Промысловая и заводская подготовка нефти

Федеральное агентство по образованию

Государственного  образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

Казанский государственный технологический  университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему: 

Общее и различие в промысловой  и заводской подготовке нефти 
 
 
 
 
 

Выполнил

ст.гр.  419-М8

Тулябаева Э.И. 

Преподаватель:

Галимов Р.Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Казань, 2009

     Содержание 

     Введение………………………………………………………………3

     Промысловая подготовка нефти…………………………………….4

     Заводская подготовка нефти…………………………………………8

           Фракционная перегонка……………………………………….9

           Химическая обработка……………………………………….11

           Технологическая обработка  и смешение фракций…………13

     Общее и различие заводской и промысловой  подготовки нефти..15

     Заключение…………………………………………………………..17

     Список  использованных источников………………………………18 
 
 

     Введение 

     Нефть это смесь углеводородов, т.е. веществ, состоящих из атомов углерода и водорода, и веществ, содержащих серу, азот и  кислород. Они называются гетероатомными или неуглеводородными. При атмосферном  давлении нефть кипит от 45 до 450 °С. Средний элементный состав нефти, % массовый: С 83-87; Н 12-15; 8 от ОД до 5 или 6; N 0,5-0,6 и О 0,5-1,2.  
Технологическая характеристика нефтей. Нефти характеризуются по группам углеводородов, входящих в их состав, по содержанию сернистых соединений, парафиновых углеводородов, смолисто-асфальтеновых веществ. Нефти бывают парафиновыми, нафтеновыми, ароматическими и смешанного типа-парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические.

     Наибольшее  распространение имеют смолистые  и высокосмолистые нефти, которые  одновременно являются сернистыми и высокосернистыми.

     Разные  виды сырой нефти используют для  производства большинства других продуктов, поскольку в ней содержится углеводороды. Углеводороды - это класс органических соединений, состоящих из молекул  углерода и водорода разной длины и разного строения. Первая трудность, с которой сталкиваются производители, состоит в том, что сырая нефть состоит из сотен нескольких типов углеводородов, смешанных воедино. Прежде чем, получить хоть что-то стоящее, необходимо разделить все эти типы углеводородов.

     Промысловая подготовка нефти 

     Поступающая из нефтяных и газовых скважин  продукция не представляет собой  соответственно чистые нефть и газ. Из скважин вместе с нефтью поступают  пластовая вода, попутный (нефтяной) газ, твердые частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).

     Добываемая  на промыслах нефть, помимо растворенных в ней газов, содержит некоторое  количество примесей – частицы песка, глины, кристаллы солей и воду. Содержание твердых частиц в неочищенной нефти обычно не превышает 1,5%, а количество воды может изменяться в широких пределах. С увеличением продолжительности эксплуатации месторождения возрастает обводнение нефтяного пласта и содержание воды в добываемой нефти. В некоторых  старых скважинах жидкость, получаемая из пласта, содержит 90% воды. В нефти, поступающей на переработку, должно быть не более 0,3% воды. Присутствие в нефти механических примесей затрудняет ее транспортирование по трубопроводам и переработку, вызывает эрозию внутренних поверхностей труб нефтепроводов и образование отложений в теплообменниках, печах и холодильниках, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи, повышает зольность остатков от перегонки нефти (мазутов и гудронов), содействует образованию стойких эмульсий. Кроме того, в процессе добычи и транспортировки нефти происходит весомая потеря легких компонентов нефти (метан, этан, пропан и т.д., включая бензиновые фракции) – примерно до 5% от фракций, выкипающих до 100°С.

     С целью понижения затрат на переработку  нефти, вызванных потерей легких компонентов и чрезмерный износ нефтепроводов и аппаратов переработки, добываемая нефть подвергается предварительной обработке.

     Для сокращения потерь легких компонентов  осуществляют стабилизацию нефти, а  также применяют специальные герметические резервуары хранения нефти. От основного количества воды и твердых частиц нефть освобождают путем отстаивания в резервуарах. Разрушение нефтяных эмульсий осуществляют механическими, химическими и электрическими способами. Важным моментом является процесс сортировки и смешения нефти

     Технически  и экономически целесообразно нефть  перед подачей в магистральный  нефтепровод подвергать специальной  подготовке с целью ее обессоливания, обезвоживания, дегазации, удаления твердых  частиц.

