Основные способы переработки нефтепродуктов

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.

Источник

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