Методические рекомендации по выполнению внеурочной самостоятельной работы

Государственное профессиональное образовательное учреждение

Ярославской области

Ярославский химико-технологический техникум

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению внеаудиторных самостоятельных работ

по МДК. 01.01 Ведение технологического процесса нефтепереработки

по профессии «Оператор нефтепереработки»

Разработчик:

мастер п/о

Т.Е.Абрамова

Ярославль

2016

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка ………………………………………………………… 3

Критерии оценки результатов внеаудиторной самостоятельной работы …... 4

Правила оформления работ ……………………………………………………  5

Перечень самостоятельных работ ……………………………………………. 10

Тема 1. Нефть и ее значение ………………………………………………….  13

Тема 2. Первичная переработка нефти ………………………………….…… 18

Тема 3. Термические процессы переработки нефти ………………………... 26

Тема 4. Термокаталитические процессы переработки нефти ……………… 30

Тема 5. Переработка нефтяных газов ……………………………...………… 38

Тема 6. Современный нефтеперерабатывающий завод …………………….. 41

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Пояснительная записка

Методические рекомендации для организации самостоятельной работы по МДК. 01.01 Ведение технологического процесса нефтепереработки предназначены для обучающихся первого курса по профессии «Оператор нефтепереработки».

В соответствии с учебным планом на самостоятельную работу обучающихся отводится 82  часа.

Организация самостоятельной работы направлена на формирование следующих компетенций:

Ø способности к самообразованию;

Ø способности работать самостоятельно;

Ø способности планировать и распределять свое время.

Задания из перечня самостоятельных работ обучающихся выполняют индивидуально при консультационно-координирующей помощи преподавателя.

Основная цель самостоятельной работы обучающихся состоит в овладении фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности.

Задачами организации самостоятельной работы обучающихся являются:

Ø развитие способности работать самостоятельно, формирование самостоятельности мышления и принятия решений;

Ø развитие активности и познавательных способностей обучающихся, развитие исследовательских умений;

Ø стимулирование самообразования и самовоспитания;

Ø развитие способности планировать и распределять свое время.

Критерии оценки результатов внеаудиторной самостоятельной работы

Ø уровень освоения обучающимся учебного материала;

Ø умение обучающегося использовать теоретические знания при выполнении практических задач;

Ø сформированность общеучебных умений;

Ø обоснованность и четкость изложения ответа;

Ø оформление материала в соответствии с требованиями.

Правила оформления работ

Требования к презентации

Титульный слайд должен содержать: наименование учебного учреждения, название презентации, ФИО автора, № группы, город, год. (ПРИЛОЖЕНИЕ 1)

На втором слайде указывается содержание работы, которое лучше оформить в виде гиперссылок. (ПРИЛОЖЕНИЕ 2)

На последнем слайде указывается список используемых информационных ресурсов, оформленных в соответствии с требованиями, интернет-ресурсы указываются в последнюю очередь. (ПРИЛОЖЕНИЕ 3)

Требования к оформлению слайдов

Стиль	Ø необходимо соблюдать единый стиль оформления; Ø нужно избегать стилей, которые будут отвлекать от самой презентации;
Использование цвета	Ø на одном слайде рекомендуется использовать не более трех цветов: один для фона, один для заголовков, один для текста; Ø для фона и текста используются контрастные цвета.
Анимационные эффекты	Ø нужно использовать возможности компьютерной анимации для представления информации на слайде; Ø не стоит злоупотреблять различными анимационными эффектами; Ø анимационные эффекты не должны отвлекать внимание от содержания информации на слайде

Представление информации

Содержание информации	Ø Следует использовать короткие слова и предложения; Ø время глаголов должно быть везде одинаковым; Ø следует использовать минимум предлогов, наречий, прилагательных; Ø заголовки должны привлекать внимание аудитории
Расположение информации на странице	Ø предпочтительно горизонтальное расположение информации; Ø наиболее важная информация должна располагаться в центре экрана; Ø если на слайде располагается картинка, надпись должна располагаться под ней.
Шрифты	Ø Для заголовков 20-24; Ø Для остальной информации 16-18; Ø Нельзя смешивать разные типы шрифтов в одной презентации; Ø Для выделения информации следует использовать жирный шрифт, курсив.
Способы выделения информации	Следует использовать: Ø Рамки, границы, заливку; Ø Разные цвета шрифтов, штриховку, стрелки; Ø Рисунки, диаграммы, схемы для иллюстрации наиболее важных фактов.
Объем информации	Ø не стоит заполнять один слайд слишком большим объемом информации (не более 13 строк текста). Ø наибольшая эффективность достигается тогда, когда ключевые пункты отражаются по одному на каждом отдельном слайде.
Виды слайдов	Для обеспечения разнообразия следует использовать разные виды слайдов: с текстом, с таблицами, с диаграммами.

  Правила оформления источников информации

Ø Технология лекарств: в 2 т. / под ред. И. А. Муравьёва. – М.: Медицина, 1980. – 390 с.

Ø Медицинская энциклопедия Видаль [Электронный ресурс] -: URL: http://www.vidal.ru/poisk_preparatov/thrombo-ass.htm. 15.12.2013 г.

Требования к оформлению реферата

1.          Структура работы

1.          Титульный лист

2.          Содержание

3.          Введение

4.          Основная часть

5.          Заключение

6.          Список используемой литературы

Заголовки  структурных  элементов  документа  записывают  симметрично тексту с прописной буквы (можно полужирным шрифтом), без точки в конце. Рекомендуемый объем работы  5-20 страниц.

2.          Требования к содержанию структурных элементов

Титульный лист

     Титульный лист является обязательным элементом работы. Образец титульного листа (Приложение 4)

Содержание

Содержание включает: введение, заголовки всех разделов, подразделов,  заключение,  список  использованной литературы с указанием номеров страниц, на которых размещается начало материала каждой части.  Перед заголовками  нумеруемых частей (разделов, подразделов) записывают их номера. Образец содержания в Приложении 5.

Введение. Во введении указывается проблема, цель и задачи исследования. Введение - 1 страница.

Содержание работы. Раскрывает тему реферата. Рекомендуемый объем 10 -15 страниц.

Заключение. Заключение должно содержать окончательные выводы выполненной работы.

Список использованных источников

      В списке используемых источников библиографические описания располагаются в алфавитном порядке. Образец оформления списка в Приложении 6.

3. Требования к оформлению РАБОТЫ

1. Общие требования

1)         Работа выполняется на одной стороне листа белой бумаги формата А4 (210х297 мм) одним из следующих способов:

-            с применением  печатающих и графических устройств ЭВМ: гарнитура шрифта Times New Roman, кегль 14, цвет - черный, междустрочный интервал – одинарный;

-            рукописным: чернилами или пастой  одного цвета (черного, синего или фиолетового), почерк должен быть разборчивым, понятным для чтения; расстояние между строчками рукописного текста должно быть 8 - 10 мм.

2)         Размеры полей: левого - 30 мм, правого - 10 мм, верхнего и нижнего - 20 мм. Абзацные отступы должны быть одинаковы по всему тексту.

2. Построение основной части документа

1)         Текст основной части документа при необходимости разделяют на разделы и подразделы, пункты и подпункты. Каждый раздел, как и каждый элемент документа, следует начинать с нового листа (страницы) и иметь порядковые номера.

