Обоснование ассортимента получаемых фракций.
В соответствии с заданием при первичной перегонке Марковской нефти планируется получать следующие продукты:
- Газ. Газы, растворенные в нефти в количестве 3,42 % мас. на нефть и полученные при первичной перегонке нефти, состоят в основном из метановой и бутановой фракций (см. табл. 1.2). Они являются сырьем газофракционирующих установок и могут служить в качестве топлива (бытовой сжиженный газ).
- Фракция НК - 70оС используется как сырье процесса каталитической изомеризации или как компонент товарного бензина. Непосредственно об этой фракции данных нет. Фракция НК - 60оС на 100% состоит из парафиновых углеводородов. Фракция 60 - 95оС содержит 7% ароматических углеводородов, 25% нафтеновых и 68% парафиновых углеводородов (табл. 1.4), её можно использовать в качестве растворителя или компонента низкооктановых бензинов. Октановое число фракции может быть повышено на установке изомеризации и селективного гидрокрекинга.
- Фракции 70-120 и 120-180оС служат в качестве сырья каталитического риформинга для получения компонентов высокооктанового бензина. Фракция 120-180оС может использоваться также для получения компонента реактивного топлива. Во фракции 85-180оС обнаружена сера 0,70% мас. (табл. 1.5).
- Фракция 180-230оС. Эта фракция может использоваться как компонент реактивного или дизельного топлив. Во фракции 120-230оС обнаружена сера 0,90% мас. (табл. 1.6).
- Фракции 230-290 и 290-350оС являются фракциями дизельного топлива. Цетановое число объединенной фракции 230-350оС равно 59. Во фракции 230-350оС обнаружена сера 0,82% мас. (табл. 1.7).
- Фракция 350-475оС - вакуумный газойль. Фракция может использоваться как сырье процессов гидрокрекинга или каталитического крекинга. Фракция содержит базовые масла. Индекс вязкости фракций масел 85 пунктов (табл. 1.9), но их выход небольшой, потому их переработка нецелесообразна.
- Фракция, выкипающая при температурах выше 475оС - гудрон. Фракция используется как сырье установок коксования с целью углубления переработки нефти, висбрекинга для производства котельных топлив и производства битума.
В табл. 2.1 -2.3 проведено сравнение физико-химических свойств различных фракций со свойствами некоторых товарных топлив.
Таблица 2.1
Характеристика автомобильного бензина класса «Евро 4»
и фракции нефти 28-180°С
| № | Показатели | Бензин класса «Евро 4» | Фракция 28-180 оС |
| Массовая доля серы, мг/кг | Не более 0,005 | 0,75 | |
| Объемная доля бензола, %об. | Не более 1 | - | |
| Концентрация железа, мг/дм3 | Отсутствие | - |
Продолжение табл. 2.1
| № | Показатели | Бензин класса «Евро 4» | Фракция 28-180 оС |
| Концентрация марганца, мг/дм3 | Отсутствие | - | |
| Концентрация свинца, мг/дм3 | Отсутствие | - | |
| Массовая доля кислорода, %масс. | Не более 2,7 | - | |
| Объемная доля углеводородов, %об.: | |||
| - ароматических | Не более 35 | - | |
| - олефиновых | Не более 18 | - | |
| Октановое число: | |||
| - по исследовательскому методу | Не менее 95 | ||
| - по моторному методу | Не менее 85 | ||
| Давление паров, кПа: | |||
| - в летний период | Не более 45-80 | - | |
| - в зимний период | Не более 50-100 | - | |
| Объемная доля оксигенатов, %об.: | |||
| - метанола | отсутствие | - | |
| - этанола | Не более 5 | - | |
| - изопропанола | Не более 10 | - | |
| - третбутанола | Не более 7 | - | |
| - изобутанола | Не более 10 | - | |
| - эфиров, содержащих 5 или болееатомов углерода в молекуле | Не более15 | - | |
| - других оксигенатов (с температурой конца кипения не выше 210ºС) | Не более 10 | - |
Из табл. 2.1 видно, что для прямогонной фракции нефти 28-180 ºС представлена только часть параметров, характеризующих экологически чистые автомобильные бензины. Октановое число фракции может быть повышено на установке каталитического риформинга. Необходима гидроочистка
Таблица 2.2
Характеристика экологически чистого дизельного топлива
и фракции нефти 180-350°С
| № | Показатели | Евро-2 | Евро-3 | Евро-4 | Фракция 180-350 оС |
| 1. | Цетановое число, не менее | Не менее 51 | Не менее 55 | Не менее 55 | 58,5 |
| 2. | Фракционный состав перегоняется при температуре, °С: | ||||
| 50 % | Не выше 280 | Не выше 280 | Не выше 255 | ||
| 95 % | Не выше 360 | Не выше 340 | Не выше 340 | ||
| 3. | Кинематическая вязкость, мм2/с, при 20 °С | 3-6 | 1,8-5,0 | 1,5-4,0 | 4,5 |
| 4. | Температура застывания, °С | -10 | -10 | -10 | -33 |
| 5. | Температура помутнения, °С | -5 | -5 | -5 | -29 |
| 6. | Температура вспышки в закрытом тигле, °С | Не менее 40 | Не менее 35 | Не менее 30 | |
| 7. | Содержание серы, ppm | Не более 350 | Не более 50 | Не более 50 | |
| 8. | Содержание полиароматических углеводородов, %мас. | Не более 11 | Не более | Не более | - |
| 9. | Плотность при 15 °С, кг/м3 | 820-845 | 821,2 |
В табл. 2.2 проведено сравнение физико-химических свойств фракции нефти 180-350 оС со свойствами некоторых товарных дизельных топлив. Из таблицы видно, что данная фракция не соответствует требованиям ГОСТа по таким показателям, как содержание серы. Данные о содержании серы во фракции свидетельствуют о необходимости подвергнуть ее гидроочистке. По температурам застывания и помутнения фракция удовлетворяет требованиям, предъявляемым ко всем видам дизельных топлив.
Таблица 2.3
Характеристики реактивных топлив (ГОСТ 10227)
и фракций нефти 120-230°С
| № | Показатели | Реактивные топлива | Фракция 120-230 °С | |
| ТС-1 | Jet A | |||
| 1. | Плотность при 20оС, кг/м3, не менее | - | 775,2 | |
| Плотность при 15оС, кг/м3, в пределах | - | 775-840 | ||
| 2. | Фракционный состав, оС,: | |||
| - температура начала перегонки | Не выше 150 | - | ||
| -10% отгоняется при температуре | Не выше 165 | |||
| -50% отгоняется при температуре | Не выше 195 | определяется, не нормируется | ||
| -90% отгоняется при температуре | Не выше 230 | |||
| -98% отгоняется при температуре | Не выше 250 | - | ||
| конец кипения | - | - | ||
| 3. | Кинематическая вязкость, мм2/с: | |||
| - при 20оС | Не менее 1,30 | - | 1,32 | |
| - при минус 20 оС | - | Не более 8 | - | |
| - при минус 40 оС | Не более 8 | - | - | |
| 4. | Низшая теплота сгорания, кДж/кг | Не менее 43120 | Не менее 42800 | |
| 5. | Высота некоптящего пламени, мм | Не менее 25 | Не менее 20 | |
| 6. | Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива | Не более 0,7 | Не более 0,1 | 1,7 |
| 7. | Йодное число, г I2/100г топлива | Не более 2,5 | - | 1,3 |
| 8. | Температура вспышки, оС | Не ниже 28 | Не ниже 38 | |
| 9. | Температура начала кристаллизации, оС | Не выше -60 | - | -60 |
| 10. | Температура застывания, оС | - | Не выше -40 | - |
| 11. | Содержание ароматических углеводородов, %масс. | Не более 22 | Не более (20) | 16,0 |
| 12. | Содержание общей серы, %масс. | Не более 0,2 | Не более 0,3 | 0,90 |
| 13. | Содержание меркаптановой серы, %мас. | Не более 0,003 | Не более 0,003 | 0,47 |
| 14. | Зольность, %мас. | Не более 0,003 | - | - |
Из табл. 2.3 видно, что для фракции нефти 120-230 оС, часть параметров прямогонной фракции не соответствуют параметрам, характеризующим реактивное топливо. По низшей теплоте сгорания, температуре начала кристаллизации, ароматических углеводородов фракция удовлетворяет требованиям, предъявляемым ко всем топливам. Необходима гидроочистка.