Процессы переработки нефти
Различают первичные и вторичные процессы переработки нефти.
Первичная переработка (прямая гонка) нефти осуществляется на установках, работающих при атмосферном давлении. При этом получают светлые продукты: бензиновый дистиллят (смесь углеводородов C5— C12, выкипающая при температуре от 180 до 200°С), лигроиновый дистиллят (смесь углеводородов C7— C14, выкипающая при 120—240°С), керосиновый дистиллят (смесь углеводородов C9— C16, выкипающая при 180—300°С) и соляровый дистиллят (смесь углеводородов C6— C18, выкипающая при 250—350°С). Остаток после отгонки нефтяных дистиллятов — мазут — разгоняют в вакууме, получая различные смазочные масла. Выход бензинового дистиллята при прямой гонке достигает 5-20% от количества исходной нефти.
Для увеличения выхода бензина и других светлых продуктов дистилляты прямой гонки и мазуту подвергают вторичной переработке с частичным разложением (деструкцией) углеводородов. Различают термические и каталитические процессы деструктивной переработки.
1. Термические процессы:
а) крекинг под давлением (при 460-560°С и 2-7 МПа);
б) газофазный крекинг (при 550-600 °С и 3-5 МПа);
в) коксование нефтяных остатков (при 480-560°С и атмосферном давлении);
г) пиролиз (при 700-800 °С и давлении, близкому атмосферному).
2. Каталитические процессы:
а) каталитический крекинг на алюмосиликатных катализаторах (при 440-500°С и 1-3 МПа);
б) каталитический риформинг на платиновом или на оксидном молибденовом катализаторе (при 500-550оС и 7-10МПа);
в) деструктивная гидрогенизация и гидрокрекинг (при 400-500°С и3—70 МПа).
Пример 1. Определить компонентный состав бензиновой фракции (пределы выкипания 93—123 °С), полученной в процессе прямой гонки нефти, если количество получаемой фракции составляет 34 800 кг/ч. Состав бензиновой фракции в массовых долях следующий: парафиновые углеводороды 27,2%, непредельные углеводороды 0,7%, ароматические углеводороды 0,9%, нафтеновые углеводороды 71,2%. Определить массовый расход нефти, необходимой для получения указанной фракции, если выход фракции составляет 20% от общей массы нефти, затраченной на прямую гонку.
Решение. Массовый расход нефти для «получения бензиновой фракции с учетом 20%-ного выхода:
 | кг/ ч |
Компонентный состав бензиновой фракции:
парафины:
 | кг/ ч |
непредельные:
 | кг/ ч |
ароматические:
 | кг/ ч |
нафтены:
 | кг/ ч |
Пример 2. Определить компонентный состав бензиновой фракции (52 800 кг/ч, пределы выкипания 58—93 °С), полученной пиролизом нефтяного сырья, если ее состав в массовых долях следующий:
- парафиновые углеводороды 4,9%,
- непредельные углеводороды97,9%,
- ароматические углеводороды 56,2%,
- нафтеновые углеводороды 1%.
Определить массовый расход нефти, необходимой для получения указанной фракции, если выход фракции составляет 60% от общей массы нефти, затраченной на пиролиз. Условно принять молекулярную массу для нефти 282, для бензиновой фракции 142.
Решение. Массовый расход нефти для получения бензиновой фракции:
 | кг/ ч |
Массовый расход нефти с учетом 60% -ного выхода:
 | кг/ ч |
Компонентный состав бензиновой фракции:
парафины:
 | кг/ ч |
непредельные:
 | кг/ ч |
ароматические:
 | кг/ ч |
нафтены :
 | кг/ ч |
Пример 3. Производительность установки платформинга по
жидкому сырью составляет 1760 т/сут. Объемный расход смеси па-
ров и циркуляционного водорода равен 2,57 м3/с в условиях процесса. Объемная скорость жидкого сырья, имеющего плотность
748 кг/м3, составляет 1,53 ч-1; лилейная скорость паро-газовой
смеси в сечении реактора равна 0,39 м/с. Определить общий объем
катализатора в реакторах и диаметр реактора:
Решение. Объемный расход жидкого сырья на установке платформинга:
 | м3/ч |
Объем катализатора в реакторах:
 | м3 |
Диаметр реактора:
 | м |
Решение задач сопроводить необходимыми пояснениями.
В методических указаниях приведен минимальный список литературы, рекомендованной для выполнения работы. Однако, этот список может быть расширен студентами за счет использования других учебников, монографий, справочников и т.д.
Контрольная работа выполняется на листах формата А4 в сброшюрованном виде. Допускается выполнение в рукописном варианте, однако предпочтение отдается компьютерному набору. В вариантах с задачами по составлению материальных и энергетических балансов желательна проверка расчетов по специальным компьютерным программам. Образец титульного листа контрольной работы представлен в приложении 1. Страницы контрольной работы должны быть пронумерованы. Завершается работа списком использованной литературы, программ, нормативно-технических документов.
Контрольные задачи
Выбор задач и вопросов контрольного задания осуществляется в соответствии с двумя последними цифрами студенческого билета (см. таблицу).
| Две последние цифры зачетной книжки | Вариант | Задачи | Вопросы |
| 01,26,51,76 | 1, 10 | 1, 10, 20, 30 | |
| 02,27,52,77 | 2, 9 | 2, 9, 19, 29 | |
| 03,28,53,78 | 3, 8 | 3, 12, 18, 28 | |
| 04,29,54,79 | 4, 7 | 4, 14, 17, 27 | |
| 05,30,55,80 | 5, 6 | 3, 5, 16, 26 | |
| 06,31,56,81 | 6, 10 | 1, 9, 18, 25 | |
| 07,32,57,82 | 7, 1 | 2, 4, 19, 24 | |
| 08,33,58,83 | 8, 2 | 5, 8, 13, 23 | |
| 09,34,59,84 | 9, 3 | 3, 6, 11, 22 | |
| 10,35,60,85 | 4, 7 | 1, 7, 15, 21 | |
| 11,36,61,86 | 1, 3 | 10,15,7,20 | |
| 12,37,62,87 | 2, 4 | 9,11,6,19 | |
| 13,38,63,88 | 3, 5 | 1,10,15,21 | |
| 14,39,64,89 | 4, 9 | 2,9,11,22 | |
| 15,40,65,90 | 2, 8 | 3,10,13,23 | |
| 16,41,66,91 | 6, 4 | 4,11,19,24 | |
| 17,42,67,92 | 7, 3 | 5,8,18,28 | |
| 18,43,68,93 | 8, 5 | 6,13,17,27 | |
| 19,44,69,94 | 9, 4 | 16,3,10,26 | |
| 20,45,70,95 | 10, 2 | 17,7, 21, 2 | |
| 21,46,71,96 | 1, 7 | 1,30,10,21 | |
| 22,47,72,97 | 5, 10 | 29,6,22,12 | |
| 23,48,73,98 | 3, 8 | 21,5,8,30 | |
| 24,49,74,99 | 4, 9 | 20,6,7,29 | |
| 25,50,75,00 | 3, 8 | 21,19,1,30 |
Задача №1
Определить количество н-бутана, которое требуется для достижения необходимого давления насыщенных паров (ДПР) при наличии смеси пяти бензиновых компонентов.
| Компонент | Объем, баррель | ДПР, psi (атм) | Объем х ДПР |
| 1. Прямогонный бензин | V1 | 1,0 (0,07) | |
| 2. Риформат | V2 | 2,8 (0,20) | |
| 3. Бензиновая фракция гидрокрекинга | V3 | 4,6 (0,32) | |
| 4. Крекинг-бензин | V4 | 4,4 (0,31) | |
| Всего | |||
| н-бутан | x |
Варианты для расчета
| Две последние цифры зачетной книжки | Вариант | V1 | V2 | V3 | V4 |
| 01,26,51,76 | |||||
| 02,27,52,77 | |||||
| 03,28,53,78 | |||||
| 04,29,54,79 | |||||
| 05,30,55,80 | |||||
| 06,31,56,81 | |||||
| 07,32,57,82 | |||||
| 08,33,58,83 | |||||
| 09,34,59,84 | |||||
| 10,35,60,85 | |||||
| 11,36,61,86 | |||||
| 12,37,62,87 | |||||
| 13,38,63,88 | |||||
| 14,39,64,89 | |||||
| 15,40,65,90 | |||||
| 16,41,66,91 | |||||
| 17,42,67,92 | |||||
| 18,43,68,93 | |||||
| 19,44,69,94 | |||||
| 20,45,70,95 | |||||
| 21,46,71,96 | |||||
| 22,47,72,97 | |||||
| 23,48,73,98 | |||||
| 24,49,74,99 | |||||
| 25,50,75,00 |
Для всех вариантов требуемое значение ДПР равно 10 psi (0,7 атм).
Задача №2
Рассчитать, какое количество алкилата необходимо добавить, чтобы получить товарный автомобильный бензин с моторным октановым числом (МОЧ) равным 80,0 и исследовательским октановым числом (ИОЧ) равным 89,0. Октановые характеристики алкилата: МОЧ – 95,0 и ИОЧ – 97,0. Компоненты товарного бензина и их октановые характеристики:
| Компоненты | Объем, баррель | МОЧ | ИОЧ |
| 1. Прямогонный бензин | V1 | 61,0 | 66,0 |
| 2. Риформат | V2 | 84,0 | 94,0 |
| 3. Бензиновая фракция гидрокрекинга | V3 | 73,5 | 75,5 |
| 4. Крекинг-бензин | V4 | 77,0 | 92,5 |
| 5. н-бутан | V5* | 92,0 | 93,0 |
| Всего |
*- V5 берется из предыдущей задачи (по результатам расчетов)
V1, V2, V3, V4 такие же, что и в предыдущей задаче (в соответствии с вариантом).
Контрольные задачи
1. В результате прямой перегонки нефти получено в час 33800 кг бензиновой фракции (93—123°С), массовые доли компонентов в которой равны: парафины 27,4%, непредельные 0,5%, ароматические 0,7%, нафтены 71,4%. Определить компонентный состав фракции и массовый расход нефти, если выход фракции составляет 48% от общего расхода нефти, поступающей на установку прямой перегонки.
2. В результате прямой перегонки нефти получено в час 37 000 кг бензиновой фракции (58—93°С), массовые доли компонентов в которой равны: парафины 37,4%, ароматические 0,5%, нафтены 62,1%. Определить компонентный состав фракции и массовый расход нефти, если выход фракции составляет 7% от общего расхода нефти, поступающей на установку прямой перегонки.
3. В результате прямой перегонки нефти получено в час 34 000 кг бензиновой фракции (123—153 °С), массовые доли компонентов в которой: парафины 18,8%, ароматические 4,7,%, непредельные 0,5%, нафтены 76%. Определить компонентный состав фракции и массовый расход нефти, если выход фракции составляет 18% от общего (расхода нефти, поступающей на установку прямой перегонки.
4. В результате прямой, перегонки нефти получено в час 52 000 кг бензиновой фракции (58—93°С), массовые доли компонентов в которой равны: парафины 4,9%, непредельные 37,9%, ароматические 56,2%, нафтены 1,0%. Определить компонентный состав фракции и массовый расход нефти, если выход фракций составляет 62% от общего расхода нефти, поступающей на установку прямой перегонки.
5. В результате пиролиза нефти получено в час 71 000 кг бензиновой фракции (93—123оС), массовые доли компонентов в которой равны: парафины 7,1%, непредельные 43%, ароматические 48,2%, нафтены 1,7%. Определить компонентный состав фракции и массовый расход нефти, если выход фракции составляет 68% от общего расхода нефти, поступающей на установку пиролиза.
6. В результате пиролиза нефти получено в час 68 000 кг бензиновой фракции (123—153 оС), массовые доли компонентов в которой равны: парафины 10,2%, непредельные 47,3%, ароматические 40,3%, нафтены 2,2%. Определить компонентный состав фракций и массовый расход нефти, если выход фракции составляет 70% от общего расхода нефти, поступающей на установку пиролиза.
7. При коксовании нефтяных остатков образуются нефтепродукты следующего состава (в массовых долях): 28% нефтяного кокса, 60% жидких дистиллятов, 12% крекинг-газа. Рассчитать компонентный состав указанных продуктов, если на установку подают 38 800 кг нефтяного остатка в час, а степень его конверсии составляет 90%.
8. Определить состав крекинг-газа в массовых долях, если газ состоит (в объемных долях) из водорода (4 %), метана (41 %), этана (18 %), пропана (15%), бутана (6%), этилена (3%), пропилена (8%), и бутенов (5%).
9. Перевести объемные доли в массовые доли (%)
для крекинг-газа следующего состава: водород 3%, метан 48%, этан 17%; пропан 35%, бутан 5% этилен 2%, пропилен 6%, бутены 4%.
10. Перевести объемные доли в массовые доли (%) для крекинг-газа, полученного газофазным крекингом дистиллятов прямой гонки и имеющего следующий состав: водород 9%, метан 28%, этан 14%, пропан 4%, бутан 1,5%, этилен 22%, пропилен 15%, бутены 6,5%.
5. Контрольные вопросы
1. Цель и задачи товароведения
2. Этапы развития товароведения
3. Основные положения системы стандартизации в РФ
4. Задачи нефтяного товароведения
5. Общая характеристика основных нефтепродуктов
6. Элементный состав нефтей
7. Фракционный состав нефтей
8. Пределы выкипания промышленных фракций прямой перегонки нефти
9. Групповой состав нефти
10. Гетероатомные соединения нефти
11. Классификация нефтей по ГОСТ Р 51858-2002
12. Классифкация нефтепродуктов по ГОСТ Р 28576-90 (ИСО 8681-86)
13. Виды топлив и их краткая характеристика
14. Классификация топлив по ГОСТ Р 28577.0-90 (ИСО 8216/0-86)
15. Характеристика основных показателей качества автомобильных бензинов
16. Сравнительная характеристика качества бензинов по российским и европейским стандартам
17. Охарактеризовать основные показатели качества дизельных топлив
18. Марки дизельных топлив, производимых по ГОСТ 305-82
19. Сравнительная характеристика качества дизельных топлив, производимых по российским и европейским стандартам
20. Марки и основные показатели качества реактивных топлив (авиационных керосинов)
21. Классификация и назначение смазочных масел
22. Международная классификация смазочных материалов по ГОСТ 28549.0-90 (ИСО 6743/0-81)
23. Классификация моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 по эксплуатационным свойствам и вязкости
24. Международная классификация моторных масел по вязкости (SAE)
25. Принцип классификации моторных масел по области применения (API)
26. Соответствие отечественных и зарубежных (по API) марок моторных масел
27. Назначение и типы нефтяных битумов
28. Классификация дорожных битумов по ГОСТ 22245-90
29. В каких единицах и на каких приборах определяется температура размягчения битумов
30. Марки и назначение нефтяных коксов
31. Виды, назначение и содержание стандартов
32. Формы сертификации продукции
33. Основные физико-химические свойства моторных масел
34. Классификация трансмиссионных масел по ГОСТ 17749.2-85
35. Что такое пенетрация битумов
36. Классификация кровельных битумов по ГОСТ 9548-74