Нефть и способы ее переработки - OXFORDST.RU

Нефть и способы ее переработки

Как перерабатывают нефть?

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.

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.

Как перерабатывается нефть?

Нефтепереработка – достаточно сложный процесс, для проведения которого требуется привлечение специализированного оборудования. Из добытого природного сырья получают множество продуктов – разные типы топлива, битумы, керосины, растворители, смазки, нефтяные масла и другие. Переработка нефти и газа начинается с транспортировки углеводородов на завод. Производственный процесс происходит в несколько этапов, каждый из которых очень важен с технологической точки зрения.

Процесс переработки

Процесс переработки нефти начинается с ее специализированной подготовки. Это вызвано наличием в природном сырье многочисленных примесей. В нефтеносной залежи содержится песок, соли, вода, грунт, газообразные частицы. Для добычи большого количества продуктов и сохранения месторождения энергоресурса используют воду. Это имеет свои преимущества, но значительно снижает качество полученного материала.

Наличие примесей в составе нефтепродуктов делает невозможной их транспортировку к заводу. Они провоцируют образование налета на теплообменных аппаратах и других емкостях, что значительно снижает их срок службы.

Поэтому добытые материалы подвергаются комплексной очистке – механической и тонкой. На данном этапе производственного процесса происходит разделение полученного сырья на нефть и природный газ. Это происходит при помощи специальных нефтяных сепараторов.

Для очистки сырья в основном его отстаивают в герметических резервуарах. Для активации процесса разделения материал подвергают действию холода или высокой температуры. Электрообессоливающие установки применяются для удаления, содержащихся в сырье, солей.

Как происходит процесс разделения нефти и воды?

После первичной очистки получают труднорастворимую эмульсию. Она представляет собой смесь, в которой частички одной жидкости равномерно распределяются во второй. На этом основании выделяют 2 типа эмульсий:

  • гидрофильная. Представляет собой смесь, где частицы нефти находятся в воде;
  • гидрофобная. Эмульсия в основном состоит из нефти, где находятся частички воды.

Процесс разрушения эмульсии может происходить механическим, электрическим или химическим способом. Первый метод подразумевает отстаивание жидкости. Это происходит при определенных условиях – подогрев до температуры 120-160 градусов, повышение давления до 8-15 атмосфер. Расслаивание смеси обычно происходит в течение 2-3 часов.

Чтобы процесс разделение эмульсии прошел удачно, необходимо не допускать испарение воды. Также выделение чистой нефти осуществляется при помощи мощных центрифуг. Эмульсия разделяется на фракции при достижении 3,5-50 тысяч оборотов в минуту.

Применение химического метода подразумевает применение специальных поверхностно-активных веществ, называемых деэмульгаторами. Они помогают растворить адсорбционную пленку, в результате чего нефть очищается от частиц воды. Химический метод зачастую применяется совместно с электрическим. Последний способ очистки подразумевает воздействие на эмульсию электрического тока. Он провоцирует объединение частиц воды. В результате он легче удаляются из смеси, что позволяет получить нефть высочайшего качества.

Читайте также  Менделеев Дмитрий Иванович

Первичная переработка

Добыча и переработка нефти происходит в несколько этапов. Особенностью производства различных продуктов из природного сырья считается то, что даже после качественной очистки полученный продукт не подлежит применению по прямому назначению.

Исходный материал характеризуется содержанием различных углеводородов, которые существенно отличаются молекулярным весом и температурой кипения. В его составе присутствуют вещества нафтеновой, ароматической, парафиновой природы. Также в исходном сырье содержатся сернистые, азотистые и кислородные соединения органического типа, которые также должны быть удалены.

Все существующие способы переработки нефти направлены на ее разделение на группы. В процессе производства получают широкий спектр продукции с разными характеристиками.

Первичная переработка природного сырья осуществляется на основании разных температур кипения ее составляющих частей. Для осуществления данного процесса привлекаются специализированные установки, которые позволяют получить различные нефтепродукты – от мазута до гудрона.

Если перерабатывать природное сырье таким способом, не удастся получить материал, готовый к дальнейшему использованию. Первичная перегонка направлена лишь на определение физико-химических свойств нефти. После ее проведения можно определить необходимость осуществления дальнейшей переработки. Также устанавливают тип оборудования, которое необходимо привлечь для выполнения нужных процессов.

Способы перегонки нефти

Выделяют следующие методы переработки нефти (перегонки):

  • однократное испарение;
  • многократное испарение;
  • перегонка с постепенным испарением.

Метод однократного испарения подразумевает переработку нефти при воздействии высокой температуры с заданным значением. В результате образуются пары, которые поступают в специальный аппарат. Его называют испарителем. В данном устройстве цилиндрической формы пары отделяются от жидкостной фракции.

При многократном испарении сырье подвергают обработке, при которой несколько раз осуществляют повышение температуры по заданному алгоритму. Последний способ перегонки является более сложным. Переработка нефти с постепенным испарением подразумевает плавное изменение основных рабочих параметров.

Оборудование для перегонки

Промышленная переработка нефти осуществляется при помощи нескольких аппаратов.

Трубчатые печи. В свою очередь их также разделяют на несколько видов. Это атмосферные, вакуумные, атмосферно-вакуумные печи. При помощи оборудования первого типа осуществляется неглубокая переработка нефтепродуктов, что позволяет получить мазут, бензиновые, керосиновые и дизельные фракции. В вакуумных печах в результате более эффективной работы сырье разделяют на:

  • гудрон;
  • масляные частицы;
  • газойлевые частицы.

Полученные продукты полностью подходят для производства кокса, битума, смазочных материалов.

Ректификационные колонны. Процесс переработки нефтяного сырья при помощи данного оборудования подразумевает ее нагревание в змеевике до температуры 320 градусов. После этого смесь поступает в промежуточные уровни ректификационной колонны. В среднем она имеет 30-60 желобов, каждый из которых размещен с определенным интервалом и оснащен ванной с жидкостью. Благодаря этому пары стекают вниз в виде капель, поскольку образуется конденсат.

Существует также переработка с помощью теплообменных аппаратов.

Вторичная переработка

После определения свойств нефти, в зависимости от потребности в определенном конечном продукте, выбирается тип вторичной перегонки. В основном она заключается в термически-каталитическом воздействии на исходное сырье. Глубокая переработка нефти может происходить при помощи нескольких методов.

Топливный. Применение данного способа вторичной перегонки позволяет получить ряд высококачественных продуктов – автомобильных бензинов, дизельных, реактивных, котельных топлив. Для осуществления переработки не нужно привлекать много оборудования. В результате применения данного метода из тяжелых фракций сырья и осадка получают готовый продукт. К топливному методу перегонки относят:

  • крекинг;
  • риформинг;
  • гидроочистку;
  • гидрокрекинг.

Топливно-масляный. В результате применения данного метода перегонки получают не только различные топлива, но и асфальт, смазочные масла. Это осуществляется при помощи метода экстракции, деасфальтизации.

Нефтехимический. В результате применения данного метода с привлечением высокотехнологичного оборудования получают большое количество продукции. Это не только топливо, масла, а и пластмассы, каучук, удобрения, ацетон, спирт и многое другое.

Гидроочистка

Данный метод считается более всего распространенным. С его помощью осуществляется переработка сернистой или высокосернистой нефти. Гидроочистка позволяет существенно повысить качество получаемых видов топлива. Из них удаляют различные добавки – сернистые, азотистые, кислородные соединения. Обработка материала происходит на специальных катализаторах в водородной среде. При этом температура в оборудовании достигает показателей 300-400 градусов, а давление – 2-4 Мпа.

В результате перегонки, содержащиеся в сырье, органические соединения разлагаются при взаимодействии с водородом, циркулирующем внутри аппарата. В итоге образуется аммиак, сероводород, которые удаляются из катализатора. Гидроочистка позволяет переработать 95-99% сырья.

Каталитический крекинг

Перегонка осуществляется при помощи цеолитсодержащих катализаторов при температуре 550 градусов. Крекинг считается очень эффективным методом переработки подготовленного сырья. С его помощью из мазутных фракций можно получить высокооктановый автомобильный бензин. Выход чистого продукта в данном случае составляет 40-60%. Также получают жидкий газ (10-15% от исходного объема).