2)         Разделы и подразделы должны иметь содержательные заголовки. 

3)         Нумерация страниц документа должна быть сквозной. Первой страницей является титульный лист, на титульном листе номер страницы не ставится. На последующих страницах номер проставляют арабскими цифрами в правом верхнем или нижнем углу листа.

4)         При ссылке на источник, описание которого включено в список использованных источников, в тексте документа после упоминания о нем проставляют в квадратных скобках номер, под которым он значится в списке, например, [18]. 

3. Изложение текста документа

1)         Текст документа должен быть кратким, четким.

2)         В тексте документа не допускается:

-            применять обороты разговорной речи;

-            применять произвольные словообразования;

-            применять сокращения слов, кроме установленных правилами русской орфографии.

Перечень самостоятельных работ

№ работы	Тема и содержание работы	Кол-во часов
Тема 1. Нефть и ее значение		15
1	Основные понятия органической химии Создание презентации на темы «Получение и применение алканов», «Получение и применение алкенов», «Получение и применение алкинов», «Получение и применение диенов», «Применение ароматических углеводородов» (по группам)	4
2	Общая характеристика нефти и нефтепродуктов Подготовить сообщения по теме «Происхождение нефти»,  «История нефти»	2
3	Химический состав нефти Составить таблицу «Химический состав нефти»	1
4	Физико-химические свойства нефти и нефтепродуктов Подготовить сообщение на тему  «Основные тепловые свойства нефтяных фракций», «Оптические свойства нефти и нефтепродуктов»	2
5	Добыча нефти Подготовить  сообщение на тему: «Способы добычи нефти»	2
6	Транспортировка нефти Написать реферат на тему  «Подготовка нефти к транспортировке»	4
Тема 2. Первичная перегонка нефти		25
7	Примеси нефти Составить таблицу «Примеси нефти»	1
8	Нефтяные эмульсии Составить таблицу «Способы разрушения нефтяных эмульсий»	1
9	Технологическая схема обессоливания нефти (ЭЛОУ) Составить сравнительную таблицу «Электродегидраторы»	1
10	Технологическая схема обессоливания нефти (ЭЛОУ) Начертить технологическую схему с описанием	4
11	Охрана труда при обслуживании установок ЭЛОУ Составить инструкцию по охране труда на установке ЭЛОУ	2
12	Первичная перегонка нефти Подготовить сообщение на тему «Назначение первичной перегонки нефти»	2
13	Ректификационные колонны Составить сравнительную таблицу «Ректификационные колонны»	1
14	Технологическая схема атмосферной перегонки нефти Начертить технологическую схему АТ с описанием	4
15	Технологическая схема вакуумной перегонки нефти. Начертить технологическую схему ВТ  с описанием	4
16	Технологическая схема АВТ Подготовить сообщение на тему «Контрольно-измерительные приборы, применяемые в процессах нефтепереработки	2
17	Основная аппаратура установок первичной перегонки нефти Составить таблицу «Оборудование установок первичной перегонки нефти»	1
18	Охрана труда при работе на установках АТ и АВТ Составить инструктаж по технике безопасности при работе на установке АТ и АВТ	2
Тема 3. Термические процессы переработки нефти		17
19	Теоретические основы термической переработки нефти Подготовить презентацию «Виды термической переработки нефти»	4
20	Технологическая схема термического крекинга Начертить технологическую схему термического крекинга с описанием	4
21	Основная аппаратура установок термического крекинга Составить таблицу «Основное оборудование термического крекинга»	1
22	Коксование Начертить технологическую схему коксования с описанием	4
23	Пиролиз Начертить технологическую схему пиролиза  с описанием	4
Тема 4. Термокаталитические процессы переработки нефти		17
24	Катализаторы Составить таблицу «Классификация катализаторов»	1
25	Термокаталитических процессов переработки нефти Составить презентацию «Виды термокаталитических процессов переработки нефти»	4
26	Технологическое оформление процесса каталитического крекинга Начертить технологическую схему каталитического крекинга с описанием	4
27	Каталитический риформинг Начертить технологическую схему каталитического риформинга	4
28	Гидрокрекинг Начертить технологическую схему гидрокрекинга	4
Тема 5. Переработка нефтяных газов		4
29	Переработка  нефтяных газов Написать реферат на тему «Переработка нефтяных газов на промыслах»	4
Тема 6. Современный нефтеперерабатывающий завод		4
30	Современный нефтеперерабатывающий завод Создать презентацию на тему «Нефтеперерабатывающий завод»	4

Тема 1. Нефть и ее значение

Нефть и газ – уникальные и исключительно полезные ископаемые.

Продукты их переработки применяют практически во всех отраслях промышленности, на всех видах транспорта, в военном и гражданском строительстве, сельском хозяйстве, энергетике, в быту и т. д. Из нефти и газа вырабатывают разнообразные химические материалы, такие как пластмассы, синтетические волокна, каучуки, лаки, краски, дорожные и строительные битумы, моющие средства и многое другое. Не зря нефть называют «черным золотом».

Нефть представляет собой подвижную маслянистую горючую жидкость легче воды от светло-коричневого до черного цвета со специфическим запахом.

С позиций химии нефть – сложная исключительно многокомпонентная взаиморастворимая смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов различного химического строения с числом углеродных атомов до 100 и более с примесью гетероорганических соединений серы, азота, кислорода и некоторых металлов. По химическому составу нефти различных месторождений весьма разнообразны.

Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на

индивидуальные соединения со строго определенными физическими константами, в частности температурой кипения при данном давлении. Принято разделять нефти и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты принято называть фракциями или дистиллятами.

Наиболее важный показатель качества нефти, определяющий выбop метода переработки, ассортимент и эксплуатационные свойства получаемых нефтепродуктов, – химический состав и его распределение по фракциям.

Нефть и нефтепродукты представляют собой достаточно сложные смеси углеводородов и их гетеропроизводных. Анализ таких смесей с выделением индивидуальных соединений требует много времени. Поэтому в технологических расчетах при определении качества сырья, продуктов нефтепереработки и нефтехимии часто пользуются данными технического анализа. Последний состоит в определении некоторых физико-химических и

эксплуатационных свойств нефтепродуктов. С этой целью используют следующие методы, в комплексе дающие возможность характеризовать товарные свойства нефтепродуктов в различных условиях эксплуатации, связать их с составом анализируемых продуктов, дать рекомендации для наиболее рационального их применения:

1) химические, использующие классические приемы аналитической химии;

2) физические – определение плотности, вязкости, температуры плавления, замерзания и кипения, теплоты сгорания, молекулярной массы, а также некоторых условных показателей;

3) физико-химические – колориметрия, потенциометрическое титрование, нефелометрия, рефрактометрия, спектроскопия, хроматография;

4) специальные испытания эксплуатационных свойств и состава анализируемых продуктов (определение октанового и цетанового числа моторных топлив, химической стабильности топлив и масел, коррозионной активности, температуры вспышки и воспламенения).

Нефть представляет собой вязкую, маслянистую жидкость с характерным запахом. Цвет ее зависит от растворенных в ней смол: темно-бурая, буро-зеленоватая, а иногда светлая, почти бесцветная. На свету нефть слегка флуоресцирует. Под действием ультрафиолетового света нефть светится голубым или желто-бурым светом, это используют при поиске нефти.

Плотность нефти зависит от месторождений и колеблется от 0,77 до 0,980 г/см3 (легкая<0,85, средняя 0,85– 0,90, тяжелая>0,90). Более 80 % доказанных мировых запасов нефти относится к тяжелому типу нефтей, характеризующихся высокой плотностью и большим содержанием асфальтенов, металлов (ванадий, никель) и серы.

Кинематическая вязкость большинства нефтей редко превышает 40–60 мм2/с при 20 °С, что зависит от содержания в ней асфальтосмолистых веществ.

Теплота сгорания нефти 43,7–46,2 МДж/кг. Для сравнения, теплоты сгорания таких альтернативных топлив, как водород – 103 МДж/кг, этиловый спирт – 26 МДж/кг.

В воде нефть не растворяется, поскольку она легче воды, то образует на водной поверхности растекающиеся (до мономолекулярного слоя) пятна, а при интенсивном перемешивании образует стойкие, медленно расслаивающиеся эмульсии.

В состав нефти входит около 425 углеводородов и 320 гетеросоединений.

Так как нефть представляет сложную смесь индивидуальных углеводородов, то она не имеет определенных физических констант, таких, как температура кипения, температура застывания и др.

Задания для внеаудиторной самостоятельной работы

Основные понятия органической химии

1.     Создание презентации на темы «Получение и применение алканов», «Получение и применение алкенов»,  «Получение и применение алкинов», «Получение и применение диенов», «Применение ароматических углеводородов» (по группам)

Создание презентаций осуществляется по группам по 2 человека. Выполняется в соответствии с требованиями по оформлению презентаций.

Каждая презентация должна отвечать на следующие вопросы:

1.     Понятие алканов (алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов);

2.     Методы получения алканов (алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов);

3.     Области применения алканов (алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов) с примерами.

Общая характеристика нефти и нефтепродуктов

2. Подготовить сообщения по теме «Происхождение нефти»,  «История нефти»

План сообщения «Происхождение нефти»:

1. Основные гипотезы происхождения нефти;

2. Гипотеза неорганического происхождения нефти;

3. Космическая гипотеза происхождения нефти;

4. Гипотеза органического (биогенного) происхождения нефти;

5. Доказательства биогенной гипотезы;

План сообщения «История нефти»

1. Перечислить основные даты упоминания нефти в мировой истории;

2. Основные способы применения нефти в мировой истории;

3. Открытие первых скважин и становление промышленного применения нефти;

4. Первые нефтеперерабатывающие заводы;

5. Современное состояние нефтеперерабатывающей отрасли.

Химический состав нефти

3. Составить таблицу «Химический состав нефти»

№ пп	Фракция	Примерное содержание	Основные УВ, входящие в состав фракции	Значение наличия данной фракции

Физико-химические свойства нефти и нефтепродуктов

4. Подготовить сообщение на тему  «Основные тепловые свойства нефтяных фракций», «Оптические свойства нефти и нефтепродуктов»

План сообщения «Основные тепловые свойства нефтяных фракций»:

1. Теплопроводность;

2. Теплоемкость;

3. Энтальпия;

4. Теплота сгорания.

План сообщения «Оптические свойства нефти и нефтепродуктов»

1. Цвет;

2. Флуоресценция;

3. Показатель преломления.

Добыча нефти

5. Подготовить  сообщение на тему: «Способы добычи нефти»

План сообщения «Способы добычи нефти»:

1. Понятие «скважина»;

2. Понятие «бурение»;

3. Классификация способов бурения;

4. Буровые установки;

5. Буровое оборудование и инструмент.

Транспортировка нефти

6. Написать реферат на тему  «Подготовка нефти к транспортировке»

План реферата «Подготовка нефти к транспортировке»

1. Промысловая подготовка нефти;

2. Дегазация;

3. Обезвоживание;

4. Обессоливание;

5. Стабилизация.

Информационные источники

1.     Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В.Вержичинская, Н.Г.Дигуров, С.А.Синицин. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015. – 416 с.

2.     Переработка нефти. – 2-е изд., пересмотренное / [Пер. с англ. З.П.Свитанько]. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2014. – 224 с.

3.     Технология и оборудование процессов переработки нефти

и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев,

М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. —

868 с.

4.     Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А.Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

5.     Процессы переработки нефти / П.Г.Баннов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2000 – 224 с.

Тема 2. Первичная перегонка нефти

Чистая нефть, не содержащая неуглеводородных примесей, особенно солей металлов, и пресная вода взаимно нерастворимы, и при отстаивании эта смесь легко расслаивается. Однако при наличии в нефти таковых примесей система нефть–вода образует трудноразделимую нефтяную эмульсию.

Эмульсии представляют собой дисперсные системы из двух взаимно мало- или нерастворимых жидкостей, в которых одна диспергирована в другой в виде мельчайших капель (глобул). Жидкость, в которой распределены глобулы, является дисперсионной средой, а диспергированная жидкость — дисперсной фазой. Различают два типа нефтяных эмульсий: нефть в воде (Н/В) — гидрофильная и вода в нефти (В/Н) — гидрофобная. В первом случае нефтяные капли образуют дисперсную фазу внутри водной среды, во втором — капли воды образуют дисперсную фазу в нефтяной среде.

Вещества, способствующие образованию и стабилизации эмульсий, называются эмульгаторами; вещества, разрушающие поверхностную адсорбционную пленку стойких эмульсий — деэмульгаторами.

Эмульсии весьма устойчивы и для их разрушения применяются следующие методы:

1.                 Механический. Нефть отстаивается в отстойниках; центрифугирование; фильтрование;

2.                 Термический. Основан на разрушении пленки эмульсии при температуре больше 70 С.

3.                 Химический. Основан на применении деэмульгаторов (ПАВ).

4.                 Термохимический.  Заключается в одновременном воздействии температуры и деэмульгаторов.

5.                 Электрический. Он заключается в том, что под воздействием электрического поля высокого напряжения 15000В постоянного тока или 45000В переменного тока. Процесс разрушения эмульсии происходит между 2 электродами куда подается нефть, а в зоне электродов создается электрическое поле, вода диссоциирует и притягивается к электродам (она уплотняется из мелких капелек образуются крупные, которые под своим весом опускаются на низ аппарата).

Электрообработка эмульсий заключается в пропускании нефти через электрическое поле, преимущественно переменное промышленной частоты и высокого напряжения (15…44 кВ). В результате индукции электрического поля диспергированные капли воды поляризуются, деформируются (вытягиваются) с разрушением защитных пленок, и при частой смене полярности электродов (50 раз в секунду) увеличивается вероятность их столкновения и укрупнения, и в итоге возрастает скорость осаждения глобул с образованием отдельной фазы.

Технико-экономические показатели ЭЛОУ значительно улучшаются при применении более высокопроизводительных электродегидраторов за счет уменьшения количества теплообменников, сырьевых насосов, резервуаров, приборов КИПиА и т. д. (экономический эффект от укрупнения) и при комбинировании с установками прямой перегонки нефти за счет снижения капитальных и энергозатрат, увеличения производительности труда и т. д. (эффект от комбинирования). Так, комбинированный с установкой первичной перегонки нефти (АВТ) ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами типа 2ЭГ-160, по сравнению с отдельно стоящей ЭЛОУ с шаровыми, при одинаковой производительности (6 млн т/г) имеет примерно в 1,5 раза меньшие капитальные затраты, эксплуатационные расходы и себестоимость обессоливания.

В последние годы за рубежом и в нашей стране новые АВТ или комбинированные установки (типа ЛК-6у) строятся только с встроенными горизонтальными электродегидраторами высокой единичной мощности.

Перегонка (дистилляция) — это процесс физического разделения нефти и газов на фракции (компоненты), отличающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам (или температуре) кипения. По способу проведения процесса различают простую и сложную перегонку.

Простая перегонка осуществляется постепенным, однократным или многократным испарением.

Перегонка с постепенным испарением состоит в постепенном нагревании нефти от начальной до конечной температуры с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Этот способ перегонки нефти и нефтепродуктов в основном применяют в лабораторной практике при определении их фракционного состава.

При однократной перегонке жидкость (нефть) нагревается до заданной температуры, образовавшиеся и достигшие равновесия пары однократно отделяются от жидкой фазы — остатка. Этот способ, по сравнению с перегонкой с постепенным испарением, обеспечивает при одинаковых температуре и давлении большую долю отгона. Это важное его достоинство используют в практике нефтеперегонки для достижения максимального отбора паров при ограниченной температуре нагрева во избежание крекинга нефти.

Перегонка с многократным испарением заключается в последовательном повторении процесса однократной перегонки при более высоких температурах или низких давлениях по отношению к остатку предыдущего процесса.

Из процессов сложной перегонки различают перегонку с дефлегмацией и перегонку с ректификацией.

При перегонке с дефлегмацией образующиеся пары конденсируют и часть конденсата в виде флегмы подают навстречу потоку пара. В результате однократного контактирования парового и жидкого потоков уходящие из системы пары дополнительно обогащаются низкокипящими компонентами, тем самым несколько повышается четкость разделения смесей.

Перегонка с ректификацией — наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах — ректификационных колоннах — путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут одинаковыми и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия.

Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей.

Место ввода в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной секцией (зоной), где осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая — нижняя часть, в которой осуществляется ректификация жидкого потока, — отгонной, или исчерпывающей, секцией.

Различают простые и сложные колонны.

Простые колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта: ректификат (дистиллят), выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток — нижний жидкий продукт ректификации.

Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. Последний тип колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти.

Применяемые в нефте- и газопереработке ректификационные колонны подразделяются:

1) по назначению:

— для атмосферной и вакуумной перегонки нефти и мазута;

— вторичной перегонки бензина;

— стабилизации нефти, газоконденсатов, нестабильных бензинов;

— фракционирования нефтезаводских, нефтяных и природных газов;

— отгонки растворителей в процессах очистки масел;

— разделения продуктов термодеструктивных и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов и т. д.;

2) по способу межступенчатой передачи жидкости:

— с переточными устройствами (с одним, двумя или более);

— без проточных устройств провального типа;

3) по способу организации контакта парогазовой и жидкой фаз:

— тарельчатые;

— насадочные;

— роторные.

По типу применяемых контактных устройств наибольшее распространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны.

В ректификационных колоннах применяются сотни различных конструкций контактных устройств, существенно различающихся по своим характеристикам и технико-экономическим показателям. При этом в эксплуатации находятся наряду с самыми современными конструкциями контактные устройства таких типов (например, желобчатые тарелки и др.), которые, хотя и обеспечивают получение целевых продуктов, но не могут быть рекомендованы для современных и перспективных производств.

Рисунок 1 – Классификация контактных устройств массообменных процессов

Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компонентов товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех НПЗ. На них вырабатываются практически все компоненты моторных топлив, смазочных масел, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья. Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемых атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

В зависимости от направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными и соответственно этому – варианты переработки нефти. На установках AT осуществляют неглубокую перегонку нефти с получением топливных (бензиновых, керосиновых, дизельных) фракций и мазута. Установки ВТ предназначены для перегонки мазута. Получаемые на них газойлевые, масляные фракции и гудрон используют в качестве сырья процессов последующей (вторичной) переработки их с получением топлив, смазочных масел, кокса, битумов и других нефтепродуктов.

Современные процессы перегонки нефти являются комбинированными с процессами обезвоживания и обессоливания, вторичной перегонки и стабилизации бензиновой фракции: ЭЛОУ-AT, ЭЛОУ-АВТ, ЭЛОУ-АВТ-вторичная перегонка и т. д.

Задания для внеаудиторной самостоятельной работы

Примеси нефти

1. Составить таблицу «Примеси нефти»

№пп	Наименование примеси	Нормы содержания в нефти	Способы очистки

Нефтяные эмульсии

2. Составить таблицу «Способы разрушения нефтяных эмульсий»

№ пп	Способ разрушения	Принцип разрушения	Основные составляющие	Преимущества способа	Недостатки способа

Технологическая схема обессоливания нефти (ЭЛОУ)

3. Составить сравнительную таблицу «Электродегидраторы»

№ пп	Наименование электродегидратора	Рисунок	Принцип работы	Преимущества	Недостатки

Технологическая схема обессоливания нефти (ЭЛОУ)

4. Начертить технологическую схему с описанием.

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы ЭЛОУ, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Охрана труда при обслуживании установок ЭЛОУ

5. Составить инструкцию по охране труда на установке ЭЛОУ

План составления инструкции по охране труда на установке ЭЛОУ

1. Факторы установки, влияющие на здоровье человека;

2. Средства индивидуальной защиты, при работе на установке;

3. Требования техники безопасности перед началом работ;

4. Требования техники безопасности во время выполнения работ;

5. Требования техники безопасности после выполнения работ.

Первичная перегонка нефти

6. Подготовить сообщение на тему «Назначение первичной перегонки нефти»

План сообщения «Назначение первичной перегонки нефти»

1. Общее понятие первичной перегонки нефти;

2. Цель первичной перегонки нефти;

3. Сырье первичной перегонки нефти;

4. Продукты первичной перегонки нефти;

5. Основные процессы первичной перегонки нефти.

Ректификационные колонны

7. Составить сравнительную таблицу «Ректификационные колонны»

№ пп	Наименование контактного устройства	Рисунок контактного устройства	Принцип работы	Преимущества	Недостатки

Технологическая схема атмосферной перегонки нефти

8. Начертить технологическую схему АТ с описанием

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы атмосферной трубчатки, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Технологическая схема вакуумной перегонки нефти.

9. Начертить технологическую схему ВТ  с описанием

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы вакуумной трубчатки, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Технологическая схема АВТ

10. Подготовить сообщение на тему «Контрольно-измерительные приборы, применяемые в процессах нефтепереработки»

План сообщения «Контрольно-измерительные приборы, применяемые в процессах нефтепереработки»

1. Контрольно-измерительные приборы, применяемые для измерения давления;

2. Контрольно-измерительные приборы, применяемые для измерения температуры;

3. Контрольно-измерительные приборы, применяемые для измерения уровня;

4. Контрольно-измерительные приборы, применяемые для измерения расхода.

В сообщении необходимо привести виды КИП, принцип их работы.

