Вакуумна переробка нафти. Методи переробки нафти і газу. Інші методики переробки

Нафта - складна субстанція, що складається з розчинність органічних речовин (вуглеводнів). При цьому у кожного окремо взятого речовини є власний молекулярна вага і температура кипіння.

Сира нафта, в тому вигляді, в якому її добувають, марна для людини, з неї можна витягти лише невелика кількість газу. Щоб отримати нафтопродукти іншого роду, нафта неодноразово переганяють через спеціальні пристрої.

У процесі першої перегонки відбувається поділ, що входять до складу нафти речовин на окремі фракції, що в подальшому сприяє появі бензину, дизельного палива, різних машинних олій.

Установки для первинної переробки нафти

Первинна переробка нафти починається з її надходження на установку ЕЛОУ-АВТ. Це далеко не єдина і не остання установка, необхідна для отримання якісного продукту, але від роботи саме цієї секції залежить ефективність інших ланок у технологічному ланцюжку. Установки для первинної переробки нафти є основою існування всіх нафтопереробних компаній в світі.

Саме в умовах первинної перегонки нафти виділяються всі компоненти моторного палива, мастила, сировину для вторинного процесу переробки та нафтохімії. Від роботи даного агрегату залежить і кількостей, і якість паливних компонентів, мастил, техніко-економічні показники, знання яких необхідно для подальших процесів очищення.

Стандартна установка ЕЛОУ-АВТ складається з наступних блоків:

• електрообессолівающіх установка (ЕЛОУ);


• атмосферного;


• вакуумного;


• стабілізаційного;


• ректифікованого (вторинна перегонка);


• защелачівающего.

Кожен з блоків відповідає за виділення певної фракції.

Процес переробки нафти

Тільки що видобута нафта розділяється на фракції. Для цього використовується різниця в температурі кипіння окремих її компонентів та спеціальне обладнання - установка.

Сиру нафту переправляють в блок ЕЛОУ, де з неї виділяють солі і воду. Обессоленную продукт підігрівають і направляють в блок атмосферної перегонки, в якому нафта частковим чином отбензінівающей, підрозділяючись на нижні і верхні продукти.

Відбензинений нафту з нижньої частини перенаправляється в основну атмосферну колону, де відбувається виділення гасової, легкої дизельної і важкої дизельної фракцій.

Якщо вакуумний блок не працює, то мазут, стає частиною товарно-сировинної бази. У разі включення вакуумного блоку даний продукт підігрівається, надходить у вакуумну колону, і з нього виділяється легкий вакуумний газойль, важкий вакуумний газойль, затемнений продукт, гудрон.

Верхні продукти бензинової фракції перемішуються, звільняються від води і газів, передаються в стабілізаційну камеру. Верхня частина речовини охолоджується, після чого випаровується, як конденсат, або газ, а нижня направляється на вторинну перегонку для поділу на більш вузькі фракції.

Технологія переробки нафти

Щоб знизити витрати на переробку нафти, пов'язані з втратами легких компонентів і зносом апаратів для переробки вся нафта піддається попередній обробці, суть якої полягає в руйнуванні нафтових емульсій механічним, хімічним, або електричним шляхом.

Кожне підприємство використовує свою власну методику переробки нафти, але загальний шаблон залишається єдиним для всіх організацій, задіяних у цій галузі.

Процес переробки надзвичайно трудомісткий і тривалий, пов'язано це, перш за все, з катастрофічним зниженням кількості легкої (добре, що переробляється) нафти на планеті.

Важка нафту подається переробці насилу, але нові відкриття в цій галузі відбуваються щорічно, тому число ефективних способів і методів роботи з цим продуктом збільшується.

Хімічна переробка нафти і газу

Утворилися фракції можна перетворювати один в одного, для цього достатньо:

• використовувати метод крекінгу - великі вуглеводні розбиваються на малі;


• уніфікувати фракції - зробити зворотний процес, об'єднавши маленькі вуглеводні в великі;


• провести гідротермальні зміни - переставляти, заміщати, об'єднувати частини вуглеводнів для отримання потрібного результату.

У процесі крекінгу відбувається розлом великих вуглеводів на малі. Цьому процесу сприяють каталізатори і висока температура. Для об'єднання малих вуглеводнів використовується спеціальний каталізатор. По завершенню об'єднання виділяється газоподібний водень також службовець для комерційних цілей.

Щоб зробити іншу фракцію або структуру, молекули в інших фракціях перебудовують. Робиться це в ході алкилирования - змішуванні пропілену і бутилену (низькомолекулярні з'єднання) з фтористо-водневої кислотою (каталізатор). В результаті виходять високооктанові вуглеводні, використовувані для підвищення октанового числа в бензинових сумішах.

Технологія первинної переробки нафти

Первинна переробка нафти сприяє розділенню її на фракції, без порушення хімічних особливостей окремих компонентів. Технологія цього процесу спрямована не на кардинальну зміну структурної будови речовин на різних рівнях, а на вивчення їх хімічного складу.

В ході застосування спеціальних приладів і установок з надійшла на виробництво нафти виділяються:

• бензинові фракції (температура кипіння встановлюється індивідуально, залежно від технологічної мети - отримання бензину для машин, літаків, іншого роду техніки);


• гасові фракції (гас застосовується в якості моторного палива і систем освітлення);


• газойлеві фракції (дизельне паливо);


• гудрон;


• мазут.

Поділ на фракції є першим етапом по очищенню нафти від різного роду домішок. Щоб отримати дійсно якісний продукт, необхідна вторинна очистка і глибока переробка всіх фракцій.

Глибока переробка нафти

Глибока переробка нафти передбачає включення в процес переробки вже дистильованих і хімічно оброблених фракцій.

Мета обробки - видалення домішок, що містять органічні сполуки, сірку, азот, кисень, воду, розчинені метали і неорганічні солі. В ході переробки фракції розбавляють сірчаної кислотою, що видаляється з них за допомогою сірководневих скрубберов, або воднем.

Перероблені і охолоджені фракції змішують і одержують різні види палива. Від глибини переробки залежить якість кінцевого продукту - бензину, дизельного палива, машинних олій.

Технік, технолог з переробки нафти і газу

Нафтопереробна галузь робить значний вплив на різні сфери життя суспільства. Професія технолог з переробки нафти і газу вважається однією з найпрестижніших і одночасно найнебезпечніших у світі.

Технологи безпосередньо відповідають за процес очищення, перегонки і дистиляції нафти. Технолог стежить за те, щоб якість продукції відповідала існуючим стандартам. Саме за технологом залишається право вибору послідовності здійснених операцій при роботі з обладнанням, цей фахівець відповідає за його налаштування і вибір потрібного режиму.

Технологи постійно:

• вивчають нові методи;


• застосовують на практиці досвідчені технології переробки;


• виявляють причини технічних помилок;


• шукають способи запобігання виниклих проблем.

Для роботи технологом необхідні не тільки знання в нафтовидобувній галузі, а й математичний склад розуму, винахідливість, точність і акуратність.

Нові технології первинної і наступних переробок нафти на виставці

Використання ЕЛОУ установок у багатьох країнах вважається застарілим способом переробки нафти.

Актуальним стає необхідність побудови спеціальних печей з вогнетривкої цегли. Усередині кожної такої печі є труби, довжиною в кілька кілометрів. Нафта рухається по ним зі швидкістю 2 метри в секунду при температурі до 325 градусів Цельсія.

Конденсація і охолодження пари виробляється за рахунок ректифікаційних колон. Кінцевий продукт надходить в серію резервуарів. Процес безперервний.

Про сучасні методи роботи з вуглеводнями можна дізнатися на виставці «Нафтогаз».

В ході роботи виставки учасники приділяють особливу увагу вторинній переробці продукту і використання таких методів, як:

• вісбрекінг;
• коксування нафтових залишків важкого типу;
• риформинг;
• ізомеризація;
• алкілування.

Технології переробки нафти поліпшуються з кожним роком. Останні досягнення в галузі можна побачити на виставці.

Читайте інші наші статті:

Нафта - це корисна копалина, що представляє собою нерозчинну у воді маслянисту рідину, яка може бути як майже безбарвної, так і темно-бурого. Властивості і способи переробки нафти залежать від процентного співвідношення переважно вуглеводнів в її складі, який різниться в різних родовищах.

Так, в Соснинському родовищі (Сибір) алкани (парафінова група) займають частку в 52 відсотка, Циклоалкани - близько 36%, ароматичні вуглеводні - 12 відсотків. А, наприклад, в Ромашкінська родовищі (Татарстан) частка алканів і ароматичних вуглеців вище - 55 і 18 відсотків відповідно, в той час як Циклоалкани мають частку в 25 відсотків. Крім вуглеводнів, цю сировину може включати в себе сірчисті, азотні сполуки, мінеральні домішки і ін.

Вперше нафту "переробили" в 1745 році в Росії

У сирому вигляді це природне викопне не використовується. Для отримання технічно цінних продуктів (розчинники, моторне паливо, компоненти для хімічних виробництв) здійснюється переробка нафти за допомогою первинних або вторинних методів. Спроби перетворити цю сировину робилися ще в середині вісімнадцятого століття, коли, крім свічок і скіп, використовуваних населенням, в лампадах ряду церков використовували «чадна масло», яке представляло собою суміш рослинного масла і очищеної нафти.

Варіанти очищення нафти

Очищення часто не включається безпосередньо в способи переробки нафти. Це, скоріше, попередній етап, який може складатися з:

Хімічної очистки, коли на нафту впливають олеумом і концентрованої сірчаної кислотою. При цьому видаляються ароматичні і ненасичені вуглеводні.

Адсорбційної очищення. Тут з нафтопродуктів можуть віддалятися смоли, кислоти за рахунок обробки гарячим повітрям або пропуском нафти через адсорбент.

Каталітичного очищення - м'якою гідрогенізації для видалення азотистих і сірчаних сполук.

Фізико-хімічного очищення. В цьому випадку за допомогою розчинників вибірково виділяються зайві складові. Наприклад, полярний розчинник фенол використовується для видалення азотистих і сірчистих сполук, а неполярні розчинники - бутан і пропан - виділяють гудрони, ароматичні вуглеводні і ін.

Без хімічних змін ...

Переробка нафти за допомогою первинних процесів не передбачає хімічних перетворень вихідної сировини. Тут корисна копалина просто розділяється на складові компоненти. Перший пристрій по перегонці нафти було придумано в 1823 році, в Російській імперії. Брати Дубініна здогадалися поставити котел в піч з нагріванням, звідки йшла труба через бочку з холодною водою в порожню ємність. У пічному котлі нафту нагрівалася, проходила через «холодильник» і атакували.

Сучасні способи підготовки сировини

Сьогодні на нафтопереробних комплексах технологія переробки нафти починається з додаткової очистки, в ході якої продукт зневоднюється на пристроях «ЕЛОУ» (електрообессолівающіх установки), звільняється від механічних домішок і вуглеводів легкого типу (С1 - С4). Потім сировину може надходити на атмосферну перегонку або вакуумну дистиляцію. У першому випадку заводське обладнання за принципом дії нагадує те, що використовувалося ще в 1823 році.

Тільки по-іншому виглядає сама установка переробки нафти. На підприємстві стоять печі, за розмірами нагадують будинки без вікон, з самого кращого вогнетривкої цегли. Усередині них розташовуються багатокілометрові труби, в яких нафта рухається з великою швидкістю (2 метра в сек.) І підігрівається до 300-325 С полум'ям з великою форсунки (при більш високих температурах вуглеводні просто розкладаються). Трубу для конденсації і охолодження парів в наші дні замінюють ректифікаційні колони (можуть бути до 40 метрів у висоту), де пари розділяються і конденсуються, а для прийому отриманих продуктів вишиковуються цілі містечка з різних резервуарів.

Що таке матеріальний баланс?

Переробка нафти в Росії дає різні матеріальні баланси при атмосферної перегонці сировини з того чи іншого родовища. Це означає, що на виході можуть виходити різні пропорції для різних фракцій - бензинової, гасової, дизельної, мазуту, супутнього газу.

Наприклад, для західно-сибірської нафти вихід газу і втрати становлять по одному відсотку відповідно, бензинові фракції (виділяються при температурах від близько 62 до 180 С) займають частку близько 19%, гас - близько 9,5%, дизельна фракція - 19% , мазут - майже 50 відсотків (виділяється при температурах від 240 до 350 градусів). Отримані матеріали практично завжди піддаються додатковій обробці, так як вони не відповідають експлуатаційним вимогам для тих же моторів машин.

Виробництво з меншим числом відходів

Вакуумна переробка нафти базується на принципі закипання речовин при більш низькій температурі при зниженні тиску. Наприклад, деякі вуглеводні в нафти киплять тільки при 450 С (атмосферний тиск), але їх можна змусити кипіти і при 325 С, якщо тиск знизити. Вакуумна обробка сировини проводиться в роторних вакуумних испарителях, які збільшують швидкість перегонки і дають можливість отримати з мазуту церезини, парафіни, паливо, масла, а важкий залишок (гудрон) застосувати далі для виробництва бітуму. Вакуумна дистиляція, в порівнянні з атмосферним переробкою, дає менше відходів.

Вторинна переробка дозволяє отримати якісні бензини

Вторинний процес переробки нафти був придуманий для того, щоб з того ж вихідного сировини отримати більше моторного палива за рахунок впливу на молекули нафтових вуглеводнів, які знаходять більш підходящі для окислення формули. Вторинна переробка включає в себе різні види так званого «крекінгу», в тому числі гідрокрекінг, термічний і каталітичний варіанти. Цей процес також спочатку був винайдений в Росії, в 1891 році, інженером В. Шуховим. Він являє собою розщеплення вуглеводнів до форм з меншим числом атомів вуглецю в молекулі.

Переробка нафти і газу при 600 градусах Цельсія

Принцип роботи крекінг-заводів приблизно такий же, як і установок атмосферного тиску вакуумних виробництв. Але тут обробка сировини, яке найчастіше представлено мазутом, проводиться при температурах, близьких до 600 С. Під таким впливом вуглеводні, складові мазутную масу, розпадаються на більш дрібні, з яких і складається той же гас або бензин. Термічний крекінг базується на обробці високими температурами і дає бензин з великою кількістю домішок, каталітичний - також на температурній обробці, але з додаванням каталізаторів (наприклад, спеціальній глиняній пилу), що дозволяє отримати більше бензину хорошої якості.

Гідрокрекінг: основні типи

Видобуток і переробка нафти сьогодні може включати різні види гідрокрекінгу, який являє собою комбінацію процесів гідроочищення, розщеплення великих молекул вуглеводнів на більш дрібні і насичення неграничних вуглеводнів воднем. Гідрокрекінг буває легким (тиск 5 МПа, температура близько 400 С, використовується один реактор, виходить, переважно, дизельне паливо і матеріал для каталітичного крекінгу) і жорстким (тиск 10 МПа, температура близько 400 С, реакторів кілька, виходять дизельні, бензинові та гасові фракції). Каталітичний гідрокрекінг дозволяє виготовляти ряд масел з високим коефіцієнтів в'язкості і малим вмістом вуглеводнів ароматичного і сірчистого типу.

Вторинна переробка нафти, крім того, може використовувати такі технологічні процеси:

Вісбрекінг. В цьому випадку при температурах до 500 С і тисках в межах від половини до трьох МПа з сировини за рахунок розщеплення парафінів і нафтенов отримують вторинні асфальтени, вуглеводневі гази, бензин.

Коксування нафтових залишків важкого типу - це глибока переробка нафти, коли сировина при температурах, близьких до 500 С під тиском 0,65 МПа обробляють для отримання газойльових компонентів і нафтового коксу. Стадії процесу закінчуються отриманням «коксового пирога», якому передують (в зворотному порядку) ущільнення, поликонденсация, ароматизація, циклізація, дегидрирование і крекінг. Крім того, продукт підлягає також висушування і прокаливанию.

Риформинг. Даний спосіб обробки нафтопродуктів був придуманий в Росії в 1911 році, інженером Н. Зелінським. Сьогодні риформинг каталітичного плану використовується для того, щоб з лігроїнових і бензинових фракцій отримувати високоякісні ароматичні вуглеводні і бензини, а також водневомісний газ для подальшої переробки в гідрокрекінгу.

Ізомеризація. Переробка нафти і газу в даному випадку передбачає отримання з хімічної сполуки ізомери за рахунок змін в вуглецевому кістяку речовини. Так з низькооктанових компонентів нафти виділяють високооктанові компоненти для отримання товарних бензинів.

Алкилирование. Цей процес будується на встановленні алкільних заміщають в молекулу органічного плану. Таким чином з вуглеводневих газів непредельного характеру отримують складові для високооктанових бензинів.

Прагнення до євростандартів

Технологія переробки нафти і газу на НПЗ постійно вдосконалюється. Так, на вітчизняних підприємствах відзначено збільшення ефективності переробки сировини за параметрами: глибина переробки, збільшення відбору світлих нафтопродуктів, зниження безповоротних втрат і ін. В плани заводів на 10-20-ті роки двадцять першого століття входить подальше збільшення глибини переробки (до 88 відсотків) , підвищення якості продуктів, що випускаються до євростандартів, зниження техногенного впливу на навколишнє середовище.

На сьогоднішній день основним природним джерелом вуглеводнів є нафта. Перші нафтопереробні заводи будували саме в місцях видобутку, проте технічна модернізація засобів перевезення стала причиною відділення нафтопереробки від нафтовидобутку. Центри переробки нафти все частіше будуються далеко від місць видобутку, в регіонах масового споживання нафтопродуктів або уздовж нафтопроводів.

Процес переробки нафти

Переробка нафти відбувається в три основних етапи:

• на першому етапі нафтову сировину поділяють на фракції, які відрізняються інтервалами температур кипіння (первинна переробка)
• далі здійснюється переробка отриманих фракцій за допомогою хімічних перетворень знаходяться в них вуглеводнів з утворенням компонентів товарних нафтопродуктів (вторинна переробка)
• на останньому етапі відбувається змішування компонентів з додаванням, якщо це необхідно, різних присадок, з утворенням товарних нафтопродуктів із заданими показниками якості (товарне виробництво).

На нафтопереробних заводах виробляють моторні і котельні палива, зріджені гази, різні типи сировини для нафтохімічних комбінатів, а також мастильні, гідравлічні та інші масла, бітуми, нафтового коксу, парафіни. Виходячи з того, яка застосовується технологія переробки нафти, на НПЗ виробляють від 5 до 40 позицій товарних нафтопродуктів. Нафтопереробка є безперервним процесом, період діяльності виробництв між капітальними ремонтами в нинішніх умовах досягає близько 3-х років.

Первинна переробка нафти

Первинні процеси переробки не передбачають хімічних змін нафти і є її фізичний поділ на фракції. На території Росії головні обсяги переробляється сирої нафти привозяться на НПЗ від видобувних компаній магістральними нафтопроводами. Незначні обсяги нафти привозяться залізницею. У країнах-імпортерах нафти, які мають виходом до моря, поставка на припортові НПЗ виробляється по воді.
У сирої нафти містяться солі, які викликають швидку корозію технологічної апаратури. Щоб видалити солі нафту змішують з водою, в якій ці солі розчиняються. Далі нафту подається на ЕЛОУ - електрообессолівающіх апарат. Процедура знесолення ведеться в електродегідраторах. В умовах струму високої напруги (понад 25 кВ), суміш води і нафти (емульсія) руйнується, внаслідок чого вода накопичується внизу апарату і виводиться. Все це відбувається при температурі від 100 до 120 ° С. Нафта, з якої вилучені солі, з ЕЛОУ подається на апарат атмосферно-вакуумної перегонки, який на російських НПЗ називають АВТ - атмосферно-вакуумна трубчатка. Процес АВТ розділений на два блоки - атмосферну і вакуумну перегонку.
Завдання атмосферної перегонки полягає в відборі світлих нафтових фракцій - бензинової, гасової і дизельної, які википають до 360 ° С. Обсяг їх потенційного виходу досягає 45-60% на нафту. Залишком атмосферної перегонки є мазут. Нагріта в печі нафту розділяється на окремі фракції в ректифікаційної колоні, всередині якої знаходяться контактні пристосування (тарілки). Крізь ці тарілки пари піднімаються вгору, а рідина стікає вниз. Внаслідок такого процесу вгорі колони відводиться бензинова фракція у вигляді пари, а пари гасової і дизельних фракцій перетворюються в конденсат в інших частинах колони і виводяться, а мазут не змінює свого стану і в рідкому вигляді відкачується з низу колони.
Завданням вакуумної перегонки є відбір від мазуту масляних дистилятів на НПЗ паливно-масляного профілю, а також широкої масляної фракції (вакуумного газойля) на НПЗ паливного профілю. По закінченню вакуумної перегонки залишається гудрон. Масляні фракції потрібно відбирати під вакуумом тому, що при температурі близько 400 ° С вуглеводні піддаються термічному розкладанню (крекінгу), а припинення кипіння вакуумного газойлю складає 520 ° С. З цієї причини перегонка проводиться в умовах залишкового тиску 40-60 мм рт. ст., внаслідок чого знижується максимальна температура в апараті до 360-380 ° С.
У одержуваної на атмосферному блоці бензинової фракції містяться гази (головним чином пропан і бутан) в обсязі, що перевищує вимоги щодо якості, і не може бути використаний ні в якості компонента автомобільного бензину, ні в якості товарного прямогонного бензину. Крім цього, нафтопереробка, спрямована на збільшення октанового числа бензину і виготовлення ароматичних вуглеводнів передбачає використання в якості сировини вузькі бензинові фракції. Отже, необхідно включати в процес переробки нафти відгін від бензинової фракції зріджених газів. Продукти первинної переробки нафти необхідно охолодити в теплообмінниках, де вони віддають тепло вхідних на переробку холодного сировини, в результаті чого економиться технологічне паливо. Високотехнологічні апарати первинної переробки найчастіше є комбінованими і можуть здійснювати вищеперелічені процеси в різній конфігурації. Потужність подібних апаратів досягає від 3 до 6 млн. Тонн по сирій нафті щорічно.

Вторинна переробка нафти

Вторинні способи переробки нафти включають такі процедури, які спрямовані на збільшення кількості вироблених моторних палив. В ході таких процесів здійснюється хімічна модифікація молекул вуглеводнів, що знаходяться в складі нафти, частіше за все, з їх перетворенням в більш зручні для окислення форми.
Всі вторинні процеси діляться на три категорії:

• поглиблюють: різні види крекінгу, вісбрекінг, уповільнене коксування, створення бітумів та інші
• облагораживающие: риформинг, гідроочищення, ізомеризація
• інші, наприклад, виробництво масел, МТБЕ, алкілування, виробництво ароматичних вуглеводнів.

крекінг

Існують такі види крекінгу:

• термічний
• каталітичний
• гідрокрекінг.

Автомобільні бензини мають в своєму складі вуглеводні з 4-12 атомами вуглецю, в дизельному паливі містяться вуглеводні з 12-25 атомами, а в маслі - з 25-70 атомами. При збільшенні числа атомів зростає і маса молекул. За допомогою крекінгу відбувається розщеплення важких молекул на більш легкі і їх перетворення в легко киплячі вуглеводні. При цьому утворюються бензинові, гасові і дизельні фракції.
У термічному крекінгу виділяють:

• парофазний крекінг, при якому нафта нагрівають до 520-550 ° С і тиску 2-6 атм. На сьогоднішній день цей метод є застарілим і не використовується, тому що характеризується низькою продуктивності і великим вмістом (до 40%) ненасичених вуглеводнів в кінцевому продукті
• рідиннофазної крекінг здійснюється при температура 480-500 ° С і тиску 20-50 атм. Зростає рівень продуктивності, зменшується обсяг (25-30%) ненасичених вуглеводнів. Бензинові фракції, отримані термічним крекингом, застосовують як компонент товарних автомобільних бензинів. Палива після такого процесу мають низьку хімічну стабільність, яку можна поліпшити за допомогою введення в паливо особливих антиокисних добавок.

Каталітичний крекінг є більш досконалим технологічним процесом. Під час цього процесу відбувається розщеплення важких молекул вуглеводнів нафти в умовах температури 430-530 ° С і тиску, яке близьке до атмосферного в присутності каталізаторів. Завдання каталізатора - направити процес і сприяти ізомераціі граничних вуглеводнів, а також реакції перетворення з ненасичених в граничні. Бензин, отриманий таким чином, відрізняється високою детонаційної стійкістю і хімічною стабільністю.
Крім цього використовується підвид каталітичного крекінгу - гідрокрекінг. В ході даного процесу важке сировину розкладається за допомогою водню при температурі 420-500 ° С і тиску 200 атм. Реакція можлива тільки в особливому реакторі в присутності каталізаторів (окису W, Mo, Pt). Результатом гідрокрекінгу є паливо для турбореактивних силових агрегатів.
В процесі каталітичного риформінгу відбувається ароматизація бензинових фракцій внаслідок каталітичного перетворення нафтенових і парафінових вуглеводнів в ароматичні. Крім ароматизації молекули парафінових вуглеводнів піддаються ізомераціі, найважчі вуглеводні розщеплюються на більш дрібні.

Продукти переробки нафти

Всім відомо, що нафта - це найцінніше сировину є для виробництва палива для різних засобів пересування, наприклад, бензин і дизельне паливо для автомобілів, авіаційний гас для реактивних двигунів літаків. Паливо - це головний продукт переробки нафти. Однак одним паливом переробка нафти не закінчується. Сьогодні з нафти виробляють величезну кількість інших корисних компонентів, що застосовуються в абсолютно несподіваних речах. Подібні продукти переробки нафти ми використовуємо в нашому повсякденному житті, але не підозрюємо про їхнє походження.
Найбільш затребуваним на сьогоднішній день можна назвати поліетилен або пластик. Мільйонами тонн поліетиленовий пластик витрачається для створення пластикових мішків, харчових контейнерів та інших товарів масового використання.
Напевно все люди коли-небудь використовували вазелін. Його винайшов англійський хімік Роберт Чезбро, який був вкрай цікавий і спостережливий, внаслідок чого зумів розгледіти корисні якості цієї речовини в залишках переробки нафти ще в кінці 19 століття. Сьогодні вазелін застосовується в медицині, в косметології і навіть як харчова добавка.
Косметикою і зокрема губною помадою жінки користуються не одне тисячоліття. Раніше губна помада містила різні шкідливі компоненти. Однак сьогодні вона має ряд корисних якостей, а до її складу входять вуглеводні: рідкий і твердий парафін, церезин.
Ще одним популярним продуктом, в складі якого присутні вуглеводні, є жувальна гумка. В її основі лежать не тільки природні компоненти, але і поліетиленові і парафінові смоли. Внаслідок того, що жуйка складається з отриманих нафтопереробкою полімерів, вона розкладається вкрай довго. З цієї причини не потрібно кидати жуйку на вулиці, так як вона буде лежати в землі багато багато років.
Мабуть, самий унікальний матеріал, що отримується з нафти - це нейлон. Сучасне життя важко уявити без нейлонових колготок. Нейлон - дуже міцний і легкий матеріал. Одними колготками його використання не закінчується. З нього виготовляють засоби для миття посуду і парашути. Винайшли цей полімер в 1935 році фахівці компанії DuPont.

З'єднання сирої нафти - це складні речовини, що складаються з п'яти елементів - C, H, S, O і N, причому зміст цих елементів коливається в межах 82-87% вуглецю, 11-15% водню, 0,01-6% сірки, 0-2% кисню і 0,01-3% азоту.

Звичайна сира нафта зі свердловини - це зеленувато-коричнева легко займиста масляниста рідина з різким запахом. Видобувається на промислах нафту, крім розчинених в ній газів, містить певну кількість домішок - частки піску, глини, кристали солей і воду. Зміст твердих частинок і води ускладнює її транспортування по трубопроводах і переробку, викликає ерозію внутрішніх поверхонь труб нафтопроводів і утворення відкладень в теплообмінниках, печах і холодильниках, що призводить до зниження коефіцієнта теплопередачі, підвищує зольність залишків від перегонки нафти (мазутів і гудронів), сприяє утворенню стійких емульсій. Крім того, в процесі видобутку і транспортування нафти відбувається вагома втрата легких компонентів нафти. З метою зниження витрат на переробку нафти, викликаних втратою легких компонентів і надмірним зносом нафтопроводів і апаратів переробки, що видобувається нафта піддається попередній обробці.

Для скорочення втрат легких компонентів здійснюють стабілізацію нафти, а також застосовують спеціальні герметичні резервуари зберігання нафти. Від основної кількості води і твердих частинок нафту звільняють шляхом відстоювання в резервуарах на холоду або при підігріві. Остаточно їх зневоднюють і обессолівают на спеціальних установках. Однак вода і нафту часто утворюють важко разделімого емульсію, що сильно сповільнює або навіть запобігає зневодненню нафти. Існують два типи нафтових емульсій:

нафту в воді, або гідрофільна емульсія,

і вода в нафти, або гідрофобна емульсія.

Існують три методи руйнування нафтових емульсій:

механічний:

відстоювання - застосовується до свіжих, легко разрушімим емульсій. Розшарування води і нафти відбувається внаслідок різниці щільності компонентів емульсії. Процес прискорюється нагріванням до 120-160 ° С під тиском 8-15 атмосфер протягом 2-3 ч, не допускаючи випаровування води.

центрифугування - відділення механічних домішок нафти під впливом відцентрових сил. У промисловості застосовується рідко, зазвичай серіями центрифуг з числом оборотів від 350 до 5000 в хв., При продуктивності 15-45 м3 / год кожна.

хімічний:

руйнування емульсій досягається шляхом застосування поверхнево-активних речовин - деемульгатора. Руйнування досягається а) адсорбційним витісненням чинного емульгатора речовиною з більшою поверхневою активністю, б) утворенням емульсій протилежного типу (інверсія ваз) і в) розчиненням (руйнуванням) адсорбційної плівки в результаті її хімічної реакції з вводиться в систему деемульгатора. Хімічний метод застосовується частіше механічного, зазвичай у поєднанні з електричним.

електричний:

при попаданні нафтової емульсії в змінне електричне поле частинки води, сильніше реагують на полі ніж нафта, починають коливатися, стикаючись один з одним, що призводить до їх об'єднання, укрупнення і більш швидкому розшарування з нафтою. Установки, звані Електродегідратори.

Важливим моментом є процес сортування та змішування нафти. Близькі за фізико-хімічними та товарними властивостями нафти на промислах змішують і направляють на спільну переробку.

Розрізняють три основні варіанти переробки нафти:

• - паливний,
• - паливно-масляний,
• - нафтохімічний.

За паливному варіанту нафта переробляється в основному на моторні і котельні палива. Розрізняють глибоку і неглибоку паливну переробку. При глибокій переробці нафти прагнуть отримати максимально можливий вихід високоякісних і автомобільних бензинів, зимових і літніх дизельних палив і палив для реактивних двигунів. Вихід котельного палива в цьому варіанті зводиться до мінімуму. Сюди відносяться каталітичні процеси - каталітичний крекінг, каталітичний риформінг, гідрокрекінг і гідроочищення, а також термічні процеси, наприклад коксування. Переробка заводських газів в цьому випадку спрямована на збільшення виходу високоякісних бензинів. При неглибокій переробці нафти передбачається високий вихід котельного палива.

За паливно-масляного варіанту переробки нафти поряд з паливами одержують мастила, дистиляти масла (легкі і середні індустріальні, автотракторні та ін.). Залишкові масла (авіаційні, циліндрові) виділяють з гудрону шляхом його деасфальтизації рідким пропаном. При цьому утворюється деасфальт і асфальт. Деасфальт піддається подальшій обробці, а асфальт переробляють в бітум або кокс. Нафтохімічний варіант переробки нафти - крім вироблення високоякісних моторних палив і масел не тільки проводиться підготовка сировини (олефінів, ароматичних, нормальних і ізопарафінових вуглеводнів і ін.) Для важкого органічного синтезу, але і здійснюються складні фізико-хімічні процеси, пов'язані з багатотоннажних виробництвом азотних добрив , синтетичного каучуку, пластмас, синтетичних волокон, миючих речовин, жирних кислот, фенолу, ацетону, спиртів, ефірів та багатьох інших хімікалій. Основним способом переробки нафти є її пряма перегонка.

Перегонка - дистиляція (набрякання краплями) - поділ нафти на різні за складом фракції (окремі нафтопродукти), засноване на відмінності в температурах кипіння її компонентів. Перегонку нафтопродуктів з температурами кипіння до 370 ° С ведуть при атмосферному тиску, а з більш високими - в вакуумі або із застосуванням водяної пари (для попередження їх розкладу).

Нафта під тиском подають насосами в трубчасту піч, де її нагрівають до 330 ... 350 ° С. Гаряча нафту разом з парами потрапляє в середню частину колони ректифікації, де вона внаслідок зниження тиску випаровується і випарувалися вуглеводні відокремлюються від рідкої частини нафти - мазуту. Пари вуглеводнів спрямовуються вгору по колоні, а рідкий залишок стікає вниз. У ректифікаційної колоні по шляху руху парів встановлюють тарілки, на яких конденсується частина парів вуглеводнів. Більш важкі вуглеводні конденсуються на перших тарілках, легкі встигають піднятися вгору по колоні, а самі в суміші з газами проходять всю колону, що не конденсуючись, і відводяться зверху колони у вигляді пари. Так вуглеводні поділяються на фракції залежно від температури їх кипіння.

При перегонці нафти отримують світлі нафтопродукти: бензин (tкип 90-200 ° С), нафта (t кип 150-230 ° С), гас (tкип 180-300 ° С), легкий газойль - солярове масло (tкип 230-350 ° С) , важкий газойль (t кип 350-430 ° С), а в залишку - в'язку чорну рідину - мазут (t кип вище 430 ° С). Мазут піддають подальшій переробці. Його переганяють під зменшеним тиском (щоб попередити розкладання) і виділяють мастила. Перегонка з багаторазовим випаровуванням складається з двох або більше одноразових процесів перегонки з підвищенням робочої температури на кожному етапі. Продукти, одержувані способом прямої перегонки, мають високу хімічну стабільність, так як в них відсутні ненасичені вуглеводні. Використання для переробки нафти крекінг-процесів дозволяє збільшити вихід бензинових фракцій.

Крекінг - процес переробки нафти і її фракцій, заснований на розкладанні (розщепленні) молекул складних вуглеводнів в умовах високих температур і тисків. Існують наступні види крекінгу: термічний, каталітичний, а також гідрокрекінг і каталітичний риформінг. Термічний крекінг використовують для отримання бензину з мазуту, гасу і дизельного палива. Бензин, отримуваний у вигляді термічного крекінгу, має недостатньо високу октанове число (66 ... 74) і великий вміст ненасичених вуглеводнів (30 ... 40%), т. Е. Він має погану хімічної стабільністю, і його використовують в основному тільки в як компонент при отриманні товарних бензинів.

Нові установки для термічного крекінгу в даний час вже не будують, так як одержувані з їх допомогою бензини при зберіганні окислюються з утворенням смол і в них необхідно вводити спеціальні присадки (інгібітори), які різко знижують темп осмоления. Термічний крекінг поділяють на Парофазний і рідиннофазної.

Парофазний крекінг - нафту нагрівають до 520 ... 550 ° С при тиску 2 ... 6 атм. В даний час не застосовується через низьку продуктивність і великий вміст (40%) ненасичених вуглеводнів в кінцевому продукті, які легко окислюються і утворюють смоли.

Рідкофазний крекінг - температура нагріву нафти 480 ... 500 ° С при тиску 20 ... 50 атм. Збільшується продуктивність, знижується кількість (25 ... 30%) ненасичених вуглеводнів. Бензинові фракції термічного крекінгу використовуються в якості компонента товарних автомобільних бензинів. Однак, для палив термічного крекінгу характерна низька хімічна стабільність, яку поліпшують шляхом введення в палива спеціальних антиокисних добавок. Вихід бензину 70% - з нафти, 30% - з мазуту.

Каталітичний крекінг - це процес отримання бензину, заснований на розщепленні вуглеводнів і зміні їх структури під дією високої температури і каталізатора. Розщеплення молекул вуглеводнів протікає в присутності каталізаторів і при температурі і атмосферному тиску. Одним з каталізаторів є спеціально оброблена глина. Такий крекінг називається крекингом з пилоподібним каталізатором. Каталізатор потім відокремлюється від вуглеводнів. Вуглеводні йдуть своїм шляхом на ректифікацію і в холодильники, а каталізатор - в свої резервуари, де його властивості відновлюються. В якості сировини при каталітичному крекінгу використовують газойльових і соляровим фракції, одержувані при прямій перегонці нафти. Продукти каталітичного крекінгу є обов'язковими компонентами при виробництві бензинів марок А-72 і А-76.

Гідрокрекінг - процес переробки нафтопродуктів, що поєднує в собі крекирування і гідрування сировини (газойлів, нафтових залишків та ін.). Це різновид каталітичного крекінгу. Процес розкладання важкого сировини відбувається в присутності водню при температурі 420 ... 500 ° С і тиску 200 атм. Процес відбувається в спеціальному реакторі з додаванням каталізаторів (окису W, Mo, Pt). В результаті гідрокрекінгу отримують паливо.

Риформинг - (від англ. Reforming - переробляти, поліпшувати) промисловий процес переробки бензинових і лігроїнових фракцій нафти з метою отримання високоякісних бензинів і ароматичних вуглеводнів. В якості сировини для каталітичного риформінгу зазвичай використовують бензинові фракції первинної перегонки нафти, що википають вже при 85 ... 180 "С. Риформинг проводять в середовищі водневомісний газу (70 ... 90% водню) при температурі 480 ... 540 ° С і тиску 2 ... 4 МПа в присутності молібденового або платинового каталізатора. Для поліпшення властивостей бензинових фракцій нафти вони піддаються каталітичного риформінгу, який проводиться в присутності каталізаторів з платини або платини і ренію. При каталітичному риформінгу бензинів відбувається утворення ароматичних вуглеводнів (бензолу, толуолу, ксилолу та ін.) з парафінів і циклопарафинов. Риформинг при використанні молібденового каталізатора називається гидроформинг, а при використанні платинового каталізатора - платформинг. Останній, який є більш простим і безпечним процесом, в даний час застосовується значно частіше.

Піроліз. Це термічний розклад вуглеводнів нафти в спеціальних апаратах або газогенераторах при температурі 650 ° С. Застосовується для отримання ароматичних вуглеводнів і газу. В якості сировини можна застосовувати як нафта, так і мазут, але найбільший вихід ароматичних вуглеводнів спостерігається при піролізі легких фракцій нафти. Вихід: 50% газу, 45% смоли, 5% сажі. З смоли отримують ароматичні вуглеводні шляхом ректифікації.

Російська Федерація - один зі світових лідерів з видобутку і виробництва нафти. В державі діє понад 50 підприємств, основними завданнями яких є нафтопереробка і нафтохімія. Серед них Кіриші НОС, Омський НПЗ, «Лукойл-Норс», РНК, «ЯрославНОС» і так далі.

На даний момент більшість з них з'єднані з відомими нафтогазовими компаніями, такими як «Роснефть», «Лукойл», «Газпром» і «Сургутнефтегаз». Період роботи такого виробництва становить близько 3 років.

Основні продукти нафтопереробки - це бензин, гас і ДТ. Зараз більше 90% всього видобутого чорного золота використовується для отримання палива: авіаційного, реактивного, дизельного, пічного, котельного, - а також мастил і сировини для майбутньої хімічної обробки.

технологія нафтопереробки

Технологія нафтопереробки складається з декількох етапів:

• поділ продукції на фракції, які відрізняються температурою кипіння;


• обробка інформації об'єднань за допомогою хімічних сполук і виробництво товарних нафтопродуктів;


• змішування складових із застосуванням різноманітних сумішей.

Відділом науки, який присвячений переробці горючих корисних копалин, є нафтохімія. Вона вивчає процеси отримання виробів з чорного золота і кінцевих хімічних виробок. До них відносяться спирт, альдегід, аміак, водень, кислота, кетон тощо. На сьогоднішній день лише 10% видобутої нафти служить сировиною для нафтохімії.

Основні процеси нафтопереробки

Процеси нафтопереробки поділяються на первинні та вторинні. Перші не мають на увазі хімічного зміни чорного золота, а забезпечують його фізичне поділ на фракції. Завданням друге є підвищення обсягів виробленого палива. Вони сприяють хімічним перетворенням молекул вуглеводню, який входить до складу нафти, в більш прості сполуки.

Первинні процеси відбуваються в три етапи. Початковий - це підготовка чорного золота. Воно проходить додаткове очищення від механічних домішок, здійснюється усунення легких газів і води на сучасному електрообессолівающіх обладнанні.

Далі слід атмосферна перегонка. Нафта переміщається в колону ректифікації, де відбувається її поділ на фракції: бензинові, гасові, дизельні і на закінчення - в мазут. Якість, яке має продукція на даному етапі переробки, не відповідає товарним характеристикам, тому фракції піддаються вторинним обробкам.

Вторинні процеси можна розділити на кілька видів:

• заглиблені (каталітичний і термічний крекінг, вісбрекінг, повільне коксування, гідрокрекінг, виготовлення бітумів і так далі);


• облагораживающие (риформінг, гідроочищення, ізомеризація тощо);


• інші операції з виробництва масла і ароматичних вуглеводнів, а також алкілування.

Риформинг застосовується для бензинової фракції. У підсумку вона насичується ароматичними сумішами. Витягнуте сировину використовують в якості елемента для отримання бензину.

Каталітичний крекінг служить для розщеплення молекул важких газів, які потім застосовуються для випуску палива.

Гідрокрекінгом є спосіб розщеплення молекул газів в надлишку гідрогену. В результаті даного процесу виходить дизельне паливо і елементи для бензину.

Коксуванням називається операція з видобутку нафтових коксів з важкої фракції і залишків вторинного процесу.

Гідрокрекінг, гідрування, гідроочищення, гідродеароматізація, гідродепарафінізація - це все гідрогенізаційного процеси в нафтопереробці. Їх відмітною характеристикою є проведення каталітичних перетворень з присутністю гідрогену або газу, який містить воду.

Сучасні установки для первинної промислової переробки нафти часто комбіновані і можуть виконувати і деякі вторинні процеси в різноманітних обсягах.

Устаткування для нафтопереробної промисловості

Устаткування для нафтопереробної промисловості - це:

• генератори;


• резервуари;


• фільтри;


• нагрівачі рідини і газу;


• інсинератори (пристрої для термічної утилізації відходів);


• факельні системи;


• газові компресори;


• парові турбіни;


• теплообмінники;


• стенди гідровипробувань трубопроводів;


• труби;


• фітинги тощо.

Крім того, на підприємствах застосовуються технологічні печі для нафтопереробки. Вони призначені для підігріву технологічного середовища за допомогою тепла, яке виділилося під час спалювання палива.

Існує два різновиди даних агрегатів: трубчасті печі і пристрої для спалювання рідких, твердих і газоподібних залишків виробництва.

Основи нафтопереробки полягають в тому, що в першу чергу виробництво починається з перегонки нафти і освіти її в окремі фракції.

Потім основна частина отриманих сполук перетворюється в більш необхідну продукцію за допомогою змін їх фізичних характеристик і будови молекул під впливом крекінгу, риформінгу та інших операцій, які відносяться до вторинних процесів. Далі нафтопродукти послідовно проходять різні види очищення і поділу.

Великі нафтопереробні підприємства займаються фракционированием, перетворенням, обробкою і змішуванням чорного золота з мастильними матеріалами. Крім того, вони виробляють важке паливо і асфальт, а також можуть проводити подальшу перегонку нафтопродуктів.

Проектування і будівництво нафтопереробки

Для початку необхідно провести проектування та будівництво нафтопереробки. Це досить складний і відповідальний процес.

Проектування і будівництво нафтопереробки відбувається в кілька стадій:

• формування головних цілей і завдань підприємства і проведення інвестиційного аналізу;


• вибір території під виробництво і отримання дозволу на зведення заводу;


• сам проект нафтопереробного комплексу;


• збір необхідних пристроїв і механізмів, виконання будівництва та монтажу, а також пусконалагоджувальних дій;


• завершальний етап - здача нафтовидобувного підприємства в експлуатацію.

Виробництво продукції з чорного золота відбувається за допомогою спеціалізованих механізмів.

Сучасні технології нафтопереробки на виставці

Нафтогазова промисловість широко розвинена на території Російської Федерації. Тому постає питання про створення нових виробництв і вдосконалення і модернізації технічного обладнання. Для того, щоб вивести російську нафтогазову індустрію на новий, більш високий рівень, і проводиться щорічна виставка наукових досягнень в цій галузі «Нафтогаз».

Експозиція «Нафтогаз» буде відрізнятися своєю масштабністю і великою кількістю запрошених компаній. Серед них не тільки популярні вітчизняні фірми, а й представники інших держав. Вони продемонструють свої досягнення, інноваційні технології, свіжі бізнес-проекти тощо.

Крім того, на виставці буде представлена \u200b\u200bпродукція нафтопереробки, альтернативні види палива та енергії, сучасне обладнання для підприємств і так далі.

В рамках заходу планується проведення різноманітних конференцій, семінарів, презентацій, дискусій, майстер-класів, лекцій і обговорень.

Читайте інші наші статті.