История развития проектируемого процесса

Введение

 

Казахстан обладает огромными запасами природных и особенно энергетических ресурсов. На территории нашей страны есть месторождения нефти и газа которые выводят нас в первую десятку нефтяных стран. В Казахстане также есть крупные запасы угля, урана, золота и других ценных минералов. У нас большой потенциал использования солнечной и ветровой энергии. Аналогичным образом отсутствует необходимых коммуникаций для экспорта нефти и газа на международные рынки резко уменьшая нашу возможность получать большие средства для реализации наших планов развития. Стратегия использования ресурсов будет включать в себе следующее: мы заключим долгосрочные партнерство с главным между народными нефтяными компаниями, привлечение лучших международных технологий и крупного капитала, чтобы быстро и эффективно использовать наши запасы. Мы ищем партнерство на долгосрочную перспективу чьи задачи совпадают с нашими. В использовании наших природных ресурсов и отвечающих интересам Казахстана, создание системы трубопроводов для экспорта нефти и газа. Только большое количество независимых экспортных маршрутов может предотвратить нашу зависимость от одного соседа и монопольную ценовую зависимость от одного потребителя. Наша стратегия по использованию топливных ресурсов направлена на привлечение интересов крупных стран мирового сообщества к Казахстану и его роли в качестве мирового поставщика топлива.

В этом случае компании и страны которые будут инвестировать в развитие нашего нефтегазового бизнеса включает США, Россию, Китай, Японию, государства Западной Европы. Экономические интересы этих стран и компаний в экспорте наших ресурсов на регулярной и стабильной основе будут способствовать развитию независимого и процветающего Казахстана [1].

Большинство из нефтегазовых месторождений открыты в западном регионе Казахстана и Прикаспийского бассейна - Тенгиз, Кашаган, Карачаганак и другие. Открытое в 1979 г., Тенгизское месторождение находится на юге обширного Прикаспийского бассейна. Тенгизское месторождение - одно из крупнейших и глубоких из открытых в мире за последние 15 лет. По расчетам на данный момент оно содержит более 3 млрд. тонн (23,6 млрд. бареллей) нефти в пласте. Кроме того, 1800 м3 (64 трилл. куб. футов) попутного газа, что позволяет назвать Тенгиз «жемчужиной» Казахстана.

В отличие от многих стран Казахстан для развития многих отраслей нефтехимической промышленности располагает собственной сырьевой базой, включая природные и попутные газы, газообразные и жидкие углеводороды, получаемые при разгонке, крекинге нефти и т.д.

Отечественная газопереработка реализована, в основном, в варианте извлечения углеводородов С1-С4 и элементарной серы. Однако углеводородный газ требует особого внимания как огромный источник углеводородного сырья, способный качественно повысить эффективность народно-хозяйственного комплекса.

Высокая эффективность применения нефтяного газа в процессах, нефтехимического и органического синтеза активно направляет работы по совершенствованию техники промысловой и заводской переработки минерального сырья.

Углеводородная схема нефтехимического производства способна в более сжатые сроки и с меньшими затратами реализовать программу удовлетворения потребности в базовых полиолефинах (полимеры и сополимеры этилена и пропилена) и других производные С2 и С3.

Нефтяные газы, безусловно, представляют интерес как дополнительный источник энергии для обеспечения возрастающей потребности народного хозяйства Республики в топливах и нефтехимическом сырье.

Существующие в настоящее время некоторые из газоперерабатывающих заводов находятся в состоянии физической и моральной устарелости и требует коренной модернизации. Повышение качества и производительности переработки углеводородных газов - необходимое условие тенденции мировой нефте- и газоперерабатывающей промышленности.

Настоящий дипломный проект посвящается возможности решения одной из проблем, имеющих важное и актуальное значение в мировой нефтеперерабатывающей промышленности. Данное решение заключает в себе такие направления, как улучшение функционирования и увеличение производительности установок газоперерабатывающего завода РК, что обеспечит наиболее высокий экономический результат производства.

Литературный обзор

История развития проектируемого процесса

 

Осушка заводских газов требуется не всегда. Как правило, ее применяют в тех случаях, когда газ подвергается последующей низкотемпературной ректификации или направляется непосредственно для каталитической переработке на установку чувствительным к влаге катализаторам.

При низких температурах ректификации (до -1000С) водный конденсат будет выпадать даже при небольшой влажности газа. Так для одного образца углеводородного газа, находящегося под давлением 7атм., при содержании воды 2г/м3 точка росы была около 140С, а при содержании воды 0,17г/м3 - всего -200С, т.е. при температурах ниже -200С, газ должен был содержать влаги менее 0,17г/м3. Повышение давления также вызывает необходимость более глубокой осушки, так как способствует повышению точки росы, например для того газа при увеличении абсолютного давления с 7 до 35 атм., точка росы повышается с 14 до 390С, а при температуре 140С и абсолютном давлении 35атм. максимально допустимое влагосодержание составляет всего 0,5г/м3.

Степень осушки газа определяется не только возможностью конденсации воды, но и образованием гидратов газа. Гидраты представляют собой комплексные соединения молекул газа с водой. Известны гидраты метана СН4∙6Н2О, этана С2Н6∙6Н2О и другие.

По внешнему виду гидраты - объемистые кристаллические образования, в зависимости от состава белые или прозрачные как лед. Гидраты нестабильны и при изменении температуры или давления легко разлагаются на газ и воду.

Характерно, что гидраты способны образовывать только при повышенных давлениях и при температуре выше нуля, причем более тяжелые углеводороды образуют гидраты легче, чем низкомолекулярные. Так, метан способен образовывать гидрат при температуре 15,50С и давлении 100атм., этан при этой же температуре образует гидрат под давлением всего около 25атм. Гидраты могут существовать только при наличии избыточной влаги в газе, т.е. когда парциальное давление паров воды в газовой фазе больше давления паров гидрата.

Таким образом, содержание в газе влаги должно соответствовать такой точке росы, при которой давление насыщенного водяного пара меньше давления паров гидрата при температуре среды. Нефтезаводские газы осушают при помощи жидких и твердых реагентов.

Наиболее распространенными из жидких осушителей являются этиленгликоли - ди- и триэтиленгликоли, представляющие собой двух атомные спирты. Диэтиленгликоль С2Н4(ОН)-О-С2Н4(ОН)- бесцветная жидкость с температурой кипения 244,50С, плотностью Р420=1,117 и температурой замерзания -650С, он полностью растворим в воде конкретным примером использования процесса осушки газа диэтиленгликолем являются соответствующие инсталляции на установках каталитического риформинга. Концентрация диэтиленгликоля в растворе составляет 95-97%. Циркулирующий водородсодержащий газ очищают от сероводорода моноэтаноламином и затем осушают диэтиленгликолем. Сероводород и влага поглощаются под давлением циркуляционного газа.

Однако в основном диэтиленгликоль в качестве обезвоживающего агента применяют при осушке природных газов. Иногда проводят совместное обезвоживание и очистку от сероводорода смешанными растворами этаноламинов и диэтиленгликоля. Обязательно предварительная осушка газов пиролиза, которые подвергаются низкотемпературной ректификации, однако жидкие поглотители при обработке газа в условиях температур 20-250С не могут снизить точку росы газа ниже -150С. Для более полного удаления влаги используют адсорбенты.

Иногда применяются комбинированная осушка газа. Вначале жидким поглотителем, а затем твердыми адсорбентом. В качестве адсорбентов применяют окись алюминия, а также низкомолекулярные сита. Сопоставление молекулярных сит с другими видами адсорбентов показало их несомненное преимущества. По глубине осушки молекулярные сита превосходят другие виды адсорбентов примерно в 3 раза. Правильный выбор диаметра под адсорбента позволяет достигнуть высокой селективности в поглощении влаги. Молекулярные сита обладают избирательными свойствами по отношению к полярным соединениям, в частности к воде.

Конечное содержание влаги в газе может составлять менее 0,001%, и точка рос газов составляет от 75 до -1000С, из других достоинств молекулярных сит следует назвать из значительную адсорбционную емкость, которая позволяет увеличить цикл работы адсорбента или обеспечивает повышенную пропускную способность адсорбера.

Показано преимущества молекулярных сит перед окисью алюминия приметительно к осушке циркуляционного газа риформинга. На одной из установок риформинга количество влаги в водородсодержащем газе было доведено до 1∙10-4% осушка адсорбентами газов содержащих непредельные углеводороды, осложняется возможностью частичной полимеризации этих компонентов. Применительно к пиро-газу исключительно большое значение имеет предварительное отделение углеводородов С4 и С5, состоящих частично из полиолефинов, которые наиболее легко полимеризуются. Содержание в пирогазе 3-5 мас.% углеводородов С5 приводит к быстрой потере активности адсорбента при снижении температуры адсорбции полимеризация ослабляется и срок службы адсорбента увеличивается. Значительные затруднения в процессе осушки газа риформинга вызывает наличие в нем следов кислотных компонентов, быстро дезактивирующих адсорбент.

Для предотвращения этого давления был разработан специальный тип кислотоупорных молекулярных сит при использовании твердого осушителя его погружают в вертикальные колонны-адсорберы [2].

При изучении процессов осушки газов мы уже встречались с термином абсорбция, под которым понимается поглощение газов или паров из газовых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорентами.

Процесс абсорбции является избирательным и обратимым. Каждый абсорбент обладает способностью поглощать одни компоненты газовой смеси, тогда как другие поглощаются незначительно или вовсе не поглощаются, движущей силой процесса абсорбции является различенные в парциальном давлении поглощаемого компонента в газе и жидкости.

Чем больше разность парциальных давлений компонента в газе и жидкости, тем интенсивнее поглощение. При уменьшении этой разности поглощение компонента идет менее интенсивно и совсем прекращается, когда парциальное давление компонента в газе и жидкости станут одинаковыми и между фазами установится состояние термодинамического равновесия.

Если же парциальное давление компонента в жидкой фазе больше, чем в газовой, то происходит процесс, обратный абсорбции. При абсорбции поглощенный компонент переходит из жидкой фазы в паровую.

Процесс абсорбции широко применяется в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в газовой промышленности он используется при разделении, осушке углеводородных газов. Абсорбционный способ извлечения из нефтяных и природных газов газового бензина, а также пропана и бутанов - один из самых распространенных и экономичных [3].

Газы нефтяных месторождений называются попутными нефтяными газами. Эти газы растворены в нефти и выделяются из нее при выходе на поверхность. Состав нефтяных попутных газов резко отличается от сухих значительным содержанием этана, пропана, бутанов и высших углеводородов (в сумме до 50%).

Поэтому они получили название жирных, или богатых газов. Из этих газов получается самый легкий газовый бензин, который является необходимой добавкой и товарным бензином, а также сжатые жидкие газы в качестве горючего. Этан, пропан и бутаны после разделения служат исходным сырьем для нефтехимической промышленности.

По мере роста использования и развития химической технологии переработки углеводородного сырья увеличивается и доля сернистых и высокосернистых нефти в общей их добыче и переработке, и это явилось общей тенденцией мирового развития. Переработка их - одна из важнейших проблем нефтяной промышленности.