IN G IN E R IA P R E L U C R R II H ID R O C A R B U R IL O RPETROL-PETROCHIMIE VOLUMUL IV1

Prelucrarea petrolul^ k.Coordonatori | Acad, prof. dr. doc. Gheorghe C. Suciu | Membru al Academiei RomneV ii'..

Prof. dr. ing. Constantin lonescu lfiNV Conf. dr. ing. Sarina Feyer lonescu

EDITURA

TEHNIC

Bucureti - 1993

C o p y r i g ht 1 9 9 3 , Ed i t u r a T ehn i c Toate drepturile asupra acestei ediii snt rezervate editurii

Adresa : EDITURA TEHNICA Piaa Presei Libere, 1 33 Bucureti, Romnia cod 79738

Lucrarca Ingineria prelucrrii hidrocarburilor" voi. IV trateaz, pe baza principiilor ingineriei chimice, procesele de prelucrare a petrolului. Snt expuse aspecte privind mecanisme de reacie, termodinamic, cinetic chimic, principii dc proiectare, automatizare, probleme de modernizare a proceselor i eficiena economic. The fouith volume of Engineering in Hydrocarbon Processing" deals witli the processcs generally known as Petroleum Technology. The processes presenled are'lhose which composc a modern complex refinery. For eacli process the book presents fundamentals, such as reactions, thcromodynamics, kinetics, the parameters which influence the processcs, description of clifferent industrial processes, principles of design, problems of revamping and economics.

COLECTIVUL DE ELABORARE In g . Na d i a Ba n u In g . C a r men C r i s t es c u In g . Ni c o l a e C r i s t es c u In g . V l a d i m i r Do d o n Dr . i n g . G h eo r g h e Du mi t r a c u Dr . i n g . S ar i n a Fey er T o n es c u Dr . i n g . I o n G h ej a n In g . R emu s Ho r n o i u Dr . i n g . C o n s t a n t i n I o n e s c u Dr . i n g . Ni c o l a e M r c u l es c u Dr . i n g A dr i a n Na s t a s i Dr . i ng . Ion Op r i Dr . i ng . Ma xi m i l i a na Pa t r a c u Ing . Doru Pop esc u Dr . i ng . Al exa ndr u Pl a t on Dr . i ng . Ion Pr ec u p Ing . Pau l Ro ea Dr . i ng . Adr i a n St oi c a | Pr of. dr . doc . Gheorg he C . Su c iu | Ing . C onst a nt i n T n sesc u Ing . Du mi t ru T n sesc u Dr . i ng . Ion Z r n Ing . Pet r e Wa l t er

; .uaii (k poitol i gaze Inventar ISBN 973-31-0457-4 ISBN 973-31-0458-2

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Prefa

n volumul IV snt tratate procesele de prelucrare a petrolului la scar industrial, att sub aspectul separrii fizice, ct i al transformrilor chimice realizate termic sau catalitic. n lipsa unei distincii nete ntre accepiunea de petrolier i petrochimic au fost incluse n acest volum unele procese de apartenen principial discutabil, ca : izomerizare, alchilare, hidrodezalchilare, piroliz etc., dar care tradiional se efectueaz n rafinrii. n cadrul fiecrui capitol snt expuse aspectele privind termodinamica, mecanismul, cinetica i realizarea industrial a proceselor. De asemenea, snt tratate problemele care privesc economia de energie, de materii prime, reutilizarea unor produse secundare i micorarea consumurilor specifice. Calitatea i randamentele n produse valoroase constituie criteriul principal de apreciere a eficientei proceselor. Problemele de poluare i protecia mediului snt prezentate ,n special, la procesele care au o pondere mare n acest domeniu. Aspectele teoretice fundamentale snt concretizate n realizarea practic a principalelor procese care determin profilul unei rafinrii sau al unui combinat petrochimic. O atenie deosebit se acord aspectelor exploatrii, proiectrii, perfecionrii i modernizrii instalaiilor, pentru asigurarea unei flexibiliti mrite, cerute de variaia frecvent a calitii materiei prime. Valorificarea maxim a petrolului i a gazelor ncepe cu procesele de desali- nare, distilare atmosferic i n vid i continu cu procesele de obinere a benzinelor octanice prin reformare catalitic, izomerizare, alchilare, prelucrarea superioar a hidrocarburilor gazoase etc. Obinerea unor motorine de bun calitate ct i a altor combustibili este legat de procesele de hidrofinare, hidrotratare, solventare. Valorificarea reziduurilor prin conversia lor n produse valoroase constituie o problem major a lucrrii att n direcia fabricrii de carburani, prin procesele de cracare catalitic i hidrocracare, ct i de combustibili, prin procesele de reducere a viscozitii, cocsare, cracare termic i gazeificare. Se trateaz, de asemenea, prelucrarea reziduurilor pentru fabricarea uleiurilor lubrifiante,'a bitumului etc., prin folosirea proceselor lor de extracie cu solveni,

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deparafinare, dezasfaltare, demetalizare ct i a altor tehnologii de rafinare. In cadrul lucrrii snt succint abordate obinerea combustibililor lichizi din crbune, fabricarea hidrogenului precum i pregtirea unor materii prime destinate industriei petrochimice. In acest sens este tratat parial in acest volum i completat n voi. II procesul de piroliz att a fraciilor gazoase, ct i a celor lichide de tipul benzin, petrol, motorin i chiar reziduu. Dei cuprind un numr relativ mare de procese, cu un grad ridicat de diversificare i complexitate, lucrarea are n general un caracter unitar prin natura materiei prime (petrolul i gazele naturale) i prin sortimentul principal de produse (carburani, combustibili i lubrifiani). Cartea se adreseaz inginerilor din exploatare, cercettorilor i proiectanilor din industria de petrol i petrochimic, ct i studenilor din facultile de chimie i de inginerie chimic.

CUPRINS

Coordonatorii lucrrii

Prefa.............................................................................................................................................................................

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1.TENDINE DE DEZVOLTARE A INDUSTRIEI DE PRELUCRARE A HIDRO- CARBURILOR (G. C. Suciu. D. Tnsescu).................................................................................................................................................................... 11 1.1 Surse i consumuri de energie.......................................................................................................................... 1.11.ieiuri................................................................................................................................................... 1.12.Gaze naturale ........................................................................................................................................ 1.13.Crbuni i turb .................................................................................................................................... 1.14.Uraniu..................................................................................................................................................... 1.15.Surse i energii regenerabile.................................................................................................................. 12.Tehnologii i produse......................................................................................................................................... 1.21.Evoluia calitii benzinelor .................................................................................................................. 1.22.Procese de producere a benzinelor........................................................................................................ 1.23.Relaie combttstibi!-motor . . . .............................................................................................................. 1.24.Producerea uleiurilor lubrifinnte........................................................................................................... 1.25.Procese in curs de dezvoltare................................................................................................................ 1.2.(5. Conversia crbunilor .......................................................................................................................... 13.Eficiena utilizrii energiei ................................................................................................................. 1.1. Automatizarea.................................................................................................................................................. 1.5. Aspecte economico......................................................................................................................................... 1.51.Preul i lei urii or................................................................................................................................... 1.52.Investiii i alle cheltuieli . ................................................................................................................... 1.53.Factorul de complexitate....................................................................................................................... Bibliografic...................................................................................................................................... 2.72.Proprietile ieiului........................................................................................................................... 66 2.73.Potenialul de produse albe.............................................................................................'.................. 67 2.74.Calculul proprietilor produselor...................................................................................................... 69 11 12 14 14 15 16 17 17 18 20 21 21 22 23 24 26 26 28 31 32

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2.75.Alegerea numrului de talere penlru separarea produselor In coloana de DA 72 2.76.Calculul presiunilor In coloana de DA .............................................................................................. 72 2.77.Calculul striperelor i determinarea temperaturilor aproximative in coloana de DA.................................................................................................................................................. 73 2.78.Calculul temperaturilor n coloana de DA......................................................................................... 75 2.79.Calculul sarcinii condensatorului de la virfnl coloanei (Qc).............................................................. 82 2.710.Bilanul material i termic pe coloan de DA.................................................................................. 83 2.711.Sarcina de lichid i sarcina de vapori pe coloana de DA................................................................. 84 2.712.Eficacitatea separrii a dou produse vecine in coloana de D A . . . 85" 2.713.Diametrul coloanei de DA................................................................................................................ 86 2.714.nlimea coloanei............................................................................................................................. 89 2.8. Exemplu de calcul al unei coloane de distilare in vid a pcurei, in scopul obinerii de distilate folosite ca materie prim pentru cracarea catalitica...................................................................89 Bibliografie....................................................................................................................................................104 3.COCSARE, REDUCERE DE VISCOZITATE, CRACARE TERMIC (A. Platon, Gh. Dumitracu)...................................................................................................................................................... 3.1.Procese de descompunere termic a hidrocarburilor........................................................................................ 3.2.Aspecte teoi etice............................................................................................................................................... 3.2.1.Mecanism de reacie............................................................................................................................107 3.2.2.Aspecte termodinamice........................................................................................................................HO 3.2.3.Cinetic.................................................................................................................................................112 3.2.4.Variabilele procesului...........................................................................................................................117 3.3.Realizarea industrial....................................................................................................................................... 3.3.1.Cracarea termic (CT)..........................................................................................................................121 3.3.2.Cocsarea intirzia (CX).......................................................................'..............................................123 3.3.3.Cocsarea in strat fluidizat.....................................................................................................................130 3.3.4.Reducerea de viscozitate (RV).................................................................................................../ . . 132 3.4.Elemente de dimensionare a reactoarelor . ...................................................................................................... 3.4.1.Reactoare tubulare................................................................................................................................140 3.4.2.Camere de reacie ................................................................................................................................144 3.5.Condiii de exploatare ...................................................................................................................................... 3.5.1.Economia de energie.............................................................................................................................146 3.5.2.Automatizarea.......................................................................................................................................146 3.5.3.Aspecte economice...............................................................................................................................149 Bibliografie...............................................................' . . . . . . . " ......................................... 4.PIROLIZA (G. C. Suciu)........................................................................................................................................... 106 106 107

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4.1.Caracterizarea procesului de piroliz................................................................................................................ 151 4.1.1.Capaciti de producie. Tendine de dezvoltare..................................................................................151 4.1.2.Mecanisme ie reicio. Aspecte cinetice i termodinamice.................................................................153 4.1.3.Caracterizarea tehnologic a procesului...............................................................................................158 4.2.Materii prime i randamente ............................................................................................................................. 159 4.2.1.Hidrocarburi si sulare (C,...C4) i amestecuri ...................................................................................160 4.2.2.Piroliz amestecurilor de hidrocarburi cu compoziie cunoscut .... 163 4.2.3.Fracii petroliere primare (benzine i motorine)...................................................................................161 4.2.4.Fracii petroliere secundare (benzine i motorine)...............................................................................170

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4.3.Schema de principiu a instalaiei de piroliz.....................................................................................................

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4.4.Secia cald a instalaiei .................................................................................................................................... 175 4.4.1.Cuptorul de piroliz, parametrii tehnologici, date constructive i de exploatare ............................... 175 4.4.2.Rcirea efluentului prin generare de abur (TLE). Cocsarea.................................................................180 4.4.3.Aspecte energetice; relaii ntre condiiile de lucru i parametrii caracie- ristici................................182 4.4.4.Coloana de fracionare cald.................................................................................................................188 Bibliografie ...................................................................................................................................................189 5 REFORMAREA CATALITIC (C. lonescu, A. Stoica) ........................................................................................ 191 T !:"- principale ale procesului de reformare catalitic.............................................................................191 5.1.1. Reaciile de dehidrogenare a ciclohexanilor i alchilciclohexanilor . . . 192 5.12.Reaciile de izomerizare i dehidrociclizai e......................................................................................... 193 5.13.Reacia de dehidrociclizare.................................................................................................................... 195 5.14.Reacii de hidrocracare i hidrodeciclizare............................................................................................ 197 _ Consideraii asupra termodinamicii reaciilor din procesul dc reformare catalitic ...................................... 201 Aspecte cinetice i modele ale reaciilor de reformare catalilic.................................................................. 206 Variabilele procesului de reformare"catalitic................................................................................................ 213 5.41.Influena temperaturii ............................................................................................................................ 213 5.42.Influena presiunii.................................................................................................................................. 215 4.3. Influena raportului hidrogen/materie prim...................................................................................... 217 4 4. Influena vitezei de volum, respectiv a timpului de contact.............................................................. 217 5.45.Influena materiei prime......................................................................................................................... 218 4.ti. Influena catalizatorilor in reformarea catalitic................................................................................ 221 o fU-alizarea industrial a reformrii catalitice................................................................................................... 225 :>irecii de dezvoltare a reformrii catalitice................................................................................................ 231 Bibioliografie................................................................................................................................................. 234 .'.ARE CATALITIC (C. lonescu, /'. Iioca)............................................................................................... -" Aspecte generale.................................................................................................................................................. _ Materii prime.........................................................................................................-......................................... -3 Produsele de reacie din procesul de cracare catalitic. Randamente, caliti . -4 ijtalizatori pentru cracarea catalitic................................................................................................................... 4.1. Structur ............................................................................................................................................. 4 2. Relaia suprafa-activitate .......................................................................................................... . 4 Proprietile fizice i catalitice ale catalizatorilor de clacare catalitic . Mecanismul reaciilor de cracare catalitic.................................................................................................. ->.5.1. Formarea carbocationilor .................................................................................................................. ' .5.2. Reaciile carbocationilor...................................................................................................................... .5..'!. Cracarea catalitic a diferitelor clase de hidrocarburi....................................................................... \-pecte termodinamice in procesul de cracare catalitic.............................................................................. -7 uinetica reaciilor de cracare catalilic............................................................................................................. >> . Efectul variabilelor de operare asupra performanelor procesului de cracare catalitic........................................................................................................................................................ .8.1. Temperatura de reacie......................................................................................................................... v2_ Raportul de contactare catalizator/materie prim............................................................................... x.3. Timpul de reacie ............................................................................................................................... 8.4. Presiunea de lucru.................................................................................................................................. 237 237 237 247 248 248 250 251 256 257 258 260 262 263 267 267 269 269 271

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vo. Variabilele procesului de regenerare a catalizatorilor de cracare catalitic 6 - .'alizarea industrial a procesului de cracare catalilic.................................................................................... - 1 Tipuri de instalaii de cracare catalitic in strat fluidizat cu catalizator in faz dens ..................................................................................................................................... - Instalaii de cracare catalitic de lip Riser"....................................................................................... '9 3. Perfecionri tehnologice...................................................................................................................... 6.9.31.Perfecionri ale sistemului de reacie................................................................................... 6.9.32.Perfecionri ale sistemului de regenerare............................................................................ . aducerea i exploatarea instalaiilor de cracare catalitic....................................................................... 1 1. Bilanul termic.................................................................................................................................. - ' 2. Recuperarea energiei din gazele de ardere......................................................................................... 1 ; Automatizare...................................................................................................................................... 4 Aspecte privind poluarea produsa de instalaiile de cracare catalitic . Bibliografie ................................................................................................................................. EE DE TRATARE Cil HIDROGEN..................................................................................................

271 273 273 276 277 277 278 280 280 282 284 284 285 288

\;rea (S. Feyer-lonescu, .1. Xaslasi)........................................................................................... 289 Chimism de reacii ........................................................................................................................... 289 sideiaii termodinamice........................................................ ................................................... 292 " '".-rQiiderau cinetice....................................................................................................................................... 293 -j.:zatori de hidrotratare................................................................................................................ 295 "_i-:!ele procesului de hidrotratare............................................................................................. 297 7 r.-.-K industrial a procesului de hidrotratare........................................................................................... 299 7 ir ::.-..:area fraciunilor petroliere...................................................................................................... 301 " - .--_= A. Xaslasi, I. Zirn)................................................................................................................................ 311 7 2.1. (.::: - nul de reacie............................................................................................................................... 311 7 J Consideraii termodinamice .................................................................................................................... 313 7 - . Consideraii cinetice................................................................................................................................ 314 7.24.Catalizatori de hidrocracare................................................................................................................... 315 7.25.Variabilele procesului de hidrocracare.................................................................................................. 317 7.26.Realizarea industrial a procesului de hidrocracare.............................................................................. 321 7.27.Materii prime i produse in procesul de hidrocracare........................................................................... 325 7.3.Automatizarea proceselor de hidrotratare-hidrocracare.................................................................................... 329 7.4.Consideraii economice privind procesele de hidrotratare-hidrocracare . . ....................................................330 Bibliografie ..................................................................................................................................................332 8.IZOMERIZAREA (I. Ghejan).................................................................................................................................. 335 8.1.Introducere......................................................................................................................................................... 335 8.2.Termodinamica reaciilor................................................................................................................................... 335 8.3.Catalizatori, mecanism i cinetic..................................................................................................................... 337 8.4.Tehnologie i date tehnico-economice.............................................................................................................. 340 8.4.1.Izomerizaiea alcanilor........................................................................................................................... 340 8.4.2.Izomerizarea alchilbenzenilor............................................................................................................... 344 Bibliografie....................................................................................................................................... 345 9.HIDRODEZALCHILARE, DISPROPORIONARE, TRANSALCHILARE (R. Ilor- noiu) ............................... .............................................347 9.1.Introducere . . ..................................................................................................................................................... 347 9.1.1.Definiii.................................................................................................................................................. 347

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9.1.2.Integrarea proceselor............................................................................................................................. 348 9.1.3.Materii prime......................................................................................................................................... 348 9.1.3.1.Hidrocarburi pentru producerea benzenului......................................................................... 348 9.1.3.2.Hidrocarburi pentru producerea xilenilor ............................................................................ 349 9.1.4.Produse.................................................................................................................................................. 349 9.2.Mecanisme de reacie, cinetic, termodinamic, catalizatori .......................................................................... 349 9.2.1.Mecanisme de reacie, cinetic, termodinamic................................................................................... 349 9.2.2.Catalizatori . .................................................................................................................'....................... 351 9.3.Variabilele de operare........................................................................................................................................ 352 9.3.1.Conversia . . . ........................................................................................................................................ 352 9.3.2.Catalizator, viteza volumar ................................................................................................................ 353 9.3.3.Presiunea............................................................................................................................................... 353 9.3.4.Temperatura .......................................................................................................................................... 353 9.3.5.Raportul hidrogen/hidrocarbur............................................................................................................ 354 9.4.Realizarea industrial ........................................................................................................................................ 354 9.4.1.Procesul Hydeal..................................................................................................................................... 355 9.4.2.Procesul Detol....................................................................................................................................... 356 9.4.3.Procesul HDA....................................................................................................................................... 356 9.4.4.Procesul THD........................................................................................................................................ 356 9.4.5.Procesul Tatoray ................................................................................................................................... 356 9.4.6.Procesul Xylenes Plus .......................................................................................................................... 357 9.5.Consideraiuni economice.................................................................................................................................. 359 Bibliografie..................................................................................................................................................... 359 10.ALCHILAREA IZOBUTANULUI (I. Opri)......................................................................................................... 361 10.1.Aspecte termodinamice.................................................................................................................................. 362 10.2.Mecanismul de reacie .................................................................................................................................. 362 10.3.Catalizatori i variabilele procesului............................................................................................................. 364 10.4.Realizarea industrial ................................................................................................................................... 370 Bibliografie ............................................................................................................................................... 374 11.PROCESE DE EXTRACIE CIJ SOLVENI I DE DEPARAFINARE A FRACIUNILOR PETROLIERE (I. Precup, C. Tnsescu) .................................................................................................................................................. 375 11.1.Procese de extracie cu solveni.................................................................................................................... 375 11.1.1.Extracia benzinelor........................................................................................................................ 375 11.1.2.Extracia fraciunilor de petrol i motorin ................................................................................... 384 11.1.3.Extracia uleiurilor ......................................................................................................................... 387 11.1.4.Dezasfaltarea i demetalizarea cu solveni a reziduurilor............................................................. 393 11.2.Procese de deparafinare................................................................................................................................ 396 11.2.1. Deparafinarea cu solveni........................................................................................................... 397 11.2.11.Procedee de deparafinare prin rcire indirect (procedee convenionale) 397 11.2.12.Procedee de deparafinare prin rcire direct cu solveni .......................405 11.2.2. Deparafinarea catalitic ......................................................................................................... 408 11.3.Aspecte referitoare la fabricarea uleiurilor................................................................................................... 410 Bibliografic............................................................................................................................... 414 11 FABRICAREA PRODUSELOR PETROLIERE FINITE (D. Popestu) . . . . 118 1 Introducere..................................................................................................................................................... - visele petroliere finite. Proprietile componenilor, criterii de stabilire ^ proporiilor de amestec......................................................................................................................... -118 418

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.2 1. Gaze petroliere lichefiate................................................................................................................418 : 2.2. Benzine pentru automobile............................................................................................................. " J 2.3. Benzine de aviaie........................................................................................................................ --'4. Combustibili pentru turbine cu gaze ..............................................................................................425 112.2.5. Combustibili diesel..................................................................................................................... -: 2.6. Combustibili de focare.................................................................................................................427 27. Combustibili casnici i de iluminat ... ........................................................................................ 428 12.2.8. Solveni petrolieri .........................................................................'..............................................428 Tehnica obinerii produselor petroliere prin amestecarea componenilor . . :_ 11. Estimarea proprietilor amestecurilor de produse petroliere .... 2. Elaborarea i optimizarea reetelor de amestec....................................................................... . 5 3. Tehnologia fabricai ii produselor petroliere finite........................................................................434 Bibliografie ................................................................................................................................ 7r"sr-: DIVERSE UNSORI I BITUMURI..................................................................................... " .1.1. Caracterizare general.................................................................................................................... 1.2. Clasificare, utilizri . .................................................................................................................. 136 1 1.3. Fabricarea unsorilor........................................................................................................................ 13.1.4. Caracterizare.................................................................................................................................. _ Bitumuri (N. Batiu).....................................................'................................................................................ 13.21.Caracterizare general..................................................................................................................... 13.22.Materii prime .................................................................................................................................. 13.23.Metode de fabricare........................................................................................................................ 13.2.3.1. Bitumuri oxidate ........................................................................................................ 13.24.Consumul de energie...................................................................................................................... 13.2 5. Tehnica securitii......................................................................................................................... Bibliografic................................................................................................................................

419 425 426

429 429 433 434 436 436

Un s o r i ( V. Dodon) . .................................................................................................43t i

438 410 442 442 413 443 444 418 448 449

i : . s T I BI I . l L IC HIZ I DIN C RRL NI (M. Plrascu)............................................-' Hidrogenarea catalitic ;t crbunilor............................................................................................................... 14.1.1. Procedee de hidrogenare catalitic direct a crbunilor (H-Coal, Luminii s, Dow, BergbauForschung).................................................................................................................................... '. 1.1.2. Solventarea asociat cu hidrogenare parial............................................................................... .4.1.3. Hidrogenarea cu solvent donor de hidrogen................................................................................. -. Hidrogenarea indirect a crbunilor................................................................................................................ : 4 ; consideraii economice................................................................................................................................... Bibliografie ............................................................................................................................................... NVERSIA REZIDUURILOR (P. IValler, X. Mrculcscu, G. C. Suciu) . . .

15 0453 453 458 459 462 467 468 470

: 1 Oportunitatea proceselor de conversie a reziduurilor. Caracterizarea materiei prime ........................................................................................................................................................170 _ < npoziia i structura chimic a reziduurilor de la distilarea in vid (RDV) >i a asfaltenelor.......................................................................................................................................... 470 15 Procese pentru conversia reziduurilor . . . .'..................................................................................................... 477

9

1. Caracterizarea general i clasificarea proceselor...................................................................... _ Reactoare i catalizatori................................................................................................................ 15.3.21.Reactoare .................................................................................................. 15.3.22.Catalizatori................................................................................................ '5.3.2.3. Parametrii de lucru....................................................................................................... 33 Procese de conversie.......................................................................................................................493 15.3.3.1. Hidroprocese.............................................................................................................. " :.3.2. Procese care nu se realizeaz in mediu de hidrogen . . . 1" : Scheme t f el : U. R. S . S . 6 0 0 ( p l a n 1 9 86- 90: 640); C hi na 125 ; Rom n i a 11, 5 [5 ] : i n Ma r ea Nea g r n 1 9 8 8 ma i mu l t de 1, 0) ; Iug osl a v i a 4, 0 ; Al ba ni a 3, 5 4, 0 ; n g ar i a 2 , 0 ; R. D. G er ma n i a , P ol oni a , C ehos l ov a c i a 1, 0. i n u l t i mi i a n i au ap r u t o ser i e de da t e, c u ma r i di f er e n e nt r e el e, pr i- i nd p r o du c i a d e i e i u r i n ec o n v en i ona l e . C l a s i f i c a r ea i e i u r i l o r du p r ec om a nd r i l e C ongr esu l u i Mondi a l de Pe t r ol ( Ho u st o n , 1 9 8 7 ) es t e r ed a t n t a bel u l 1. 3 [6].

435

Tabelul 1.3. Clasificarea ieiurilor dup recomandrile Congresului Mondial al Petrolului Tipul Grade AP1 Viscozilatea, n Pa-s la / i p Densitate, kg in silu Im2 Uor Mediu Greu Hxtra greu Bitum natural* * Inclusiv uleiuri din nisipuri i isturi. >31,1 22,3,-33,1 10,0-22,3 Mg( OH)C l + IIC I Mg( OII)C l + H 2 0 - > Mg ( OH) 2 + HC 1

38

A c i d u l c l or hi dr i c est e r esp onsa bi l de c or oz iu nea di n z ona de c ond ensa r e a i l o r d e l a c ol oa na de di st i l a r e at mos fer i c . C omp u i i org a no- met a l i c i Cu V, Ni , Cu , Fe, A s , c on i nu i n i ei , se r eg - i n p rodu se l e ob i nu t e di n pr el u c r ar ea p r i ma r i , n c az u l pr el u c r r i i i er i oa r e a a c est or a pr i n pr oc ese c a t a l i t i c e, a f ec t e a z v i a a c a t a l i z a t or i l or i ZL i r esc c onsu mu l l or . * S u bs t a n el e e mu l g at oa r e p r ez ent e n i ei p ot c ondu c e l a for ma r ea emu l - su > ? r d e t ip u l ( A U) sau ( U A). Modu l de for ma r e a a c est or emu l si i i i n- . r n a di fer i i l or fa c t or i a su pr a st a bi l i t i i l or a u fost st u di a t e n det a l i u Fa c t o r u l p r i n c i p a l a sup r a c i ' t i i a se a c i on ea z p ent r u a r edu c e st a bi l i - emu l s i e i es t e ag ent u l e mu l g at or . Ef ec t u l s u p oat e fi a ni hi l a t p ri n i n- r du c er ea u nu i emu l g a t or de t ip c ont r a r , dez emu l s i ona nt u l , c a n c az u l ap l i c r i i m et ode i de d ez emu l s i o n a r e c hi m i c , sau p ri nt r - o a c i u ne me c a ni c ex er - : t a su pr a fi l mu l u i d e emu l g t or c ar e p rot ej e a z pi c t u r i l e de ap , c a n i z u l p roc ed ee l or fi z i c e ( pr oc ed eu l e l e c t r i c , p ri n fi l t r a r e et c . ). 2 . 2 . 1 . Dez e mu l s i ona r ea c hi m i c D ez emu l s i ona r ea c hi mi c c onst n i nt r odu c er ea unu i emu l g a t or de t ip a t r a r c e l u i ex i s t e n t n i ei , dez e mu l si ona nt u l , nt r- o c a nt i t a t e st r i c t det er mi na t , c a r e c o n d u c e l a r ea l i z a r ea unei st r i de ec hi l i br u n c a r e nu se ma i r mea z ni c i u nu l d i n c el e d o u t ip ur i de e mu l si e A U sau U A, e mu l si a > ep a r ndu- se. C a n t i t a t ea o p t i m de dez e mu l si o na nt c e se i nt r odu c e p ent ru a - ^l i z a ef ec t u l de s ep a r a r e a e mu l si ei dep i nd e de t ip ul de dez emu l s i ona nt i e na t ur a emu l s i e i , s t a b i l i n d u - s e p ri n nc er c r i p ent r u fi ec a r e c a z n p ar t e. I n d u s t r i a l , dez emu l s i ona r ea c hi m i c se ni a i pr a ct i c l a noi n c a dru l -he l e l or d e ex t r a c i e a i e i u l u i . n c a d r u l r a fi n r i i l or se fol ose sc i nst a l a i i de dez emu l s i ona r e c hi m i c np i d , n s i s t e m n c h i s p e fl u xu l de pr el u c r ar e a i ei u l u i , c a r e l u cr ea z l a i r es i u ne i l a t emp er a t u r i n t r e 100 120 C . n fi g ur a 2. 1 est e pr ez ent a t : he ma u nei a st f el de instalaii [1].28.Apa

3Ti te i

Titei dezemulsionatla DA

s

aL M

])sSr at

de la rezerva Dezemulsionant

r

Fig. 2.1. Schema unei instalaii de dezemulsionare chimic : 1 prenclzitor de iei ; 2 . vas decantor de ap srat ; 3 pomp dozatoare pentru dezemulsionant.

435

2.2.2. De/p muls ion ar ea electric D ez emu l s i o na r ea el ec t r i c ( desa l i na r ea el e c t r i c ) s- a ext i ns n u lt i mu l t i mp r a f i n r i i d a t or i t si mp l i c i t i i i ec ono mi c i t i i . Ru p er ea f i l mu l u i de e mu l g t or di n ju ru l pa rt i c u l el or faz e i di sp er se se r ea l i z ea z p r i n a c i u nea u nu i c mp el ec t r i c p ul sa t or de na l t t ensi u ne. P a r t i c u l e l e de ap di n ma sa emu l si ei si nt neu t r e di n pu nc t de v eder e el ec t r i c . P l a s a t e nt r - un c mp el e c t r i c de c u r e fi t a l t er na t i v se p rodu c e o defor ma r e i o p u l s a i e a pa rt i c u l el or c u o t ensi on a r e a fi l mu l u i de e mu l g t or , duc n d l a c o n t op i r ea i dec a nt a r e a l or . P a r t i c u l e l e de ap nc r c at e p oz i t iv se dep l a se a z spr e el e c t r odu l neg a t iv c u o v it ez d a t de exp r esi a [1].1115EC

V=

. (2.1)

67rr

u n d e: c , es t e p ot en i a l u l el e c t r oc i n et i c pr odu s c nd si st emu l se a fl n mi c a r e; E g r a d i en t u l d e v ol t a j a l c mp u lu i el e c t r i c n c a r e se dep l a se a z g l obu l e l e de a p ; C c o n s t a nt a di e l e c t r i c a faz ei c ont i nu e ; rt v i sc oz i t a t ea fa z ei c o n t i n u e. Fo r a d e a t r a c i e di nt r e dou p i c t ur i de ap est e da t de r el a i a [2] : F =(2.2)

n c a r e : F es t e for a de a t r a c i e di nt r e p i c t ur i , N ; K c onst a nt ; E g r a d i en t u l d e v o lt a j , V/ c m ; r ra z a pi c t u r i i , m ; s di st a n a di nt r e c en t r el e p i c t u r i l o r . D ez emu l s i o na r ea el e c t r i c se ap l i c nu ma i emu l s i i l or de t ip u l A U. d eo a r ec e l a e mu l si i l e de t i pu l U A c ondu c t i bi l i l a l e a e l e c t r i c est e a t t de ma r e n c t s e p r od u c e scu rt c i r c u i t ar ea e l e c t r oz i l or . n f i g u r a 2 . 2. se pr ez i nt sc he ma de fl u x a u nei i nst a l a i i de desa l i na r e el ec t r i c l a c ar e se a da ug i c a nt i t i mi c i de dez e mu l si o na nt . Desa l i na t oru l se p l a s ea z n f l u xu l de pr e nc l z i r e a l i e i u l u i l a 120 130 C .

435

iei desalnat

Apa sara- Fig. 2.2. Schema unei instalaii de desalinare electric : 1 desalinator ; 2 prenclzitor iei ; 3 rcitor pentru ap srat ; 4 transformator electric ; 5 van de amestec iei-ap.

Fa c t o r i i p r i nc i p a l i c ar e i nfl u en e a z desa l i n a r ea e l e c t r i c s nt : t emp er a - . 1 , v i s c o z i t a t ea i ei u l u i , g ra di ent u l de v ol t a j , c der ea de p r esi u ne p e v a na a m es t ec , c a l i t a t ea ap ei de i nj e c i e et c . Temperatura l a c ar e ar e l oc p roc esu l v ar i a z i nt r e 100 15 0T | 3J , fi i nd ' . nc i c d e c a l i t a t ea i ei u l u i i st a bi l i t a t ea emu l si ei . Cr e t er ea t emp er a t u r i i fav or iz ea z f e n o m en u l d e d c sa l i n a r e, deoa r ec e mi c or ea z v i sc oz i t a t ea fa z ei " i . ei i p er n t i t e o p r ec ip i t a r e ma i u oar a pi c t u r i l or de ap , c onfor m l eg i i lu i Mo k es :p)g ( 2. 3) 18v ) . i d e: es t e v it ez a de sedi me nt a r e , m/ s; d di a m et r u l p ar t i cu l e i de ap , . ; d en s i t a t ea a p ei , k g/ m 3 ; p 2 den si t a t e a i e i u l u i , kg / m 3 ; g a c c el er a i a g r a v it a i o n a l , i n/ s 2 ; . 1 vi sc oz i t a t ea i e i u l u i , kg / m-s. n t a b el u l 2 . 1 est e pr ez ent a t va r i a i a v it ez e i de sed i m ent a r e a ap ei cu e mp er a t u r a p en t r u u n i ei g r eu [4].

Tabelul 2.1. Variaia vitezei do sedimentare eu temperatura Temperatur, C 93 121 149 Viscozitate, c^t 28 13 7,2 * Pentru un titei cu p {f = 0,965. 3,1V

v

2X BXP

Gradientul de voltaj l a c ar e se r ea l i z ea z p roc esu l est e c up r i ns nt r e 1 000 i 2 0 0 0 V/ c m, f i i nd fu nc i e de t ensi u n ea cu r ent u l u i a l t er na t i v u t i l i z a t < 1 2 0 00- f- 40 000 V) i di st a n a di nt r e el ec t r oz i . C a n t i t a t ea d e a p i i mp ur i t i di n i e i sc a de o da t c u cr e t er ea l.o g r a d i en - t u l u i d e v olt a j ( fi g . 2. 3. ) [4]. 0. Cderea de presiune pe vana de amestec. Va na de a m est ec ar e r olu l de a 9 d i s p er s a a p a d e sp l a r e i n i ei u l c e i nt r i n r ea l i z nd 0. desa l i na t or , s o l u b i l i z a r ea c l oru r i l or exi st e nt e i n i ei i l or . Cr e t er ea 8 di l u ar ea c d er i i d e p r es i u ne p e v a n , u z ua l nt r e 0.5 v 0. 2 ba r c r e t e di sp er si a a' 7 p i c t u r i l o r d e ap .a E 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3

41i

C L a

0. Fig. 2.3. Variaia coninutului de ap + 2 0.impuriti cu gradientul,v/ voltaj. Grodieni de voltaj de 1 cm

Calitatea apei de injecie. Apa de i nj e c i e t r ebu i e s fi e c i L ma i c ur a t , i de a l a r f i s s e i n t r o d u c a p dem i ner a l i z a t sa u c ond ens de a bu r , da r a c e st e a s nt s c u mp e. C a n t i t a t ea va r i az nt r e 4 8% v oi . fa de i ei , n fu nc i e de c o n i n u t u l d e s r u ri i de c a l i t a t ea i e i u l u i . S e u t i l i z ea z c u bune r ez u l t a t e a p a st r i- pa t de H. , S i NH 3 de l a i nst a l a i a de s t r i- p a r e a ap el or uz at e di n c a dr u l ra fi n r i i l or [5 ], cu l i mi t a r ea c onc ent r a i ei d e a mo n i a c l a 5 0 100 pp m a st fe l nc t s nu c r eez e pr o bl em e de c or oz i u ne i d ep u n er i n ec h i p a ment el e de c ond ensa r e i r c i r e de l a v i r fu l c ol oa ne i DA.

435

Schimbarea compoziiei apei de splare dup trecerea prin dcsalinat este dat in tal*Iul 2.2.Tabelul 2.2. Schimbai** mmpoil||*l apei dr ln)*r|le, dup* Irrrrrra prin dmalinalnr Denumirea pH CI . ppm S". ppm S msurat ca (NH,),S. ppm Ap de injecie la desa linator Ap rflurnt de la desalinator 8.5 9.3 37 588 1 178 345 1 760 630

Realizarea industrial a procesului de desalinare variaz funcie d tipul desalinator : vas cilindric vertical, orizontal sau vas sferic. In uiti mul timp s-a extins sistemul cu vase cilindrice orizontale de la capacit de cca. 1 500 t/zi pln la 30 000 t/si pe un singur vas desalinator, diametrul variind intre 3 4,4 m iar lungimea de la 648 m. In figura 2.4 este prezentat un vas desalinator orizontal cu amenajrile interioare. La stabilirea mrimii vasului se ine seam de aria transversal la linia de centru, de timpul de staionare pentru iei i de timpul de staionare pentru ap. Pentru aceeai arie transversal la linia de centru, timpul de staionare poate fi crescut mrind diametrul vasului (tabelul 2.3) (4). Vasul cu diametrulTabelul 2.3. freflcrra timpului dr talooair In funriir dr dlamrlrul tasului Denumirea Vas de (0x1) 3 m x Vas de (0x1) 3,6 m x 15 18 m m Aria transversal A la linia de crntru. m* Volumul pentru tltel. m Volumul pentru apA. m* Fig 2.4. Desalinator 54 133 26>

160 35

electric or i z ont a l 1 intrarea ieiului ; ieiului ; 3 electrozi . 4 2 ieirea

rte . ;> intrarea apei pentru splarea nmolului . 6 izolatori . 7 hme de inalt voltaj ; H

ieirea apei t-

transformator electric; II

pentru ruvel de interfa . 9 racord al supapei do siguran . 10 alarm (scurgereulei); 12

transrmtor

(vapori); 13 buc inalt voltaj . 14 suport fix . 15 suport mobil

a l a r m

e 3 , 6 m a r e u n t i mp de st a i ona r e p ent ru i e i c u 20% ma i ma r c , i a r p ent r u a n

43i

c u 3 4 % ma i ma r e fa de c el c u di a m et r u l de 3 m. T i mp u l d e s t a i ona r e n va s p ent r u i ei est e c up ri ns nt r e 20 -25 mi n, i a r t i mp u l d e s t a i o n a r e nt r e el ec t r oz i de 1, 1 1, 5 mi n. n fu n c i e de c on i nu t u l de s ru r i i i mp ur i t i a l i e i u l u i , desa l i n a r ea el ec t r i c s e r ea l i z ea z nt r- o t r ea pt ( fig . 2. 2) sa u n dou , t r ei t r ept e s u c c es i v e. G r a d u l d e des a l i na r e est e de 80 90% nt r- o si ngu r t r ea p t i de 95 9 9 % n d ou t r ep t e. n t a b el u l 2 . 4 est e pr ez ent a t ef i c a c i t a t ea desa l i n r i i nt r - o t r ea p t i n d o u t r ep t e [ 2 ] . >belul 2.4. Eficacitatea desalinrii in una i dou trepte, pentru un Hei cu pjs5 = 0,832 Analiz iei iei desalinat ntro singur treapt iei desalinat In dou trepte

>iruri (ca NaCl), ppm lenu uscat, ppm Analiza cenuii prin spectrografie de emisie, ppm Fe Ni V Ca Na

230 373

13 100

'PcurIngineria prelucrrii hidrocarburilor cd. 176

d)p r o c en t u l d e s i i p r av a por iz a t L0 : 2% voi / i e i . ; e)r a i a d e a bu r d e st r i p ar e : 25 kg a bu r/ m 3 p rodu s st r i p at , c a l i t a t ea a bu r u l u i d e s t r i p ar e : 300 C i 4 a t a ; f)t emp er a t u r a ma x i m a dmi s p ent r u i e i r e a i e i u l u i di n c up t or: 340 C; . g)c o n d e n s a t o r u l d e v r f fol ose t e c a a g ent de r c i r e ap a r c i r c u l a t . c a r e i n t r c u 2 8 C i i es e cu 38 C . ... 3 2 . 7 . 2 . Pr u p r i et l i l c i e i u l u i . . ' v * Den s i t a t e , d 1 ! ' - . V: < S u l f t ot a l , % ma s . , V i s c o z i t at e c i n e ma t i c , cS ; 0, 85 09 . ;

1,7 .

-la 40F 13, 8 -la70F 8, 2 -la 100F 5 , 45 C o n i n u t d e c ar bon, % 3, 74 Ap i i mp u r i t i , %Vol . ' 0, 1 3 C o n i n u t d e s r ur i Na C l , g / m 2, 85 Pr es i u n e d e v a p or i R ei d , k g/ c m 3 0, 32 I i 2 S d i z o l v a t , pp m 3 I n d i c e- d e n eu t r a l i z a r e, mg KOH/ g 0, 02 Cu r b el e P R F ( % v o lu m, % ma s i > % m edi i - densi t a t e) s nt p r ez ent a t a n t a b e l e l e : 2 . 1 6 , 2 . 1 7 , 2 . 18 i n fi gu ra 2. 17.Tubelul 2.16. Curba PUF volum a ieiului la 1 ala % voi. " "f'2,3 o t, C 21,1 | 43,3 10 | 20" | .77 138,1 30 ' 196,3 40 | 50 t 60 | .250,5 305,6 I 363,7 70 | 80 | 85 426,6 504,5 555,5

Tabelul 2.17. Curba PRF greutate a ieiului la 1 ata 2,3. 1 ,5, . . M% mas /,9 C 30 | 55,5 | 97,7 | 165,6 | 223,5 279,5 | 335,3 1 392,S.. 455,7 | 535j 8 584,2 10 | 20 | 30. 40 50

J

60

70 | 80 |

85 *

Tabelul 2.18. Curba % medii-densitate' a ieiului..'.:" i ' . J .V . .-. . . -

. % voi. "1

fr - -

\ 1-0 | 20'

L 30. .40-

- 50- | -60 -

70 | 80

90

d[s 0,649 | 0,702 | 0,755

| 0,788

| 0,820 | 0,850

0,890

0,919

| 0,937

0,966

Di n c u r b a P R F v o lu m a i e i u l u i s- a c a l c u l a t cu r ba VE a pr oxi ma t l a o dr ea p t ( met o d a Ne l s o n ) [34]' (t a be l u l 2. 19 i fi g ur a 2. 17).Tabelul 2r9. Curba VE a ieiului la 1 ata

100

435

2 . 7 . 3 . PotenialiiI de produse albe

.

Met o d o l o g i a d e c a l c u l p ent r u p ot en i a l u l de p rodu se a l b e di nt r -u n i ei da t es t e p r ez en t a t n l i t er a t ur [9]. C u a j ut oru l cu rbei di n fi gu ra 2. 18 se t ra nsfor m t emp er a t u r i l e f i n a l e p e ST AS , i mp u se pr odu sel or , n t emp er a t u r i fi na l e p e PR F. Cu r b el e d i n f i g u r a 2 . 1 9 t r a nsfor m dec a l a j e l e p e S TAS (A/5H_95o/o) nt r e dou p r od u s e v ec i n e n d ec a l a j e p e PR F (A/100_0%). Av n d t emp er a t u r a fi na l p e PRF a pr odu su l u i ma i u or , se sc a de di n ea d ec a l a j u l p e P R F i s e ob i ne t emp er a t ur a i ni i a l p e PRF a p rodu su lu i g r eu v ec i n . P en t r u st a b i l i r ea pot en i a l u l u i de pr odu se a l be se c a l c u l ea z t emp er a -

Fig. 2.19. Corelaia dintre decalajele de pe curba STAS i cele de pe curba PRF : /iniial 149C de 149204C, ' | 149204C de 204 302C ; 2)204302C de 302371C ; 3)302371C de 371413C.

t u r i l e d e t i er e p e c u r b e PR F a i ei u l u i nt r e dou fr a c i i v ec i n e c u r el a i a : temperatur de tiere = /'0% ",,Pt,+ '0% "tirPg .

435

Et ap e l e d e c a l c u l p ent ru pot en i a l u l de pr odu se a l b e s nt expu se n t a be l u l 2.20.Tabelul 2.20. Calculul potenialului de produse albe Produs y 36

6

2

0,5

54

55,5

10

16 15

56

56

' 22 178

99

78