     На  нефтяных промыслах чаще всего используют централизованную схему сбора и подготовки нефти (рис.1). Сбор продукции производят от группы скважин на автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ). От каждой скважины по индивидуальному трубопроводу на АГЗУ поступает нефть вместе с газом и пластовой водой. На АГЗУ производят учет точного количества поступающей от каждой скважины нефти, а также первичную сепарацию для частичного отделения пластовой воды, нефтяного газа и механических примесей с направлением отделенного газа по газопроводу на ГПЗ (газоперерабатывающий завод). Частично обезвоженная и частично дегазированная нефть поступает по сборному коллектору на центральный пункт сбора (ЦПС). Обычно на одном нефтяном месторождении устраивают один ЦПС. Но в ряде случаев один ЦПС устраивают на несколько месторождений с размещением его на более крупном месторождении. В этом случае на отдельных месторождениях могут сооружаться комплексные сборные пункты (КСП), где частично производится обработка нефти. На ЦПС сосредоточены установки по подготовке нефти и воды. На установке по подготовке нефти осуществляют в комплексе все технологические операции по ее подготовке. Комплект этого оборудования называется УКПН - установка по комплексной подготовке нефти

     

     Рис.1. Схема сбора и подготовки продукции  скважин на нефтяном промысле:

     1 - нефтяная скважина; 2 - автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ); 3 - дожимная насосная станция (ДНС); 4 - установка очистки пластовой воды; 5 - установка подготовки нефти; 6 - газокомпрессорная станция; 7 - центральный пункт сбора нефти, газа и воды; 8 - резервуарный парк

     Обезвоженная, обессоленная и дегазированная нефть  после завершения окончательного контроля поступает в резервуары товарной нефти и затем на головную насосную станцию магистрального нефтепровода.

     УКПН  представляет собой небольшой завод по первичной (промысловой) подготовке нефти (т.е. дегазация, обезвоживание, обессоливание, стабилизация). В сырую нефть (рис. 2), поступающую по линии I, подается деэмульгатор (по линии II). Насосом 1 нефть направляется в теплообменник 2, в котором нагревается до 50 ¸ 60°С горячей стабильной нефтью, поступающей по линии III, после стабилизационной колонны 8, Подогретая нефть в отстойнике первой ступени обезвоживания 3 частично отделяется от воды и проходит через смеситель 4, где смешивается с пресной водой, поступающей по линии V, для отмывки солей, и направляется в отстойник второй ступени 5 и по линии VI в электродегидратор 6. Отделенная вода отводится по линиям IY. При необходимости улучшения степени обессоливания применяют несколько смесителей, отстойников и электродегидраторов, включенных последовательно. Обессоленная нефть насосом 14 направляется в отпарную часть стабилизационной колонны 8 через теплообменник 7. Нагрев нефти в теплообменнике 7 до 150¸160⁰С осуществляется за счет тепла стабильной нефти, поступающей непосредственно снизу стабилизационной колонны 8, В стабилизационной колонне происходит отделение легких фракций нефти, которые конденсируются и передаются на ГПЗ. В нижней (отпарной) и верхней частях стабилизационной колонны установлены тарелочные устройства, которые способствуют более полному отделению легких фракций. Внизу отпарной части стабилизационной колонны поддерживается более высокая температура (до 240⁰С), чем температура нефти, поступающей вверх отпарной части. Температура поддерживается циркуляцией стабильной нефти из нижней части стабилизационной колонны через печь 13. Циркуляция стабильной нефти осуществляется насосом 12 по линии X. В печи 13 может также подогреваться часть нестабильной нефти, которая затем подается вверх отпарной колонны по линии XI. В результате нагрева из нефти интенсивно испаряются легкие фракции, которые поступают в верхнюю часть стабилизационной колонны, где на тарелках происходит более четкое разделение на легкие и тяжелые углеводороды. Пары легких углеводородов и газ по линии VII из стабилизационной колонны поступают в конденсатор-холодильник 9, где они охлаждаются до 30°С, основная их часть конденсируется и накапливается в емкости орошения 10. Газ и несконденсировавшиеся пары направляются по линии VIII на горелки печи 13. Конденсат (широкая фракция легких углеводородов) насосом 11 и перекачивается в емкости хранения, а часть по линии IX направляется вверх стабилизационной колонны на орошение. Часто для перемещения нефти от АГЗУ до ЦПС применяют ДНС - дожимную насосную станцию, т.к. пластового давления оказывается недостаточно. На ЦПС расположены также установки по подготовке воды - УПВ, на которой вода, отделенная на УКПН от нефти, подвергается очистке от частиц механических примесей, окислов железа и т.д. и направляется в систему поддержания пластового давления (ППД). В системе ППД подготовленная вода с помощью кустовых насосных станций (КНС) под большим давлением (до 20¸25 МПа) через систему трубопроводов-водоводов подается к нагнетательным (инжекционным) скважинам и затем в продуктивные пласты.

Рис. 2. Технологическая схема УКПН: 1 - насос; 2 - теплообменник; 3 - отстойник (ступень обезвоживания); 4 - смеситель (с чистой водой); 5 - отстойник (1 ступени); 6 - электродегитратор; 7 - теплообменник (150 - 160°С); 8- стабилизированная колонна (отпарная); 9 - холодильный конденсатор (до 30°С); 10 - емкость орошения; 11, 12 - насос; 13

печь; 14 - насос 

     

     Рис.3. Схема подготовки нефти и газа на месторождении

     Заводская подготовка нефти 

     Сырая нефть проходит установки подготовки нефти. Подготовка нефти заключается в удалении из сырой нефти хлористых солей кальция, магния, натрия и воды, растворимых в нефти в виде эмульсии. Процесс ведётся за счёт воздействия специальных реагентов (деэмульгаторов) и электрического поля.

     Обессоленная  и обезвоженная нефть (содержание солей  до 5 мг/л) поступает на установки  первичной переработки нефти.

     Установки первичной переработки нефти состоят из атмосферных блоков в сочетании с вакуумными блоками на установках.

     В атмосферной части путём ректификации (перегонки) нефти при определённой температуре и давлении отбираются светлые фракции нефтепродуктов: бензин, керосин, дизельное топливо. Остаток нефти после атмосферной перегонки (мазут>350°С) направляется на вакуумные блоки установок, где при остаточном давлении 40-60 мм. рт. ст. из мазута отгоняется дополнительное количество вакуумных дистиллятов (350-530°С), которые направляются на процессы глубокой переработки нефти.

     Процесс подготовки нефти включает следующие  этапы:  
         1. Самый старинный и наиболее используемым считается способ разделения продуктов на различные компоненты (называемые фракциями) при помощи температуры. За счет разницы температуры кипения компонентов одного вещества, можно получить необходимый вам продукт из этого вещества. Этот процесс называется фракционной перегонкой. Вначале, сырую нефть нагревают до определенной температуры, в результате чего она начинает испаряться, а затем конденсируют пар, т.е. превращают пар в жидкость.

     2. Более новые методы позволяют  с помощью химической обработки  из одних фракций получать  другие. Этот процесс переработки  нефти называют конверсией. При  помощи химической обработки можно, например, более длинные цепи разбить на несколько коротких цепей. Благодаря такому процессу нефтеперерабатывающий завод превращает дизельное топливо в бензин. То на сколько частей будут разбиты длинные цепи, определяет качество бензина.

     3. Нефтеперерабатывающие заводы должны пересмотреть каждую фракцию и удалить оставшиеся в ней примеси.

     4. Нефтеперерабатывающие заводы комбинируют различные фракции (обработанные и необработанные) в смеси, из которых в дальнейшем изготавливают желаемые продукты. Например, из комбинации нескольких различных цепей можно изготовить разные виды бензина с различным уровнем содержания в нем октана.

     Обработанные  продукты хранятся на месте эксплуатации до тех пор, пока их не поставят на различные  рынки, например, на бензоколонки, в  аэропорты и на химические заводы. Помимо производства нефтепродуктов, нефтеперерабатывающие заводы должны позаботится о ликвидации оставшихся после переработки нефти отходов, позаботится о том, чтобы эти отходы как можно меньше загрязняли воздух и воду.

     Фракционная перегонка 

     Различные компоненты сырой нефти имеют  различные размеры, вес и температуру кипения. Фракционная перегонка в первую очередь заключается в том, чтобы разделить все эти компоненты. Поскольку каждый компонент сырой нефти обладает своей температурой кипения, то их можно разделить при помощи фракционной перегонки или дистилляции. Фракционная перегонка заключается в следующем:

     1. Смесь из двух или более  компонентов (в данном случае  жидкостей) с разной точкой  кипения необходимо нагреть до  высокой температуры. Обычно нагревание  производится паром высокого  давления до температуры приблизительно 1112 градусов Фаренгейта / 600 градусов Цельсия.

     2. Смесь начинает кипеть, в результате  чего образуются пары (газы).

     3. Затем пар попадает на дно  длинной колонны (ректификационная  колонна) с маслосборниками и  тарелками.  
 
• В маслосборниках имеются специальные отверстия или колпачки барботажной ректификационной колонны через которые выходит пар.  
• Масляные лотки (маслосборники) накапливают жидкости, которые формируются на различных уровнях высоты колонны.

• Температура  по всей длине колонны не одинакова (самая горячая точка – у основания, наверху температура гораздо меньше).

     4. Затем пар поднимается вверх  по колонне. 

     5. Когда пар проходит через подносы  (маслосборники) в колонне, он  постепенно охлаждается.