Очистка нефти и разделение фракций

Министерство образования молодёжи и спорта Украины

Одесский национальный политехнический университет

Кафедра

Технологии воды и топлива на ТЭС и АЭС

Курсовая работа

По курсу: ”Теория горения органического топлива ”

Вариант 1

Выполнил:

Студент группы ТЕ-1003 Баранов Анатолий

Проверила доц.каф.ТВТ:

Дорож О.А.

Одесса 2012

Мета́н — простейший углеводород , бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха^], химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха.

Метан — первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов), наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью

Основной компонент природных (77—99 %), попутных нефтяных (31—90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ). В анаэробных условиях (в болотах, переувлажнённых почвах, рубце жвачных животных) образуется биогенно. Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля, гидрогенолизе углеводородов в реакциях каталитического риформинга.

Классификация по происхождению:

· абиогенный — образован как результат химических реакций неорганических соединений;

· биогенный — образован как результат химической трансформации органического вещества;

· бактериальный (микробный) — образован в результате жизнедеятельности бактерий;

· термогенный — образован в ходе термохимических процессов.

1. Записать реакцию горения , записать выражение для константы равновесия , рассчитать

(для 1 моль веществ-участников ) тепловой эффект реакции .

Реакция горения CH4

+Q

К= -константа равновесия

Q=-ΔH

Ентальпия вещества:

ΔН( )= -74,6 кДж/моль

ΔН( )=247,5 кДж/моль

Н( )=-393,5 кДж/моль

ΔН( O)=-285,83 кДж/моль

Q=QCH4+2O2-QCO2+2H2O

Q=-ΔH=1176,53 кДж/моль

ΔН=-1176,53 кДж/моль – реакция экзотермическая ( выделение теплоты )

2.Описать свойства органического топлива , которую применяют в тепловой энергетике

Нефть — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету, нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли

Агрегатное состояние нефти жидкое .

Принципиальная схема добычи нефти

В настоящее время используют три основных способа добычи нефти:

• Фонтанный - жидкость и газ поднимаются по стволу скважины от забоя на поверхность только под действием пластовой энергии.
• Газолифтный - при этом способе добычи для подъема нефти на поверхность в скважину подают или закачивают с помощью компрессоров сжатый углеводородный газ или воздух.
• Насосный - подъем жидкости на поверхность осуществляется с помощью спускаемых в скважину насосов.

Скважинная добыча нефти осуществляется или путем природного фонтанирования под давлением энергии пласта, или при помощи использования механизированного способа поднятия жидкости. Как правило, в самом начале разработки нефтяного месторождения действует фонтанный вид добычи, а позднее ввиду уменьшения фонтанирования скважина переводится на газлифтный или эрлифтный способ добычи или глубинонасосный, в котором добыча нефти осуществляется штанговыми, гидропоршневыми или винтовыми насосами.

Способ, называемый газлифтным представляет собой механизм для поднятия капельной жидкости при помощи энергии, которая содержится в сжатом газе, который с ней смешивается. Это технология внесла определенные дополнения в привычный технологический процесс, поскольку при его использовании обязательно наличие компрессорной станции с газосборными трубопроводами и газораспределителями. Весь комплекс, который состоит из нефтяных скважин, трубопровода, различных установок, при помощи которых нефть добывается из недр – все это называют нефтяной промысел. Существует еще одна современная технология добычи нефти в месторождениях, которые разрабатываются при помощи искусственного заводнения - возведение водоснабдительной системы с насосными станциями.

Современная технология добычи нефти

Процесс добычи нефти можно условно разделить на 3 этапа:

1. движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин,

2. движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин,

3. сбор нефти и сопутствующих ей газов и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.

Перемещение жидкостей и газа в пластах к эксплуатационным скважинам называют процессом разработки нефтяного месторождения. Движение жидкостей и газа в нужном направлении происходит за счет определенной комбинации нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, а также их количества и порядка работы.