Основная аппаратура установок первичной перегонки нефти

11. Составить таблицу «Оборудование установок первичной перегонки нефти»

№ пп	Наименование оборудования	Рисунок	Принцип работы	Назначение

Охрана труда при работе на установках АТ и АВТ

12. Составить инструктаж по технике безопасности при работе на установке АТ и АВТ

План составления инструкции по охране труда на установке АТ и АВТ

1. Факторы установки, влияющие на здоровье человека;

2. Средства индивидуальной защиты, при работе на установке;

3. Требования техники безопасности перед началом работ;

4. Требования техники безопасности во время выполнения работ;

5. Требования техники безопасности после выполнения работ.

Информационные источники

1.                 Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В.Вержичинская, Н.Г.Дигуров, С.А.Синицин. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015. – 416 с.

2.                 Переработка нефти. – 2-е изд., пересмотренное / [Пер. с англ. З.П.Свитанько]. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2014. – 224 с.

3.                 Технология и оборудование процессов переработки нефти

и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев,

М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. —

868 с.

4.                 Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А.Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

5.                 Процессы переработки нефти / П.Г.Баннов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2000 – 224 с.

Тема 3. Термические процессы переработки нефти

Под термическими процессами подразумевают процессы химических превращений нефтяного сырья — совокупности реакций крекинга (распада) и уплотнения, осуществляемые термически, т. е. без применения катализаторов. Основные параметры термических процессов, влияющие на ассортимент, материальный баланс и качество получаемых продуктов, — качество сырья, давление, температура и продолжительность термолиза.

В современной нефтепереработке применяются следующие типы термических процессов:

Термический крекинг высококипящего дистиллятного или остаточного сырья при повышенном давлении (2…4 МПа) и температуре 500…540 °С с получением газа и жидких продуктов.

С начала возникновения и до середины XX в. основным назначением этого «знаменитого» в свое время процесса было получение из тяжелых нефтяных остатков дополнительного количества бензинов, обладающих, по сравнению с прямогонными, повышенной детонационной стойкостью (60…65 пунктов по ОЧММ), но низкой химической стабильностью. В связи с внедрением и развитием таких более эффективных каталитических процессов, как каталитический крекинг, каталитический риформинг, алкилирование и др., процесс термического крекинга остаточного сырья как бензинопроизводящий ныне утратил свое промышленное значение. В настоящее время термический крекинг применяется преимущественно как процесс термоподготовки дистиллятных видов сырья для установок коксования и производства термогазойля. Применительно к тяжелым нефтяным остаткам промышленное значение в современной нефтепереработке имеет лишь разновидность этого процесса, получившая название висбрекинга, — процесс легкого крекинга с ограниченной глубиной термолиза, проводимый при пониженных давлении (1,5…3 МПа) и температуре с целевым назначением снижения вязкости котельного топлива.

Коксование — длительный процесс термолиза тяжелых остатков или ароматизированных высококипящих дистиллятов при невысоком давлении и температуре 470…540 °С. Основное целевое назначение коксования — производство нефтяных коксов различных марок в зависимости от качества перерабатываемого сырья. Побочные продукты коксования — малоценный газ, бензины низкого качества и газойли.

Пиролиз — высокотемпературный (750…800 °С) термолиз газообразного, легкого или среднедистиллятного углеводородного сырья, проводимый при низком давлении и исключительно малой продолжительности. Основным целевым назначением пиролиза является производство олефинсодержащих газов. В качестве побочного продукта при пиролизе получают высокоароматизированную жидкость широкого фракционного состава с большим содержанием непредельных углеводородов.

Процесс получения технического углерода (сажи) — исключительно высокотемпературный (свыше 1200 °С) термолиз тяжелого высокоароматизированного дистиллятного сырья, проводимый при низком давлении и малой продолжительности. Этот процесс можно рассматривать как жесткий пиролиз, направленный не на получение олефинсодержащих газов, а на производство твердого высокодисперсного углерода — продукта глубокого термического разложения углеводородного сырья, по существу на составляющие элементы.

Процесс получения нефтяных пеков (пекование) — новый внедряемый в отечественную нефтепереработку процесс термолиза (карбонизации) тяжелого дистиллятного или остаточного сырья, проводимый при пониженном давлении, умеренной температуре (360…420 °С) и длительной продолжительности. Помимо целевого продукта — пека — в процессе получают газы и керосино-газойлевые фракции.

Процесс получения нефтяных битумов — среднетемпературный продолжительный процесс окислительной дегидроконденсации (карбонизации) тяжелых нефтяных остатков (гудронов, асфальтитов деасфальтизации), проводимый при атмосферном давлении и температуре 250…300 °С.

Задания для внеаудиторной самостоятельной работы

Теоретические основы термической переработки нефти

1. Подготовить презентацию «Виды термической переработки нефти»

Презентацию необходимо выполнить в соответствии с требованиями.

План презентации:

1. Классификация термических процессов переработки нефти;

2. Термический крекинг – понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

3. Коксование - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

4. Пиролиз - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

5. Получение технического углерода - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

6. Получение нефтяных пеков - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

7. Получение нефтяных битумов - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

Технологическая схема термического крекинга

2. Начертить технологическую схему термического крекинга с описанием

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы термического крекинга, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Основная аппаратура установок термического крекинга

3. Составить таблицу «Основное оборудование термического крекинга»

№ пп	Наименование оборудования	Рисунок	Принцип работы	Назначение

Коксование

4. Начертить технологическую схему коксования с описанием

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы коксования, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Пиролиз

5. Начертить технологическую схему пиролиза  с описанием

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы пиролиза, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Информационные источники

1.                 Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В.Вержичинская, Н.Г.Дигуров, С.А.Синицин. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015. – 416 с.

2.                 Переработка нефти. – 2-е изд., пересмотренное / [Пер. с англ. З.П.Свитанько]. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2014. – 224 с.

3.                 Технология и оборудование процессов переработки нефти

и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев,

М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. —

868 с.

4.                 Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А.Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

5.                 Процессы переработки нефти / П.Г.Баннов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2000 – 224 с.

Тема 4. Термокаталитические процессы переработки нефти

Катализ (этот термин впервые был предложен шведским химиком Берцелиусом в 1835 г.) является исключительно эффективным методом осуществления в промышленности химических превращений. В настоящее время до 90 % всей химической продукции мира изготавливается каталитическим путем. От развития катализа в значительной степени зависит технический прогресс химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Катализ — многостадийный физико-химический процесс избирательного изменения механизма и скорости термодинамически возможных химических реакций веществом-катализатором, образующим с участниками реакций промежуточные химические соединения.

Различают положительный катализ — увеличение скорости реакции под влиянием катализатора — и отрицательный катализ, приводящий к уменьшению скорости химического превращения. Следует отметить, что под термином «катализ» подразумевают преимущественно только положительный катализ.

Важной особенностью катализа является сохранение катализатором своего состава в результате промежуточных химических взаимодействий с реагирующими веществами. Катализатор не расходуется в процессе катализа и не значится в стехиометрическом уравнении суммарной каталитической реакции. Это означает, что катализ не связан с изменением свободной энергии катализатора и, следовательно, катализатор не может влиять на термодинамическое равновесие химических реакций. Вблизи состояния равновесия катализатор в равной степени ускоряет как прямую, так и обратную реакции.

То, что катализатор не участвует в стехиометрическом уравнении реакций, не означает абсолютной неизменности его состава и свойств. Под влиянием реагентов, примесей, основных и побочных продуктов реакций, циркуляции и температуры катализатор всегда претерпевает физико-химические изменения. В этой связи в промышленных каталитических процессах предусматриваются операции замены, периодической или непрерывной регенерации катализатора.

Следующей важной особенностью катализа является специфичность действия катализатора. Нельзя рассматривать каталитическую активность как универсальное свойство катализатора. Многие катализаторы проявляют каталитическую активность в отношении одной или узкой группы реакций. Для каждой реакции целесообразно использовать свой наиболее активный и селективный катализатор.

Классификация катализа и каталитических реакций. По агрегатному состоянию реагирующих веществ и катализатора различают гомогенный катализ, когда реагенты и катализатор находятся в одной фазе, и гетерогенный катализ, когда каталитическая система включает несколько фаз. В нефтепереработке гетерогенный катализ, особенно с твердым катализатором, распространен значительно больше, чем гомогенный.

По природе промежуточного химического взаимодействия реагирующих веществ и катализатора катализ принято подразделять на следующие три класса:

1) гемолитический катализ, когда химическое взаимодействие протекает по гомолитическому механизму;

2) гетеролитический катализ — в случае гетеролитической природы промежуточного взаимодействия;

3) бифункциональный (сложный) катализ, включающий оба типа химического взаимодействия.

По гомолитическому, преимущественно так называемому электронному катализу протекают реакции окислительно-восстановительного типа (такой катализ поэтому часто называют окислительно-восстановительным): гидрирования, дегидрирования, гидрогенолиза гетероорганических соединений нефти, окисления и восстановления в производстве элементной серы, паровой конверсии углеводородов в производстве водорода, гидрирования окиси углерода до метана и др.

Каталитической активностью в отношении таких реакций обладают переходные металлы (с незаполненными d- или f-оболочками) первой подгруппы (Сu, Ag) и восьмой группы (Fe, Ni, Co, Pt, Pd) периодической системы Д. И. Менделеева, их окислы и сульфиды, их смеси (молибдаты никеля, кобальта, ванадаты, вольфраматы, хроматы), а также карбонилы металлов и др.

Гетеролитический, или так называемый ионный, катализ, имеет место в каталитических реакциях крекинга, изомеризации, циклизации, алкилирования, деалкилирования, полимеризации углеводородов, дегидратации спиртов, гидратации олефинов, гидролиза и многих других химических и нефтехимических процессах.

К катализаторам ионных реакций относят жидкие и твердые кислоты и основания (по этому признаку гетеролитический катализ часто называют кислотно-основным): H2SO4, HF, HCl1, Н3РО4, HNO3, СН3СООН, AlCl3, BF3, SbF3, окислы аюминия, циркония, алюмосиликаты, цеолиты, ионообменные смолы, щелочи и др.

В техническом катализе (например, в процессах каталитического риформинга и гидрокрекинга) нашли широкое применение бифункциональные катализаторы, состоящие из носителя кислотного типа (окись алюминия, алюмосиликаты, промотированные галоидами, цеолитом и др.) с нанесенным на него металлом — катализатором гемолитических реакций (Pt, Pd, Co, Ni, Mo и др.).

Гетерогенные катализаторы. Под термином «гетерогенный катализатор» подразумевают обычно твердый катализатор, нашедший преимущественное применение в каталитических процессах химической технологии.

Гетерогенные катализаторы должны удовлетворять определенным требованиям технологии каталитического процесса, основные из которых следующие:

1) высокая каталитическая активность;

2) достаточно большая селективность (избирательность) в отношении целевой реакции;

3) высокая механическая прочность к сжатию, удару и истиранию;

4) достаточная стабильность всех свойств катализатора на протяжении его службы и способность к их восстановлению при том или ином методе регенерации;

5) простота получения, обеспечивающая воспроизводимость всех свойств катализатора;

6) оптимальные форма и геометрические размеры, обусловливающие гидродинамические характеристики реактора;

7) небольшие экономические затраты на производство катализатора.

Обеспечение этих требований достигается главным образом при разработке состава и способа получения катализатора.

Активность катализатора определяется удельной скоростью данной каталитической реакции, т. е. количеством продукта, образующегося в единицу времени на единицу объема катализатора или реактора.

В подавляющем большинстве случаев в присутствии данного катализатора, помимо основной реакции, протекает еще ряд побочных параллельных или последовательных реакций. Доля прореагировавших исходных веществ с образованием целевых продуктов характеризует селективность катализатора. Она зависит не только от природы катализатора, но и от параметров каталитического процесса, поэтому ее следует относить к определенным условиям проведения реакции.

Стабильность является одним из важнейших показателей качества катализатора, характеризует его способность сохранять свою активность во времени. От нее зависят стабильность работы установок, продолжительность их межремонтного пробега, технологическое оформление, расход катализатора, материальные и экономические затраты, вопросы охраны окружающей среды и технико-экономические показатели процесса и др.

В процессе длительной эксплуатации катализаторы с определенной интенсивностью претерпевают физико-химические изменения, приводящие к снижению или потере их каталитической активности (иногда селективности), т. е. катализаторы подвергаются физической и химической дезактивации.

Физическая дезактивация (спекание) катализатора происходит под воздействием высокой температуры (в некоторых каталитических процессах) и водяного пара и при его транспортировке и циркуляции. Этот процесс сопровождается снижением удельной поверхности как носителя (матрицы) катализатора, так и активного компонента (в результате рекристаллизации — коалесценции нанесенного металла с потерей дисперсности).

Химическая дезактивация катализатора обусловливается:

1) отравлением его активных центров некоторыми содержащимися в сырье примесями, называемыми ядом (например, сернистыми соединениями в случае алюмоплатиновых катализаторов риформинга);

2) блокировкой его активных центров углистыми отложениями (коксом) или металлоорганическими соединениями, содержащимися в нефтяном сырье.

В зависимости от того, восстанавливается или не восстанавливается каталитическая активность после регенерации катализатора, различают соответственно обратимую и необратимую дезактивации. Однако даже в случае обратимой дезактивации катализатор в конечном счете «стареет» и приходится выгружать его из реактора.

Гетерогенные катализаторы редко применяются в виде индивидуальных веществ и, как правило, содержат носитель и различные добавки, получившие название модификаторов. Цели их введения разнообразны: повышение активности катализатора (промоторы), его избирательности и стабильности, улучшение механических и структурных свойств. Фазовые и структурные модификаторы стабилизируют соответственно активную фазу и пористую структуру поверхности катализатора.

В смешанных катализаторах, где компоненты находятся в соизмеримых количествах (например, в алюмокобальт- или алюмоникельмолибденовых катализаторах процессов гидроочистки нефтяного сырья) могут образоваться новые, более активные соединения, их твердый раствор в основном компоненте или же многофазные системы, обладающие специфическим каталитическим действием. Так, Со или Ni в отдельности обладают высокой де- и гидрирующей активностью, но исключительно чувствительны к отравляющему действию сернистых соединений. Мо в отношении этой реакции малоактивен, но обладает большим сродством к сернистым соединениям. Катализаторы, в которых одновременно присутствуют Мо и Со или Ni в оптимальных соотношениях, весьма эффективны в реакциях гидрогенолиза сернистых и других гетероорганических соединений нефтяного сырья.

Не менее важна роль носителей гетерогенных катализаторов, особенно в случае дорогостоящих металлических катализаторов (Pt, Pd, Ni, Со, Ag). Подбором носителя достигаются требуемые пористая структура, удельная поверхность, механическая прочность и термостойкость.

В качестве носителей используют окиси алюминия, алюмосиликаты, окиси хрома или кремния, активированный уголь, пемзу, кизельгур и другие природные и синтетические материалы.

Особый класс представляют цеолитсодержащие алюмосиликатные катализаторы крекинга нефтяного сырья. Главную роль в них играют кристаллические цеолиты, имеющие каркасную структуру с относительно большими сотообразными полостями, которые сообщаются окнами малых размеров, связывающими полости между собой.

Цеолиты диспергируются в аморфной матрице, которая выполняет роль носителя с крупными порами и при крекинге способствует первичному распаду высокомолекулярного нефтяного сырья и тем самым готовит сырье для последующих вторичных реакций на цеолите.

Большое влияние на качество катализатора оказывает способ его получения. Поскольку каталитическая реакция протекает на поверхности, целесообразно получить катализатор с максимально развитой поверхностью с большим количеством пор. Для разных реакций оптимальными могут быть узкие или, наоборот, более широкие поры, а также их комбинации. Не менее важны форма и размер зерен катализатора — от этого зависят удельная производительность, гидравлическое сопротивление слоя катализатора и конструкция реакционных аппаратов (со стационарным, движущимся или псевдоожиженным слоем катализатора). Кроме того, сама активность единицы поверхности катализатора зависит не только от его химического состава, но и от способа его приготовления.

Надо отметить, что в катализе одинаково важны как физические, так и химические закономерности каталитического действия. Так, без знания химической сущности (т. е. «химизма») катализа невозможен научно обоснованный подбор типа и химического состава катализатора.

А кинетическое описание каталитической реакции на данном катализаторе невозможно без знания закономерностей физических (точнее, физико-химических) процессов, протекающих на границе раздела фаз, например адсорбционных (хемосорбционных) процессов.

Процесс каталитического крекинга является одним из наиболее распространенных крупнотоннажных процессов углубленной переработки нефти и в значительной мере определяет технико-экономические показатели современных и перспективных НПЗ топливного профиля.

Основное целевое назначение каталитического крекинга — производство с максимально высоким выходом (до 50 % и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов — сырья для последующих производств высокооктановых компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метил-трет-бутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов — как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса (например, игольчатого).

В качестве сырья в процессе каталитического крекинга в течение многих десятилетий традиционно использовали вакуумный дистиллят (газойль) широкого фракционного состава (350…500 °С). В ряде случаев в сырье крекинга вовлекаются газойлевые фракции термодеструктивных процессов, гидрокрекинга, рафинаты процессов деасфальтизации мазутов и гудронов, полупродукты масляного производства и др.

Задания для внеаудиторной самостоятельной работы

Катализаторы

1. Составить таблицу «Классификация катализаторов»

№ пп	Вид катализатора	Принцип работы катализатора	Процессы, в которых применим данный вид катализатора	Преимущества	Недостатки

Термокаталитических процессов переработки нефти
2. Составить презентацию «Виды термокаталитических процессов переработки нефти»

План презентации:

1. Классификация каталитических процессов переработки нефти;

2. Каталитический крекинг – понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

3. Каталитический риформинг - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

4. Гидрокрекинг - понятие, назначение, сырье и продукты процесса, особенности процесса;

Технологическое оформление процесса каталитического крекинга

3. Начертить технологическую схему каталитического крекинга с описанием

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы каталитического крекинга, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Каталитический риформинг

4. Начертить технологическую схему каталитического риформинга

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы каталитического риформинга, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Гидрокрекинг

5. Начертить технологическую схему гидрокрекинга

В формате А4-А3 выполняется чертеж технологической схемы гидрокрекинга, с расшифровкой оборудования и кратким описанием принципа работы схемы.

Информационные источники

1.                 Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В.Вержичинская, Н.Г.Дигуров, С.А.Синицин. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015. – 416 с.

2.                 Переработка нефти. – 2-е изд., пересмотренное / [Пер. с англ. З.П.Свитанько]. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2014. – 224 с.

3.                 Технология и оборудование процессов переработки нефти

и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев,

М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. —

868 с.

4.                 Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А.Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

5.                 Процессы переработки нефти / П.Г.Баннов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2000 – 224 с.

Тема 5. Переработка нефтяных газов

Природные и попутные нефтяные (иначе нефтепромысловые)  углеводородные газы являются ценным сырьем для производства топлив и сырья для нефтехимического синтеза. Основные продукты  первичной переработки этих газов ­ газовый бензин, сжиженные и сухие газы, технические индивидуальные углеводороды: пропан, изобутан, н­-бутан, пентан. Переработка природных и попутных нефтяных газов осуществляется на газоперерабатывающих заводах, которые строятся на крупных нефтяных и газовых промыслах.

Для улучшения качества продуктов и условий эксплуатации  оборудования газоперерабатывающих заводов углеводородные газы  предварительно подвергают очистке от механических примесей (взвешенных частиц пыли, песка, продуктов коррозии газопроводов и т. д.), осушке и, наконец, очистке от сероводорода и двуокиси yглерода.

На промыслах нефть из скважин поступает в трапы высокого, среднего и низкого давления, где за счет перепада давления из нее выделяются растворенные газы и отводятся на газоперерабатыва­ющий завод. Нефть далее подается в резервуары, отстаивается в них от основной массы воды, после чего направляется на стабилизацию,  т. е. извлечение легких компонентов: этана, пропана, бутанов и ча­стично пентанов. Стабильную нефть перекачивают на нефтепере­рабатывающий завод, а выделенные газы стабилизации служат дополнительным сырьем газоперерабатывающих заводов.

Наиболее эффективная очистка газа от пыли достигается в электрофильтрах. Действие их основано на ионизации газа, т. е. pac­щеплении eгo молекул на положительно и отрицательно заряженные ионы, которые движутся к противоположно заряженным электродам.

Существует несколько способов осушки газов. Они основаны на использовании дроссельного эффекта при расширении газа,  расширении газа с отдачей внешней работы, впрыскивании антифриза, поглощении влаги из газа жидкими или твердыми поглотителями и др. Наибольшее распространение получил способ осушки газов с помощью жидких и  твердых поглотителей.

Переработка попутных нефтяных газов на газоперерабатывающих  заводах сводится к выделению из них стабильного газового бензина, получению сжиженных газов и технически чистых индивидуальных углеводородов. Природные же газы весьма бедны тяжелыми yгле­водородами и поэтому редко подвергаются такой переработке.

Процессы отбензинивания попутных углеводородных газов и получения сжиженных газов проводятся как  две последовательные операции: получение нестабильного газового бензина и eгo стабилизация с одновременным выделением компонентов сжиженных газов или индивидуальных углеводородов. В настоящее время промышленное  применение получили четыре метода выделения нестабильного газового  бензина: компрессионный, абсорбционный, адсорбционный, низкотемпературная конденсация или ректификация.

Полученный тем или иным способом газовый бензин содержит значительные количества этана, пропана и бутана, имеет высокое давление насыщенных паров, лeгко испаряется, теряя легкие компоненты и меняя таким образом свой состав при хранении. Чтобы нестабильный газовый бензин превратить в годный для использования продукт, его необходимо подвергать стабилизации, т. е. удале­нию метана, этана, пропана и частично бутана.

Задания для внеаудиторной самостоятельной работы

Переработка  нефтяных газов

1. Написать реферат на тему «Переработка нефтяных газов на промыслах»

План реферата:

1. Понятие попутный газ и природный газ;

2. Добыча газа;

3. Очистка, осушка, стабилизация газа;

4. Технологические установки по переработке газа;

5. Основное оборудование, применяемое при переработке газа;

6. Продукты переработки газа.

Информационные источники

1.                 Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В.Вержичинская, Н.Г.Дигуров, С.А.Синицин. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015. – 416 с.

2.                 Процессы переработки нефти / П.Г.Баннов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2000 – 224 с.

3.                 Технология переработки нефти и газа / И.Л.Гуревич. – М.: ХИМИЯ, 1972. – в 3-х частях.

Тема 6. Современный нефтеперерабатывающий завод

НПЗ представляет собой совокупность основных нефтетехнологических процессов (установок, цехов, блоков), а также вспомогательных и обслуживающих служб, обеспечивающих нормальное функционирование промышленного предприятия (товарно-сырьевые, ремонтно-механические цеха, цеха КИПиА, паро-, водо- и электроснабжения, цеховые и заводские лаборатории, транспортные, пожаро- и газоспасательные подразделения, медпункты, столовые, диспетчерская, дирекция, отделы кадров, финансов, снабжения, бухгалтерия и т. д.). Целевое назначение НПЗ — производство в требуемых объеме и ассортименте высококачественных нефтепродуктов и сырья для нефтехимии (в последние годы — и товаров народного потребления).

Современные нефтеперерабатывающие предприятия характеризуются большой мощностью как НПЗ (исчисляемой миллионами тонн в год), так и составляющих их технологических процессов. В этой связи на НПЗ исключительно высоки требования к уровню автоматизации технологических процессов, надежности и безопасности оборудования и технологии, квалификации обслуживающего персонала.

Мощность НПЗ зависит от многих факторов, прежде всего от потребности в тех или иных нефтепродуктах экономического района их потребления, наличия ресурсов сырья и энергии, дальности транспортных перевозок и близости соседних аналогичных предприятий.

Общеизвестно, что крупные предприятия экономически эффективнее, чем мелкие. На крупных НПЗ имеются благоприятные предпосылки для сооружения мощных высокоавтоматизированных технологических установок и комбинированных производств на базе крупнотоннажных аппаратов и оборудования для более эффективного использования сырьевых, водных и земельных ресурсов и значительного снижения удельных капитальных и эксплуатационных расходов. Но при чрезмерной концентрации нефтеперерабатывающих (и нефтехимических) предприятий пропорционально росту мощности возрастает радиус перевозок, увеличивается продолжительность строительства и, что особенно недопустимо, ухудшается экологическая ситуация внутри и вокруг НПЗ.

Отличительной особенностью НПЗ является получение разнообразной продукции из одного исходного нефтяного сырья. Ассортимент нефтепродуктов НПЗ исчисляется обычно сотнями наименований. Характерно, что в большинстве технологических процессов производят преимущественно только компоненты или полупродукты. Конечные товарные нефтепродукты получают, как правило, путем компаундирования нескольких компонентов, производимых на данном НПЗ, а также добавок и присадок. Это обусловливает необходимость иметь в составе НПЗ разнообразный набор технологических процессов с исключительно сложной взаимосвязью по сырьевым, продуктовым и энергетическим потокам.

По ассортименту выпускаемых нефтепродуктов нефтеперерабатывающие предприятия принято классифицировать на следующие группы (профили):

1) НПЗ топливного профиля;

2) НПЗ топливно-масляного профиля;

3) НПЗ топливно-нефтехимического профиля (нефтехимкомбинаты);

4) НПЗ (нефтехимкомбинаты) топливно-масляно-нефтехимического профиля.

Среди перечисленных выше нефтеперерабатывающих предприятий наибольшее распространение имеют НПЗ топливного профиля, поскольку по объемам потребления и производства моторные топлива значительно превосходят как смазочные масла, так и продукцию нефтехимического синтеза. Естественно, комплексная переработка нефтяного сырья (т. е. топливно-масляно-нефтехимическая) экономически более эффективна по сравнению с узкоспециализированной переработкой, например чисто топливной.

Наряду с мощностью и ассортиментом нефтепродуктов, важным показателем НПЗ является глубина переработки нефти.

Глубина переработки нефти (ГПН) — показатель, характеризующий эффективность использования сырья. По величине ГПН можно косвенно судить о насыщенности НПЗ вторичными процессами и структуре выпуска нефтепродуктов. Разумеется, что НПЗ с высокой долей вторичных процессов располагает большей возможностью для производства из каждой тонны сырья большего количества более ценных, чем нефтяной остаток, нефтепродуктов и, следовательно, для более углубленной переработки нефти.

Задания для внеаудиторной самостоятельной работы

Современный нефтеперерабатывающий завод

1. Создать презентацию на тему «Нефтеперерабатывающий завод»

План презентации:

1. Назначение нефтеперерабатывающего завода;

2. Основные направления переработки нефти;

3. Типовая блок-схема НПЗ;

4. Основные установки завода;

5. Перспективы развития НПЗ;

6. НПЗ и экология;

7. Основные проблемы НПЗ;

8. Перспективы нефтеперерабатывающей промышленности.

Информационные источники

1.                 Химия и технология нефти и газа: учебное пособие / С.В.Вержичинская, Н.Г.Дигуров, С.А.Синицин. – 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015. – 416 с.

2.                 Переработка нефти. – 2-е изд., пересмотренное / [Пер. с англ. З.П.Свитанько]. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2014. – 224 с.

3.                 Технология и оборудование процессов переработки нефти

и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев,

М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. —

868 с.

4.                 Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А.Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

Процессы переработки нефти / П.Г.Баннов. – М.:ЦНИИТЭнефтехим, 2000 – 224 с.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Государственное профессиональное образовательное учреждение Ярославской области Ярославский химико-технологический техникум Реферат по ПМ 01. Ведение технологического процесса на установках III категории ТЕМА: «______________» Выполнил студент: ______________ Группа _________________________ Проверил_______________________  Оценка_________________________ Ярославль, 20_­­­­_г

 

Приложение 5

Содержание 1.         Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. Теоретические основы 3 1.1. 4 1.2. 5 2. Приборы 15 2.1. 15 2.2. 18 Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

 

Приложение 6

Список литературы 1.          Крешков. Основы аналитической химии (текст). М.: Химия, 1970-1972. 2.          Метод определения сероводорода и меркаптановой серы (электронный ресурс) – http://www.kyoto-lab.ru/methods/h2srsh17323.phtml, 3.          Нефтепродукты. Метод определения меркаптановой серы (электронный ресурс) –http://standartgost.ru/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%20%D0%A0%2052030-2003.

 

Краткое описание документа:

Методические рекомендации по внеурочной деятельности разработаны для обучающихся по профессии "Оператор нефтепереработки" по междисциплинарному курсу "Ведение технологического процесса нефтепереработки". В рекомендациях изложены основные требования для выполнения самостоятельной внеурочной работы, ее оформления и критерии оценки. К каждой теме приведено краткое изложения для обобщения и закрепления знаний обучающихся. К каждому заданию приводится план или образец для выполнения. Также приведен список литературы, которой можно воспользоваться при выполнении заданий.