Физическим способом переработки нефти является

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.

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:

№	Полезная информация
1	механический
2	электрический
3	химически�

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).

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.

Установки гидроочистки, как правило, совмещаются с установками, в которых проходит каталитический риформинг, поскольку результате этого процесса происходит выделение большого количества водорода. Результатом очистки является повышение качества нефтепродуктов, вследствие чего снижается воздействие на оборудование коррозии.

Деасфальтизация и экстракция

Деасфальтизация позволяет получить из нефтяного остатка смолистые вещества для изготовления асфальта. Также этот процесс позволяет получить битум, который используют как сырьё в таких процессах, как гидрокрекинг и каталитический крекинг.

Экстракция – это разделение твердых или жидких нефтяных компонентов с помощью растворителей, после чего проводят депарафинизацию, цель которой – снижение температуры застывания получаемых масел. В конце продукт подвергается гидроочистке. С помощью экстракции получают дизельное топливо и ароматические углеводороды.

Коксование

Используется для получения газойлевых компонентов и кокса из тяжелых нефтяных фракций, из остатков процесса деасфальтизации, а также из остатков бензинового пиролиза, каталитического и термического крекинга. Суть процесса коксования – последовательные крекинговые реакции, дегидрирование, циклизация, ароматизация, поликонденсация и уплотнение. В результате получается сплошной “коксовый пирог”. Выделяющиеся в ходе этого процесса летучие продукты переработки нефти подвергаются ректификации, с целью получения и стабилизации целевых фракций.

Изомеризация

Изомеризация – это превращения исходного сырья в его изомеры. Позволяет получать высокооктановые виды бензинов.

Алкинирование

Используется для получения из углеводородных газов бензинов с высоким октановым числом с помощью введения в них алкинов.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Список используемой литературы:

• Нефть и переработка нефти — Википедия
• Хаустов, А. П. Охрана окружающей среды при добыче нефти/ Хаустов, А. П., Редина, М. М. Издательство: «Дело», 2006. 552 с.
• Издательство: «Нефть и газ», 2006. 352 с. Сургутнефтегаз.
• «Bavarian Clock Haus and Frankenmuth Clock Company». Frankenmuth Clock Company & Bavarian Clock Haus.

Источник

Первичные процессы переработки нефти на НПЗ, ее фракционный состав и устройство ректификационных колонн

Нефть состоит из множества компонентов — фракций, — свойства, область применения и технологии переработки которых различны. Первичные процессы нефтеперерабатывающего производства позволяют выделить отдельные фракции, подготовив тем самым сырье для дальнейшего получения всем нам хорошо знакомых товарных продуктов — бензина, дизеля, керосина и многих других

Стабильность прежде всего

Прежде чем попасть на производство, нефть еще на промысле проходит первоначальную подготовку. При помощи газонефтяных сепараторов из нее удаляют наиболее легкие, газообразные составляющие. Это попутный нефтяной газ (ПНГ), состоящий преимущественно из метана, этана, пропана, бутана и изобутана, то есть из углеводородов, в молекулах которых содержится от одного до четырех атомов углерода (от CH4 до C4H10). Этот процесс называется стабилизацией нефти — подразумевается, что после него нефть будет сохранять свой углеводородный состав и основные физико-химические свойства при транспортировке и хранении.

Объективно говоря, разгазирование пластовой нефти начинается еще в скважине по мере продвижения ее наверх: из-за падения давления в жидкости газ из нее постепенно выделяется. Таким образом, наверху приходится иметь дело уже с двухфазным потоком — нефть / попутный газ. Их совместное хранение и транспортировка оказываются экономически невыгодными и затруднительными с технологической точки зрения. Чтобы переместить двухфазный поток по трубопроводу, необходимо создать в нем условия постоянного перемешивания, чтобы газ не отделялся от нефти и не создавал в трубе газовые пробки. Все это требует дополнительных затрат. Намного проще оказывается пропустить газонефтяной поток через сепаратор и максимально отделить от нефти ПНГ. Получить абсолютно стабильную нефть, составляющие которой совсем не будут испаряться в атмосферу, практически невозможно. Некоторое количество газа все равно останется и будет извлечено в процессе нефтепереработки.

Кстати, сам попутный нефтяной газ — это ценное сырье, которое может использоваться для получения электроэнергии и тепла, а также в качестве сырья для нефтехимических производств. На газоперерабатывающих заводах из ПНГ получают технически чистые отдельные углеводороды и их смеси, сжиженные газы, серу.

Из истории дистилляции

Дистилляция, или перегонка, — процесс разделения жидкостей путем их испарения и последующей конденсации. Считается, что впервые этот процесс освоили в Древнем Египте, где он применялся при получении из кедровой смолы масла для бальзамирования тел умерших. Позднее смолокурением для получения кедрового масла занимались и римляне. Для этого горшок со смолой ставили на огонь и накрывали шерстяной материей, на которой собиралось масло.

Аристотель описал процесс дистилляции в своей работе «Метеорология», а также упоминал вино, пары которого могу вспыхнуть — косвенно подтверждение того, что его предварительно могли подвергнуть перегонке, чтобы повысить крепость. Из других источников известно, что вино перегоняли в III веке до н. э. в Древнем Риме, правда, не для получения бренди, а для изготовления краски.

Следующие упоминания дистилляции относятся к I веку н. э. и связаны с работами александрийских алхимиков. Позднее этот метод у греков переняли арабы, которые активно использовали его в своих опытах. Также достоверно известно, что дистилляцией алкоголя в XII веке занимались в Салернской врачебной школе. В те времена, впрочем, дистилляты спирта употреблялись не как напиток, а в качестве лекарства. В XIII веке флорентийский медик Тадео Альдеротти впервые осуществил фракционирование (разделение) смеси жидкостей. Первая книга, целиком и полностью посвященная вопросам дистилляции, была опубликована в 1500 году немецким врачом Иеронимом Бруншвигом.

Долгое время для перегонки применялись достаточно простые устройства — аламбик (медный сосуд с трубкой для отвода пара) и реторта (стеклянная кол-ба с узким и длинным наклонным носиком). Техника стала совершенствоваться в XV веке. Однако предшественники современных ректификационных колонн для перегонки нефти, в которых происходит теплообмен между противонаправленными потоками жидкости и пара, появились лишь в середине XIX века. Они позволили получать спирт крепостью 96% с высокой степенью очистки.

Также на месторождении от нефти отделяют воду и механические примеси. После этого она поступает в магистральный нефтепровод и отправляется на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ). Прежде чем приступить к переработке, нефть необходимо очистить от содержащихся в ней солей (хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния), которые вызывают коррозию оборудования, оседают на стенках труб, загрязняют насосы и клапаны. Для этого используются электрообессоливающие установки (ЭЛОУ). Нефть смешивают с водой, в результате чего возникает эмульсия — микроскопические капельки воды в нефти, в которых растворяется соль. Получившуюся смесь подвергают воздействию электрического поля, из-за чего капли соленой воды сливаются друг с другом и затем отделяются от нефти.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов и неуглеводородных соединений. С помощью первичной перегонки ее можно разделить только на части — дистилляты, содержащие менее сложную смесь. из-за сложного состава нефтяные фракции выкипают в определенных температурных интервалах.

Фракционный состав

Многие процессы на НПЗ требуют подогрева нефти или нефтепродуктов. Для этого используются трубчатые печи. Нагрев сырья до требуемой температуры происходит в змеевиках из труб диаметром

Нефть состоит из большого количества разных углеводородов. Их молекулы различаются массой, которая, в свою очередь, определяется количеством составляющих их атомов углерода и водорода. Чтобы получить тот или иной нефтепродукт, нужны вещества с совершенно определенными характеристиками, поэтому переработка нефти на НПЗ начинается с ее разделения на фракции.

Согласно исследованию нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, проведенному Американским нефтяным институтом, номенклатура нефтепродуктов, выпускаемых на современных НПЗ и имеющих индивидуальные спецификации, насчитывает более 2000 пунктов.

В одной фракции нефти могут содержаться молекулы разных углеводородов, но свойства большей части из них близки, а молекулярная масса варьируется в определенных пределах. Разделение фракций происходит путем перегонки нефти (дистилляции), основанной на том, что у разных углеводородов температура кипения различается: у более легких она ниже, у более тяжелых — выше.

Основные фракции нефти определяют по интервалам температур, при которой кипят входящие в них углеводороды: бензиновая фракция — 28—150°C, керосиновая фракция — 150—250°C, дизельная фракция, или газойль, — 250—360°C, мазут — выше 360°C. Например, при температуре 120°C большая часть бензина уже испарилась, но керосин и дизельное топливо находятся в жидком состоянии. Когда температура поднимается до 150°C, начинает кипеть и испаряться керосин, после 250°C — дизель.

Существует ряд специфических названий фракций, используемых в нефтепереработке. Так, например, головной пар — это наиболее легкие фракции нефти, полученные при первичной переработке. Их разделяют на газообразную составляющую и широкую бензиновую фракцию. Боковые погоны — это керосиновая фракция, легкий и тяжелый газойль.

От колонны к колонне

Ректификационная колонна

Ректификационная колонна — вертикальный цилиндр, внутри которого расположены специальные перегородки (тарелки или насадки). Пары нагретой нефти подаются в колонну и поднимаются вверх. Чем более легкие фракции испаряются, тем выше они поднимутся в колонне. Каждую тарелку, расположенную на определенной высоте, можно рассматривать как своего рода фильтр — в прошедших ее парах остается все меньшее количество тяжелых углеводородов. Часть паров, конденсировавшихся на определенной тарелке или не достигнув ее, стекает вниз. Эта жидкость, носящая название флегмы, встречается с поднимающимся паром, происходит теплообмен, в результате которого низкокипящие составляющие флегмы снова превращаются в пар и поднимаются вверх, а высококипящие составляющие пара конденсируются и стекают вниз с оставшейся флегмой. Таким образом удается достичь более точного разделения фракций. Чем выше ректификационная колонна и чем больше в ней тарелок, тем более узкие фракции можно получить. На современных НПЗ высота колонн превышает 50 м.

Простейшую атмосферную перегонку нефти можно провести путем обычного нагревания жидкости и дальнейшей конденсации паров. Весь отбор здесь заключается в том, что собирается конденсат паров, образовавшихся в разных интервалах температуры кипения: сначала выкипают и затем конденсируются легкие низкокипящие фракции, а затем средние и тяжелые высококипящие фракции углеводородов. Конечно, при таком способе говорить о разделении на узкие фракции не приходится, так как часть высококипящих фракций переходит в дистиллят, а часть низкокипящих не успевает испариться в своем температурном диапазоне. Чтобы получить более узкие фракции, применяют перегонку с ректификацией, для чего строят ректификационные колонны

50
метров и больше может достигать высота ректификационных колонн на современных нпз

Отдельные фракции могут подвергаться и повторной атмосферной перегонке для разделения на более однородные компоненты. Так, из бензинов широкого фракционного состава получают бензольную, толуольную и ксилольную фракции — сырье для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола). Повторной перегонке и дополнительному разделению могут подвергать и дизельную фракцию.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках может осуществляться как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках и на атмосферных секциях комбинированных установок может осуществляться разными способами: как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения. Также ректификационные колонны могут быть вакуумными, где конденсация паров происходит при минимальном давлении.

Фракции, кипящие при температуре свыше 360°C, при атмосферной перегонке (перегонке при атмосферном давлении) не отделяются, так как при более высокой температуре начинается их термическое разложение (крекинг): крупные молекулы распадаются на более мелкие и состав сырья меняется. Чтобы этого избежать, остаток атмосферной дистилляции (мазут) подвергают перегонке в вакуумной колонне. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более низкой температуре, это позволяет разделить и более тяжелые составляющие. На этом этапе выделяются фракции смазочных масел, сырье для термического или каталитического крекинга, гудрон.

В ходе первичной переработки получают разные виды сырья, которые затем будут подвергаться химическим преобразованиям в рамках вторичных процессов. У них уже привычные названия — бензин, керосин, дизель, — но они еще не соответствуют требованиям к товарным нефтепродуктам. Их дальнейшая трансформация необходима, чтобы улучшить потребительские качества, очистить, создать продукты с заданными характеристиками и повысить глубину переработки нефти.

Источник