Нефтяные скважины

По назначению скважины разделяют на следующие 5 категорий: опорные, параметрические, поисковые, разведочные и добывающие (эксплуатационные). Опорные скважины предназначены для выявления залежей нефти и газа. Параметрические скважины предназначены для изучения глубинного строения горных пород в зонах, где предполагается наличие нефтяных и газовых месторождений.

Очистка нефти и разделение фракций

Первая стадия обработки сырой нефти должна разделить исходную нефть на части, называемые фракциями, согласно молекулярному весу. Сырая нефть нагревается в печи и передается во фракционирующий столб, в котором температура уменьшается с увеличением высоты. Фракции с самым тяжелым молекулярным весом, которые впоследствии станут смазочными веществами, воском, и так далее, могут существовать в форме пара только в более низкой части столба, и выводятся там. Более легкие фракции, которые станут топливом реактивного двигателя, бензином, и так далее, направляются выше вверх по столбу, где они выводятся. Все фракции получают многочисленную и сложную дальнейшую обработку, чтобы направить их в производство желаемых конечных продуктов.

Температура вспышки нефтепродуктов: легковоспламеняющихся бензинов - ниже 28 С, керосинов - 28 - 45 С; горючих нефтепродуктов ( моторное и дизельное топливо, мазуты) 45 - 120 С для мазута, от 130 до 325 С для масла.

Температурасамовоспламенения нефтей и нефтяных газов лежит в пределах 300 - 650 С

Легкая фракция нефти, обычно это бензин высокого качества, с температурой кипения от 50 до 200ºС, состоит преимущественно из парафина и ограниченного количества углеводородов.
Средняя фракция нефти, это бензин более низкого качества (температура кипения от 200 до 250 ºС) и газойль (температура кипения от 200 до 350ºС). Газойль в прошлом использовался в качестве сырья для производства нефтепродуктов, а сегодня применяется в основном как дизельное топливо (солярка). К данной фракции также принадлежат сверхлегкие нефтепродукты, используемые для отопления.
Тяжелая фракция нефти (температура кипения свыше 350ºС) используется в основном как смазочный материал, а также в качестве топлива на тепловых электростанциях

Применение мазута
В котельных установках самым распространенным видом мазута является мазут марки М-100. Хранение мазута производят в специальных резервуарах различных объёмов в зависимости от мощности котельной. Перед подачей мазута в котельную его разогревают, обычно при помощи пара. Перекачивание мазута происходит при помощи специальных мазутных насосов. Сжигание мазута в котлах производится при помощи форсунок, которые распыляют его в топочную камеру. Необходимо максимально распылить мазут, чтобы механический и химический недожог был минимальным.
Однако из – за дороговизны мазута его использование стараются ограничить. Поэтому на ТЭЦ и ГрЭС мазут в основном используется для пиковых нагрузок котлов, когда необходимо оперативно достичь высоких температур теплоносителя за короткий промежуток времени.
Если котельная рассчитана только на применение мазута, то его стараются максимально экономить.

3.Описать метод приготовления органического топлива брикетирование , привести преимущества и недостатки этого метода

Сущность: способ включает механическое воздействие на сырье с постепенным увеличением нагрузки и объемным его сжатием. Причем при механическом воздействии сырье перетирают до получения вязкопластичного состояния. Установка включает загрузочный бункер, цилиндроконический корпус, шнековый вал с транспортирующими и выдавливающими лопастями и имеет продольные выступы, выполненные вдоль корпуса на его внутренней поверхности, и ряд фильер, каждая из которых закреплена в корпусе на расстоянии одна от другой, при этом через центральные отверстия последних пропущен шнековый вал. Технический результат - увеличение степени пластичности и прочности топлива независимо от исходного сырья без каких-либо отвердителей и добавок и увеличение производительности установки

На фиг.1 представлен общий вид установки для окускования топлива органического происхождения, с помощью которой реализуется заявленный способ.

На фиг.2 - установка для окускования топлива органического происхождения (вид сверху).

На фиг.1, 2: Установка включает загрузочный бункер 2 и закрепленный на раме 1 двигатель 3 с редуктором 4 и цилиндроконический корпус, который имеет цилиндрическую 5 и коническую 6 части.

В цилиндроконическом корпусе установлен соосно и жестко закреплен ряд фильер 10 на расстоянии одна от одной. Фильеры 10 могут быть установлены последовательно с уменьшением расстояния одна от одной в направлении последней фильеры 10 конической части 6 корпуса. Через центральные отверстия фильер 10 пропущен с зазором шнековый вал 7. Транспортирующие лопасти 8 шнекового вала размещены в цилиндрической части 5 корпуса, выдавливающие лопасти - в конической части 6 корпуса. Вдоль внутренней поверхности цилиндроконического корпуса выполнены продольные выступы 12. На торце конической части 6 корпуса закреплена фильера 10, которая формирует брикеты.

1 - рама;

2 - загрузочный бункер;

3 - двигатель;

4 - редуктор;

5 - цилиндрическая часть (участок) корпуса;

6 - коническая часть (участок) корпуса;

7 - шнековый вал;

8 - транспортирующие лопасти шнекового вала;

9 - выдавливающие лопасти шнекового вала;

10 - фильеры;

11 - продольные выступы вдоль внутренней поверхности корпуса.

Изобретение относится к области получения окускованного твердого топлива органического происхождения, в частности к формированию топливных брикетов, в том числе из отходов углевмещающих материалов.

Известен способ брикетирования угля, который включает сушение, смешивание со связующим, которое твердеет, в паровом смесителе при температуре 100-150 град. С, охлаждение на 20 град. С, прессование под давлением, охлаждение готового продукта

Недостатки - многостадийность технологического процесса, значительные энергозатраты.

При сравнении свойств полученных брикетов и металлургического кокса следует отметить следующие их особенности:

1. Зольность и содержание золы и серы в брикете несколько выше, чем в металлургическом коксе. Это обусловлено более высокой зольностью коксовой мелочи и повышенным содержанием серы в лигносульфонатном связующем.

2. Брикеты имеют достаточно высокую механическую прочность, сходную прочностью металлургического кокса.

3. Брикеты имеют фиксированные размеры, которые можно регулировать и, следовательно, их можно изготавливать любого требуемого размера. К положительным их особенностям следует отнести также существенно меньшую их замусоренность по сравнению с коксом.

4. Определить :

Элементный состав нефтей . Многочисленными химическими анализами установлено, что они состоят главным образом из углерода-79 5 - 87 5 % и водорода-11 0 - 14 5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три элемента - сера, кислород и азот. В очень незначительных концентрациях в нефтях встречаются также металлы - ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий, натрий, йод, цинк, кальций, серебро, галлий и др. Общее содержание металлов в нефтях редко превышает 0 02 - 0 03 % от массы нефти.

Уде́льная теплота́ сгора́ния то́плива — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³.

Удельная теплота сгорания измеряется в Дж/кг (Дж/м³) или калория/кг (калория/м³). Для экспериментального измерения этой величины используются методы калориметрии.

Чем больше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше удельный расход топлива

Для сжигания 1 кг мазута требуется, по расчетам, 10,4 м3 воздуха.

5.Описать методы определения :

Дляопределения температуры самовоспламенения проводят предварительные и основные испытания. В предварительных испытаниях находят такое количество исследуемого вещества, которое наиболее легко самовоспламеняется в реакционной колбе. Для этого реакционную колбу нагревают до предполагаемой температуры самовоспламенения и поддерживают такую температуру в течение не менее 5 мин. Взвешивают и вводят в колбу некоторое ( например, 0 2 г) количество вещества, после чего включают секундомер и наблюдают за поведением навески в колбе. Наличие самовоспламенения фиксируют по появлению пламени. Если самовоспламенения не происходит в течение 5 мин, испытание прекращают и колбу 1 - 2 мин продувают воздухом. Опыты на самовоспламенение одного и того же количества вещества проводят до тех пор, пока не будет найдена такая температура, при которой происходит самовоспламенение исследуемого продукта. При этом при температуре меньше на 5 град должен наблюдаться отказю.

Поиск по сайту: