Что нужно для нефти переработка

Что нужно для нефти переработка

Из нефти можно получить более 70 различных продуктов: от топлива до сложных химических соединений. Процесс переработки занимает время и требует больших производственных площадей. Для этого строятся огромные комплексы заводов, которые занимаются выпуском сложных продуктов.

Процесс переработки

Первый этап начинается на месторождении. Только что извлеченная из земли нефть содержит посторонние примеси, которые могут испортить дорогое перерабатывающее оборудование. Чтобы этого не произошло, требуется предварительная обработка и очистка.

Подготовка нефти

Необходимо удалить песок, глину и другие горные породы. В месторождении нефть находится между слоями других пород, они проникают друг в друга. Добывающее оборудование захватывает сырье вместе с твердыми частицами.

Что будет, если твердые примеси не убрать:

  • засорение труб, клапанов, быстрый износ трубопроводов;
  • плавление и образование налета на всех нагревающих элементах оборудования;
  • механическое воздействие на движущиеся части, клапаны, фильтры.

Чтобы очистить нефть от примесей, ее помещают в герметичные резервуары. Процесс отстаивания похож на тот, который помогает избавиться от осадка в питьевой воде: под действием силы тяжести твердые частицы опускаются на дно. Чтобы ускорить процесс, нефть нагревают и охлаждают.

Для устранения растворенных в нефти соединений используются электрообессоливающие установки, так как они позволяют вывести соли в твердое состояние, чтобы они выпали в осадок. После того как нефть отстоялась, ее отправляют на следующие этапы, а осадок периодически счищают со стенок резервуара.

Разделения нефти и воды

Вода попадает в нефть двумя путями – естественным и искусственным. Первый – это соседство нефтяных и водоносных пластов. Слой воды лежит выше нефти, поэтому всегда повреждается при добыче, происходит смешивание пластов. Искусственный – вода используется для более эффективной и экономной добычи нефти.

Но разбавление водой резко снижает качество природного сырья, затрудняет его переработку. Вода способна превращаться в пар и замерзать, что значительно снижает возможности транспортировки. Каким бы путем ни смешались две жидкости, их нужно разделить.

Нефть без твердых примесей называют эмульсией. Она может быть гидрофильной (преобладает вода) или гидрофобной (преобладает полезное ископаемое).

Способы разделения эмульсии:

  • Отстаивание. Используются герметичные емкости под давлением и с высокой температурой. Вода опускается вниз, нефть поднимается на поверхность.
  • Центрифугирование – разделяет тяжелую фракцию (воду) и легкую – нефть.
  • Электрохимический метод – сочетание тока и поверхностно-активных веществ.

После этих процедур нефть готова к транспортировке на перерабатывающий завод.

Первичная переработка

Нефтеперерабатывающие заводы строят не рядом с месторождениями, а в крупных городах, где есть возможность продать продукт. Это сделано для того, чтобы не усложнять логистику около месторождений, которая сама по себе не такая уж легкая.

Продукты первичной перегонки:

  • топливо;
  • моторные и технические масла;
  • сырье для нефтехимии.

Процесс перегонки основан на разнице в физических и химических свойствах разных фракций.

Способы перегонки нефти

Наиболее распространены четыре вида перегонки: равновесная дистилляция, ректификация, химическое испарение, разница давлений. Все они основаны на том, что разные фрагменты нефти кипят при той или иной температуре.

Однократное испарение – это постепенное подогревание нефти. Пар отводится в отдельные емкости и охлаждается. Результатом становится разделение на легкие и тяжелые фракции. Исторически это один из первых способов переработки. Продукты получаются недостаточно чистыми.

Ректификация – процесс периодического нагревания и охлаждения сырья в специальных колоннах. В результате получаются четыре фракции разной плотности: легкая бензиновая, тяжелая бензиновая, керосиновая, мазутная.

Вакуумная дистилляция – процесс получения масел из мазутной фракции. Используется разница в плотности, которая становится заметна при низком атмосферном давлении. Выделяются масла различных типов и гудрон.

Химическое испарение – новый и дорогой способ. Используется испаряющий агент, который разлагает сырье на фракции. Результат – более чистые соединения, чем при других способах переработки.

Оборудование для перегонки

На заводах оборудование соединено в единый цикл – это позволяет сделать переработку более быстрой и дешевой. В самой распространенной на 2019 г. системе объединены:

  • электрообессоливающая установка (после того, как нефть очищена от воды и примесей);
  • атмосферный блок;
  • вакуумный блок;
  • стабилизационный блок;
  • вторичный ректификационный блок;
  • защелачивающий блок.

Все блоки вместе формируют комплекс переработки нефти. Работа идет круглосуточно. Запуск оборудования продолжителен, поэтому останавливать однажды запущенный процесс нельзя, это ведет к большим финансовым потерям. Сотрудникам нефтеперерабатывающих заводов приходится работать в несколько смен в любые дни, в том числе выходные.

Вторичная переработка

Продукты первичной переработки недостаточно чистые, чтобы их использовать. Вторичная перегонка позволяет разделить фракции более тонко, получить качественные конечные продукты, добиться высокой степени очистки.

Гидроочистка

В процессе используется водород, высокая температура (300-400˚) и высокое давление (2-4МПа). Водород взаимодействует с соединениями серы и азота. Образуется аммиак и сероводород, которые затем удаляются. Топливо получается более чистым и качественным. Метод можно использовать сам по себе или в сочетании с другими способами. Соответствует современным стандартам безопасности для окружающей среды.

Читайте также:  Кровать с подъемным механизмом без матраса поднимается

Каталитический крекинг

Этот процесс протекает с использованием катализаторов при более высокой температуре, чем гидроочистка (550˚). Используется в основном для получения высококачественного бензина (в том числе из мазутных фракций). Соответствует современным стандартам безопасности для окружающей среды. Экономически эффективен. Наиболее распространен на современных заводах.

Каталитический риформинг

Сочетает высокую температуру (как при крекинге), водородную среду и использование катализаторов. В процессе ряд углеводородов изменяет химическую структуру – из нафтеновых превращается в ароматические. Это повышает качество бензина. Используется для получения больших количеств высококачественного бензина, повышения качества уже произведенного топлива.

Гидрокрекинг

Используется водород, высокое давление, температура и молибденовые катализаторы. Цель обработки – получить не только качественный бензин, но и реактивное топливо. Сочетается с другими методами обработки сырья. Катализаторы многоразовые – после использования их регенерируют и возвращают в производственный цикл. Это повышает экономическую эффективность и экологическую безопасность производства.

Экстракция и деасфальтизация

Этим методом обработки подвергаются тяжелые фракции – мазуты и гудроны. Цель – получение качественных масел, которые сохраняют свои свойства при низких температурах. Сочетание с гидроочисткой помогает получить высококачественные чистые масла, дизельное топливо высокой очистки, соединения на основе ароматических углеводородов.

Деасфальтизация – это разделение легких и тяжелых мазутов. Легкие становятся сырьем для получения масел, тяжелые – для битумов, асфальтового покрытия и катализаторов в следующих процессах очистки.

Другие методики

Другие методы применяются, чтобы получить отдельные виды топлива. Методики:

  • Алкилирование – реакция с органическими соединениями. Получается высококачественный бензин.
  • Изомеризация – изменение структуры веществ, входящих в состав нефти. Повышает октановое число бензина.
  • Полимеризация – объединение простых углеводородов в сложные. Получается сырье для химической промышленности.
  • Коксование – уплотнение тяжелых фракций. Нефтяной кокс используется для создания плотных соединений.

Не вся нефть становится топливом, так как ее большая часть нужна для нефтехимической промышленности. Там получают резину различного назначения – от автомобильных покрышек до тонких шлангов, пластмассы, пластика и т. д. (вплоть до парфюмерных изделий).

Добыча и переработка нефти остается важнейшей отраслью мировой экономики. Истощение запасов углеводородов требует повышения качества обработки сырья. Процессы развиваются в сторону большей эффективности и безопасности для окружающей среды.

Простые способы переработки нефти знали еще древние римляне. Процесс подробно описал ученый и врач Кассий Феликс. Первый в мире НПЗ построен российским промышленником Федором Прядуновым, в далеком 1745 году. Со временем, нефтеперегонные технологии совершенствовались, по мере возрастания требований к качеству технического топлива.

Зачем нужна переработка нефти

Нефтепереработка — это производство различных сортов горюче-смазочных материалов и сырья для химической промышленности. «Каменное масло» испокон веков использовали для освещения, а также в медицине и военно-морском флоте (греческий огонь). Но нефтяные светильники чадили и распространяли неприятные запахи. Качественное горючее для ламп добывали путем прямой перегонки (ректификации) нефти.

На открытом воздухе нефтяное вещество густеет и затвердевает, становясь битумом и асфальтом. Эти материалы применяли в строительстве, гончарном ремесле, а также для изготовления скульптур и украшений.

Из черного золота выделяют парафин, синтетические жирные кислоты и растворители. Без продуктов переработки нефти невозможно производство резины, бытовой химии, синтетического каучука, кормового белка и пластмассы. Нефть применяют при изготовлении косметики и в фармакологии.

На долю нефтепродуктов приходится 30% общего энергопотребления. Добыча и переработка нефти — это первичный сектор мировой экономики, без которого невозможно существование современной цивилизации.

Подготовка нефти к переработке

Добытое из недр земли черное золото имеет ряд примесей, которые необходимо удалить до начала первичной переработки. При плохой очистке нефти-сырца, сторонние компоненты пагубным образом воздействуют на технологическое оборудование, что приводит к его преждевременному износу и существенно понижают качество готовой продукции.

Перечень ненужных добавок, содержащихся в сырой нефти.

  • Попутные газы (5%-6%). Газ из сырой нефти отделяют в специальных сепараторах, постепенно снижая давление и отделяя конденсат на промежуточных накопителях. Такая технология позволяет уменьшить объем растворенного газа, но полностью отделить его на этапе очистки невозможно.
  • Неорганические соединения (1%-2%). Повышенная концентрация минеральных солей понижает рентабельность переработки. По существующим нормам сырец должен содержать не больше 50мг/л, при поступлении на нефтеперерабатывающий завод и 5мг/л для начала процесса дистилляции.
  • Примеси грунта и ПАВ. Для большей эффективности добычи черного золота нефтяники используют поверхностно-активные вещества. Вместе с частицами грунтовых пород они образуют эмульсии требующие разрушения.
  • Подземные воды (20%-30%).

Процент воды в сырце возрастает прямо пропорционально времени эксплуатации месторождения. При наступлении стадии падающей добычи обводненность возрастает до 90% массы извлекаемой жидкости, что приводит к серьезному увеличению стоимости переработки «каменного масла».

Читайте также:  Какой клей используют сапожники

Если нефть содержит в своем составе минеральные соли, она смешивается с водой в дисперсную систему. В таком виде каждая из взаимно нерастворимых жидкостей присутствует в другой мелкими каплями, образуя эмульсионный раствор.

Существуют эмульсии двух видов: вода в нефти и нефть в воде (гидрофобная и гидрофильная). Для их разрушения применяются механические, химические и электрические методы, в зависимости от стойкости образовавшейся смеси.

Подготовительная стадия обезвоживания состоит из прогонки через сепаратор, отстаивания. Параллельно осуществляется первичное обессоливание и стабилизация продукта.

Механическая очистка состоит из отстаивания нагретой нефти в резервуаре под давлением 8-15 атмосфер и прогонки по центрифуге. Химический метод совмещают с электрическим в установке ЭЛОУ (электродигидратор), которая может быть включена в технологическую линию или работать в автономном режиме.

Первичная переработка

На этом этапе очисткт нефти получают нефтепродукты:

  • бензин;
  • дизельное топливо;
  • керосин;
  • углеводородный газ (бутан, пропан);
  • смазочные масла.

Расщепление нефти на нафтеновые, парафиновые и ароматические вещества, а также окончательное удаление посторонних примесей выполняется путем термической обработки на специальном оборудовании. Из-за разности температур кипения происходит деление нефти на фракции

Методом дистилляции нефти нельзя получить готовую продукцию. Первичная переработка дает возможность выяснить физико-химические параметры конкретной партии полезного ископаемого и определить последующий алгоритм работы.

На первой стадии переработки нефть, нагреваясь в печи, поступает в ректификационный колонный аппарат, сделанный в виде цилиндра с промежуточными уровнями внутри. Каждая ступень снабжена специальными тарелками и дополнительными приспособлениями для подвода сырья, охладителя и отбора компонентов. Первыми преобразуются в конденсат пары солярки, затем керосина и наконец, самые легкие бензиновые фракции улавливаются в верхней части колонны.

В вакуумных установках из мазута получают гудрон, масляные и газойлевые вещества. Для начала процесса необходима температура свыше 380 ºС, вакуумная переработка дает возможность понизить температурный порог.

После окончания первичной переработки продукция отстаивается в теплообменниках, полученную тепловую энергию применяют для подогрева новой партии сырья.

Вторичная переработка

На втором этапе происходит переработка нефтяных полуфабрикатов в готовую продукцию. В зависимости от качества органического сырья и потребности в конечных нефтепродуктах, определяются технологические решения.

Различают способы переработки:

  1. топливный (это каталитический крекинг, каталитический реформинг, гидрокрекинг, гидроочистка);
  2. топливно-масляный (экстракция и деасфальтизация). На выходе получают: асфальт и смазки;
  3. нефтехимический. Как результат поучают: азотные удобрения, синтетический каучук, пластмассы, синтетические волокна, моющие средства, жирные кислоты, фенол, ацетон.

Переработка в топливо самый простой вариант. Высококачественный бензин, реактивное и солярку вырабатывают, совмещая термический крекинг с применением специальных катализаторов, дополнительно используется риформинг, гидроочистка, изомерация и алкирование.

Крекингом в нефтепереработке называется процесс расщепления углеводов под воздействием высокой температуры (500-550ºС) и давления (до 5 МПа).

Глубокая переработка нефти происходит путем каталического крекинга, при этом процессе нагретые до парообразного состояния нефтепродукты проходят сквозь слой катализатора. Каталический крекинг выполняется в специальных реакторах. Самыми высокотехнологичными на сегодня являются лифт-установки (Г-43-107).

Риформингом называется ароматизация продуктов переработки нефти каталитическими веществами. Готовое вещество(риформат) применяется в изготовлении бензина и ароматизаторов (бензол, деметилбензол, толуол).

Гидроочистка — это переработка нефтепродуктов при помощи водорода, под высоким давлением и температурой. Необходима для понижения концентрации сернистых смесей и смол. Является самым распространенным способом очистки.

Гидрокрекинг применяется к нефтепродуктам среднего уровня выхода при вакуумной перегонке. Происходит путем распада молекулярной структуры углеводорода в большом количестве водородосодержащих газов при нагревании под давлением. Предназначен для получения дизельного топлива и сырья для изготовления катализаторов.

Изомеризация возможна исключительно для легких фракций нефтепродуктов. Происходит с помощью катализаторов, изготовленных на оксидах металлов. При изомеризации полностью меняется углеродная структура вещества, преобразуя соединение в изомер. Цель изомеризации получение высокооктановых сортов бензина из дешевого сырья.

Еще один вариант переработки—алкирование, выполняется для получения автобензина из углеводородных газов бутан-бутиленовой фракции. Углеводороды выделяются во время каталитического крекинга. При контакте с плавиковой и фторидной кислотами, вещества преобразовываются в высокооктановое горючее.

Из гудронов, оставшихся после вакуумной перегонки, делают котельное топливо применяя висбрекинг. Это специфический вариант термического крекинга, применяемый специально для остатков нефтепереработки. Дополнительно из крекинговых отходов можно выделить тяжелые газгойлевые фракции, из которых при помощи гидроочистки изготавливают солярку для тихоходных дизелей.

Вещества, оставшиеся после термического и каталического крекинга, служат материалом для нефтяного кокса, необходимого при производстве электродов. Коксование, как и висбрекинг являются разновидностями термокрекинга.

Нефтеперерабатывающая промышленность пребывает на пике технологического развития. Но увы, запасы нефти скоро закончатся и человечеству уже сегодня необходимо искать другие источники энергии.

Читайте также:  Признать дачу жилым домом

Переработка нефти (нефтепереработка) — процесс производства нефтепродуктов, прежде всего различных видов топлива (автомобильного, авиационного, котельного и т. д.) и сырья для последующей химической переработки.

Содержание

Первичные процессы [ править | править код ]

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой её физическое разделение на фракции. Сначала промышленная нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей — этот процесс называется первичной сепарацией нефти [1] .

Подготовка нефти [ править | править код ]

Нефть поступает на НПЗ (нефтеперерабатывающий завод) в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1—С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Атмосферная перегонка [ править | править код ]

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Материальный баланс атмосферной перегонки западно-сибирской нефти:

Пределы выкипания, °С Выход фракции, % (масс.)
Газ 1,1
Бензиновые фракции
менее 62°С 4,1
62—85 2,3
85—120 4,5
120—140 3,0
140—180 6,0
Керосин
180—240 9,5
Дизельное топливо
240—350 19,0
Мазут 49,4
Потери 1,0

Вакуумная дистилляция [ править | править код ]

Вакуумная дистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины, и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов и асфальта [2] .

Вторичные процессы [ править | править код ]

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.

По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на три вида:

  • Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т. д.
  • Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т. д.
  • Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т. д.

Риформинг [ править | править код ]

Каталитический риформинг — каталитическая ароматизация нефтепродуктов (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов). Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85—180 °С [3] . В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями, и октановое число бензина повышается примерно до 85. Полученный продукт (риформат) используется как компонент для производства автобензинов и как сырье для извлечения индивидуальных ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилолы.

Гидроочистка [ править | править код ]

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Наиболее распространённый процесс нефтепереработки.

Каталитический крекинг [ править | править код ]

Каталитический крекинг — процесс термокаталитической переработки нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина и непредельных жирных газов. Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и легкий вакуумный газойль, задачей процесса является расщепление молекул тяжелых углеводородов, что позволило бы использовать их для выпуска топлива. В процессе крекинга выделяется большое количество жирных (пропан-бутан) газов, которые разделяются на отдельные фракции и по большей части используются в третичных технологических процессах на самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автобензина. Остаток крекинга является компонентом мазута.

Гидрокрекинг [ править | править код ]

Гидрокрекинг — процесс расщепления молекул углеводородов в избытке водорода. Сырьем гидрокрекинга является тяжелый вакуумный газойль (средняя фракция вакуумной дистилляции). Главным источником водорода служит водородсодержащий газ, образующийся при риформинге бензиновых фракций. Основными продуктами гидрокрекинга являются дизельное топливо и т. н. бензин гидрокрекинга (компонент автобензина).

Коксование [ править | править код ]

Коксование — процесс получения нефтяного кокса из тяжелых фракций и остатков вторичных процессов.

Изомеризация [ править | править код ]

Процесс получения изоуглеводородов (изобутан, изопентан, изогексан, изогептан) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства (изоп из изопентана, МТБЭ и изобутилен из изобутана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.

Алкилирование [ править | править код ]

Алкилирование — введение алкила в молекулу органического соединения. Алкилирующими агентами обычно являются алкилгалогениды, алкены, эпоксисоединения, спирты, реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диазоалканы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector