Závody na spracovanie ropy v krajine. Stručný popis hlavných technologických procesov výroby paliva. Technológia rafinácie ropy

Primárna rafinácia ropy

Rafinácia ropy začína s jeho destiláciou. Ropa je komplexná zmes veľkého počtu vzájomne rozpustných uhľovodíkov, ktoré majú rozdielne teploty začala vrieť. Počas destilácie, pri zvyšovaní teploty, sa z ropy uvoľňujú uhľovodíky, ktoré sa vyparujú v rôznych teplotných rozsahoch.

Na získanie týchto frakcií sa používa proces tzv náprava a vykonávané v destilačnej kolóny. Destilačná kolóna je zvislá valcová aparatúra s výškou 20...30 m a priemerom 2...4 m. Vnútro kolóny je rozdelené na samostatné oddelenia veľkým počtom horizontálnych kotúčov, v ktorých je sú otvory na prechod olejových pár cez ne. Kvapalina sa pohybuje cez odtokové rúrky.

Pred prečerpaním do destilačnej kolóny sa olej zohreje v rúrovej peci na teplotu 350...360 °C. V tomto prípade ľahké uhľovodíky, benzín, petrolej a naftové frakcie prechádzajú do parného stavu a kvapalná fáza s bodom varu nad 350 ° C je vykurovací olej.

Po vstupe tejto zmesi do destilačnej kolóny vykurovací olej steká dole a uhľovodíky v parnom stave stúpajú nahor. Okrem toho pary uhľovodíkov stúpajú nahor a vyparujú sa z vykurovacieho oleja, ktorý sa v spodnej časti kolóny zahreje na 350 °C.

Pary uhľovodíkov stúpajú nahor a postupne sa ochladzujú v dôsledku kontaktu s kvapalinou (zavlažovanie) privádzanou zhora. Preto sa ich teplota v hornej časti kolóny rovná 100...180°C.

Keď sa olejové pary ochladzujú, zodpovedajúce uhľovodíky kondenzujú. Technologický postup je navrhnutý tak, že benzínová frakcia kondenzuje na samom vrchole kolóny, petrolejová frakcia kondenzuje dole a naftová frakcia je ešte nižšia. Nekondenzované pary sa posielajú do plynovej frakcionácie, kde sa z nich vyrába suchý plyn (metán, etán), propán, bután a benzínová frakcia.

Destilácia oleja na získanie špecifikovaných frakcií (podľa voľby paliva) sa vykonáva v atmosférických tubulárnych jednotkách (AT). Na hlbšiu rafináciu ropy sa používajú atmosfericko-vákuové tubulárne jednotky (AVT), ktoré majú okrem atmosferickej vákuovej jednotky, kde sa od vykurovacieho oleja oddeľujú ropné frakcie (destiláty) a vákuový plynový olej, pričom ako zvyšok zostáva decht.

Klasifikácia metód recyklácie ropy je znázornená na obr. 8.3. Všetky sú rozdelené do dvoch skupín - tepelné a katalytické.

K tepelným metódam zahŕňajú tepelné krakovanie, koksovanie a pyrolýzu.

Tepelné praskanie je proces rozkladu vysokomolekulárnych uhľovodíkov na ľahšie pri teplote 470...540°C a tlaku 4...6 MPa. Surovinou pre tepelné krakovanie je vykurovací olej a iné ťažké ropné zvyšky. Pri vysokých teplotách a tlakoch sa rozkladajú molekuly surovín s dlhým reťazcom. Reakčné produkty sa oddelia, čím sa získajú zložky paliva, plyn a zvyšok krakovania.

Koksovanie je forma tepelného krakovania uskutočňovaná pri teplote 450...550 °C a tlaku 0,1...0,6 MPa. Vzniká tak plyn, benzín, frakcie petroleja a plynového oleja a koks.

Pyrolýza- ide o tepelné krakovanie, vykonávané pri teplote 750...900 °C a tlaku blízkom atmosférickému, za účelom získania surovín pre petrochemický priemysel. Surovinou na pyrolýzu sú ľahké uhľovodíky obsiahnuté v plynoch, primárny benzín, tepelne krakovaný petrolej a frakcia petroleja a plynového oleja. Reakčné produkty sa separujú za vzniku jednotlivých nenasýtených uhľovodíkov (etylén, propylén atď.). Aromatické uhľovodíky možno extrahovať z kvapalného zvyšku, nazývaného pyrolýzna živica.

Katalytické krakovanie je proces rozkladu uhľovodíkov s vysokou molekulovou hmotnosťou pri teplotách 450...500 °C a tlaku 0,2 MPa za prítomnosti katalyzátorov - látok, ktoré urýchľujú krakovaciu reakciu a umožňujú ju uskutočňovať pri nižších tlakoch ako pri tepelné krakovanie.

Ako katalyzátory sa používajú hlavne hlinitokremičitany a zeolity.

Surovinou na katalytické krakovanie sú vákuový plynový olej, ako aj produkty tepelného krakovania a koksovania vykurovacieho oleja a dechtu. Výslednými produktmi sú plyn, benzín, koks, ľahké a ťažké plynové oleje.

Reformovanie je katalytický proces spracovania nízkooktánových benzínových frakcií, uskutočňovaný pri teplote asi 500 "C a tlaku 2...4 MPa. V dôsledku štrukturálnych premien sa oktánové číslo uhľovodíkov v zložení katalyzátor sa prudko zvyšuje.Tento katalyzátor je hlavnou vysokooktánovou zložkou komerčného automobilového benzínu.Okrem toho možno z katalyzátora izolovať aromatické uhľovodíky (benzén, toluén, etylbenzén, xylény).

Hydrogenačné procesy sú procesy spracovania ropných frakcií v prítomnosti vodíka privádzaného do systému zvonku. Hydrogenačné procesy prebiehajú v prítomnosti katalyzátorov pri teplote 260...430 °C a tlaku 2...32 MPa.

Využitie hydrogenačných procesov teda umožňuje prehĺbiť rafináciu ropy, čím sa zabezpečí zvýšenie výťažnosti ľahkých ropných produktov, ako aj odstránenie nežiaducich nečistôt síry, kyslíka a dusíka (hydrorafinácia).

Hydrogenačné procesy zahŕňajú:

1) deštruktívna hydrogenácia;

2) hydrokrakovanie;

3) nedeštruktívna hydrogenácia (hydrorafinácia). Tieto procesy si vyžadujú veľké kapitálové investície a dramaticky

zvyšujú prevádzkové náklady, čo zhoršuje technickú a ekonomickú výkonnosť zariadení. Čím vyšší je tlak použitý v procese, tým je ťažšia hustota a frakčné zloženie suroviny a čím viac síry obsahuje, tým vyššie sú náklady.

Čistenie ropných produktov

Frakcie (destiláty) získané pri primárnej a sekundárnej rafinácii ropy obsahujú rôzne nečistoty. Zloženie a koncentrácia nečistôt obsiahnutých v destilátoch závisí od druhu použitých surovín, použitého procesu spracovania a technologického režimu zariadenia. Na odstránenie škodlivých nečistôt sa destiláty čistia.

Čistenie ľahkých ropných produktov

Nežiaducimi nečistotami v destilátoch ľahkých ropných produktov sú zlúčeniny síry, nafténové kyseliny, nenasýtené zlúčeniny, živice a tuhé parafíny. Prítomnosť zlúčenín síry a nafténových kyselín v motorových palivách spôsobuje koróziu častí motora. Nenasýtené zlúčeniny v palivách počas skladovania a prevádzky vytvárajú usadeniny, ktoré znečisťujú systém palivového potrubia a narúšajú normálnu prevádzku motorov. Zvýšený obsah živíc v palive vedie k tvorbe uhlíka a usadzovaniu živíc na častiach spaľovacích komôr. Prítomnosť pevných uhľovodíkov v ropných produktoch vedie k zvýšeniu ich bodu tuhnutia, v dôsledku čoho sa na filtroch usadzuje parafín, zhoršuje sa prívod paliva do valcov a motor sa zastaví.

Na jednotlivé ropné produkty sa vzťahujú osobitné požiadavky. Preto je v petroleji nežiaduca prítomnosť aromatických uhľovodíkov, ktoré tvoria dymový plameň. Prítomnosť aromatických uhľovodíkov v mnohých rozpúšťadlách (napríklad lakový benzín) spôsobuje, že tento benzín je toxický.

Na odstránenie škodlivých nečistôt z ľahkých ropných produktov sa používajú tieto procesy:

1) alkalické čistenie (lúhovanie);

2) acidobázické čistenie;

3) odparafínovanie; 4) hydrorafinácia;

5) inhibícia.

Alkalické čistenie pozostáva z úpravy benzínových, petrolejových a naftových frakcií vodnými roztokmi lúhu alebo uhličitanu sodného. Súčasne sa z benzínu odstraňuje sírovodík a čiastočne merkaptány a z petroleja a motorovej nafty kyseliny nafténové.

Acidobázické čistenie používa sa na odstránenie z destilátov nenasýtené a aromatické uhľovodíky, ako aj živice. Pozostáva zo spracovania produktu najprv kyselinou sírovou a potom jeho neutralizácie vodným roztokom zásady.

Odvoskovanie používa sa na zníženie bodu tuhnutia motorovej nafty a zahŕňa úpravu destilátu roztokom močoviny. Parafínové uhľovodíky tvoria pri reakcii zlúčeninu s močovinou, ktorá sa najskôr oddelí od produktu a potom sa pri zahriatí rozkladá na parafín a močovinu.

Hydrorafinácia používa sa na odstraňovanie zlúčenín síry z benzínových, petrolejových a naftových frakcií. Na tento účel sa do systému zavádza vodík pri teplote 350...430 °C a tlaku 3...7 MPa v prítomnosti katalyzátora. Vytláča síru vo forme sírovodíka.

Hydrorafinácia sa tiež používa na čistenie produktov sekundárneho pôvodu od nenasýtených zlúčenín.

Inhibícia používa sa na potlačenie oxidačných a polymerizačných reakcií nenasýtených uhľovodíkov v tepelne krakovanom benzíne zavedením špeciálnych prísad.

Čistenie mazacích olejov

Na čistenie mazacích olejov sa používajú tieto procesy:

1) selektívne čistenie rozpúšťadlami;

2) odparafínovanie; 3) hydrorafinácia;

4) odasfaltovanie;

5) alkalické čistenie.

Selektívne rozpúšťadlá sú látky, ktoré majú schopnosť extrahovať z ropného produktu pri určitej teplote len určité zložky bez toho, aby sa v nich rozpúšťali alebo rozpúšťali iné zložky.

Čistenie prebieha v extrakčných kolónach, ktoré sú buď vo vnútri duté, alebo s rôznymi typmi náplní či etáží.

Na čistenie olejov sa používajú tieto rozpúšťadlá: furfural, fenol, propán, acetón, benzén, toluén a iné. S ich pomocou sa z olejov odstraňujú živice, asfaltény, aromatické uhľovodíky a tuhé parafínové uhľovodíky.

V dôsledku selektívneho čistenia vznikajú dve fázy: užitočné zložky oleja (rafinát) a nežiaduce nečistoty (extrakt).

Selektívne rafinované rafináty získané z parafínových olejov a obsahujúce pevné uhľovodíky sa podrobia odparafínovaniu. Ak sa tak nestane, potom keď teplota klesne, oleje stratia pohyblivosť a stanú sa nevhodnými na použitie.

Odvoskovanie sa uskutočňuje filtráciou po predchladení produktu zriedeného rozpúšťadlom.

Účelom hydrorafinácie je zlepšiť farbu a stabilitu olejov, zvýšiť ich viskozitno-teplotné vlastnosti a znížiť obsah koksu a síry. Podstatou tohto procesu je pôsobenie vodíka na ropnú frakciu v prítomnosti katalyzátora pri teplote, ktorá spôsobuje rozklad síry a iných zlúčenín.

Odasfaltovanie polodechtov sa vykonáva s cieľom ich očistenia od asfaltovo-živičných látok. Na oddelenie polodechtu na odasfaltovaný olej (olejová frakcia) a asfaltit sa používa extrakcia ľahkými uhľovodíkmi (napríklad skvapalneným propánom).

Alkalické čistenie sa používa na odstránenie nafténových kyselín a merkaptánov z olejov, ako aj na neutralizáciu kyseliny sírovej a produktov jej interakcie s uhľovodíkmi, ktoré zostávajú po odasfaltovaní.

Vladimír Chomutko

Čas čítania: 8 minút

A A

Ako sa recykluje olej?

Produkty získané pri primárnej destilácii ropy vo väčšine prípadov nepatria medzi takzvané komerčné ropné produkty.

Napríklad oktánové číslo výslednej benzínovej frakcie je na úrovni 65 a koncentrácia síry v naftovej frakcii dosahuje 1 percento a viac (podľa normy v závislosti od značky motorovej nafty je to 0,005 až 0,2 percenta). prijateľné). To všetko si vyžaduje dodatočné spracovanie na dosiahnutie požadovaných kvalitatívnych charakteristík. Okrem toho môžu byť výsledné tmavé frakcie ďalej spracované na získanie cieľových produktov.

Berúc do úvahy vyššie uvedené faktory, je potrebná sekundárna rafinácia ropy, čo sú chemické metódy (presnejšie získané primárnou destiláciou frakcií) v petrochemických podnikoch, aby sa zlepšila kvalita ropných produktov a vykonalo sa hlbšie spracovanie surovín. Iným spôsobom sa takéto procesy nazývajú deštruktívna rafinácia ropy, pretože pomáhajú rozkladať molekuly tejto látky.

Uhľovodíkové zloženie ropy a produktov z nej získaných

V ďalšom pri popise sekundárnych procesov rafinácie ropy budeme používať názvy uhľovodíkových skupín, ktoré tvoria ropu získanú z ropných polí a ropné produkty z nej získané. V tejto súvislosti nasleduje stručný popis týchto skupín a ich vplyvu na ukazovatele kvality.

Parafíny

Ďalším názvom sú alkány. Patria medzi takzvané nasýtené uhľovodíky, ktoré nemajú dvojité väzby medzi atómami uhlíka, ktorých štruktúra môže byť lineárna alebo rozvetvená.

V závislosti od štruktúry sa parafíny delia do dvoch hlavných skupín:

• normálne alkány, ktorých molekuly majú lineárnu štruktúru; vyznačujú sa nízkym oktánovým číslom a vysokým bodom tuhnutia, a preto sú mnohé deštruktívne procesy rafinácie ropy navrhnuté tak, aby ich premenili na uhľovodíky patriace do iných skupín;
• izoparafíny (izoalkány): molekulárna štruktúra – rozvetvená; sa vyznačujú dobrou detonačnou odolnosťou (napríklad izooktán je referenčná látka, ktorej oktánové číslo je 100) a nižším (v porovnaní s normálnymi alkánmi) bodom tuhnutia.

Naftény

Ďalším názvom sú cyklány (cykloparafíny). Sú to nasýtené uhľovodíky s cyklickou molekulárnou štruktúrou.

Prítomnosť nafténov a izoparafínov má pozitívny vplyv na kvalitatívne charakteristiky motorovej nafty a mazacích ropných olejov. Vysoká koncentrácia nafténov v ťažkých benzínových frakciách umožňuje získať vysoký výťažok a vysoké oktánové číslo ropných produktov získaných počas procesu reformovania.

Aromatické uhľovodíky

Ďalším názvom sú arény. Ide o nenasýtené uhľovodíky, ktorých molekulárnu štruktúru predstavujú benzénové kruhy, ktoré majú 6 atómov uhlíka. Každý atóm uhlíka benzénového kruhu je naviazaný buď na atóm vodíka, alebo na uhľovodíkový radikál.

Negatívne ovplyvňujú environmentálne vlastnosti motorových palív, ale majú vysoké oktánové číslo. V tomto ohľade sa počas procesu zvyšovania oktánového čísla primárnych ropných produktov (katalytické reformovanie) premieňajú iné uhľovodíkové skupiny na aromatické.

Za zmienku stojí, že maximálny obsah arén (predovšetkým benzénu) vo výslednom benzíne je obmedzený štátne normy. Do tejto skupiny patria benzén, toluén a rôzne druhy xylénov

olefíny

Patria medzi uhľovodíky normálnej, cyklickej alebo rozvetvenej štruktúry. V olefínoch - dvojité väzby medzi atómami uhlíka.

Spravidla sa prakticky nevyskytujú v produktoch primárnej rafinácie ropy a objavujú sa v produktoch získaných katalytickým krakovaním a koksovaním. Keďže olefíny majú zvýšenú chemickú aktivitu, ich vplyv na kvalitu motorového paliva je negatívny.

Sekundárne procesy rafinácie ropy

Chémia ropy a plynu umožňuje po primárnom fyzikálnom spracovaní použiť rôzne chemické metódy spracovania na zlepšenie vlastností výsledných finálnych produktov. Ide najmä o katalytické procesy (katalýzu) pri rafinácii ropy, o ktorých bude reč ďalej.

V prvom rade je cieľom katalytického reformovania zvýšiť oktánové číslo primárnych benzínových frakcií chemickou transformáciou ich základných uhľovodíkov na hodnotu od 92 do 100 bodov. Proces prebieha za účasti hliníkovo-platinovo-réniového katalyzátora (odtiaľ názov - katalytický).

Oktánové číslo sa zvyšuje v dôsledku zvýšenia obsahu uhľovodíkov aromatických skupín v produkte. Vedecké základy tohto procesu rozvinul na začiatku dvadsiateho storočia vynikajúci chemik, náš krajan N.D. Zelinsky.

Výťažnosť ropného produktu s vysokým oktánovým číslom v tomto procese dosahuje 85 - 90 percent celková hmotnosť východiskové suroviny.

Vedľajším produktom katalytického reformovania je vodík, ktorý sa používa v iných procesoch rafinácie ropy, o ktorých budeme diskutovať nižšie.

Ročná kapacita reformovacích závodov sa pohybuje od 300 tisíc do 1 milióna ton spracovaných surovín.

Pre tento proces je optimálnou surovinou benzínová frakcia s bodom varu od 85 do 180 stupňov Celzia.

Suroviny sa pred spustením procesu predbežne podrobia hydrorafinácii, pri ktorej sa odstránia zlúčeniny dusíka a síry, z ktorých aj malé množstvá nenávratne otrávia katalyzátor reformovania.

Existujú dva typy jednotiek katalytického reformovania:

• s periodickou regeneráciou katalyzátora;
• s jeho nepretržitou regeneráciou.

Regenerácia v tomto prípade spočíva v obnovení pôvodnej aktivity použitého katalyzátora.

V našej krajine sa používajú hlavne zariadenia s periodickou regeneráciou, ale začiatkom roku 2000 boli prvé zariadenia s nepretržitou regeneráciou v Rusku uvedené do prevádzky v mestách Jaroslavľ a Kstovo. Napriek vyšším nákladom na výstavbu sú technologicky efektívnejšie, keďže umožňujú vyrábať ropné produkty s oktánovým číslom 98 až 100.

Samotný proces prebieha v teplotnom rozsahu od 500 do 530°C a pri tlaku od 18 do 35 atmosfér (v zariadeniach s kontinuálnou regeneráciou postačuje 2 až 3 atmosféry).

Hlavné reakcie, ku ktorým dochádza počas procesu reformovania, pohlcujú značné množstvo tepla, a preto sa reformovanie uskutočňuje postupne pomocou troch alebo štyroch samostatných reaktorov, každý s objemom 40 až 140 metrov kubických. Pred každým reaktorom sa produkt zahrieva pomocou rúrových pecí. Uhľovodíková zmes opúšťajúca posledný reaktor sa oddelí od vodíka a uhľovodíkového plynu a potom sa stabilizuje. Výsledný stabilný reformát sa ochladí a odstráni zo zariadenia.

Katalyzátory pri rafinácii ropy sa musia pravidelne regenerovať. Počas regenerácie sa koks vznikajúci pri jej prevádzke spáli z povrchu katalyzátora. Potom sa katalyzátor obnoví pomocou vodíka a množstva ďalších technologických operácií. V zariadeniach s kontinuálnym typom regenerácie sa katalyzátor pohybuje cez reaktory umiestnené nad sebou a potom vstupuje do regeneračnej jednotky, po ktorej sa vracia do prevádzky.

Niektoré ropné rafinérie (rafinérie) tiež využívajú katalytické reformovanie na výrobu aromatických uhľovodíkov, ktoré sa potom používajú ako surovina v petrochemických závodoch.

V tomto prípade sa úzke benzínové frakcie získané reformovaním urýchľujú na toluén, benzén a rozpúšťadlo (zmes xylénu).

Proces katalytickej izomerizácie

Účelom takéhoto spracovania je tiež zvýšiť oktánové číslo primárneho benzínu. Surovinou na takéto spracovanie sú ľahké benzínové frakcie s bodom varu buď 62 alebo 85 stupňov.

Počas izomerizácie sa oktánové číslo zvyšuje v dôsledku zvýšenia obsahu izoparafínov v produkte. Celý proces prebieha v jednom reaktore pri teplote, pod tlakom do 35 atmosfér a v teplotnom rozsahu od 160 do 380 stupňov (v závislosti od použitej technológie).

V niektorých závodoch na spracovanie ropy boli po uvedení nových vysokokapacitných reformovacích jednotiek do prevádzky staré jednotky, ktorých ročná kapacita sa pohybovala od 300 do 400 tisíc ton, opätovne použité na katalytickú izomerizáciu. V niektorých prípadoch sú izomerizácia a reformovanie spojené do jedného výrobného komplexu.

Účelom hydrorafinácie je odstrániť zlúčeniny síry a dusíka, ktoré obsahujú, z benzínu, nafty, petrolejových destilátov a vákuového plynového oleja. Ak je to potrebné, môžu sa okrem primárnych destilátov podrobiť hydrogenačnej rafinácii aj sekundárne destiláty získané počas krakovania alebo koksovania.

V týchto prípadoch dochádza aj k hydrogenácii olefínov. Ročná kapacita takýchto čistiarní sa pohybuje od 600 tisíc do 3 miliónov ton. Nevyhnutné na vykonanie chemické reakcie v takýchto zariadeniach sa vodík zvyčajne odoberá z reformátorov.

Podstatou procesu je zmiešavanie surovín s plynom obsahujúcim vodík v koncentrácii 85 až 95 percent (VSG), ktorý pochádza z kompresorov cirkulačného typu, ktoré udržujú požadovaný tlak v systéme. Výsledná zmes sa zahrieva v peci na teplotu 280 až 340 °C (v závislosti od spracovávanej suroviny).

Hydrorafinácia motorovej nafty

Potom sa zmes pošle do reaktora, v ktorom sa začne chemická reakcia na katalyzátoroch obsahujúcich nikel, kobalt alebo molybdén pri tlaku až 50 atmosfér.

Takéto podmienky vedú k deštrukcii zlúčenín dusíka a síry, v ktorých sa tvorí amoniak a sírovodík a sú nasýtené olefíny. Pri hydrorafinácii, pri tepelnom rozklade, sa získa jeden a pol až dve percentá benzínu s nízkym oktánovým číslom a v prípade vákuového čistenia plynového oleja touto metódou vzniká 6 až 8 percent frakcie motorovej nafty. . Vzniknutá zmes je z reaktora odvádzaná do separátora, kde sa zbavuje prebytočného VSG, ktorý sa vracia späť do cirkulačného kompresora.

Potom sa oddelia uhľovodíkové plyny, po ktorých produkt vstupuje do destilačnej kolóny, z ktorej dna sa odčerpáva vyčistený destilát (hydrogenát). Po takomto čistení možno obsah síry a zlúčenín síry napríklad v destiláte nafty znížiť z jedného percenta na 0,005 - 0,03. Plyny vznikajúce pri tomto procese sa čistia aj od sírovodíka, ktorý sa ďalej využíva pri výrobe kyseliny sírovej alebo elementárnej síry.

Ide o chemickú technológiu spracovania ropy a plynu (súvisiaca). Ide o najdôležitejší proces rafinácie ropy, ktorý má veľmi významný vplyv na efektivitu rafinérie ropy ako celku. Jeho podstatou je rozklad zložiek spracovávanej suroviny (spravidla vákuového plynového oleja) vplyvom teploty za účasti hlinitokremičitanového katalyzátora s obsahom zeolitov.

Katalytickým krakovaním sa vyrába vysokooktánový benzín s oktánovým číslom 90 bodov a vyšším, ktorého výťažnosť sa pohybuje od 50 do 65 percent (v závislosti od kvality spracovávaných surovín, použitej technológie a použitých prevádzkových režimov). Vysoké oktánové číslo sa získa vďaka izomerizačným procesom, ktoré sa vyskytujú počas katalytického krakovania. Pri takomto spracovaní vzniká plynná frakcia obsahujúca butylény a propylén.

Tieto plyny sa používajú ako suroviny pre petrochemický priemysel a pri výrobe vysokooktánových benzínov. Ľahký plynový olej je dôležitou súčasťou motorovej nafty a vykurovacieho oleja. Ťažký plynový olej pôsobí ako surovina na výrobu sadzí alebo vykurovacieho oleja.

Priemerná kapacita krekrov sa v súčasnosti pohybuje od jeden a pol do dva a pol milióna ton (ročne). Avšak továrne popredných svetových spoločností na spracovanie ropy majú zariadenia, ktorých ročná kapacita dosahuje štyri milióny ton.

Kľúčovým prvkom krakovacieho zariadenia je jednotka reaktor-regenerátor, ktorá zahŕňa;

Vstupná jednotka, reaktor a regenerátor sú navzájom prepojené pomocou potrubného systému (pneumatické dopravné vedenia), v ktorom katalyzátor neustále cirkuluje.

V ruských ropných rafinériách v súčasnosti zjavne nie je dostatočná kapacita krakovania a tento problém vyrieši uvedenie nových moderných jednotiek do prevádzky. Ak sa zrealizujú všetky programy deklarované poprednými ruskými ropnými spoločnosťami na rekonštrukciu existujúcich rafinérií a výstavbu nových rafinérií, potom problém nedostatku kapacít úplne zmizne.

Podstatou procesu krakovania je, že suroviny pri teplote 500 až 520 °C sa zmiešajú s prašným katalyzátorom a postupujú hore stúpacím reaktorom.

Posun nastane v priebehu dvoch až štyroch sekúnd a zmes podlieha praskaniu. Výsledný produkt vstupuje do separátora umiestneného v hornej časti reaktora, kde sú dokončené chemické reakcie a separovaný katalyzátor. K tejto separácii dochádza v spodnej časti separátora, odkiaľ katalyzátor gravitačne prúdi do regeneračnej jednotky. V tomto bloku pri teplote 700 stupňov dochádza k spaľovaniu vzniknutého koksu, po ktorom sa redukovaný katalyzátor vracia späť do vstupnej jednotky a je znovu zapojený do procesu krakovania.

Tlak v bloku reaktora a regenerátora je blízky normálu (atmosférický). Celková výška jednotky reaktora/regenerátora sa pohybuje od 30 do 55 metrov. Priemer separátora je 8 metrov, regenerátora 11 metrov (údaje sú uvedené pre zariadenie s kapacitou dva milióny ton ročne).

Produkt získaný katalytickým krakovaním sa posiela z hornej časti separátora na chladenie a potom na rektifikáciu.

Katalytické krakovanie možno zaradiť do takzvaných kombinovaných závodov, v ktorých prebiehajú aj procesy predbežnej hydrorafinácie alebo ľahkého hydrokrakovania spracovávaných surovín, ako aj technologické procesy čistenia a frakcionácie uvoľnených plynov.

Tento proces je zameraný na výrobu vysokokvalitného petroleja a motorovej nafty, ako aj vákuového plynového oleja. Proces krakovania suroviny v takýchto zariadeniach prebieha za účasti vodíka.

Okrem praskania sa súčasne vyskytujú tieto procesy:

• Hydrorafinácia zo síry;
• nasýtenie olefínom;
• nasýtenia aromatickými uhľovodíkmi.

Komplex takýchto vplyvov umožňuje získať palivo s vysokým výkonom a environmentálnymi charakteristikami.

Napríklad obsah síry v motorovej nafte vyrobenej hydrokrakovaním je na úrovni milióntín percenta. Oktánové číslo benzínovej frakcie získanej touto technikou je však nízke, v dôsledku čoho môže byť ťažká časť benzínového destilátu použitá ako surovina na reformovanie.

Hydrokrakovanie sa používa pri výrobe základov pre vysokokvalitné ropné oleje, ktoré sa svojimi výkonovými a kvalitatívnymi charakteristikami približujú syntetickým.

Suroviny na hydrokrakovanie môžu byť:

• vákuový priamy plynový olej;
• plynové oleje vyrábané katalytickým krakovaním a koksovaním;
• vedľajšie produkty z výroby ropy;
• vykurovacie oleje;
• dechtov.

Jednotková ročná kapacita takýchto zariadení je od troch do štyroch miliónov ton spracovaných surovín.

Objemy vodíka vyrobeného v reformátoroch zvyčajne nepostačujú na úplné zásobovanie hydrokrakov. V tejto súvislosti sú rafinérie nútené stavať samostatné jednotky, v ktorých sa vodík vyrába metódou parného reformovania plynných uhľovodíkov.

Základná technologická schéma hydrokrakovania je podobná systému hydrorafinácie. Suroviny sa zmiešajú s VSG a zahrievajú sa v peci. Potom vstupuje do reaktora s katalyzátorom. Potom sú produkty z reaktora oddelené od plynov a následne odoslané na rektifikáciu.

Pri hydrokrakovacích reakciách sa však uvoľňuje teplo, v dôsledku čoho musí technologická schéma zabezpečiť zavádzanie studeného VSG do zóny reaktora, ktorý musí regulovať teplotu.

Hydrokrakovanie je jedným z najnebezpečnejších procesov pri rafinácii ropy, pretože ak sa teplota vymkne kontrole, dôjde k náhlemu zvýšeniu teploty, čo môže viesť k výbuchu reaktora.

Hardvérové ​​a technologické režimy hydrokrakovacích jednotiek sa líšia v závislosti od ich úloh, ktoré zabezpečujú technologické schémy konkrétnych podnikov, a od toho, aký typ ropných surovín sa v nich spracováva.

Na získanie maximálneho množstva ľahkých ropných produktov sa hydrokrakovanie uskutočňuje pomocou dvoch reaktorov. Za prvým reaktorom vstupuje produkt do destilačnej kolóny, v ktorej sa vyberú ľahké frakcie získané ako výsledok procesu a zvyšky vstupujú do druhého reaktora, kde sú opätovne hydrokrakované.

V takýchto zariadeniach, keď sa ako surovina používa vákuový plynový olej, je tlak v reaktore asi 180 atmosfér, a keď sa používajú suroviny na báze vykurovacieho oleja a dechtu - viac ako 300 atmosfér. Teplota hydrokrakovania (v závislosti od suroviny) sa pohybuje od 380 do 450 stupňov alebo viac.

Najúčinnejšie je kombinované použitie katalytických a hydrokrakovacích jednotiek v komplexných systémoch hlbinnej rafinácie ropy.

Koksovanie

Účelom procesu je spracovanie ťažkých zvyškov z primárneho a sekundárneho spracovania na výrobu ropného koksu, ktorý sa používa pri výrobe elektród, ako aj získanie ďalších ľahkých ropných produktov.

Na rozdiel od vyššie opísaných metód dochádza k tepelnému koksovaniu bez účasti katalyzátorov.

Technológie koksovania sú rôzne, no u nás je najrozšírenejšie takzvané oneskorené koksovanie. Oneskorené koksovanie je polokontinuálny proces, ktorý prebieha pri 500 stupňoch a tlaku blízkom atmosférickému tlaku.

Spracované suroviny vstupujú do zvitkov pece, kde dochádza k ich tepelnému rozkladu. Potom produkt vstupuje do komôr na tvorbu koksu. Takéto kamery sú zvyčajne štyri a fungujú striedavo. Komora funguje v režime plnenia koksom 24 hodín, nasledujúci deň sa vykladá koks a pripravuje sa na ďalší technologický cyklus.

Odstránenie koksu z komory sa vykonáva pomocou hydraulického rezača, čo je vŕtačka s dýzami umiestnenými na konci. Vodný drviaci koks sa privádza cez tieto dýzy pod tlakom 150 atmosfér.

Potom sa drvený koks triedi na frakcie, ktoré závisia od veľkosti častíc koksu.

Uvoľnené pary produktu odchádzajú cez hornú časť komory a vstupujú do procesu rektifikácie. Kvalita ľahkých frakcií získaných pri koksovaní je nízka, pretože obsahujú veľa olefínov. V dôsledku toho je potrebné ďalšie spracovanie ropy (alebo skôr jej zvyškov), aby sa z nich stali komerčné ropné produkty.

Pri koksárenskom dechtu sa získava približne 25 percent z celkového objemu surovín a približne 35 percent ľahkých produktov.

Všetky vyššie uvedené procesy umožňujú získať nie samotné motorové palivá, ale ich zložky, ktoré sa líšia kvalitou.

Napríklad oktánové číslo priameho destilovaného benzínu je približne 65, reformovaného benzínu je od 95 do 100 a benzínu vyrobeného koksovaním je približne 60. Tieto zložky sa tiež líšia frakčným zložením, koncentráciou síry a ďalšími charakteristikami.

Na získanie komerčných ropných produktov sa výsledné zložky zmiešajú, aby sa zabezpečili štandardizované ukazovatele kvality. Toto miešanie sa nazýva zlučovanie. Výpočet jeho receptúry sa vykonáva pomocou vhodného matematické modely, ktoré sa využívajú pri plánovaní výroby.

Počiatočné údaje pre tento model sú:

• predpovedané množstvá zvyškov surovín;
• predpokladané množstvo získaných komponentov;
• plán sortimentu pre predaj produktov;
• plánovaný objem dodávok ropy.

Prírodné kvapalné palivo je oleja. Ide o komplexnú zmes širokej škály organických zlúčenín, najmä uhľovodíkov (HC). Ale všetky tieto látky majú dve dôležité všeobecné vlastnosti. Po prvé, sú bohaté na energiu, ktorá sa uvoľňuje v dôsledku spaľovania. Použitie oleja ako paliva je založené na tejto vlastnosti. Po druhé, tieto molekuly môžu byť navzájom chemicky viazané alebo transformované rôznymi spôsobmi a tak získať obrovské množstvo užitočných látok. To je základ pre použitie ropy ako suroviny.

Olej je kvapalina žltej alebo svetlohnedej až čiernej farby s charakteristickým zápachom. Okrem uhľovodíkov obsahuje ropa v malom množstve aj látky obsahujúce kyslík, síru a dusík.

Ropa je ľahšia ako voda: hustota rôznych druhov ropy sa pohybuje od 730 do 970 kg/m3.

V závislosti od oblasti má ropa rôzne zloženie, kvalitatívne aj kvantitatívne. Najviac nasýtených uhľovodíkov obsahuje ropa vyrábaná v štáte Pensylvánia (USA). Bakuský olej je relatívne chudobný na nasýtené uhľovodíky, ale bohatý na takzvané nafténové uhľovodíky, ktoré majú cyklickú štruktúru. Oleje Grozny, Surakhani a Fergana sú výrazne bohatšie na nasýtené uhľovodíky.

Zoznámenie človeka s ropou začalo už dávno. IN staroveký Egypt Na osvetlenie používali olej. Svedčia o tom nálezy lámp naplnených hmotou podobnou asfaltu – bitúmenom, vytvoreným z ropy.

Už dlho je známe, že olej Naftalan Baku dobre lieči popáleniny, ako aj mnohé kožné ochorenia.

Ropa bola známa aj v Rusku. V 15. storočí Pechora Pomorovci mazali puzdrá kolies vozíkov olejom, ktorý sa na týchto miestach nazýval „zemný decht“. Ruské kroniky spomínajú ropu v 16. storočí, keď za vlády Borisa Godunova bola z Uchty do Moskvy privedená „horľavá hustá voda“.

Starí Gréci a Rimania nazývali oil petroleum, čo presne v preklade znamená kamenný olej (z gréckeho „petra“ – skala, kameň a latinského „oleum“ – olej). Existujú dve verzie o pôvode slova „olej“. Podľa prvého z nich slovo pochádza z iránskeho „nefat“ – presakovať, vytekať. Druhá verzia tvrdí, že slovo „olej“ vďačí za svoj vzhľad arabskému slovu „neftar“, ktoré označuje obrad očisťovania veriacich ohňom.

O pôvode ropy neexistuje konsenzus. Jedna skupina vedcov, do ktorej patril D.I. Mendelejev predpokladal, že ropa je anorganického pôvodu: vznikla pôsobením vody na karbidy kovov. Iní vedci, napríklad Engler, sa domnievali, že ropa je organického pôvodu, t.j. vznikla v dôsledku pomalého rozkladu rôznych zvyškov mŕtvych živočíchov a rastlín s nedostatočným prístupom vzduchu. V ďalších rokoch boli v početných vzorkách ropy objavené rôzne porfyríny - zlúčeniny vznikajúce pri rozklade zelenej látky rastlín - chlorofylu a farbiva krvi - hemoglobínu. To dokazuje účasť rastlín a živočíchov na tvorbe oleja. Problém pôvodu ropy je veľmi zložitý a v súčasnosti sa dá len ťažko považovať za vyriešený.

Primárna rafinácia ropy

Na prvý pohľad sa zdá, že ropa je mimoriadne jednoduchá látka. V skutočnosti 90 až 99 percent z toho tvorí uhlík a vodík. Zvyšných 1-5 percent pochádza zo síry, kyslíka a dusíka. Avšak asi 200 uhľovodíkov, ktoré tvoria ropu, už bolo izolovaných a študovaných.

Ropné rafinérie vykonávajú primárne a sekundárne spracovanie ropy.

Surová ropa vždy obsahuje nejaké množstvo vody a rozpustených solí (hlavne horčíka a vápnika). Odsolený a dehydrovaný olej prechádza takzvaným primárnym procesom spracovania.

Primárna rafinácia ropy(náprava) je fyzikálny proces delenie zmesi uhľovodíkov na frakcie - skupiny látok s podobnou teplotou varu a inými spoločnými vlastnosťami.

Proces destilácie ropy sa uskutočňuje v destilačných kolónach, takzvaných atmosféricko-vákuových jednotkách. Samotný názov tohto zariadenia hovorí, že v ňom sa zahrievanie a destilácia oleja vykonáva ako v atmosferický tlak a vo vákuu. Vákuum sa používa na zníženie bodu varu oleja a zabránenie jeho rozkladu počas destilačného procesu.

Surový olej zahriaty na 400 0 C vstupuje do destilačnej kolóny. Výška stĺpa je viac ako 30 m.V jeho vnútri sa v rôznych výškach nachádzajú sady keramických platní nazývaných platne. Keď horúca ropa vstupuje do kolóny, molekuly látok s nižšími bodmi varu stúpajú nahor ako prvé. Zároveň sa ochladzujú. Najľahšie vriace látky zostávajú plynné a dosahujú samý vrchol inštalácie. Zvyšok skončí na tanieroch umiestnených v rôznych výškach v závislosti od bodu varu. Tu kondenzujú a tvoria frakcie s rôznym rozsahom teploty varu. Látky s najnižším bodom varu zostávajú počas procesu kvapalné a zhromažďujú sa na samom dne kolóny.

Frakcie získané počas destilácie oleja

Zlomok	Počet atómov C v molekule	Rozsah teplôt varu, 0 C	Aplikácia
Ropný plyn	C1 - C4	<40	Používa sa ako palivo a surovina pri syntéze plastov; východiskový materiál pre pyrolýzu
Ropné estery	Od 5 - od 7	40 - 110	Rozpúšťadlá
Benzín	Od 6 do 12	40 - 200	Používa sa ako palivo a ako rozpúšťadlo; reformovaná surovina
Petrolej	Od 12 - od 16	200 - 300	Používa sa ako palivo v dieselových a prúdových motoroch; krakovacia surovina
Benzín (ťažká nafta)	Od 15 - od 18	250 - 350	Používa sa ako palivo v kachliach a dieselových motoroch (nafta, vykurovací olej); krakovacia surovina
Frakcia mazacieho oleja	Od 16 do 20	300 - 370	Mazivá, vazelína
Výpary ropy
Zvyšky oleja	> Od 20	neodparujte sa pri t > 370	Pozostáva z parafínu, asfaltu, ropného koksu (dechtu)

Prvou frakciou ropy, ktorá sa z nej v priemyselných podmienkach začala izolovať, bol petrolej. Prvú ropnú rafinériu na výrobu „fotogénu“ – ako sa vtedy nazýval svetelný petrolej – postavili v Mozdoku (neďaleko Grozného) bratia Dubininovci v roku 1823. Mimochodom, prvá ropná rafinéria v Amerike začala fungovať o desať rokov neskôr. Benzín bol vtedy odpad.

Každá frakcia sa podrobí dôkladnejšej destilácii, aby sa získali frakcie s menej zložitým zložením. Napríklad benzínová frakcia sa destiluje na niekoľko druhov benzínu: letecký, automobilový atď. (teplota varu od 70 do 120 0 C a nafta (od 120 do 140 0 C). Rovnobežný benzín má nízke oktánové číslo - asi 50.

Po dodatočnom zahriatí na 400 stupňov sa vykurovací olej dostáva do vákuovej odparovacej kolóny, kde sa z neho oddelí plynový olej, olejové frakcie používané na výrobu mazacích olejov, polodecht a decht.

Recyklácia ropy

Recyklácia ropy– sada chemické procesy zameraný na zmenu štruktúry uhľovodíkov, zvýšenie výťažnosti benzínovej frakcie a zlepšenie kvality benzínu.

Procesy recyklácie ropy zahŕňajú:

praskanie (tepelné a katalytické);

reformovanie;

pyrolýza uhľovodíkov.

Vzhľadom na rozšírené používanie rôznych spaľovacích motorov z početných ropných frakcií je veľmi dôležitá frakcia benzínu. Pri destilácii ropy sa však benzínová frakcia v závislosti od druhu oleja získava v množstve len 5-14% (najviac 20%) z celkového množstva ropy. Okrem toho priamy benzín obsahuje prevažne uhľovodíky s priamym reťazcom a použitie takého benzínu v motoroch automobilov spôsobuje detonáciu v motore (klepanie motora). To znamená, že spaľovanie prebieha príliš rýchlo, t.j. Namiesto tichého spaľovania došlo k detonácii.

Zástupcom nevhodného paliva je n-heptán

CH 3 ¾ (CH 2) 5 ¾ CH 3,

zatiaľ čo 2,2,4 je trimetylpentán (zvyčajne nesprávne nazývaný izooktán),

rešpekt jedinečné vlastnosti. Obe tieto zlúčeniny boli brané ako základ pre tzv oktánové čísla: Heptán mal podľa definície priradenú hodnotu nula a "izooktán" mal hodnotu sto. Čím vyššie je oktánové číslo benzínu, tým je jeho kvalita vyššia. Niektoré zlúčeniny majú oktánové číslo vyššie ako 100.

Zistilo sa, že klepanie je veľmi významné pre uhľovodíky s priamym reťazcom (nízke oktánové číslo), zatiaľ čo zvýšenie obsahu rozvetvených, nenasýtených a aromatických uhľovodíkov znižuje klepanie.

Benzín získaný z ropy jednoduchou destiláciou má oktánové číslo 50 až 55 a nie je vhodný na priame použitie v motoroch. Benzín vyššej kvality sa získava krakovaním a reformovaním.

Praskanie- štiepenie uhľovodíkov ťažkých ropných frakcií vplyvom vysokých teplôt (450 - 500 0 C) a tlaku. Toto slovo je anglického pôvodu a znamená štiepenie.

Veľké molekuly uhľovodíkov s veľkým počtom atómov uhlíka sa delia na menšie molekuly nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov, obsahovo identické alebo podobné ako benzín, a krakovacie plyny, ktoré pozostávajú najmä z plynných nenasýtených uhľovodíkov s malým počtom atómov uhlíka. Krakovacie plyny sú podrobené dodatočnému spracovaniu, pri ktorom sa ich molekuly spájajú do väčších (dochádza k polymerizácii), čoho výsledkom je aj benzín.

Od roku 1865 sa začalo s výstavbou primitívnych krakovacích závodov, v ktorých sa z ťažkých olejov vyrábal petrolej. Vtedy ešte nevedeli použiť nízkovriace komponenty vrátane benzínu, ale jednoducho ich spálili. V Rusku v roku 1981 inžinier Shukhov získal patent na proces krakovania.

Neskôr, keď sa objavili autá, bol konečne zavedený proces praskania. Zistili sme, že benzín získaný touto metódou je kvalitnejší. Vďaka krakovaniu vzrástla výťažnosť benzínu z ropy z 15-20% na 40-60%.

V súčasnosti ropné rafinérie používajú dva typy procesov krakovania: tepelné a katalytické.

Tepelné praskanie

Najprv sa krakovanie vykonávalo len pod vplyvom vysokej teploty a bolo tzv tepelný.

Pri zahrievaní uhľovodíkov na 300-600 0 C pod tlakom od 5 do 80 atm dochádza k čiastočnému štiepeniu veľkých molekúl. Proces prebieha asi takto:

C10H22® C5H12 + C4H10 + C

dekan pentán bután sadze

Uvoľnený uhlík sa ukladá na stenách krakovacích jednotiek a musí sa okamžite odstrániť. Znižuje výkon.

K praskaniu môže dôjsť aj pri tvorbe nenasýtených zlúčenín

С 10 Н 22 ® С 5 Н 12 + С 5 Н 10

dekan pentán pentén

V praxi prebieha krakovanie ropy tak, že súčasne vzniká ropný koks aj nenasýtené uhľovodíky. Ak sa do komôr zavedie vodík, tvorba uhlíka a alkénov sa takmer zastaví. V tomto prípade hovoria o deštruktívnej hydrogenácii.

Tepelné krakovanie sa prvýkrát uskutočnilo v priemyselnom meradle v roku 1913 v takzvanom Burtonovom procese.

Katalytické krakovanie

Neskôr sa začalo tepelné krakovanie vykonávať v prítomnosti katalyzátorov. Tento typ procesu krakovania sa nazýva katalytický. Prvýkrát to navrhol Goodry v roku 1934.

Vo väčšine prípadov je katalyzátorom zmes zlúčenín hliníka, horčíka a kremíka. Katalytické krakovanie sa vyskytuje prevažne pri 500 0 C a tlaku 2 at. Čas potrebný na uskutočnenie procesu je oveľa kratší ako pri tepelnom krakovaní.

Okrem toho sa znižuje množstvo alkénov a plynných reakčných produktov, pretože vplyvom katalyzátora sa buď menia na izoméry alebo polymerizujú.

Katalytickým krakovaním vzniká benzín s oktánovým číslom 70-80.

reformovanie

Slovo „reformovať“ pochádza z angličtiny. reformovať - ​​prerobiť, zlepšiť. reformovanie- spracovanie benzínových a naftových frakcií ropy na výrobu automobilového benzínu, aromatických uhľovodíkov (benzén a jeho homológy) a plynu obsahujúceho vodík.

Reforma je izomerizácia, v ktorej sa priame alebo slabo rozvetvené alkány po zahriatí s vhodným katalyzátorom (napríklad oxidy molybdénu, oxidy hliníka, halogenidy hliníka, platina na oxide hlinitom) premenia na viac rozvetvené alkány alebo aromatické uhľovodíky s vyšším oktánovým číslom ako je oktánové číslo pôvodných alkánov.

Transformáciu priamych alkánov na rozvetvené možno schematicky znázorniť takto:

R - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 3 ¾® R - CH - CH 2 - CH 3 + R - C - CH 3

Reformácia, pri ktorej vznikajú aromatické uhľovodíky z alkánov alebo cykloalkánov, sa tiež nazýva platformovanie(podľa často používaného katalyzátora Pt/SiO 2 a Pt/Al 2 O 3) alebo hydroreformovanie (pretože prebieha vo vodíkovej atmosfére). Typicky sa reformovanie uskutočňuje pri teplote asi 500 °C a tlaku 2 MPa.

Pomocou reformovania možno zvýšiť oktánové číslo benzínu na 90 alebo viac.

Obrovské možnosti využitia ropy ako chemickej suroviny predpovedal D.I. Mendelejev. Toto mal na mysli, keď povedal: "Nafta nie je palivo. Na palivo môžete použiť bankovky."

Chemické spracovanie ropných a plynových uhľovodíkov tvorí základ priemyslu organickej syntézy, ktorý poskytuje suroviny a medziprodukty na výrobu takých dôležitých materiálov, ako je syntetický kaučuk, syntetické vlákna, plasty a mnoho iného. Chemické spracovanie ropných uhľovodíkov a ropných plynov sa často nazýva ťažká organická syntéza. To zdôrazňuje jeho osobitnú úlohu v celom priemysle organickej chémie.

Súvisiace informácie.

Podstata výroby rafinácie ropy
Proces rafinácie ropy možno rozdeliť do 3 hlavných etáp:
1. Separácia ropných surovín na frakcie, ktoré sa líšia v rozsahu teplôt varu (primárne spracovanie);
2. Spracovanie získaných frakcií chemickými premenami uhľovodíkov, ktoré obsahujú, a výroba komponentov komerčných ropných produktov (recyklácia);
3. Miešanie komponentov, ak je to potrebné, s použitím rôznych prísad, aby sa získali komerčné ropné produkty so špecifikovanými ukazovateľmi kvality (výroba komodít).
Medzi produkty rafinérie patria motorové a kotlové palivá, skvapalnené plyny, rôzne druhy surovín pre petrochemickú výrobu av závislosti od technologickej schémy podniku aj mazacie, hydraulické a iné oleje, bitúmen, ropný koks, parafíny. Na základe zostavy technologických procesov Rafinéria môže vyrábať od 5 do viac ako 40 položiek komerčných ropných produktov.
Rafinácia ropy je nepretržitá výroba, doba výroby medzi generálnymi opravami v moderných závodoch je až 3 roky. Funkčnou jednotkou rafinérie je technologická inštalácia- výrobné zariadenie so súborom zariadení, ktoré umožňuje realizovať celý cyklus určitého technologického procesu.
Tento materiál stručne popisuje hlavné technologické procesy výroby palív – výrobu motorových a kotlových palív, ako aj koksu.

Dodávka a príjem oleja
V Rusku sa hlavné objemy ropy dodávanej na spracovanie dodávajú rafinériám z výrobných združení cez hlavné ropovody. Malé množstvá oleja, ako aj plynového kondenzátu, sú dodávané spoločnosťou železnice. V krajinách dovážajúcich ropu s prístupom k moru sa dodávky do prístavných rafinérií uskutočňujú vodnou dopravou.
Suroviny prijaté v závode sa dodávajú do príslušných nádob komoditná základňa(obr. 1), prepojené potrubím so všetkými technologické inštalácie Rafinéria. Množstvo prijatého oleja sa určuje podľa údajov prístrojového merania, prípadne meraním v surovinových nádržiach.

Príprava oleja na rafináciu (elektrické odsoľovanie)
Surová ropa obsahuje soli, ktoré sú vysoko korozívne technologické vybavenie. Na ich odstránenie sa ropa pochádzajúca zo surovinových nádrží zmieša s vodou, v ktorej sa soli rozpustia a dodá sa do ELOU - elektrické odsoľovacie zariadenie(obr. 2). Proces odsoľovania sa vykonáva v elektrické sušičky- valcové zariadenia s elektródami namontovanými vo vnútri. Pod vplyvom prúdu vysoké napätie(25 kV alebo viac), zmes vody a oleja (emulzia) sa zničí, voda sa zhromažďuje na dne prístroja a odčerpáva sa. Na efektívnejšie zničenie emulzie sa do surovín zavádzajú špeciálne látky - deemulgátory. Procesná teplota - 100-120°C.

Primárna rafinácia ropy
Odsolený olej z ELOU sa dodáva do atmosféricko-vákuovej destilačnej jednotky, ktorá je v ruských rafinériách označená skratkou AVT - atmosféricko-vákuová trubica. Tento názov je spôsobený skutočnosťou, že zahrievanie suroviny pred jej rozdelením na frakcie sa vykonáva vo zvitkoch rúrové pece(obr. 6) vplyvom tepla spaľovania paliva a tepla spalín.
AVT je rozdelené do dvoch blokov - atmosférická a vákuová destilácia.

1. Atmosférická destilácia
Na výber je určená atmosférická destilácia (obr. 3.4). frakcie ľahkého oleja- benzín, petrolej a nafta, vriaci do 360°C, ktorých potenciálna výťažnosť je 45-60% ropy. Zvyšok atmosférickej destilácie je vykurovací olej.
Proces pozostáva zo separácie oleja zohriateho v peci na samostatné frakcie destilačnej kolóny- cylindrický zvislý aparát, vo vnútri ktorého sú kontaktné zariadenia (dosky), cez ktorý sa para pohybuje nahor a kvapalina nadol. Destilačné kolóny rôznych veľkostí a konfigurácií sa používajú takmer vo všetkých zariadeniach na rafináciu ropy, počet poschodí v nich sa pohybuje od 20 do 60. Teplo sa privádza do spodnej časti kolóny a teplo sa odvádza z hornej časti kolóny, a preto teplota v prístroji postupne klesá zdola nahor. V dôsledku toho sa benzínová frakcia odstráni z hornej časti kolóny vo forme pary a výpary petrolejovej a naftovej frakcie kondenzujú v zodpovedajúcich častiach kolóny a odstránia sa, vykurovací olej zostáva tekutý a je čerpaný zo spodnej časti stĺpca.

2. Vákuová destilácia
Na výber z vykurovacieho oleja je určená vákuová destilácia (obr. 3,5,6). ropné destiláty v rafinériách palivovo-olejového profilu alebo širokej ropnej frakcie (vákuový plynový olej) v rafinérii palivového profilu. Zvyšok vákuovej destilácie je decht.
Potreba selektovať ropné frakcie vo vákuu je spôsobená tým, že pri teplotách nad 380°C začína tepelný rozklad uhľovodíkov (praskanie) a bod varu vákuového plynového oleja je 520 °C alebo viac. Preto sa destilácia uskutočňuje pri zvyškovom tlaku 40 až 60 mm Hg. Art., ktorý umožňuje znížiť maximálnu teplotu v prístroji na 360-380°C.
Vákuum v kolóne sa vytvára pomocou vhodného zariadenia, kľúčovými zariadeniami sú para alebo kvapalina vyhadzovače(obr. 7).

3. Stabilizácia a sekundárna destilácia benzínu
Benzínová frakcia získaná v atmosférickej jednotke obsahuje plyny (hlavne propán a bután) v objeme prevyšujúcom kvalitatívne požiadavky a nemožno ju použiť ani ako zložku automobilového benzínu, ani ako komerčný primárny benzín. Okrem toho procesy rafinácie ropy zamerané na zvýšenie oktánového čísla benzínu a výroba aromatických uhľovodíkov využívajú ako suroviny úzke benzínové frakcie. To vysvetľuje zaradenie tohto procesu do technologickej schémy rafinácie ropy (obr. 4), pri ktorej sa z benzínovej frakcie destilujú skvapalnené plyny a na príslušnom počte kolón sa destiluje na 2-5 úzkych frakcií.

Primárne produkty rafinácie ropy sa ochladzujú tepelné výmenníky, v ktorej sa teplo odovzdáva studeným surovinám dodávaným na spracovanie, vďaka čomu sa šetrí procesné palivo, v voda a vzduchové chladiče a sú vyradené z výroby. Podobná schéma výmeny tepla sa používa aj v iných rafinérskych jednotkách.

Moderné primárne spracovateľské závody sú často kombinované a môžu zahŕňať vyššie uvedené procesy v rôznych konfiguráciách. Kapacita takýchto zariadení sa pohybuje od 3 do 6 miliónov ton ropy ročne.
V továrňach sa buduje niekoľko primárnych spracovateľských jednotiek, aby sa predišlo úplnému odstaveniu závodu, keď sa jedna z jednotiek odoberie na opravu.

Primárne ropné produkty

názov	Rozsahy varu (zlúčenina)	Kde sa to vyberá?	Kde sa používa? (v poradí podľa priority)
Stabilizácia refluxu	Propán, bután, izobután	Stabilizačný blok	Frakcionácia plynu, komerčné produkty, procesné palivo
Stabilný priamy benzín (nafta)		Sekundárna destilácia benzínu	Miešanie benzínu, komerčné produkty
Stabilný ľahký benzín		Stabilizačný blok	Izomerizácia, miešanie benzínu, komerčné produkty
benzén		Sekundárna destilácia benzínu	Výroba zodpovedajúcich aromatických uhľovodíkov
toluén		Sekundárna destilácia benzínu
xylén		Sekundárna destilácia benzínu
Surovina na katalytické reformovanie		Sekundárna destilácia benzínu	Katalytické reformovanie
Ťažký benzín		Sekundárna destilácia benzínu	Miešanie petroleja, zimnej motorovej nafty, katalytické reformovanie
Petrolejová zložka		Atmosférická destilácia	Miešanie petroleja a motorovej nafty
Diesel		Atmosférická destilácia	Hydrorafinácia, miešanie motorovej nafty, vykurovacích olejov
		Atmosférická destilácia (zvyšok)	Vákuová destilácia, hydrokrakovanie, miešanie vykurovacieho oleja
Vákuový plynový olej		Vákuová destilácia	Katalytické krakovanie, hydrokrakovanie, komerčné produkty, miešanie vykurovacieho oleja.
		Vákuová destilácia (zvyšok)	Koksovanie, hydrokrakovanie, miešanie vykurovacieho oleja.

*) - n.k. - začiatok varu
**) - k.k. - koniec varu

Fotografie závodov na primárne spracovanie rôznych konfigurácií

Obr.5. Vákuová destilačná jednotka s kapacitou 1,5 milióna ton ročne v ropnej rafinérii Turkmenbashi navrhnutá Uhde.	Ryža. 6. Vákuová destilačná jednotka s kapacitou 1,6 milióna ton ročne v rafinérii LUKOIL-PNOS. V popredí je rúrová piecka (žltá).	Obr.7. Vákuové zariadenie od Grahama. Viditeľné sú tri ejektory, do ktorých vstupujú pary z hornej časti kolóny.

Sergej Pronin

Ropa a ropné produkty, ich použitie

Olej je olejovitá kvapalina žltej alebo svetlohnedej až čiernej farby s charakteristickým nepríjemným zápachom. Olej je ľahší ako voda a je v nej nerozpustný. Nachádza sa na mnohých miestach zemegule, impregnácia poréznych hornín v rôznych hĺbkach.

Ropa má úžasnú schopnosť vytvárať na povrchu vody najtenšie filmy: na pokrytie 1 km 2 mikrónovým filmom je potrebných iba 10 litrov oleja.

Znečistenie vodných plôch ropou a ropnými produktmi spôsobuje veľké škody.

zlúčenina:

Ropa je zmesou plynných, kvapalných a pevných uhľovodíkov. Ropa obsahuje okrem uhľovodíkov v malom množstve aj organické zlúčeniny s obsahom O, N, S atď. Existujú aj vysokomolekulárne zlúčeniny vo forme živíc a asfaltových látok.

(viac ako 100 rôzne spojenia)

Zloženie ropy závisí aj od poľa. Všetky však zvyčajne obsahujú tri typy uhľovodíkov:

- parafíny, najmä normálne zlúčeniny,

- cykloparafíny,

- aromatické uhľovodíky.

Podľa väčšiny vedcov je ropa geochemicky zmenené zvyšky rastlín a živočíchov, ktoré kedysi obývali zemeguľu. Toto teória organického pôvodu ropy podporuje fakt, že olej obsahuje niektoré dusíkaté látky – produkty rozkladu látok prítomných v rastlinných pletivách. Existujú tiež teórie o anorganickom pôvode ropy: jej vznik v dôsledku pôsobenia vody v hrúbke zemegule na horúce karbidy kovov (zlúčeniny kovov s uhlíkom) s následnou zmenou vo výsledných uhľovodíkoch vplyvom vysokej teploty, vysoký tlak, vystavenie kovom, vzduchu, vodíku atď.
Pri ťažbe z ropných útvarov, ktoré ležia v zemskej kôre, niekedy v hĺbke niekoľkých kilometrov, sa ropa dostáva na povrch buď pod tlakom plynov, ktoré sa na nej nachádzajú, alebo je odčerpávaná čerpadlami.

Ropný priemysel je dnes veľkým národohospodárskym komplexom, ktorý žije a rozvíja sa podľa vlastných zákonov. Čo dnes znamená ropa pre národné hospodárstvo krajiny? Ropa je surovinou pre petrochemický priemysel pri výrobe syntetického kaučuku, alkoholov, polyetylénu, polypropylénu, širokej škály rôznych plastov a hotových výrobkov z nich, umelých tkanín; zdroj na výrobu motorových palív (benzín, petrolej, nafta a letecké palivá), olejov a mazív, ako aj paliva pre kotly a pece (mazut), stavebných materiálov (bitúmen, decht, asfalt); suroviny na výrobu množstva proteínových prípravkov používaných ako aditíva v krmivách pre hospodárske zvieratá na stimuláciu ich rastu.
Ropa je naše národné bohatstvo, zdroj sily krajiny, základ jej ekonomiky. Ruský ropný komplex zahŕňa 148 tisíc ropných vrtov, 48,3 tisíc km hlavných ropovodov, 28 ropných rafinérií s celkovou kapacitou viac ako 300 miliónov ton ropy ročne, ako aj veľké množstvo iné výrobné zariadenia.
Podniky ropného priemyslu a jeho odvetví služieb zamestnávajú asi 900 tisíc pracovníkov, z toho asi 20 tisíc ľudí v oblasti vedy a vedeckých služieb. V priebehu posledných desaťročí nastali v štruktúre palivového priemyslu zásadné zmeny spojené s poklesom podielu uhoľného priemyslu a rastom ťažby a spracovania ropy a plynu. Ak v roku 1940 predstavovali 20,5%, potom v roku 1984 - 75,3% z celkovej produkcie minerálneho paliva. Teraz prichádza do popredia zemný plyn a povrchové uhlie. Zníži sa spotreba ropy na energetické účely, naopak sa rozšíri jej využitie ako chemickej suroviny. V súčasnosti v štruktúre palivovej a energetickej bilancie tvoria ropa a plyn 74 %, pričom podiel ropy klesá a podiel plynu rastie a predstavuje približne 41 %. Podiel uhlia je 20 %, zvyšných 6 % pochádza z elektriny.

Primárna rafinácia ropy

Bratia Dubininovci začali najprv s rafináciou ropy na Kaukaze. Primárne spracovanie ropy zahŕňa jej destiláciu. Destilácia sa vykonáva v ropných rafinériách po oddelení ropných plynov. Olej sa zahrieva v rúrovej peci na 350 C, vznikajúce pary sa privádzajú do destilačnej kolóny zdola. Destilačná kolóna má vodorovné priečky s otvormi - platňami.

Z ropy sa izolujú rôzne produkty s veľkým praktickým významom. Najprv sa z nej odstránia rozpustené plynné uhľovodíky (hlavne metán). Po oddestilovaní prchavých uhľovodíkov sa olej zahreje. Uhľovodíky s malým počtom atómov uhlíka v molekule a relatívne nízkou teplotou varu prechádzajú ako prvé do parného stavu a oddestilujú sa. Pri zvyšovaní teploty zmesi sa destilujú uhľovodíky s vyššou teplotou varu. Týmto spôsobom je možné zbierať jednotlivé zmesi (frakcie) oleja. Najčastejšie touto destiláciou vznikajú štyri prchavé frakcie, ktoré sa potom ďalej separujú.

Hlavné ropné frakcie sú nasledovné:

Benzínová frakcia, zachytávaný od 40 do 200 °C, obsahuje uhľovodíky od C5H12 do C11H24. Pri ďalšej destilácii izolovanej frakcie získame benzín (t kip = 40–70 °C), benzín
(t kip = 70–120 °C) – letectvo, automobil a pod.
Naftová frakcia zhromaždený v rozmedzí od 150 do 250 °C, obsahuje uhľovodíky od C8H18 do C14H30. Ťažký benzín sa používa ako palivo pre traktory. Veľké množstvo ťažkého benzínu sa spracováva na benzín.
Petrolejová frakcia zahŕňa uhľovodíky od C12H26 do C18H38 s bodom varu od 180 do 300 °C. Petrolej sa po vyčistení používa ako palivo pre traktory, lietadlá a rakety.
Frakcia plynového oleja (t kip > 275 °C), inak nazývaný motorová nafta.
Zvyšok po destilácii oleja – palivový olej– obsahuje uhľovodíky s veľkým počtom atómov uhlíka (až mnoho desiatok) v molekule. Vykurovací olej sa tiež delí na frakcie destiláciou pri zníženom tlaku, aby sa zabránilo rozkladu. V dôsledku toho dostaneme solárne oleje(nafta), mazacie oleje(automobilový, letecký, priemyselný atď.), petrolatum(na mazanie sa používa technická vazelína kovové výrobky Na ich ochranu pred koróziou sa vyčistená vazelína používa ako základ pre kozmetiku a v medicíne). Z niektorých druhov oleja sa získava parafín(na výrobu zápaliek, sviečok a pod.). Po oddestilovaní prchavých zložiek z vykurovacieho oleja zostáva to, čo zostáva decht. Je široko používaný v výstavba ciest. Okrem spracovania na mazacie oleje sa vykurovací olej používa aj ako kvapalné palivo v kotolniach.

Tepelné a katalytické krakovanie. reforma -

recyklácia oleja

Benzín získaný pri rafinácii ropy nestačí pokryť všetky potreby. V lepšom prípade možno až 20 % benzínu získať z ropy, zvyšok sú produkty s vysokým bodom varu. V tomto smere stála chémia pred úlohou nájsť spôsoby, ako vyrábať benzín vo veľkých množstvách. Pohodlný spôsob sa našiel pomocou teórie štruktúry organických zlúčenín, ktorú vytvoril A. M. Butlerov. Produkty destilácie ropy s vysokou teplotou varu nie sú vhodné na použitie ako motorové palivo. Ich vysoký bod varu je spôsobený tým, že molekuly takýchto uhľovodíkov majú príliš dlhé reťazce. Keď sa rozložia veľké molekuly obsahujúce až 18 atómov uhlíka, získajú sa produkty s nízkou teplotou varu, ako je benzín. Túto cestu nasledoval ruský inžinier V.G. Shukhov, ktorý v roku 1891 vyvinul metóda štiepenia komplexných uhľovodíkov , neskôr pomenované praskanie(čo znamená rozdelenie).

Podstatou krakovania je, že pri zahrievaní sa veľké molekuly uhľovodíkov rozštiepia na menšie, vrátane molekúl, ktoré tvoria benzín. Typicky sa štiepenie vyskytuje približne v strede uhlíkového reťazca pozdĺž väzby C-C, napríklad:

C16H34 -> C8H18 + C8H16

hexadekán oktán oktén

Môžu sa však prerušiť aj iné väzby C-C. Preto krakovaním vzniká komplexná zmes kvapalných alkánov a alkénov.

Výsledné látky sa môžu čiastočne ďalej rozkladať, napr.

C8H18 -> C4H10 + C4H8

oktán bután butén

C4H10 -> C2H6 + C2H4

bután etán etylén

Tento proces, realizovaný pri teplote asi 470°C - 550°C a nízkom tlaku, sa nazýva tzv. tepelné krakovanie. Tomuto procesu sa zvyčajne podrobujú frakcie oleja s vysokou teplotou varu, ako je vykurovací olej. Proces prebieha pomaly a tvoria sa uhľovodíky s nerozvetveným reťazcom atómov uhlíka.

Benzín vyrobený tepelným krakovaním je nízkej kvality, nie je stabilný pri skladovaní a ľahko oxiduje, čo je spôsobené prítomnosťou nenasýtených uhľovodíkov v ňom. Detonačná odolnosť (odolnosť proti výbuchu, charakterizovaná oktánovým číslom) takéhoto benzínu je však vyššia ako u priamo destilovaného benzínu v dôsledku vysokého obsahu nenasýtených uhľovodíkov. Pri použití sa do benzínu musia pridávať antioxidanty na ochranu motora.

Radikálnym zlepšením krakovania bolo zavedenie tohto procesu do praxe katalytické krakovanie . Tento proces prvýkrát uskutočnil v roku 1918 N.D. Zelinsky.

Katalytické krakovanie umožnilo vyrábať letecký benzín vo veľkom.

Vykonáva sa v prítomnosti katalyzátora (hlinitosilikáty: zmes oxidu hlinitého a oxidu kremičitého) pri teplote 450 - 500 °C a atmosférickom tlaku. Typicky sa naftová frakcia podrobuje katalytickému krakovaniu. Katalytické krakovanie, ktoré sa vykonáva pri vysokej rýchlosti, produkuje benzín vyššej kvality ako tepelné krakovanie. Je to spôsobené tým, že spolu so štiepnymi reakciami dochádza k izomerizačným reakciám alkánov normálnej štruktúry.

Okrem toho sa tvorí malé percento aromatických uhľovodíkov, ktoré zlepšujú kvalitu benzínu.

Katalyticky krakovaný benzín je stabilnejší počas skladovania, pretože obsahuje podstatne menej nenasýtených uhľovodíkov v porovnaní s tepelne krakovaným benzínom a má ešte väčšiu odolnosť proti detonácii ako tepelne krakovaný benzín.

Vysoká kvalita benzínu vyrobeného katalytickým krakovaním je teda zabezpečená prítomnosťou rozvetvenej štruktúry uhľovodíkov a aromatických uhľovodíkov v jeho zložení.

Hlavnou metódou spracovania ropných frakcií sú rôzne druhy krakovania. Prvýkrát (1871 – 1878) krakovanie ropy uskutočnil v laboratórnom a polopriemyselnom meradle A.A. Letny, zamestnanec Technologického inštitútu v Petrohrade. Prvý patent na krakovacie zariadenie podal Šukhov v roku 1891. Krakovanie sa v priemysle rozšírilo od 20. rokov 20. storočia.
Krakovanie je tepelný rozklad uhľovodíkov a iných komponentov oleja.Čím vyššia je teplota, tým vyššia je rýchlosť krakovania a tým väčší výťažok plynov a aromatických uhľovodíkov.
Krakovanie ropných frakcií okrem tekutých produktov produkuje primárnu surovinu – plyny obsahujúce nenasýtené uhľovodíky (olefíny).
Rozlišujú sa tieto hlavné typy krakovania:
kvapalná fáza(20–60 atm, 430–550 °C), produkuje nenasýtený a nasýtený benzín, výťažnosť benzínu je asi 50 %, plynov 10 %;
parná fáza(obyčajný alebo znížený tlak, 600 °C), produkuje nenasýtený aromatický benzín, výťažok je menší ako pri krakovaní v kvapalnej fáze, vzniká veľké množstvo plynov;
pyrolýza olej - rozklad organickej hmoty bez prístupu vzduchu pri vysokej teplote (normálny alebo znížený tlak, 650–700 ° C), produkuje zmes aromatických uhľovodíkov (pyrobenzén), výťažok je asi 15%, viac ako polovica surovín sa premieňa na plyny;
deštruktívna hydrogenácia (tlak vodíka 200–250 atm, 300–400 °C za prítomnosti katalyzátorov – železo, nikel, volfrám atď.), dáva konečný benzín s výťažnosťou až 90 %;
katalytické krakovanie (300–500 °C za prítomnosti katalyzátorov - AlCl 3, hlinitokremičitany, MoS 3, Cr 2 O 3 atď.), produkuje plynné produkty a vysokokvalitné benzíny s prevahou aromatických a nasýtených uhľovodíkov izoštruktúry.

V technike tzv katalytické reformovanie – konverzia nízkokvalitných benzínov na vysokokvalitné vysokooktánové benzíny alebo aromatické uhľovodíky.

Hlavnými reakciami pri krakovaní sú štiepenie uhľovodíkových reťazcov, izomerizácia a cyklizácia. Voľné uhľovodíkové radikály hrajú v týchto procesoch obrovskú úlohu.

Výroba koksu
a problém získavania kvapalného paliva

Rezervy uhlia v prírode výrazne prevyšujú zásoby ropy. Preto je uhlie najdôležitejším druhom suroviny pre chemický priemysel.
V súčasnosti priemysel využíva niekoľko spôsobov spracovania uhlia: suchú destiláciu (koksovanie, polokoksovanie), hydrogenáciu, nedokonalé spaľovanie a výrobu karbidu vápnika.

Suchá destilácia uhlia sa používa na výrobu koksu v hutníctve alebo na výrobu domáceho plynu. Koksovateľné uhlie produkuje koks, uhoľný decht, dechtovú vodu a koksárenské plyny.
Uhľový decht obsahuje širokú škálu aromatických a iných organických zlúčenín. Destiláciou za normálneho tlaku sa delí na niekoľko frakcií. Z uhoľného dechtu sa získavajú aromatické uhľovodíky, fenoly atď.
Koksovacie plyny obsahujú prevažne metán, etylén, vodík a oxid uhoľnatý (II). Sú čiastočne spálené a čiastočne recyklované.
Hydrogenácia uhlia prebieha pri 400–600 °C pod tlakom vodíka do 250 atm za prítomnosti katalyzátora – oxidov železa. Takto vzniká kvapalná zmes uhľovodíkov, ktoré sa zvyčajne hydrogenujú na nikle alebo iných katalyzátoroch. Nekvalitné hnedé uhlie je možné hydrogenovať.

Karbid vápenatý CaC 2 sa získava z uhlia (koks, antracit) a vápna. Následne sa premieňa na acetylén, ktorý sa v čoraz väčšom meradle používa v chemickom priemysle všetkých krajín.

Okrem toho:

Kreatívna úloha:

Na erboch ruských miest nájdete symboly súvisiace s prírodnými zdrojmi uhľovodíkov a produktmi ich spracovania. Skúste nájsť takéto mestá. V krátkej správe o svojom výskume vedľa erbu a názvu mesta napíšte, čo tieto symboly predstavujú a prečo boli zvolené.

(formátovať prácu vo forme prezentácie alebo webovej stránky)