Determinarea metalelor grele din fracții petroliere

Capitolul 1. INTRODUCERE

Lucrarea de fața are scopul de a elabora anteproiectul tehnologic al unei

instalații de distilare atmosferică.

Aceasta presupune dimensionarea propriu-zisă a elementului principal al

instalației de distilare atmosferică,pe baza proprietăților fizico-chimice ale țițeiului și

ale produselor petroliere ce se obțin din coloana de distilare.

Materia primă în industria petrochimică o constituie țițeiul (petrolul brut).

Țițeiul este un lichid brun-verzui de natură organică.Primii care au elaborat prima

ipoteză bine bine fundamentată asupra țițeiului au fost Sugler și Haffer.Această ipoteză

considera că țițeiul s-a format în urma cumulărilor marilor cantități de resturi animale

și vegetale în depozite , la fundul bazinelor intercontinentale , în golfuri și lagune.

Ele au fost acoperite de straturi de argilă și scufundăndu-se in mod treptat, au început

să sufere transformări biochimice în prezența unor catalizatori , la temperaturi și

presiuni ridicate.

În majoritatea cazurilor țițeiul nu se mai găsește în roca inițială în care s-a format, ci

a migrat în zăcăminte secundare.

Zăcămintele de țiței sunt detectate prin metode gravimetrice, magnetometrice și seismice și sunt scoase la suprafață cu ajutorul sondelor.

Analiza chimică a petrolului a pus în evidență prezenta a trei clase de hidrocarburi

alcani, cicloalcani,arene;proporția în care se găsesc aceste hidrocarburi variază de la

un țiței la altul, iar starea de agregare a lor poate fi lichidă,solidă și gazoasă. Pe lângă

aceste hidrocarburi se găsesc compuși cu S, O, N, substanțe cu caracter rășinos și

bituminos.

Substanțele minerale se găsesc în cantități foarte mici ,p.p.m.-uri în cenușa

țițeiurilor s-au identificat o serie de metale:Na;Ca;K;Mg;Al;Fe;Cu;Ni;Mo;etc.

Compoziția elementară a țițeiurilor este următoarea :

C=81- 87%

H=10 -14%

O=0 - 17%

S=0 - 7%

N=0 - 1,2%

Alcanii predomină în benzină și probabil în petrolurile obținute din țițeiuri

parafinoase și semiparafinoase.

Cicloalcanii se găsesc în cea mai mare parte în motorine și în uleiurile de uns.

Cicloalcanii și aromatele predomină în produsele reziduale.În produsele rezultate la

cracare se găsesc în alchene.

Numărul hidrocarburilor în țiței este foarte mare , masele moleculare variind

între 16 - 800 chiar și mai mult.Din aceasta cauză ,la distilare ,pe măsură ce cresc

temperaturile de fierbere se evaporă particulele mai ușoare din țiței, iar densitatea

țițeiului variază de la 820-880 Kg/m3 până la 1000 Kg/m3 .

Capitolul 2 PROCESUL TEHNOLOGIC

2.1 Coloana de distilare

Distilarea țițeiului se aplică în vederea determinării conținutului potențial de produse albe din țiței. Determinarea randamentului de produse albe se face conform STAS 2150-81.

Distilarea reprezintă unul din procedeele care se aplică amestecurilor lichide în vederea separării lor în componente. Ca procedeu, distilarea constă în vaporizarea unui lichid, urmată de condensarea vaporilor si recuperarea separată atât a condensatului, cât si a reziduului.

Procesul de distilare a amestecurilor se bazează pe proprietatea lichidelor care alcătuiesc amestecul de a avea volatilităti diferite, adică la aceeasi temperatură au presiuni de vapori diferite. În consecință, compoziția vaporilor și prin urmare, compoziția lichidului obținut prin condensarea acestora, se va deosebi de compoziția amestecului inițial.

În industrie, distilarea atmosferică se efectuează în coloane de distilare atmosferică.

Coloanele pot fi cu talere, cu clopot, cu umplutură, cu talere perforate sau cu talere în cascadă . În coloana de fracționare ce are în interiorul său talere cu clopot, are loc un contact între vaporii ce urcă și lichidul care coboară, contactul avănd loc la nivelul talerelor.

Clopotul are rolul de a determina vaporii să traverseze lichidul de pe talere.

Coloana de distilare atmosferică este împărțită în trei zone :

- Zona de vaporizare

Este zona de alimentare a coloanei, pe aici pătrunzând materia până la o anumită temperatură, fiind parțial vaporizată. Acești vapori urcă de-a lungul coloanei, pătrunzând în cea de-a doua zonă a coloanei și de aici până în vârf.

- Zona de rectificare a coloanei

În această zonă se află talerele de pe care se scot lateral fractiunile aflate la o

anumită temperatură.

- Zona de stripare

Se află în partea inferioară a zonei de vaporizare.Din această zonă se culege păcura și se introduce aburul necesar stripării produselor petroliere. Și aici sunt 3-4 talere.

Fiecare zonă este caracterizată de anumite temperaturi, din zona de vaporizare

dacă la baza coloanei este atașat un refierbător.La partea superioară a coloanei se află un condensator, care asigură condensarea vaporilor de la vârful coloanei. O parte din lichidul condensat pleacă maideparte pe fluxul tehnologic , iar o parte este introdusă în coloană ca reflux rece. Fracțiunile laterale ce se scot de pe talerele din coloana DA, pornind de la vârf sunt: benzina ușoară, benzina grea, petrol, motorină ușoară și motorină grea; din baza coloanei se culege păcura , iar odată cu fracțiunile ce părăsesc coloana iese și aburul.

Temperatura de fierbere a țițeiului crește pe masură ce se vaporizează părțile mai ușoare , având domeniul de distilare cuprins între : limita superioară 500-580C limita inferioară 50-60C. Țițeiul scos din pământ este însoțit de gaze , de apă care conține dizolvate săruri și de nisip. Pe lângă hidrocarburi și gaze bogate se mai găsesc CO2 ,H2S ,N2 și urme de heliu. În urma dezbenzinării s-a obținut gazolina, gazolina nestabilizată este trimisă lainstalația în care se execută operația de stabilizare. Gazolina stabilizată este introdusă în benzină pentru a-i stabiliza cifra octanică.Țițeiul, după decantarea simplă a nisipului și a unei părți din apă , este trimis la instalația de dezemulsionare și stabilizare.

Dezemulsionarea țițeiului este necesară deoarece resturi de apă sau săruri formează cu țițeiul o emulsie ce trebuie spartă pentru a se putea separa faza țițeiului de faza apei.Realizarea industrială a distilării atmosferice a țițeiului, presupune preîncălzirea și vaporizarea parțială precum și separarea prin fracționarea produselor în funcție de limitele de distilare ale lor.