор 72. В сепараторе 72 жирный газ отделяется от сконденсированных легких углеводородов, сжиженного газа (рефлюкса). Циркулирующая часть сжиженного газа нагнетается насосом 73 на верх колонны 59 в качестве орошения, а балансовое количество отводится на установку газофракционирования, куда также направляют и жирный газ. Подвод тепла в низ стабилизационной колонны 59 осуществляется циркуляцией стабильного бензина с помощью насоса 74 через змеевик печи 75.

Стабильный бензин отбирается с низа колонны 59 и передается в блок вторичного фракционирования в колонны 62 и 68. С верха колонны 62 отводится фракция н. к. -85°С, которая направляется в колонну 68 в качестве парового питания. Циркулирующая часть фракции н. к. -85°С поступает в аппарат воздушного охлаждения 65, далее в холодильник 66, сборник 67 и насосом 77 подается на орошение колонны 62. С низа колонны 62 фракция 85-120°С (или 85-180°С) отводится с установки через теплообменник 61 и аппарат воздушного охлаждения 63. С верха колонны 68 отводится фракция н. к. -62°С, которая поступает в аппарат воздушного охлаждения 69, водяной холодильник 70, сборник 71, откуда циркулирующая часть подается на орошение колонны 68, а балансовое количество отводится с установки. Тепло в низ колонны 68 подводится от теплообменника 78 за счет тепла дизельного топлива. Выводимая с низа колонны 68 фракция 62-85°С насосом 79 отводится с установки через теплообменник 60 и аппарат воздушного охлаждения 64.

Содержание учебно-методического комплекса дисциплины

УМК дисциплины является объединением учебно-методических средств по дисциплине, предназначенных для обеспечения организационной и содержательной сторон системы образования, способов и средств обучения для наиболее полного решения задач, поставленных государственными стандартами высшего профессионального образования и федеральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

Учебно-методический комплекс дисциплин является базовым методом достижения цели оснащения учебного процесса учебно-методическими, справочными и иллюстративными материалами, дающими возможность повысить качество подготовки специалистов, а также задачи углубить в учебный процесс новейшие методики обучения.

Цели и задачи учебно-методического комплекса дисциплин:

- оказание поддержи студентам в процессе самостоятельного освоения теоретического материала;

- контроль полученных знаний, а именно самоконтроль, текущий контроль и межэтапная аттестация;

- тренировка с помощью применения необходимых специально разработанных учебных материалов;

- методическое обеспечение всех видов занятий, практик;

- специальная информационная поддержка образовательного процесса (учебные и информационно-справочные материалы).

В образовательном процессе применяются активные и интерактивные режимы проведения занятий: доклады с презентацией, обсуждение презентации совместно со студентами, защита индивидуальных разработок, решение комплексов задач, обсуждение различных ситуаций по темам, конференции со специалистами разных областей.

Существуют различные виды образовательных методик, использующихся с целью расширения возможностей программы обучения. Одним из них является метод компьютерной симуляции: при помощи существующих программных комплексов воссоздается та или иная профессиональная, техническая, экономическая или иная ситуация, проблема или задача, процесс. Основываясь на этом, производится отработка принятия технических или управленческих решений. Важной особенностью данного подхода является применение студентом самостоятельного поиска и обработки информации по интересующим вопросам теоретического курса, при помощи консультации преподавателя, контакта с сокурсниками, разработки творческих объединений с распределением функций и пр.

Интерактивные видеокурсы с синхронными слайдами используются с целью оптимизации и повышения эффективности обучения за счет привлечения ими большого коэффициента передачи педагогического опыта, оказываемого на обучаемых преподавателем.

Интерактивное обучение базируется на полном контакте обучающихся со своим опытом и опытом своих коллег, потому как большая часть интерактивных заданий ссылаются на опыт самого учащегося.

Существуют активные формы обучения: где студенты предстают “субъектом” обучения, исполняют творческие задания, вступают в контакт с преподавателем. Основные инструменты данного метода это творческие задания, взаимный обмен информацией между студентом и преподавателем. Пассивные формы обучения отличаются тем, что учащиеся выступают в роли «объекта» образовательного процесса, и в их обязанности входит усвоение и восприятие материала, который передается им преподавателем. К таким методам относятся лекции, чтение, опрос и прочее.

Учебно-методические указания по выполнению практических и лабораторных работ – это учебно-методический комплекс, сочетающий в себе краткий обзор требуемых теоретических знаний и указания по выполнению тех или иных задач учебного курса.

В состав данного комплекса должны входить пример подробного решения поставленной задачи и рекомендации по выполнению всех типовых заданий, используемых в контрольных, лабораторных и аттестационных работах и на экзаменах.

В образце решения обязательно приводится не только алгоритм действий, но и разъяснение, из чего именно используется именно заданная последовательность, чтобы студент в аналогичной ситуации мог повторить логическую цепь решения проблемы.

Дополнительно в решениях задач необходимы ссылки на применяемые формулы и методики решения. Если используемый способ решения не освещен в данной дисциплине, то он должен быть растолкован у методическом комплексе.

Структура учебно-методического комплекса содержит в себе следующие элементы и разделы:

- Титульный лист. В данном разделе предусмотрено указание Министерства образования и науки Российской Федерации и полного наименование высшего учебного заведения, наименование изучаемой дисциплины, названия лабораторной или практической работы, год издания. Обязательным пунктом перехода УМК в работу является содержание блока УТВЕРЖДАЮ, заверенного заведующим кафедрой и блока РАЗРАБОТЧИКИ с указанием фамилий и инициалов авторов материала. На оборотной стороне титульного листа находится информация о рецензентах, библиографическое характеристики пособия, аннотация, знаки охраны авторского права.

- Аннотация.

- Оглавление.

- Цель работы. Данный раздел содержит цели и задачи практической или лабораторной работы, поставленные перед студентами при выполнении данной работы.

- Теоретическая часть – содержит тему лабораторной или практической работы, приводятся основные понятия, примеры.

- План выполнения работы. Данный раздел отражает алгоритм действий, необходимых для выполнения работы.

- Содержание отчета – блок, указывающий, какие результаты студент должен привести в отчете.

- Контрольные вопросы. Здесь приводится список вопросов для контроля полученных знаний в ходе практической или лабораторной работы, ответы на которые студент приводит во время защиты работы или, если это предусмотрено, в тексте отчета.

- Список литературы. Данный раздел содержит список использованных литературных источников, статей, книг, учебных пособий или электронных ресурсов, которые были применены при разработке учебно-методического пособия.

- Приложения. В приложениях приводится вся справочная информация, индивидуальные варианты заданий, образцы решения некоторых отдельных задач. Справочной информацией могут выступать технические данные приборов, руководство по используемым программным продуктам, справочные таблицы, словари терминов и сокращений и пр.

Самостоятельная работа студентов проводится с целью составления общекультурных и профессиональных знаний, развития способности применять знания, накопленный опыт и личностные качества для продуктивной деятельности в определенной области, в том числе:

- отработка умений по поиску и применению нормативной, правовой, справочной и специальной информации, а также других источников знаний;

- эффективного освоения и обобщения полученных теоретических знаний, их углубления и применение возможности использования их на уровне межпредметных отношений;

- развитие навыка применения полученных знаний в профессиональной деятельности и закрепления практических возможностей студентов;

- расширение познавательных возможностей студентов, развитие самостоятельности мышления;

- улучшение речевых способностей;

-совершенствование активности деятельности студентов, творческой стороны деятельности, самостоятельности, ответственности и дисциплинированности;

- развитие способностей к самосовершенствованию, самопознанию, самоопределению, самообразованию;

- формирование научно-исследовательских навыков;

- формирование навыков межличностных отношений.

Классификация видов самостоятельной работы:

- осуществление самостоятельных работ на семинарских, практических, лабораторных занятиях;

- принятие участия в аудиторных занятиях и решение заданий разного типа и уровня сложности; участие в проблемных лекциях, дискуссиях на проблемные темы, коллоквиумах, творческих мероприятиях и т.п.:

- глубокое освоение отдельных тем образовательных дисциплин, предусмотренных учебно-тематическими планами, конспектирование;

- заполнение хронологических таблиц, логических и типовых схем и т.п.;

- решение индивидуальных задач, таких как самостоятельная подготовка презентаций, докладов, рефератов, эссе, библиографических списков, резюме, глоссариев и т.д.;

- выполнение заданий; решение самостоятельных и контрольных работ, работа с домашним заданием, поиск ответов на контрольные вопросы, подготовка отчётов к практическим работам, самостоятельная работа с аппаратурой, знание терминов и понятий и др.;

- подготовка проектных заданий (разработка проектов, моделей, программ, макетов и т.п.);

- осуществление исследовательской работы;

- подготовка курсовых работ (проектов);

- специализированные консультации;

- специализированные собеседования;

- выполнение различных видов контрольных заданий, в том числе к текущему анализу успеваемости на протяжении семестра, аттестации в конце семестра, к Федеральному онлайн-экзамену;

- готовность к итоговой государственной аттестации, включающая подготовку к государственным экзаменам, разработка выпускной квалификационной работы;

- участие в научных и международных конференциях и дискуссиях;

- выполнение работ для участия в работе факультативов, специализированных семинаров;

- прохождение практик и решение предусмотренных ими задач, подготовка отчетов по итогам данных мероприятий.