Каталитический риформинг

Риформинг осуществляется при помощи алюмоплатинового катализатора при температуре 500 градусов и давлении 1-4 Мпа. При этом внутри оборудования присутствует водородная среда. Данный метод применяется для превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в ароматические. Это позволяет существенно повысить октановое число производимой продукции. При использовании каталитического риформинга выход чистого материала составляет 73-90% от залученного сырья.

Гидрокрекинг

Позволяет получить жидкостное топливо при воздействии высокого давления (280 атмосфер) и температуры (450 градусов). Также данный процесс происходит с применением сильных катализаторов – оксидов молибдена.

Если гидрокрекинг сочетать с другими методами переработки природного сырья, выход чистых продуктов в виде бензина и реактивного топлива составляет 75-80%. При применении качественных катализаторов их регенерация может не проводиться 2-3 года.

Экстракция и деасфальтизация

Экстракция подразумевает разделение подготовленного сырья на нужные фракции при помощи растворителей. В дальнейшем производится депарафинизация. Она позволяет существенно снизить температуру застывания масла. Также для получения продукции высокого качества ее подвергают гидроочистке. В результате проведения экстракции можно получить дистдизельное топливо. Также с помощью данной методики производят извлечение ароматических углеводородов из подготовленного сырья.

Деасфальтизация необходима для того, чтобы из конечных продуктов дестиляции нефтяного сырья получить смолисто-асфальтеновые соединения. Образовавшиеся вещества активно применяются для производства битума, в качестве катализаторов для осуществления других методов переработки.

Другие методики переработки

Переработка природного сырья после первичной перегонки может осуществляться и другими способами.

Алкилирование. После переработки подготовленных материалов получают высококачественные компоненты для бензина. Метод основан на химическом взаимодействии олефиновых и парафиновых углеводородов, в результате чего получают высококипящий парафиновый углеводород.

Изомеризация. Применение данного метода позволяет получить из низкооктановых парафиновых углеводородов вещество с более высоким октановым числом.

Полимеризация. Позволяет осуществить превращение бутиленов и пропилена в олигомерные соединения. В результате получают материалы для производства бензинов и для проведения различных нефтехимических процессов.

Коксование. Применяется для производства нефтяного кокса из тяжелых фракций, получаемых после перегонки нефти.

Нефтеперерабатывающая отрасль относится к перспективным и развивающимся. Производственный процесс все время усовершенствуется за счет введения нового оборудования и методик.

Нефть и способы её переработки

Урок 20. Химия 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Нефть и способы её переработки»

Как известно, основными источниками углеводородов являются природный газ, нефть и каменный уголь.

Природный газ состоит в основном из метана, в небольшом количестве здесь содержится этан, пропан, и изомерные бутаны.

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами. Если она находится под давлением газов, то поднимается по скважине на поверхность Земли. По запасам нефти Россия занимает одно из ведущих мест в мире.

В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный и количественный состав. Так, например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской нефти.

Истоки современных представлений о происхождении нефти возникли в 18 – начале 19 века. М. В. Ломоносов заложил гипотезы органического происхождения нефти, объясняя её образование воздействием «подземного огня» на «окаменелые уголья», в результате чего, по его мнению, образовывались асфальты, нефти и «каменные масла». Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана А. Гумбольдтом в 1805 году.

В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута гипотеза космического происхождения нефти. Суть её сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.

Нефть состоит из смеси насыщенных и циклических углеводородов, в которых 50 и более атомов углерода.

Самым первым этапом переработки нефти является её перегонка. С помощью перегонки нефть разделяют на фракции – смеси веществ с близкими температурами кипения. Как известно, чем больше молекулярная масса углеводорода, тем выше его температура кипения.

При перегонке нефти образуются следующие фракции:

· дизельное топливо (С18 и выше).

Братья Дубинины впервые создали устройство для перегонки нефти. С 1823 года Дубинины стали вывозить фотоген (керосин) многими тысячами пудов из Моздока внутрь России. Завод Дубининых был очень прост: котёл в печке, из котла идёт труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – холодильник, пустая – приёмник для керосина.

Читайте также  Маркетинговое исследование продукции ОАО АВТОВАЗ

Петролейный эфир используют в качестве растворителя, керосин – как топливо для авиационных двигателей, газойль – как топливо для дизельных двигателей (автомобилей и трактора).

Мазут – остаток от перегонки. Содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. Мазут также разделяют на фракции:

После фракционной перегонки нефти следует крекинг, который заключается в расщеплении углеводородов с большой относительной молекулярной массой на углеводороды с небольшой молекулярной массой.

Различают крекинг термический и каталитический. Термический крекинг идёт при температуре 450-550 0 C, при этом получают лёгкие нефтяные фракции. Если термический крекинг идёт при температуре выше 750 C 0 , то получаются алкены.

Крекинг изобрёл русский инженер В. Г. Шухов в 1891 году. В 1913 г изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65 % всех бензинов получается на крекинг-заводах.

Владимир Григорьевич Шухов – строитель и механик, нефтяник и теплотехник, гидротехник и судостроитель, учёный и изобретатель. По проектам Шухова было построено более 500 стальных мостов. Шухов впервые предложил использовать вместо сложных шарниров простые соединения на заклёпках. Чрезвычайно интересны работы Шухова по сооружению металлических сетчатых оболочек. Изобрёл крекинг нефти. Нефтепроводы, по которым нефть перекачивается, также сделаны по его формулам. Резервуары для хранения нефти тоже его заслуга.

При термическом крекинге происходит разрыв С – С-связи, при этом образуются смеси углеводородов, имеющие небольшое октановое число.

Октановое число – показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания.

То есть октановое число углеводорода с неразветвлённой цепью, а именно гептана – принято за 0, а октановое число углеводорода с разветвлённой цепью, а именно изооктана, или 2,2,4-триметилпентана – за 100.

Соответственно, антидетонационная стойкость определяется октановым числом, которое зависит от строения углеводородов. Чем выше октановое число, тем лучшими антидетонационными свойствами обладает бензин. Более высокие октановые числа характерны для углеводородов разветвлённого строения.

Например, октановое число гексана – 19, циклогексана – 110, изобутана – 122, изопропилбензола – 132, а 1,2,4-триметилбензола – 171.

Раньше для повышения октанового числа топлива добавляли тетраэтилсвинец, который является крайне токсичным веществом.

Для получения углеводородов разветвлённого строения используют каталитический крекинг. Этот крекинг идёт в присутствии катализатора, при этом получаются углеводороды, содержащие от 5 до 11 атомов углерода и имеющие разветвлённое строение, которые обладают более высоким октановым числом.

Так, каталитическим крекингом из бутана получают изобутан.

Риформинг – (от англ. reforming – «переделывать», «улучшать») промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобразуются. Сырьём служит бензинолигроиновая фракция нефти.

Основными продуктами переработки нефти являются: сырьё для химической промышленности, асфальт, масла, топливо для самолётов, смазочные материалы, дизельное топливо и автомобильное топливо.

Несмотря на то, что нефть и продукты её переработки широко используются человеком, загрязнение ими окружающей среды приводит к экологическим проблемам. Очень опасно попадание нефти и нефтепродуктов в водоёмы, это может привести не только к гибели животных, но и к попаданию их в питьевую воду.

При сгорании различных видов топлива кроме углекислого газа образуются ещё и опасные для здоровья человека вещества, как оксид углерода (II) и оксиды азота.

При сгорании топлива выделяется большое количество оксида углерода (IV), что приводит к так называемому «парниковому эффекту», то есть повышению температуры на нашей планете.

Таким образом, переработка нефти заключается в её перегонке. Следующий этап термический и каталитический крекинг, который заключается в изомеризации и расщеплении углеводородов с большей молекулярной массой на углеводороды с меньшей молярной массой. Углеводороды разветвлённого строения обладают более высокими октановыми числами.

Как происходит переработка нефти и нефтепродуктов?

При бурении нефтяных и газовых скважин на поверхность извлекаются углеводороды, которые в настоящее время являются важнейшими мировыми энергоносителями. Нефтяное месторождение представляет собой промысел, расположенный в нефтеносной провинции.

  • Этап первый – подготовка к первичной перегонке
  • Нефть и продукты её переработки
  • Первичная переработка нефти
  • Вторичная переработка нефти
  • Каталитический крекинг
  • Риформинг
  • Гидрокрекинг и гидроочистка
  • Деасфальтизация и экстракция
  • Коксование
  • Изомеризация
  • Алкинирование

Нефтедобыча и нефтепереработка, а также добыча природного газа, являются важнейшими современными отраслями мировой промышленности. Продукты из нефти и газа, получаемые современной промышленностью – это топлива различных видов, керосины, масла, мазуты, битумы, парафины, а также различные растворители, смазки, сажа, сырье для химической промышленности и прочие продукты нефтепереработки. Нефть и продукты, получаемые из этого полезного ископаемого, являются основными источниками энергии в настоящее время.

Переработка нефтепродуктов представляет собой весьма сложный процесс. В 2016-ом году объемы мировой добычи этого полезного ископаемого были огромны, и модернизация технологических процессов его переработки актуальна, как никогда. После доставки на предприятия нефтепереработки, нефть, перед тем, как из неё получат готовые к использованию продукты, проходит несколько этапов, а именно:

  • подготовка к первичной переработке;
  • первичная переработка нефти, в результате которой получают продукты перегонки нефти;
  • вторичная переработка нефти и газа (продукт перегонки нефти улучшает свои качества);
  • очистка полученных нефтепродуктов.

Получение нефти и нефтепродуктов может проводиться самыми разными методами. Далее мы рассмотрим, как готовят промысловую нефть и способы её переработки.

Этап первый – подготовка к первичной перегонке

Продукция нефтяных скважин, добываемая при бурении, содержит массу примесей, к которым относятся вода, соли, глина, частицы грунта песок и ПНГ (попутный нефтяной газ). Чем дольше эксплуатируется месторождение, тем больше обводняется нефтяной пласт, что увеличивает содержание в добываемом сырье воды и прочих примесей. Все это затрудняет транспортировку этих жидкостей по нефтепроводам и приводит к образованию в теплообменниках и прочих емкостях нефтяных отложений, что, в свою очередь, затрудняет нефтепереработку.

Промышленная нефть отличается от промысловой. Промысловая продукция содержит много нежелательных примесей, и чтобы избежать вышеуказанных сложностей, сырье подвергают процессу комплексной переработки нефти и газа (очистке), на первом этапе – механической, а после этого – тонкой. Кроме того, на этапе подготовки промысловая продукция разделяется в сепараторах на нефть и газ.

Большое количество воды и механических примесей удаляется путем отстаивания на холоде в герметичных резервуарах. Чтобы повысить эффективность дальнейшей переработки, сырую нефть после этого с помощью дополнительной обработки обезвоживают и обессоливают на специальных электрообессоливающих установок.

Во многих случаях из нефти и воды образуются трудно растворимые эмульсии, которые бывают двух видов:

  • гидрофильная (нефть в воде);
  • гидрофобная (вода в нефти).

Чтобы разрушить такие эмульсии, применяют следующие методы:

К механическим способам относятся отстаивание и центрифугирование.

Поскольку нефть и вода обладают разными показателями плотности, отстаивание под давлением от 8-ми до 15-ти атмосфер с нагревом до 120-ти – 160-ти градусов легко разделяет нефть и воду в течение 2-3 часов. Испарение воды при этом не допускается.

Эмульсии также разделяют с помощью центробежных сил в специальных центрифугах, которые вращаются со скоростью 3500-50000 об/мин.

Электрический метод предусматривает использование электродегидратора, в котором электрическое воздействие объединяет водяные частицы, вследствие чего они быстрее отделяются от нефти.

Суть химического способа заключается в разрушении эмульсии посредством применения поверхностно-активных веществ, называемых деэмульгаторами. Деэмульгаторы растворяют адсорбционную пленку путем образования эмульсии противоположного типа. Такие методики, как правило, применяются в комплексе с электрическими способами.

Очень важным аспектом этих процессов является качественная утилизация образующихся отходов, которые способны нанести колоссальный вред экологическому состоянию окружающей среды, а, следовательно, и человеку.

Нефть и продукты её переработки

Первичная переработка нефти

Сырая нефть представляет собой смесь различных углеводов (с разными молекулярными весами и температурами кипения) и сернистых, кислородных и азотистых органических соединений. Цель первичной нефтепереработки – разделить прошедшую предварительную подготовку нефть и газы на отдельные углеводородные фракции. Такая перегонка позволяет получить целый спектр нефтепродуктов и полуфабрикатов. Продукт перегонки нефти называется прямогонным.

Этот процесс основан на разности температур кипения различных групп углеводородов. В результате сырая нефть разделяется на различные светлые и темные фракции, являющиеся прямогонными нефтепродуктами.

При первичной нефтеперегонке используют:

  • однократное испарение;
  • многократное испарение;
  • постепенное испарение.

В первом случае сырье нагревают до заданной температуры, в результате чего образуются пары. Когда заданная температура достигнута – смесь жидкости и паров попадает в испаритель, в котором жидкость и пар разделяются.

Многократное испарение – это череда однократных испарений, с постепенным повышением температуры нагрева. Суть постепенного испарения – малое изменение состояния перерабатываемого сырья в процессе каждого однократного испарения.

Основное оборудование, с помощью которого получают продукт перегонки нефти при первичной переработке – это ректификационные колонны, трубчатые печи и теплообменники.

Такая перегонка не позволяет выделить из полученных фракций отдельных высокочистых углеводородов, которые используются в качестве сырья для получения ксилола, толуола, бензола и так далее. Чистые углеводороды получают путем введения в перегонные установки дополнительных веществ, которые увеличивают разности показателей летучести разделяемых компонентов.

Продукт перегонки нефти, полученный в результате первичной переработки, как правило, не используется в качестве готового. Цель этого этапа – определить основные характеристики и свойства конкретной нефти, на основании которых выбирается вид процесса дальнейшей переработки, которая на выходе и дает конечный продукт перегонки нефти.

Основными продуктами первичной переработки нефти являются:

  • газ (бутан, пропан);
  • бензиновые фракции;
  • керосиновый дистиллят;
  • дизельное топливо или газойль;
  • смазочные масла;
  • остаток (мазут).
Читайте также  Духовная культура Волжской Булгарии

Вторичная переработка нефти

Как было сказано выше, физико-химические характеристики нефти, а также потребность в конкретном конечном нефтепродукте, определяют способ дальнейшей переработки современными методами. Вторичная нефтепереработка – это термическое и каталитическое воздействие на прямогонный продукт переработки нефти, которое меняет природу содержащихся в нем углеводородов.

Основные способы переработки нефти на этой стадии делятся на:

  • топливные;
  • топливно-масляные;
  • нефтехимические.

Топливные методики, при помощи которых перерабатывают продукты прямой перегонки, используют для получения автомобильных бензинов высокого качества, дизельных топлив (зимнего и летного типа), а также реактивных и котельных топлив. Цель топливного метода – получить из тяжелых фракций моторное топливо того или иного вида.

Основные методы переработки нефти на этом этапе таковы:

  • термический крекинг (без применения катализаторов);
  • каталитический крекинг (с использованием катализаторов);
  • гидрокрекинг;
  • каталитический риформинг;
  • термический риформинг;
  • гидроочистка и так далее.

Топливно-масляная переработка позволяет получать топлива, смазочные масла и асфальтовые фракции. К ней относятся деасфальтизация и экстракция.

Самое большое число разнообразных готовых нефтепродуктов дает нефтехимическая переработка.

Основными продуктами вторичной переработки нефти являются:

  • топлива;
  • масла;
  • синтетический каучук;
  • азотные удобрения;
  • различные виды пластмасс;
  • моющие средства;
  • синтетические волокна;
  • жирные кислоты;
  • эфиры, спирты, ацетон, фенол и так далее.

Каталитический крекинг

Этот процесс переработки нефти заключается в использование для ускорения химических реакций катализатора, но – без изменения сути таких реакций. Крекинг-процесс – это реакция расщепления, которое происходит при прогон нагретого до состояния пара сырья через вышеупомянутый катализатор.

Риформинг

Эти процесс в основном используется для получения высокооктанового бензина. Такая промышленная переработка нефти действует только на парафиновые фракции, которые кипят в температурном диапазоне от 95-ти до 205-ти градусов Цельсия.

Риформинг бывает термическим и каталитическим.

В первом случае фракции, полученные в результате первичной нефтепереработки, подвергают воздействию высоких температур без применения катализатора.

Каталитический риформинг подразумевает воздействие на сырье как высокими температурами, так и катализаторами.

Гидрокрекинг и гидроочистка

Данные методы применяют для получения бензиновых фракций, дизельного и реактивного топлива, а также сжиженных газов и смазочных масел. Их принцип – воздействие водородом на фракции с высокой температурой кипения с применением катализатора. Процесс гидрокрекинга фракции также подвергаются гидроочистке, суть которой – удаление серы и прочих примесей.

Как происходит переработка нефти?

Нефть, добываемая на месторождениях, включает в себя множество компонентов. Все они имеют различные физико-химические свойства и поэтому могут быть применены в разных областях деятельности. Для выделения разнообразных фракций нефтеперерабатывающие заводы используют несколько методов переработки и высокотехническое оборудование. Сам процесс представляет собой совокупность многоступенчатых этапов, включающих в себя добычу нефти, ее очистку, первичную и вторичную переработку, которые необходимо произвести перед выпуском продукции.

Процесс переработки нефти

Нефтяная переработка – это сложный технический процесс, состоящий из нескольких последовательных этапов. Первоначально добытое сырье поступает на заводы. Его доставляют нефтеналивными танкерами, в вагонах-цистернах по железным дорогам или по магистральным нефтепроводам.

На первых этапах материал подлежит очистке от примесей. Серные, кислородные и азотистые соединения удаляются из сырья путем механической, термической или химической очистки. Полученный после очищения продукт не может быть использован по назначению, поэтому нефть подвергается глубокой переработке. Последний процесс позволяет получать из нефтяного сырья широкий спектр продукции, в частности:

  • бензиновые, керосиновые и дизельные фракции;
  • мазут;
  • гудрон;
  • масляные и газойлевые частицы;
  • смазочные материалы;
  • спирт;
  • каучук;
  • пластмассу;
  • асфальт;
  • удобрения.

Подготовка нефти

Добытые нефтепродукты обычно содержат примеси, среди которых: песок, вода, соли и газовые вещества. Нефтяные сепараторы позволяют отделять нефть от природного газа. Сырье подвергают воздействию холода и тепла, а также отстаивают в герметичных резервуарах.

Для избавления от солей нефть смешивают с водой, в которой они растворяются. Полученную эмульсию отправляют в электрообессоливающую установку, состоящую из электрогидраторов. Процесс растворения солей уберегает технические приборы от коррозии.

Разделения нефти и воды

Эмульсия из нефти и воды может быть гидрофильной, то есть представлять собой частицы нефти, растворенные в воде, или гидрофобной – содержать некоторое количества воды в большей массе нефти. Для отсеивания жидкости многие нефтеперерабатывающие заводы прибегают к процессу отстаивания. Это механический метод разрушения эмульсии. Вещества помещают в резервуары и нагревают до 120-150 градусов. При этом уже после 3 часов ожидания можно увидеть результат работы.

Водная составляющая опускается на дно под действием высокого давления и затем откачивается. Для ускорения процесса в эмульсию добавляют деэмульгаторы, которые растворяют адсорбированную пленку, и таким образом делают продукт очищенным от воды.

Первичная переработка нефти

Первичная переработка нефти начинается с разделения сырья на различные фракции, закипающие при разной температуре. Перегонка производится тремя способами с помощью технического оборудования.

Способы перегонки нефти

После обессоливания и обезвоживания нефть подвергается дальнейшей переработке. Перегонка сырья подразделяется на атмосферный, вакуумный и атмосферно-вакуумный способы.

  1. Атмосферная перегонка отделяет светлые фракции нефти: бензин, дизель и керосин. Эти вещества имеют температуру кипения значительно ниже отметки в 360 градусов. Для отделения нефть нагревают в ректификационных колоннах, оснащенных контактными устройствами – тарелками. Устройства опускают жидкие части вниз, а газообразные поднимают вверх. Наверху оказываются дизельные, топливные и бензиновые фракции, которые конденсируются и выводятся из оборудования. В жидком остатке получают мазут, осевший в низах технического прибора.
  2. Вакуумная перегонка необходима для извлечения масляных дистилляторов или газойля. В качестве остатка вакуумного способа получают гудрон. Полученные продукты идут на создание кокса, смазочных материалов и битумов.
  3. Атмосферно-вакуумная перегонка осуществляется с помощью техники – АВТ – атмосферно-вакуумной трубчатки. В змеевиках трубчатых печей происходит нагрев благодаря теплу, выделяющемуся при сжигании топлива и дымовых газов. В современном мире актуальным является вопрос, связанный с переходом печей на газообразное топливо. Такой метод не только повысит эффективность процесса, но и благотворно скажется на экологической обстановке.

Оборудование для перегонки

Перегонка нефти была бы невозможной в отсутствие специального технического оборудования. Список устройств, используемый на разных нефтеперерабатывающих заводах, довольно широк. Однако обычно для первичной переработки используют комбинированные установки.

АВТ – атмосферно-вакуумная трубчатка – представляет собой устройство, состоящее из 2 блоков ректификационных колонн и трубчатых печей. Колонны содержат контактные устройства, количества которых колеблются в интервале 20-60 штук. Они позволяют жидкому веществу спускаться в нижние отсеки, а газам – подниматься в верхние отделы установки.

Блок АТ осуществляет разгон светлых фракций на узкие, а блок ВТ разгоняет мазут на фракции. Блок стабилизации удаляет газообразные компоненты.

Кроме того в состав АВТ входят эжекторы, работающие на жидкости или пару, создающие разряжение в ректификационных колоннах.

Важную роль играют электрообессоливающие установки, которые необходимы для подготовки нефти к дальнейшей переработке.

Вторичная переработка нефти

Полученные в результате первичной переработки нефтепродукты не могут быть внедрены для прямого использования. Например, бензиновая фракция не подходит в качестве компонента для автомобильного бензина, потому что содержит такое количество пропана и бутана, которое превышает установленные нормы. Именно поэтому в большинстве случаев производят вторичную переработку продукции, полученной из добытой нефти.

Сначала полученные в ходе первой перегонки продукты охлаждают в теплообменниках или водяных и воздушных холодильниках, а после этого отправляются на последующую стадию.

Топливный способ, базирующийся на использовании каталитического крекинга, риформинга, гидрокрекинга и гидроочистки, позволяет получать бензин, дизель и топлива повышенного качества.

Каталитический крекинг

Технология основана на использовании катализаторов, содержащих цеолит. При температуре в 550 градусов происходит эффективный способ получения высокооктанового бензина и жидкого газа из мазута.

Каталитический риформинг

Внутри оборудования устанавливается водородная среда. Под воздействием алюмоплатиновых катализаторов нефтеновые и парафиновые углеводороды превращаются в ароматические. В ходе реакций октановое число продукции значительно повышается, и на выходе получается от 70 до 90% чистого вещества.

Гидрокрекинг

Особенность метода заключается в том, что в качестве катализаторов выступают оксиды молибдена. При температуре в 450 градусов получается реактивное топливо и бензин, чистый вид которого составляет около 75% от всего сырья.

Гидроочистка

Один из самых распространенных способов переработки – гидроочистка. Повышение качества продукта осуществляется путем удаления примесей азотистых, серных и кислородных соединений. В оборудовании сырье контактирует с водородом при температуре в 300-400 градусов, после чего органические соединения разлагаются. Таким методом можно перерабатывать до 99% сырья, получая на выходе топливо высокого качества.

Экстракция и деасфальтизация

Следующие 2 процесса относятся к топливно-масляному методу переработки нефти. Результатом является чистое топливо, асфальт и смазочные материалы.

Экстракция предполагает разделение подготовленного сырья на фракции посредством применения растворителей. За этим следует депарафинизация, при которой снижается температура застывания масел. Нефтяная продукция очищается и переходит в топливо и ароматические углеводороды.

Благодаря деасфальтизации на заводах получают смолисто-асфальтеновые соединения, активно применяемые для производства битума.

Другие методы переработки нефти

Помимо вышеперечисленных способов существуют и другие методы переработки нефти.

Например, нефтехимическим способом получают каучук, спирты, пластмассы и другие продукты из добытого сырья. Посредством коксования добывают кокс из тяжелых фракций, а изомеризация позволяет повысить октановое число продукции, представленной, в частности, парафиновыми углеродами.

Переработка нефти – это сложный процесс, который может быть осуществлен только при наличии специального оборудования. В ходе использования разных методов можно получить широкий спектр продукции, которая будет применима в разных областях.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: