Ropa. kapalná přírodní živice živice (bitumen) - směs přírodních uhlovodíků, které se rozpouštějí v sirouhlíku

Transkript

1 Ropa kapalná přírodní živice živice (bitumen) - směs přírodních uhlovodíků, které se rozpouštějí v sirouhlíku elementární složení uhlík % vodík % kyslík 0,2-0,6 % síra 1,4-4,3 % dusík 0,06 0,6 % skupiny látek nasycené uhlovodíky (alkány, cykloalkany) aromatické uhlovodíky (benzén, antracen) kyslíkaté látky (organické kyseliny) sirné látky (sulfan, merkaptany) dusíkaté látky (alkylpyridiny)

2 Ropa -těžba Způsoby těžby ropy: kontrolovaným tokem vháněním plynu do ložiska kontrolovaným zavodňováním čerpáním

3 Ropa -těžba Nečistoty ve vytěžené ropě voda (při těžbě, při dotěžování může dosáhnout až 50 % - emulze) mechanické nečistoty (0,2 0,3%) soli (rozpuštěné ve vodě) plyny (sulfán, plynné uhlovodíky C 1 -C 4 ) Doprava ropy - obsah vody < 1% - obsah NaCl < 300 g.m -3

4 Ropa doprava Způsoby dopravy ropy železnice menší množství ropovody nejbezpečnější a nejekologičtější dopravní prostředek pro hromadnou přepravu ropy životnost mnoho desítek let ve světě nyní pracují 90-leté potrubní systémy způsoby propojení z nalezišť ropy do oblasti spotřeby zpřístavů do oblastí spotřeby

5 Ropa doprava Síť ropovodů ve střední Evropě

6 Ropa skladování Skladování ropy skladovací tanky podzemní zásobníky kaverny (strategické zásoby) Konečné produkty skladovací tanky (před expedicí) Inertní plyn Inertní plyn Zpracování Vnější plovoucí střecha Vnitřní plovoucí střecha Pevná střecha Zneškodnění Podzemní zásobník Různé typy zásobních tanků

7 Ropa skladování Základní dělení provozovaných ropných nádrží dle pláště jednoplášťová nádrž v ochranném valu dvouplášťová nádrž (nádrž umístěná v ochranné jímce) dle konstrukce střechy s pevnou střechou s plovoucí střechou s pevnou střechou a s vnitřní plovoucí střechou dle dna s jednoplášťovým dnem s dvojitým dnem s dvojitým dnem s detekčním systémem úniku média dle umístění nadzemní nádrž částečně zakrytá nádrž podzemní nádrž plovoucí nádrž

8 Ropa skladování v ČR Centrální tankoviště v Nelahozeves celková skladovací kapacita k m3 4 nádrže o objemu m3, průměr 60,3 m, výška 18,8 m, tloušťka prvního lubu pláště 27 mm 6 nádrží o objemu m3, průměr 84,5 m, výška 19,2 m, tloušťka prvního lubu pláště 37 mm 4 nádrže o objemu m3, průměr 84,5 m, výška 24,1 m, tloušťka prvního lubu pláště 39 mm nádrže mají dvouplášťovou konstrukci střecha nádrží je plovoucí krátkodobý mezisklad pro ropu přepravovanou ropovody Družba a IKL míchání různých druhů ropy podle požadavků zákazníků rafinerií skladování strategických nouzových zásob ropy

9 Ropa zpracování Odsolování soli v surové ropě -ve formě krystalů rozpuštěných nebo suspendovaných ve vodě emulgované v surové ropě nutnost odstranění - zanášení teplosměnných ploch - koroze teplosměnných ploch (předehřívač surové ropy) - koroze hlavových systémů kolon v jednotce destilace ropy - ucpávání pórů katalyzátorů používaných při následném zpracování destilačních zbytků Princip odsolování praní ropy nebo těžkých zbytků vodou za vysoké teploty a tlaku surová ropa (těžké zbytky) procesní voda propraná ropa znečištěná voda

10 Ropa zpracování Odsolování Technologické podmínky odsolovaná ropa předehřev na C smíšení s vodou intenzivní statické mísiče 3 10 %) elektrické pole vysokého napětí - urychlení koalescence polárních kapek vody přídavek deemulgátorů -působí na rozrušení emulze (5 10 ppm) jednostupňové uspořádání % účinnost dvoustupňové uspořádání - až 99 % účinnost množství vody v odsolené ropě (na výstupu z odsolování) cca 0,2 % obj. množství odpadní vody - 30 až 100 l na 1 t odsolované ropy tuhý odpad od t za rok kal obsahuje železo, jíl, písek, vodu (5-10 %), emulgované oleje a parafin (20-50 % hmotnostních)

11 Ropa zpracování Odsolování Hustota surové ropy kg/m 3 (při 15 0 C) Prací voda % hmotnostní Teplota ( 0 C) < > Typické provozní podmínky odsolování ropy

12 Ropa zpracování Odsolování Znečišťující látka Typická koncentrace (mg/l) Teplota ( 0 C) Nerozpuštěné tuhé látky Ropné látky a jejich emulse více Rozpuštěné uhlovodíky Fenoly 5-30 Benzen BSK více CHSK Amoniak Sloučeniny dusíku (N Kjehldahl) Sulfidy (jako H 2 S) 10 Složení odpadní vody odpadající v procesu odsolování

13 Ropa zpracování ropy Typy rafinerií Typ I: Jednoduchý typ rafinérie nevybavený konverzními jednotkami destilace ropy, reforming, úprava destilačních frakcí, desulfurace a/nebo jiné postupy zvýšení kvality produktu (např. isomerace) Typ II: Rafinérie se středním stupně konverze suroviny (Typ I + tepelné krakování nebo visbreaking) Typ III: Komplexní typ (Typ II + fluidní katalytické krakování a/nebo hydrokrakování ) Pozn.: všechny výše uvedené typy mohou vyrábět základový mazací olej a asfalt

14 Ropa zpracování ropy Blokové schéma obvyklého zpracování frakcí z atmosférické destilace ropy

15 Ropa zpracování ropy atmosférická destilace mírně zvýšený tlak - cca 0,15 MPa v atmosférické destilační koloně Schéma atmosférické destilace ropy C čerpadlo S separátor K kondenzátor P - trubková pec V - výměník tepla Ch - chladič

16 Ropa zpracování ropy atmosférická destilace Frakce Destilační rozmezí Výtěžek [ C] [%] uhlovodíkové plyny < 5 1,4 lehký benzín (C5 C7) ,5 těžký benzín (C7 C10) ,5 petrolej ,2 plynový olej ,9 mazut > ,5 charakteristika atmosférické kolony výška (m) 35 tlak (MPa) 0,15 průměr (m) 1,7 počet bočních kolonek 3 počet pater 34 počet pater v boční kolonce 4

17 velký rozsah výkonů provozní pružnost snadná obsluha provozní spolehlivost vysoká tepelná účinnost možno spalovat méně hodnotná a těžká paliva Ropa zpracování ropy atmosférická destilace Pece válcové vertikální pece radiační pece radiačně konvekční pece šachtové pece s horizontálně umístněnými hořáky svertikálně umístněnými hořáky minimální zastavěná plocha symetrické uspořádání trubek a hořáků rovnoměrná distribuce tepla jednoduchá montáž

18 Ropa zpracování ropy atmosférická destilace Pece - válcové vertikální pece - palivo -olej -plyn - kombinované (olej, plyn) - rozprašování paliva - tlakové -parní -přisávání vzduchu - beztlakové - tlakové 1 - radiační pásmo 2 - konvekční pásmo 3 - hořák na plynné nebo kapalné palivo 4 - odtah spalin Válcová radiačně konvekční pec

19 Ropa zpracování ropy atmosférická destilace Pece - šachtová vertikální pec - palivo -olej -plyn - kombinované (olej, plyn) - rozprašování paliva - tlakové -parní -přisávání vzduchu - beztlakové - tlakové

20 Ropa zpracování ropy atmosférická destilace Pece - příslušenství trubkové systémy konvekční část -příčně, podélně žebrované trubky - trnové trubky trubkové systémy - celosvařované - spojované přivařenými koleny - popř. přírubové spoje hořáky palivo -olej -plyn - kombinované (olej, plyn) rozprašování paliva - tlakové -parní přisávání vzduchu - beztlakové - tlakové ohřívače vzduchu žáruvzdorné vyzdívky a izolace parní ofukovače trubek - u pecí, které mají v konvekčních sekcích použity trubky se zvětšeným vnějším povrchem

21 Ropa zpracování ropy vakuová destilace zpracování zbytku z atmosférické destilace (mazut) snížený tlak 2-10 kpa Blokového schématu zpracování mazutu v palivářské rafinérii se štěpnými procesy

22 Ropa zpracování ropy vakuová destilace 1 - trubková pec 2 - vakuová kolona 3 - boční kolonky 4 - parní ejektor 5 - barometrický kondenzátor 6 - hydraulická uzávěrka P pára V - chladicí voda Schéma vakuové destilace mazutu

23 Ropa zpracování ropy vakuová destilace Frakce Destilační rozmezí [ C] Výtěžek (vztaženo na nástřik) [%] Výtěžek (vztaženo na ropu) [%] Vakuový plynový ,6 5,0 olej Olejová frakce I ,8 10,4 Olejová frakce II ,5 10,8 Olejová frakce III ,8 6,7 Vakuový zbytek > charakteristika vakuové kolony výška (m) 26 tlak (kpa) 3 průměr (m) 2,6 počet bočních kolonek 3 počet pater 20 počet pater v boční kolonce 4

24 Ropa zpracování ropy vakuová destilace Emise do ovzduší Znečišťující látky CO, CO 2, oxidy dusíku (NO x ), prachových částic, oxidy síry (SO x ) zdroj elektrárna kotle procesní ohřevné pece jednotka fluidního katalytického krakování bezpečnostní hořáky jednotka výroby síry Pozn.: více než 60 % emisí unikajících z rafinérie do ovzduší je z procesů výroby tepla a energie

25 Ropa zpracování ropy Emise do ovzduší Znečišťující látky prachové částice zdroj regenerace katalyzátoru koksování

26 Ropa zpracování ropy - emise Emise do ovzduší Znečišťující látky těkavé organické sloučeniny zdroj skladování surovin a produktů manipulace s produkty (nakládání a vykládání) čistírny odpadních vod (lapače olejů) netěsnosti přírub, ventilů, těsnění

27 Ropa zpracování ropy - emise Emise do ovzduší Oxid uhličitý Oxid uhelnatý Oxidy dusíku (N 2 O, NO, NO 2 ) Prachové částice (včetně kovů) Oxidy síry Hlavní polutanty Těkavé organické sloučeniny Hlavní zdroj emisí Procesní pece, kotle, plynové turbiny Regenerátor fluidního katalytického krakování Kotel na spalování CO Bezpečnostní hořáky Jednotky spalování odpadu Procesní pece, kotle Regenerátor fluidního katalytického krakování Kotel na spalování CO Jednotka výroby síry Bezpečnostní hořáky Jednotka spalování odpadu Procesní pece, kotle, plynové turbiny Regenerátor fluidního katalytického krakování Kotel na spalování CO Kalcinace koksu Bezpečnostní hořáky Jednotka spalování odpadu Procesní pece, kotle, zejména při spalování kapalných paliv Regenerátor fluidního katalytického krakování Kotel na spalování CO Koksování Jednotka spalování odpadu Procesní pece, kotle, plynové turbiny Regenerátor fluidního katalytického krakování Kotel na spalování CO Kalcinace koksu Jednotka výroby síry Bezpečnostní hořáky Jednotka spalování odpadu Skladování a manipulace s materiály Jednotka získávání plynů Lapače olejů v jednotce čištění vody Úniky netěsnostmi (ventily, příruby, atd.) Odvětrávání aparátů Bezpečnostní hořáky

28 Ropa zpracování ropy - emise Emise do vody použití vody procesní voda chladící voda zdroj procesní voda, pára a prací voda ropné látky, H 2 S, NH 3, fenoly chladicí voda ropné látky (netěsnosti) dešťová voda z plochy výrobních jednotek ropné látky (náhodné znečištění) dešťová voda z plochy nevýrobních jednotek není znečištěna ropnými látkami

29 Ropa zpracování ropy - emise Emise do vody Polutant vody Zdroj Ropné látky Destilační jednotka, hydrogenační úprava, visbreaking, katalytické krakování, hydrokrakování, mazací oleje, vyčerpané alkálie, zátěžová voda, podpůrné provozy (dešťová voda) H 2 S (RSH) Destilační jednotka, hydrogenační úprava, visbreaking, katalytické krakování, hydrokrakování, mazací oleje, vyčerpané alkálie NH 3 (NH 4+ ) Destilační jednotka, hydrogenační úprava, visbreaking, katalytické krakování, hydrokrakování, mazací oleje, sanitární a domovní vody Fenoly Destilační jednotka, visbreaking, katalytické krakování, vyčerpané alkálie, zátěžová voda Organické sloučeniny (BSK, CHSK, TOC) CN -, (CNS - ) Celkové nerozpuštěné látky Destilační jednotka, hydrogenační úprava, visbreaking, katalytické krakování, hydrokrakování, mazací oleje, vyčerpané alkálie, zátěžová voda, podpůrné provozy (dešťová voda), sanitární a domovní vody Visbreaking, katalytické krakování, vyčerpané alkálie, zátěžová voda Destilační jednotka, visbreaking, katalytické krakování, vyčerpané alkálie, zátěžová voda, sanitární a domovní vody Hlavní polutanty odpadních vod produkovaných v rafinérii

30 Ropa zpracování ropy - emise Emise do vody Ropné látky H 2 S NH 3 (NH 4+ ) Fenoly BSK CHSK Destilační jednotky XX XX XX X XX - XX Hydrogenační zpracování CN - XX XX(X) XX(X) - X(X) - - Visbreaker XX XX XX XX XX X X Katalytické krakování XX XXX XXX - X - - Hydrokrakování XX XXX XXX - X - - Mazací oleje XX X X - XX - - Odpadní alkálie XX XX - XXX XXX X X Zátěžová voda X - - X X X X Pomocná zařízení (déšť) Sanitární a splaškové -(X) X - XX - - X - X - XX Legenda: X < 50 mg/l, XX mg/l, XXX > 500 mg/l, NL celkové nerozpuštěné látky Reprezentativní koncentrace znečišťujících látek v typických rafinérských odpadních vodách před jejich zpracováním NL

31 Ropa zpracování ropy - odpady Produkce tuhých odpadů Množství odpadů produkovaných v rafinériích jsou relativně malá v porovnání s množstvím procházejících surovin a množstvím vyráběných produktů. kaly ropné (např. úsady ze skladovacích tanků) neropné (např. kaly z čistírny odpadních vod) jiné odpady z rafinérie nejrůznější kapalné a polotuhé nebo tuhé odpady kontaminovaná zemina, desaktivované katalyzátory z procesů konverze suroviny, ropné odpady, popel ze spalování odpadů, vyčerpané alkálie, kyselé dehty, atd. nerafinérské odpady domovní odpad, demoliční odpad a stavební odpad

32 Ropa zpracování ropy Zásobování energiemi teplo přímo (ohřevné pece) nepřímo (ohřev parou) elektrické energie nákup z veřejné sítě přímo v rafinérii kogenerace elektřiny a páry plynové nebo parní turbíny

33 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy přímo v rafinerii rafinérské palivo nakupována od jiných firem zemní plyn kombinovaný postup

34 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Rafinérský topný plyn (methan, ethan a ethylen spolu s přebytečným vodíkem) při správném zpracování palivo způsobujícím jen nízké znečištění ovzduší nejčastěji tři alternativní zdroje rafinérský plyn nakupovaný plyn (obvykle zemní plyn) zkapalněný ropný plyn (LPG) zdroje plynů v rafinerii prosté síry katalytické krakování, isomerizace obsahující síru destilace ropy, krakování, koksování a ze všech desulfuračních procesů čištění aminovou absorpcí (odstraněn H 2 S a prach obsah síry ve formě H 2 S běžně pod 100 mg/nm 3

35 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Rafinérský topný plyn (methan, ethan a ethylen spolu s přebytečným vodíkem) Zjednodušené schéma systému topného plynu

36 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Kapalné rafinérské palivo (těžký topný olej - směsí zbytku z atmosférické a/nebo vakuové destilace a zbytků z konverzních a krakovacích procesů ) nejdůležitější parametr viskozita paliva (s vyšší viskozitou) musí být před spalováním vyhřívána obsah síry 0,1-7 % obsah dusíku 0,1-0,8 % obsah kovů v těžkém topném oleji od 40 ppm pro těžký topný olej z ropy ze Severního moře až 600 ppm pro olej z arabské těžké ropy

37 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Kapalné rafinérské palivo (těžký topný olej - směsí zbytku z atmosférické a/nebo vakuové destilace a zbytků z konverzních a krakovacích procesů ) Frakce vhodná jako složka kapalného rafinérského paliva Původ surové ropy S (%) N (%) Obsah kovů (%) Atmosférický zbytek Severní moře 0,6-1,1 0,03-0,32 0,03-0,06 Atmosférický zbytek Střední východ 2,3-4,4 0,04-,06 Vakuový zbytek Severní moře 1,1-1,8 0,18-0,58 Vakuový zbytek Střední východ 3,6-6,1 0,07-0,13 Zbytek z koksování Střední východ 3,5-6,5 Obsah síry, dusíku a kovů ve frakcích vhodných jako součásti kapalného rafinérského paliva

38 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Kapalné rafinérské palivo hydrogenační úpravou lze snížit obsah dusíku, síry Kapacita rafinérie Palivo užívané v rafinérii Objem emitovaných spalin Emise síry 5 Mt za rok t za rok kapalného rafinérského paliva t za rok rafinérského topného plynu 1,68x10 9 Nm 3 za rok Účinnost desulfurace až do 85 % Investiční náklady (EUR) Provozní náklady (EUR za rok) 5000 mg/nm 3 (pro kapalné rafinérské palivo s obsahem 3 % S) což reprezentuje 8400 t za rok 750 mg/nm 3 s hydrogenační úpravou milionů milionů Náklady na výstavbu a provoz hydrodesulfurizační jednotky kapalného rafinérského paliva

39 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Kapalné rafinérské palivo Rafinérský systém kapalných paliv Zjednodušený proudový diagram systému těžkého topného oleje

40 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Technické postupy výroby energie ohřevné pece teplo získané spalováním přenášeno přímo na zpracovávaný proud účinnost >85 % kotle výroba vodní páry, která je pak použita na potřebném místě cca % celkové spotřeby energie v rafinerii

41 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Produkty systému výroby energie síť vysokotlaké páry (>30 bar, C) kotle na odpadní teplo katalytické procesy, hydrokrakovací procesy kotle vyhřívané spalováním paliv výroba elektrické energie v parních turbinách vedlejší produkt středotlaká pára síť středotlaké páry (7-20 bar, C) redukcí tlaku vysokotlaké páry použití stripování vývěvy na zajištění vakua ohřev (např. vařáky kolon a zásobníků)

42 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Produkty systému výroby energie síť nízkotlaké páry (3,5-5 bar, C) ve výměnících tepla na chlazení horkých produktů redukcí tlaku středotlaké páry použití ohřev médií stripování ohřev potrubí

43 Ropa zpracování ropy - energie Paliva a palivové systémy Produkty systému výroby energie napájecí voda Typické uspořádání jednotky na přípravu kotlové napájecí vody parního kotle

44 Ropa zpracování ropy - energie Chladící systémy využíváno více principů chlazení volba způsobu chlazení žádaná teplota chlazení chladicí kapacita riziko znečištění (primární nebo sekundární chladicí okruh) Chlazení vzduchem vzduchový chladičích nucenou konvekce - ventilátor přirozená konvekce přirozené proudění

45 Ropa zpracování ropy - energie Chladící systémy Chlazení vodou přímé chlazení (vstřikování, quenching) spojeno s vysokým rizikem znečištění v současné době omezen na chlazení při koksování průtočný systém na jeden průchod voda odebírána z povrchového zdroje a upravena po průchodu technologickým zařízením vypuštěno přímo do vodního toku tepelné zatížení zdroje povrchové vody příliš vysoké systém s chladicí věží použito k chlazení recirkulující vody prostřednictvím výměníků tepla cirkulační systém (temperovaná voda, chladicí voda) většina chladicí vody používána opakovaně recyklována přes chladicí věže chlazeno vzduchem uzavřený systém kapaliny (vody) při chlazení na nízké teploty

46 Ropa zpracování ropy - energie Chladící systémy A: chlazení na jeden průchod chladicího media B: přímé chlazení s chlazením výtokového proudu chladicí vody C: nepřímé chlazení/sekundární okruh D: recirkulace E,F: uzavřený okruh G,H: hybridní systémy Zjednodušený schéma chladicích systémů používaných v rafinériích

47 Zařízení pro absorpci a rektifikaci Rektifikace - často malá hnací síla - velký počet teoretických stupňů - tlak, vakuum vakuová kolona AVD Absorpce - větší zátěž plynnou fází - malý hydraulický odpor na straně plynné fáze - odvod rozpouštěcího nebo reakčního tepla - korozivní směsi plněné kolony štěpení mazutu absorpční kolona

48 Porovnání patrových a plněných kolon rozhodovací kriteria - cena - výkon - dělící schopnosti všeobecná hlediska - patrové kolony nebývají o průměru menším než 0,6 m - podle velikosti kapalné zádrže dynamická zádrž - zádržová patra plněná kolona bezzádržová patra - zádržová patra - zádrž kapaliny 15% až 30% aktivního objemu zařízení - plněné kolony - zádrž kapaliny 5% až 15% aktivního objemu zařízení

49 Porovnání patrových a plněných kolon výhody plněných kolon -menší tlaková ztráta -vakuový systém volý průřez > 50% -menší intenzita pěnění výhody patrových kolon -velké průtoky kapalin -velký průměr kolony -snadnější změna nástřikového patra

50 Plněné a výplňové kolony výplňové kolony -vestavba -laťové výplně - tahokov plněné kolony -vrstva výplně -tělísková výplň - orientovaná

51 Vnitřní zařízení plněných kolon 1 rozdělovač kapaliny 2 přítlačná dna 3 sypaná náplň 4 nosný rošt 5 sběrač 6 boční odtah 7 nástřik 8 rozdělovač kapaliny 9 přítlačná deska 10 redistributory 11 nosný rošt

52 Výplně

53 Výplně - materiály keramika ocel plastická hmota -hydrofilní - nehydrofilní

54 Sypaná výplň

55 Výplně transportní charakteristiky Tlaková ztráta 1,5 - Raschigovy keramické kroužky 3,7 - Raschigovy ocelové kroužky 2,6 - Pallovy keramické kroužky 4,8 - Pallovy ocelové kroužky Kroužky průměru 25 mm, B = 0 a 44 m.h -1

56 Výplně transportní charakteristiky Tlaková ztráta 1,3 PP Pallovy kroužky 2,4 Ralu kroužky Kroužky průměru 50 mm, B = 0 a 50 m.h -1

57 Výplně transportní charakteristiky Smočená plocha a t = 320 m -1 (15 mm) 1 - keramický kroužek 2 - PP hydrofilizovaný kroužek 4 - PP nehydrofilní kroužek a t = 220 m -1 (25 mm) 3 - keramický ( ) kroužek PP hydrofilizovaný ( ) kroužek 5 - PP nehydrofilní kroužek Porovnání různých typů Raschigových kroužků v závislosti na intenzitě zkrápění

58 Výplně transportní charakteristiky Objemový koeficient přestupu hmoty 1,3 průměr 25 mm 2,4 průměr 50 mm Porovnání objemového koeficientu hmoty PP Pallových kroužků plné body - hydrofilizovaná výplň prázdné body - nehydrofilizovaná výplň

59 Vnitřní zařízení plněných kolon 1 rozdělovač kapaliny 2 přítlačná dna 3 sypaná náplň 4 nosný rošt 5 sběrač 6 boční odtah 7 nástřik 8 rozdělovač kapaliny 9 přítlačná deska 10 redistributory 11 nosný rošt

60 Vrstva výplně Volně sypaná vrstva Skládaná vrstva

61 Rozdělovače kapalin

62 Přívod do kolony malé kolony (d < 2,5 m) přímý se zarážkou - malý prostor pod výplní přímý - nízký tlak - malý průtok plynu distributor - rovnoměrné rozptýlení plynu

63 Přívod do kolony velké kolony (d > 2,5 m)

64 Přívod do kolony dvoufázový tok (např. nástřik v petrochemii) žaluziový oddělovač tangenciální vstup

65 Konstrukční patra Odlehčovací patra

66 Konstrukční patra Redistributory

67 Konstrukční patra Přívod plynu Patro s chladičem

68 Zachycovače kapek - demistery

69 Provozování plněných kolon tlaková ztráta - funkce intenzity zkrápění a průtoku plynu hustota zkrápění - normální kapaliny % hodnoty při zahlcení -pěnivé kapaliny 40 % hodnoty pří zahlcení

70 Patrové kolony podle uspořádání toků kapaliny a páry a) patra s křížovým tokem fází -větší účinnost - menší aktivní plocha -větší tlaková ztráta (větší zádrž) b) patra s protiproudem fází - pro velké výkony - malá tlaková ztráta - úzký interval stabilní činnosti - menší tendence k zanášení

71 Kloboučková patra - sumární plocha zářezů = průřez parního nátrubku - pevné a stavitelné upevnění - tlaková ztráta = Pa na patro a) konvenční provedení b) moderní provedení (nižší tlaková ztráta)

72 Kloboučková patra tvary kloboučků pracující kloboučkové patro činnost kloboučkového patra

73 Kloboučková patra 1 - plášť kolony 2 - přepadová trubka 3 - patro s nátrubky 4 - klobouček s otvory 5 - kapalina 6 - pára 7 - pěna

74 Kloboučková patra

75 Ventilová patra -změna průřezu podle parního zatížení -dobrá účinnost -menší tlaková ztráta -možno použít i pro znečištěné kapaliny -možnost kolísání parní zátěže Typ A omezovač zdvihu součástí ventilu (prokap podél nožiček) Typ T omezovač zdvihu součástí patra (pro zpracování znečišťujících směsí, bez prokapu) Typ T-Venturi nižší tlaková ztráta v parní fázi

76 Ventilová patra (modifikovaná klapková)

77 Ventilová patra (modifikovaná klapková) dvouzátěžové klapka K1 pro bezpřepadová patra Klapka K2 pro patra s přepady

78 Sítová patra - děrované desky (průměr otvorů 6 12 mm) - volný průřez 5 15 % - s přepady, nebo bezpřepadová - dobrá účinnost - provoz omezen úzkým rozpětím výkonů 1 - plášť kolony 2 - přepadová trubka 3 - sítové patro 4 - kapalina 5 - pěna

79 Sítová patra síta parní proud kapalný proud sítové patro s více jezy pro kolony velkých průměrů

80 Sítová patra režimy dvoufázového toku tryskový režim - spojitá fáze pára - vakuové destilace pěnový režim - spojitá fáze kapalina - atmosferické destilace bublinový režim - shluky bublin emulzní režim - plyn v podobě drobných bublin - tlakové dělení

81 Kapalinové přepady -statická a dynamická zádrž -maximální velikost aktivní plochy patra -požadována doba zdržení kapaliny na patře jezy a přepady

82 Kapalinové přepady různá uspořádání pater (přepad na nižší patro vyšrafován) kruhový přepad

83 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Rafinérské výrobky nelze použít přímo (koroze, zápach, vzhled výrobku) nežádoucí látky: sirné sloučeniny (korozivní, deaktivují katalyzátory, zhoršení životního prostředí) dusíkaté látky (zhoršují oxidační stálost, korozivní, podpora barevných změn) asfaltenické a živičné látky (korozivní, vznik kalů) aromatické látky (motorová nafta snížení cetanového čísla petrolej čadivost plamene, zvýšení teploty tuhnutí oleje zmenšení viskozitního čísla)

84 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Separace plynů rozdělení uhlovodíky C1 - C5 a vyšších rektifikací odpadních plynů zdroj suroviny destilace surové ropy katalytické krakování katalytického reformování alkylace desulfurace produkt separace frakce C 1 a C 2 prodej, nebo rafinérský plyn LPG (propan a butan) lehký benzin (C5 a vyšší)

85 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Separace plynů prac. podmínky: P = cca 1,4 MPa absorbent -těžký benzín vypírka kys. plynů -např. dietanolamin Dělení rafinerských plynů 1 - absorbér, 2 - debutanizér, 3 - dělení benzínu, 4 - depropanizer

86 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Separace plynů Použití: propan - rozpouštědlo při odparafinování těžkých olejových frakcí - rozpouštědlo při odparafinování minerálních olejů butany -přísada do automobilových benzínů (v omezeném množství) - náhrada freonů ve sprejích n-butan - izomerace na izobutan i-butan - surovina pro výrobu alkylátů (vysokooktanová složka autobenzínů) buteny - surovina pro výrobu výše vroucích izoalkenů (vysokooktanová složka autobenzínů) - surovina pro výrobu polymerů, metyl-ter.butyletheru, maleinanhydridu LPG - topení a ohřev

87 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Benzíny směs kapalných uhlovodíků - bod varu C podle použití: benzíny pro zážehové motory benzíny letecké benzíny technické (rozpouštědla, ředidla) minulost: motory s nízkým kompresním poměrem -primárníbenzíny (přímé použití benzínových frakcí (nízké oktanové číslo) současnost: motory s vysokým kompresním poměrem - benzíny s vysokým OČ (požití benzínových frakcí, reformátů, benzínů z krakování, MTBE, butanů)

88 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Benzíny hodnocení benzínů: těkavost - tenze par - destilační křivka 10 % - snadné startování - 50 % - akcelerace - 90 % - spalování antidetonační vlastnosti obsah škodlivin (benzen). Oktanové číslo (OČ) -uměle vytvořená stupnice hodnota 0 -n-heptan hodnota izooktanu (2,2,4-trimetylpentan). zvýšení oktanového čísla: minulost - tetraetylolovo Pb(C 2 H 5 ) 4, tetrametylolovo Pb(CH 4 ) 4 koncentrace 1,4 g Pb/l 0,03 g Pb/l (výroba zastavena od r. 2001) současnost - kyslíkaté příměsy (MTBE, etanol, ETBE)

89 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Benzíny automobilový benzín míšením různých frakcí reformát (OČ cca 92-95) benzínová frakce z redestilace 65 (OČ cca 70) benzínová frakce z redestilace 85 (OČ cca 55) pentán z dělení plynů (OČ cca 80) izobután z dělení plynů (OČ cca 94) MTBE (OČ 117) barviva letecké benzíny destilační rozmezí C maximální tepelný obsah na jednotku hmotnosti (nepoužívají se kyslíkaté sloučeniny alkoholy, étery) bod krystalizace -60 C (vypadávání parafínu z paliva)

90 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Benzíny technický benzín míšením lehkého primárního benzínu a z rafinátů po extrakci aromátů definován začátek a konec destilační křívky limitován obsah aromátů typ destilační použití rozmezí petrolejový éter C kosmetické a farmaceutické účely BT 60/ C extrakce tuků a olejů BT 150/ C čistírny textilií BT 140/ C ředidlo (nátěrové hmoty, asfalty, asfaltové laky, leštící pasty, krémy) benzín pro důlní lampy C bezpečnostní lampy benzín lékařský C lékařské a farmaceutické účely

91 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Motorová nafta směs kapalných uhlovodíků (C 12 -C 24 ) s teplotou varu C palivo pro vznětové motory (kompresní poměr 1:15 až 1:25, CČ>50) výroba - smícháním ropných frakcí: plynový olej petrolej - hydrokrakováním vakuových olejů cetanové číslo (CČ) - spalovací vlastnosti motorové nafty (náchylnost k tvrdému chodu motoru) hodnota 100 n-hexadekan (malá náchylnost k tvrdému chodu) hodnota 0 1-metylnaftalenem (velká náchylnost k tvrdému chodu) důležité vlastnosti: - filtrovatelnost za chladu (vykrystalování parafinů) - viskozita (mazání vstřikovacího čerpadla) -přítomnost složek s b.v. nad 350 C (nedokonalé spalování nafty) - obsah síry (od r max 50 mg/kg - mazivost (aditiva proti nadměrnému opotřebení pístů vstřikovacího čerpadla)

92 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Motorová nafta druhy motorových naft: motorová nafta letní (bod filtrovatelnosti 4 C) motorová nafta zimní (bod filtrovatelnosti 10, -20 C) solventní nafty (z destilace černouhelného dehtu nevhodná pro vznětové motory malé CČ) bionafty (metylestery rostlinných olejů směs metylesteru a motorové nafty

93 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Lehké topné oleje: dest. frakce lehký topný olej (někdy míšena s plynovým olejem) bod tuhnutí (-10 až 10 C) Těžké topné oleje: destilační zbytek těžkých uhlovodíků z ropy (mazut) bod tuhnutí (+40 C) Mazací oleje: oleje automobilové motorové, převodové, výplachové, tlumičové oleje průmyslové ložiskové, hydraulické, válcové, konzervační, turbínové oleje speciální izolační, formové, medicinální, kalící, řezné

94 Ropa zpracování ropy rafinérské výrobky Asfalty: složení: asfaltény (15 až 25 %) vysokomolekulární polární látky živice (10 až 90 %) látky aromatického charakteru oleje (10 až 60 %) spojitá fáze případně parafiny (zhoršují jejich vlastnosti)