Перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности.

Введение.

Предприятия бывшего союза в основном располагают установками первичной переработки нефти. Новокуйбышевский нефтеперерабатывающий завод.

Расположен в г. Самаре, построен в 1946г. По объёму переработки нефти входит в десятку первых заводов России. Нефть поступает из Тюмени мотышианского месторождения, а также с местных промыслов. На заводе работают установки каталитического крекинга с шариковым катализатором типа 43-102, крупная установка замедленного коксования, установки риформинга с неподвижным слоем катализатора и предварительной гидроочисткой бензина, производство разных масел. Новокуйбышевский НПЗ выпускает традиционный набор бензинов, дизельных топлив, топлив для реактивных двигателей, мазуты, ароматические углеводороды, нефтяной кокс.

Перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности.

Для обеспечения перспективного внутреннего спроса на нефтепродукты и их экспорта предусматривается развитие нефтеперерабатывающей отрасли, и прежде всего на основе повышения эффективности использования нефтяного сырья. Приоритетом станет повышение качества моторных топлив в соответствии с изменением транспортного парка при сохранении технологически оправданного использования мазута в качестве резервного топлива на теплоэлектростанциях, безусловное удовлетворение нужд обороны страны.

Основное направление развития нефтепереработки - модернизация и реконструкция действующих нефтеперерабатывающих заводов с опережающим строительством мощностей по углублению переработки нефти, повышению качества нефтепродуктов и производству катализаторов.

Реконструкция и модернизация НПЗ предусматривает опережающее

развитие технологических комплексов по углублению переработки нефти и повышению качества продукции с использованием таких процессов, как каталитический крекинг, гидрокрекинг, коксование остатков, висбкрекинг, а также внедрение современных технологий по каталитическому риформингу бензинов, гидроочистке дизельных топлив и топлив для реактивных двигателей, изомеризации, алкилированию, гидродепарафинизации и деароматизации, получению кислородосодержащих высокоактивных добавок.

Необходимо ликвидировать отставание в производстве современных моторных масел, для чего предусматривается развивать производство высоко индексных базовых масел и эффективных присадок к маслам различного назначения.

В целях приближения производства нефтепродуктов к их потребителям возможно строительство новых высокоэффективных

нефтеперерабатывающих заводов средней мощности в районах концентрированного потребления нефтепродуктов, а в удаленных северных и восточных районах допустимо развитие сертифицированных малых заводов с полным циклом переработки нефти.

Целевой задачей отрасли является также обеспечение необходимым сырьем нефтехимической промышленности, стоимость продукции которой на порядок выше стоимости продукции собственно нефтепереработки. Значительное повышение качества нефтепродуктов и доведение его до экологически обоснованных стандартов - одно из важнейших условий выведения нефтеперерабатывающей отрасли на современный технический уровень, достижение которого обеспечит потребности страны в качественном моторном топливе, смазочных маслах, сырье для нефтехимии и других нефтепродуктах. Требования к качеству производимых нефтепродуктов должны быть закреплены законодательно.

Повышение требований к качеству нефтепродуктов и модернизация предприятий нефтепереработки обеспечат улучшение экологической обстановки, снижение удельных энергетических затрат при производстве продукции Приоритетными направлениями научно-технического прогресса в нефтепереработке являются:

- разработка и создание катализаторов для гидрогенизационных процессов с высокой гидрообессеривающей активностью и гидрокрекирующей способностью, высокоэффективных реагентов, адсорбентов и абсорбентов, новых видов высокооктановых кислородсодержащих добавок к бензинам, а также разработка технологий их производства;

- повышение качества дизельного топлива и авиационного керосина на основе глубокой гидроочистки и гидроароматизации;

получение малосернистого котельного топлива и малосернистого сырья для деструктивной переработки;

- разработка технологии и модульного оборудования для переработки тяжелых нефтяных остатков за счет термического воздействия до 430 °C без водорода;

Инновационная программа должна обеспечить условия для реализации этих приоритетных направлений.

Достижение намечаемых параметров развития нефтеперерабатывающей промышленности потребует соответствующего роста инвестиций, основными источниками которых будут собственные средства нефтяных компаний.

Основные понятия теплопередачи

Существует два основных способа передачи теплаовых процессов: путем непосредственного соприкосновения теплоносителей и передачей тепла через стенку, разделяющую теплоносители.

При передаче тепла непосредственным соприкосновением теплоносителей обычно смешиваются друг с другом, что не всегда допустимо; поэтому данный способ применяется сравнительно редко, хотя он значительно проще в аппаратурном оформлении.

При передаче тепла через стенку теплоносители не смешиваются и каждый из них движется по отдельному каналу; поверхность стенки, разделяющей теплоносители, используются для передачи тепла и называется поверхностью теплообмена.

Различают установившиеся и неустановившиеся процессы теплопередачи. При установившемся (стацтионарном) процессе температуры в каждой точке аппарата не изменяются во времени, тогда как при неустановившеемся (нестационарном) процессе соответствуют непрерывной работе аппаратов с постоянным режимом; неустановившиеся процессы протекают в аппаратах периодического действия, а также при пуске и остановке аппаратов непрерывного действия и изменении режима их работы.

Передача тепла от одного тела к другому может происходить посредством ткплопроводности, конвекции и лучеиспускания.

Передача тепла теплопроводностью осуществляется путем переноса тепла при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела. При этом энергии передается от одной частицы к другой в результате колебательного движения частиц, без их перемещения друг относительно другу.

Передача тепла конвекцией происходит только в жидкостях и газах путем перемещения их частиц. Перемещение частиц обусловлено движением всей массы жидкости или газа (вынужденная или принудительная конвекция), либо разностью плотностей жидкости в разных точках объема, вызываемой неравномерным распределением температуры массе жидкости или газа (свободная, или естественная, конвекция). Конвекция всегда сопровождается передачей тепла посредством теплопроводности.

Передача тепла лучеиспусканием происходит путем переноса энергии в виде электромагнитных волн. В этом случае тепловая энергия превращается в лучистую энергию (излучение), которая проходит через пространство и затем снова превращается в тепловую при поглощении энергии другим телом (поглощение).

Рассмотренные виды передачи тепла редко встречается в чистом виде; обычно они сопуутствуют друг с другу (сложный теплообмен). Так, при передаче тепла через стенку перенос тепла от горячего теплоносителя в стенке и от стенки к холодному теплоносителю осуществляется конвекцией, а через стенку– путём теплопроводности.

Потери тепла с нагретой поверхности в окружающую среду приходят путем конвекции и лучеиспускания.

Основные законы теплопроводности является закон Фурье, который формулируется следующим: количества тепла dQ, переданное в единицу времени через элемент поверхности dF, пропорционально градиенту температуры dt/dn

dQ=–λ (dt/dn)dF (1)

Где λ — коэффициент теплопроводности.

Знак минус в уравнение (1) отражает передачи тепла направлении уменьшения температуры. Градиент температуры dt/dn означает изменение температуры на единицу длины в направлении нормали к рассматриваемой изометрической поверхность, имеющей температуру t. Соседняя изотермическая поверхность имеет температуру t+dt. Из уравнения (1) следует, что коэффициент теплопроводности λ численно равен количеству теплота которое проходит через единицу поверхности в единицу времени при градиенте температур, равно единице. Наибольшее значение λ наблюдается для металлов: 500> λ > 10 Вт/(м•°С); наименьший для газов: λ < 0, 6 Вт/(м•°С). Многие неметаллические материалы имеют весьма низкий коэффициенты теплопроводности: λ < 0, 25 Вт/(м•°С); на этом основана их применение для устройства тепловой изоляции.

Жидкости, кроме расплавленных металлов, имеет низкий коэффициенты теплопроводности: λ < 0, 10 Вт/(м•°С). Расплавленный металл имеют λ < 100 Вт/(м•°С).

Для большинства материалов зависимость коэффициента теплопроводности от температуры имеет линейный характер.

λ =λ ₀(1+β t) (2)

где λ ₀–коэффициент теплопроводности материала при t=0°C; β –температурный коэффициент.

dQ=α (t_ст–t_с)dF (3)

Где t_ст– температура стенки; t_с – температура среды, которая обменивается теплом со стенкой; α – коэффициент теплоотдачи.

В уравнении (3) знак разности t_ст–t_с указывает указывает направление передачи тепла: если t_ст> t_с, то тепло передается от стенки к окружающей среде; t_ст< t_с, то–от среды стенке. Чтобы иметь dQ> 0 в качестве первого слагаемого в уравнение (3), берут большую из двух величин.

Коэффициент теплоотдачи α представляет собой количество тепла, переданное через единицу поверхности единицу времени при разности температур 1°С. он зависит от формы и размеров тела, скорости движения среды, ее физических свойств и двумя средами, разделенными стенкой, записывается следующим образом:

dQ=K(t₁–t₂) dF (4)

где К–коэффициент теплопередачи; t1– температура греющей среды; t2 –температура потока воспринимающего тепло.

Коэффициент теплопередачи К представляет собой количество тепла, переданного через поверхность в единицу времени при разности температур 1°С. Он зависит от скорости теплообменивающих потоков, их физических свойств, конструкция и свойств материала разделяющей стенки и.т.п. Размерности коэффициента теплопередачи K и теплоотдачи α совпадают, хотя физически они связаны с различными областями, в которых происходит перенос одного и того же количества тепла. Чем больше коэффициент теплопередачи, тем больше количество тепла может быть передано через данную поверхность при прочих равных условиях. Поэтому при создании промышленных аппаратов необходимо стремиться к тому, чтобы максимально интенсифицировать процесс теплопередачи и тем самым уменьшить размеры теплообменной аппаратуры.

Процессы теплопередачи при постоянных температурах относительно редко (например, одна среда - конденсирующийся пар, другая - кипящая жидкость). Теплопередача при переменных температурах существенно зависит от взаимного направление движения теплообменивающихся сред. Различают следующие основные схемы взаимного движении теплообменивающихся потоков относительно поверхности теплообмена:

1) прямоток– обе стороны движутся в одном направлении;

2) противоток - теплообменивающиеся среды движутся в противоположных направлениях;

3) перекрестный ток, при котором потоки движутся взаимно пердекулярно;

4) смешанный ток, при котором реализуются упомянутые выше схемы движения след в различных частях аппарата.

Указанные схемы движения сред при теплообмене приведены на рисунке

а прямоток

перекрестный ток

Основные схемы движения потоков при теплообмене (черной стрелкой обозначена более нагретая жидкость, светлой – менее нагретая)

Независимо от схемы движения температура нагретой жидкости уменьшается от начального значения t_1н до конечного t_1K, а температура более холодного наглый нагреваемого потоков увеличивается от t_2н до t_2к. поэтому разность температур обоих потоков различных частях аппарат будет различной, и в уравнение теплопередачи (4) необходимо подставлять среднюю разность температур (t₁—t₂)_m=∆ t_m, величина которой определяется при прочих равных условиях схемой движения потоков.

Теплообмен является ключевым технологическим процессом в любой отрасли пищевой, химической, металлургической или энергетической промышленности. В его основе лежит процесс теплоотдачи через разделяющие потоки пластины. Не смотря на элементарность происходящих внутри теплообменника процедур, он считается сложным оборудованием, которое может функционировать по трем, абсолютно различным принципам: посредством конвекции, теплового излучения и теплопроводности.

При этом каждое физическое явление довольно редко работает самостоятельно. Во многих устройствах они сочетаются и оказывают то или иное влияние на эффективность теплообменных процессов.

Теплообменники можно также можно классифицировать по способу передачи тепла: смесительные и теплообменные. Каждое из устройств при этом имеет свою особую конструкцию, эффективность и предназначение. Так поверхностные являются наиболее распространенными, и принцип их действия состоит в том, что теплообменные процессы происходят с использованием рабочих поверхностей: пластин, трубок и т.д. В смесительных же теплообмен осуществляется путем перемешивания двух сред, например воздуха и жидкости. Подобная технология позволяет достигать небывалого уровня КПД, простоты конструкции и высокой скорости рабочего цикла. Однако смесительные теплообменники находят применение лишь на тех производственных этапах, которые допускают смешение двух разнотипных сред.

Для теплообменных аппаратов характерны две разновидности устройств в зависимости от конструкции: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообменниках контакт двух жидкостей осуществляется посредством разделительных стенок. Поток рабочей жидкости несущий тепло при этом не изменяется и движется в одном направлении. Регенеративные теплообменники имеют рабочую поверхность, которая одновременно является источником тепла и его аккумулятором. Попеременно соприкасаясь к ней, рабочие жидкости совершают рабочий цикл и осуществляют процесс теплообмена. Тепловой поток при этом может менять свое направление.