Naprave za sekundarno rafiniranje nafte v državi. Kratek opis glavnih tehnoloških procesov proizvodnje goriva. Tehnologija rafiniranja nafte

Primarna rafinacija nafte

Rafinacija nafte se začne z njo destilacija. Nafta je kompleksna mešanica velikega števila medsebojno topnih ogljikovodikov z različnimi začetnimi vreliščemi. Pri destilaciji se s povišanjem temperature iz olja sproščajo ogljikovodiki, ki vrejo v različnih temperaturnih območjih.

Za pridobitev teh frakcij je potreben postopek, imenovan popravljanje in izvedena v destilacijsko kolono. Destilacijski stolpec je navpična cilindrična naprava z višino 20 ... 30 m in premerom 2 ... 4 m Notranjost stolpca je razdeljena na ločene predelke z velikim številom vodoravnih diskov z luknjami. da oljne pare prehajajo skozi njih. Tekočina se premika skozi odtočne cevi.

Pred vbrizgavanjem v destilacijsko kolono se olje segreje v cevni peči na temperaturo 350 ... 360 ° C. V tem primeru frakcije lahkih ogljikovodikov, bencina, kerozina in dizelskega goriva preidejo v stanje pare, tekoča faza z vreliščem nad 350 ° C pa je kurilno olje.

Po vstopu te mešanice v destilacijsko kolono kurilno olje teče navzdol, ogljikovodiki v stanju pare pa se dvigajo navzgor. Poleg tega se dvigajo hlapi ogljikovodikov, ki izhlapevajo iz kurilnega olja, segretega v spodnjem delu kolone na 350 °C.

Hlapi ogljikovodika, ki se dvigajo, se postopoma ohladijo zaradi stika s tekočino (namakanje), ki se dovaja od zgoraj. Zato njihova temperatura v zgornjem delu kolone postane enaka 00...180°C.

Ko se oljne pare ohlajajo, ustrezni ogljikovodiki kondenzirajo. Tehnološki proces je zasnovan tako, da se bencinska frakcija kondenzira v skrajnem zgornjem delu kolone, kerozinska frakcija nižje in še nižje frakcija dizelskega goriva. Nekondenzirane hlape pošljemo v plinsko frakcionacijo, kjer iz njih pridobimo suhi plin (metan, etan), propan, butan in bencinsko frakcijo.

Destilacija olja za pridobitev navedenih frakcij (glede na možnost goriva) se izvaja na atmosferskih cevastih napravah (AT). Za globljo predelavo nafte se uporabljajo atmosfersko-vakuumske cevne enote (AVT), ki poleg atmosferske vakuumske enote, kjer se iz kurilnega olja izločajo oljne frakcije (destilati) in vakuumsko plinsko olje, pri čemer ostane katran v ostanku.

Razvrstitev metod recikliranja olja je prikazana na sl. 8.3. Vsi so razdeljeni v dve skupini - termični in katalitični.

Za termične metode vključujejo termično krekiranje, koksanje in pirolizo.

Toplotno razpokanje- to je proces razgradnje ogljikovodikov z visoko molekulsko maso v lažje pri temperaturi 470 ... 540 ° C in tlaku 4 ... 6 MPa. Surovina za termični kreking je kurilno olje in drugi težki naftni ostanki. Pri visoki temperaturi in tlaku se dolgoverižne molekule surovin razcepijo. Reakcijske produkte ločimo, da dobimo komponente goriva, plin in ostanek krekinga.

Koksanje- to je oblika termičnega krekinga, ki se izvaja pri temperaturi 450 ... 550 ° C in tlaku 0,1 ... 0,6 MPa. Pri tem nastajajo plin, bencin, frakcije kerozina in plinskega olja, pa tudi koks.

Piroliza- to je termično krekiranje, ki se izvaja pri temperaturi 750 ... 900 ° C in tlaku blizu atmosferskega, da se pridobijo surovine za petrokemično industrijo. Surovine za pirolizo so lahki ogljikovodiki, ki jih vsebujejo plini, bencini za primarno destilacijo, kerozini za termični kreking, frakcija kerozin-plinsko olje. Reakcijske produkte ločimo, da dobimo posamezne nenasičene ogljikovodike (etilen, propilen itd.). Iz tekočega ostanka, imenovanega pirolizni katran, je mogoče pridobiti aromatske ogljikovodike.

katalitsko krekiranje- to je proces razgradnje visokomolekularnih ogljikovodikov pri temperaturah 450 ... 500 ° C in tlaku 0,2 MPa v prisotnosti katalizatorjev - snovi, ki pospešujejo reakcijo krekinga in omogočajo njeno izvedbo pri nižjih tlakih kot med termičnim krekingom.

Kot katalizatorji se uporabljajo predvsem aluminosilikati in zeoliti.

Surovine za katalitski kreking so vakuumsko plinsko olje, pa tudi produkti termičnega krekinga in koksanja kurilnih olj in katranov. Nastali produkti so plin, bencin, koks, lahka in težka plinska olja.

Reforming je katalitični postopek za predelavo nizkooktanskih bencinskih frakcij, ki se izvaja pri temperaturi približno 500 ° C in tlaku 2 ... Poleg tega je mogoče izolirati aromatske ogljikovodike (benzen, toluen, etilbenzen, ksilene). iz katalizatorja.

Hidrogenacijski procesi so procesi predelave oljnih frakcij ob prisotnosti vodika, ki je v sistem vnesen od zunaj. Postopki hidrogeniranja potekajo v prisotnosti katalizatorjev pri temperaturi 260 ... 430 "C in tlaku 2 ... 32 MPa.

Tako uporaba hidrogenacijskih procesov omogoča poglobitev rafiniranja nafte, kar zagotavlja povečanje izkoristka lahkih naftnih produktov, pa tudi odstranjevanje neželenih nečistoč žvepla, kisika in dušika (hidroobdelava).

Postopki hidrogeniranja vključujejo naslednje:

1) destruktivno hidrogeniranje;

2) hidrokreking;

3) nedestruktivno hidrogeniranje (hidroobdelava). Ti procesi zahtevajo velike naložbe in ostro

povečati obratovalne stroške, kar poslabša tehnično in ekonomsko učinkovitost naprav. Višji kot je pritisk v procesu, težja je surovina po gostoti in frakcijski sestavi in ​​več žvepla vsebuje, višji so stroški.

Rafiniranje naftnih derivatov

Frakcije (destilati), pridobljene pri primarni in sekundarni rafinaciji nafte, vsebujejo v svoji sestavi različne nečistoče. Sestava in koncentracija nečistoč v destilatih sta odvisni od vrste uporabljene surovine, postopka njene predelave in tehnološkega režima naprave. Za odstranitev škodljivih nečistoč se destilati prečistijo.

Čiščenje lahkih naftnih derivatov

Nezaželene primesi v destilatih lahkih naftnih derivatov so žveplove spojine, naftenske kisline, nenasičene spojine, smole, trdni parafini. Prisotnost žveplovih spojin in naftenskih kislin v motornih gorivih povzroča korozijo delov motorja. Med skladiščenjem in delovanjem nenasičene spojine v gorivih tvorijo usedline, ki onesnažujejo cevovodni sistem goriva in onemogočajo normalno delovanje motorjev. Povečana vsebnost smol v gorivu povzroči nastanek ogljika, odlaganje smol na podrobnosti zgorevalnih komor. Prisotnost trdnih ogljikovodikov v naftnih proizvodih vodi do povečanja njihove točke tečenja, zaradi česar se na filtrih odlaga parafin, poslabša se dovod goriva v valje in motor zastane.

Za posamezne naftne derivate veljajo posebne zahteve. Torej, pri prižiganju kerozina je nezaželena prisotnost aromatskih ogljikovodikov, ki tvorijo dimljen plamen. Prisotnost aromatskih ogljikovodikov v številnih topilih (na primer beli špirit) naredi slednje strupeno.

Za odstranjevanje škodljivih nečistoč iz lahkih naftnih derivatov se uporabljajo naslednji postopki:

1) alkalno čiščenje (izpiranje);

2) kislinsko-bazično čiščenje;

3) razvoskanje; 4) hidrotretiranje;

5) zaviranje.

Alkalno čiščenje sestoji iz obdelave frakcij bencina, kerozina in dizelskega goriva z vodnimi raztopinami kavstičnega ali natrijevega pepela. Istočasno se iz bencinov odstrani vodikov sulfid in delno merkaptani, iz kerozina in dizelskega goriva pa naftenske kisline.

Kislinsko-bazično čiščenje uporablja se za odstranjevanje iz destilatov nenasičeni in aromatski ogljikovodiki, pa tudi smola. Sestoji iz predelave produkta najprej z žveplovo kislino in nato v njegovi nevtralizaciji z vodno raztopino alkalije.

Razvoskanje Uporablja se za znižanje litja dizelskih goriv in vključuje obdelavo destilata z raztopino sečnine. Pri reakciji parafinski ogljikovodiki tvorijo spojino s sečnino, ki se najprej izloči iz produkta, nato pa pri segrevanju razpade na parafin in sečnino.

Hidrotretiranje Uporablja se za odstranjevanje žveplovih spojin iz bencinskih, kerozinskih in dizelskih frakcij. Da bi to naredili, vodik vnesemo v sistem pri temperaturi 350 ... 430 ° C in tlaku 3 ... 7 MPa v prisotnosti katalizatorja. Izpodriva žveplo v obliki vodikovega sulfida.

Hidrotretiranje se uporablja tudi za čiščenje sekundarnih produktov iz nenasičenih spojin.

zaviranje Uporablja se za zatiranje reakcij oksidacije in polimerizacije nenasičenih ogljikovodikov v termično krekiranih bencinih z dodajanjem posebnih dodatkov.

Čiščenje mazalnih olj

Za čiščenje mazalnih olj se uporabljajo naslednji postopki:

1) selektivno čiščenje s topili;

2) razvoskanje; 3) hidrotretiranje;

4) deasfaltiranje;

5) alkalno čiščenje.

Selektivna topila so snovi, ki lahko pri določeni temperaturi ekstrahirajo samo določene komponente iz naftnega proizvoda, ne da bi pri tem raztopile druge sestavine in se v njih ne raztopile.

Čiščenje poteka v ekstrakcijskih kolonah, ki so znotraj votle ali z različnimi vrstami polnil ali pladnjev.

Za čiščenje olj se uporabljajo naslednja topila: furfural, fenol, propan, aceton, benzen, toluen in druga. Z njihovo pomočjo se iz olj odstranijo smole, asfalteni, aromatski ogljikovodiki in trdni parafinski ogljikovodiki.

Kot rezultat selektivnega čiščenja nastaneta dve fazi: koristne sestavine olja (rafinat) in nezaželene nečistoče (ekstrakt).

Razvoskanje je podvrženo selektivnemu čiščenju rafinatov, pridobljenih iz parafinskih olj, ki vsebujejo trdne ogljikovodike. Če se to ne naredi, potem ko temperatura pade, olja izgubijo mobilnost in postanejo neprimerna za delovanje.

Razvoskanje se izvede s filtracijo po predhodnem ohlajanju produkta, razredčenega s topilom.

Namen obdelave z vodikom je izboljšati barvo in stabilnost olj, povečati njihove viskozno-temperaturne lastnosti ter zmanjšati koksanje in vsebnost žvepla. Bistvo tega procesa je učinek vodika na oljno frakcijo v prisotnosti katalizatorja pri temperaturi, ki povzroči razgradnjo žvepla in drugih spojin.

Polkatransko deasfaltiranje se izvaja z namenom čiščenja asfaltno-smolnatih snovi. Za ločevanje polkatrana na deasfaltirano olje (oljna frakcija) in asfaltit se uporablja ekstrakcija z lahkimi ogljikovodiki (na primer utekočinjeni propan).

Alkalno čiščenje se uporablja za odstranjevanje naftenskih kislin in merkaptanov iz olj, pa tudi za nevtralizacijo žveplove kisline in njenih produktov interakcije z ogljikovodiki, ki ostanejo po deasfaltiranju.

Vladimir Khomutko

Čas branja: 8 minut

A A

Kako poteka rafiniranje nafte?

Produkti, pridobljeni v procesu primarne destilacije nafte, v večini primerov ne sodijo med tako imenovane komercialne naftne derivate.

Na primer, oktansko število nastale bencinske frakcije je na ravni 65, koncentracija žvepla v dizelski frakciji pa doseže 1 odstotek ali več (v skladu s standardom, odvisno od znamke dizelskega goriva, je dovoljeno od 0,005 na 0,2 odstotka). Vse to zahteva dodatno obdelavo za doseganje zahtevanih kakovostnih lastnosti. Poleg tega lahko dobljene temne frakcije podvržemo tudi nadaljnji obdelavi, da dobimo ciljne produkte.

Glede na zgoraj navedene dejavnike je potrebno recikliranje nafte, ki je kemična metoda (natančneje, pridobljena s primarno destilacijo frakcij) v petrokemičnih podjetjih, da bi izboljšali kakovost naftnih proizvodov in globlje predelali surovine. Na drug način se takšni procesi imenujejo destruktivno rafiniranje nafte, saj se z njihovo pomočjo razdelijo molekule te snovi.

Ogljikovodikova sestava nafte in iz nje pridobljenih produktov

V nadaljevanju bomo pri opisu sekundarnih procesov rafiniranja nafte uporabljali imena ogljikovodikovih skupin, ki sestavljajo surovo nafto, pridobljeno z naftnih polj, in naftne derivate, pridobljene iz nje. V zvezi s tem je v nadaljevanju kratek opis teh skupin in njihov vpliv na kvalitativne kazalnike.

Parafini

Drugo ime so alkani. Spadajo med tako imenovane nasičene ogljikovodike, ki nimajo dvojnih vezi med ogljikovimi atomi, katerih zgradba je lahko linearna in razvejana.

Parafine glede na strukturo delimo v dve glavni skupini:

• normalni alkani, katerih molekule imajo linearno strukturo; imajo nizko oktansko število in visoko točko tečenja, zato so številni destruktivni postopki rafiniranja nafte zasnovani tako, da jih pretvorijo v ogljikovodike, ki pripadajo drugim skupinam;
• izoparafini (izoalkani): molekularna struktura - razvejana; zanje je značilna dobra detonacijska odpornost (na primer, izooktan je referenčna snov z oktanskim številom 100) in nižja (v primerjavi z običajnimi alkani) vrednost vrelišča.

nafteni

Drugo ime so ciklani (cikloparafini). So nasičeni ogljikovodiki s ciklično molekulsko strukturo.

Prisotnost naftenov in izoparafinov pozitivno vpliva na kakovostne lastnosti dizelskih goriv in mazivnih naftnih olj. Visoka koncentracija naftenov v težkih bencinskih frakcijah omogoča pridobivanje visokega izkoristka in visokega oktanskega števila naftnih produktov, pridobljenih v procesu reformiranja.

aromatski ogljikovodiki

Drugo ime je arena. To so nenasičeni ogljikovodiki, katerih molekularno strukturo predstavljajo benzenovi obroči, v katerih je 6 ogljikovih atomov. Vsak atom ogljika v benzenovem obroču je vezan bodisi na atom vodika bodisi na radikal ogljikovodikov.

Negativno vplivajo na okoljske lastnosti motornih goriv, ​​vendar jih odlikuje visoko oktansko število. V zvezi s tem se med postopkom povečanja oktanskega števila naftnih derivatov direktne destilacije (katalitsko reformiranje) druge ogljikovodikove skupine pretvorijo v aromatske.

Povedati je treba, da je največja vsebnost arenov (predvsem benzena) v nastalem bencinu omejena. državni standardi. Ta skupina vključuje benzen, toluen in različne vrste ksileni.

Olefini

Spadajo med ogljikovodike normalne, ciklične ali razvejane strukture. V olefinih - dvojne vezi med ogljikovimi atomi.

Praviloma jih praktično ni v proizvodih primarne rafinacije nafte, pojavijo pa se v proizvodih, pridobljenih s katalitskim krekingom in koksanjem. Ker imajo olefini povečano kemično aktivnost, je njihov vpliv na kakovost pogonskega goriva negativen.

Postopki sekundarne rafinacije

Kemija nafte in plina omogoča, da po primarni fizikalni obdelavi z različnimi metodami kemične obdelave izboljšamo lastnosti dobljenih končnih izdelkov. Gre predvsem za katalitske procese (katalizo) pri rafiniranju nafte, o katerih bomo še govorili.

Prvič, namen katalitskega reforminga je povečati oktansko število bencinskih frakcij direktne destilacije s kemično transformacijo njihovih sestavnih ogljikovodikov na vrednost od 92 do 100 točk. Postopek poteka s sodelovanjem katalizatorja aluminij-platina-renij (od tod tudi ime - katalizator).

Oktansko število se poveča s povečanjem vsebnosti aromatskih ogljikovodikov v izdelku. Znanstvene temelje tega procesa je v začetku dvajsetega stoletja razvil izjemen kemik, naš rojak, N. D. Zelinsky.

Izhod olja z visokim oktanskim številom v tem procesu doseže 85 - 90 odstotkov totalna teža surovine.

Stranski produkt katalitičnega reformiranja je vodik, ki se uporablja v drugih rafinerijskih procesih, o katerih bomo razpravljali v nadaljevanju.

Letna zmogljivost reformatorjev se giblje od 300 tisoč do 1 milijona ton predelanih surovin.

Za ta postopek se šteje, da je surovina optimalna, to je bencinska frakcija z vreliščem od 85 do 180 stopinj Celzija.

Pred začetkom procesa je surovina predhodno podvržena hidrotreatmentu, s katerim se odstranijo dušikove in žveplove spojine, katerih že majhne količine nepovratno zastrupijo reforming katalizator.

Obstajata dve vrsti katalitičnih reformerjev:

• s periodično regeneracijo katalizatorja;
• s kontinuirano regeneracijo.

Regeneracija v tem primeru pomeni obnovitev prvotne aktivnosti uporabljenega katalizatorja.

V naši državi se večinoma uporabljajo naprave s periodično regeneracijo, vendar so v zgodnjih 2000-ih v Rusiji začeli delovati prvi obrati s stalno regeneracijo v mestih Yaroslavl in Kstovo. Kljub višji ceni gradnje so tehnološko bolj učinkoviti, saj omogočajo proizvodnjo naftnih derivatov z oktanskim številom od 98 do 100.

Sam proces poteka v temperaturnem območju od 500 do 530°C in pod tlakom od 18 do 35 atmosfer (pri napravah s kontinuirano regeneracijo zadostuje 2-3 atmosfere).

Glavne reakcije, ki potekajo med postopkom reforminga, absorbirajo znatno količino toplote, zato se reforming izvaja zaporedno, z uporabo treh do štirih ločenih reaktorjev, vsak s prostornino od 40 do 140 kubičnih metrov. Pred vsakim reaktorjem se produkt segreje v cevnih pečeh. Mešanica ogljikovodikov, ki zapušča zadnji reaktor, se loči od vodika in ogljikovodikovega plina ter nato stabilizira. Nastali stabilni reformat se ohladi in odstrani iz naprave.

Katalizatorji pri rafiniranju nafte morajo biti podvrženi periodični regeneraciji. Med regeneracijo se koks, ki nastane med njenim delovanjem, zgori s površine katalizatorja. Nato se katalizator reducira z vodikom in številnimi drugimi tehnološkimi operacijami. V obratih z neprekinjeno regeneracijo se katalizator premika skozi reaktorje, ki se nahajajo drug nad drugim, nato pa vstopi v regeneracijsko enoto, po kateri se vrne na delo.

V nekaterih rafinerijah (rafinerijah) se katalitski reforming uporablja tudi za proizvodnjo aromatskih ogljikovodikov, ki se nato uporabljajo kot surovina v petrokemičnih obratih.

V tem primeru se ozke bencinske frakcije, dobljene pri reformingu, razpršijo, da dobimo toluen, benzen in topilo (mešanica ksilena).

Postopek katalitične izomerizacije

Namen takšne predelave je tudi zvišanje oktanskega števila bencinov za direktno vožnjo. Surovine za takšno predelavo so lahke bencinske frakcije z vreliščem 62 ali 85 stopinj.

Pri izomerizaciji se oktansko število poveča zaradi povečanja vsebnosti izoparafinov v produktu. Celoten proces poteka v enem reaktorju pri temperaturi, pod pritiskom do 35 atmosfer in v temperaturnem območju od 160 do 380 stopinj (odvisno od uporabljene tehnologije).

V nekaterih rafinerijah nafte so po zagonu novih visokozmogljivih reforming enot stare enote, katerih letna zmogljivost je znašala od 300 do 400 tisoč ton, preusmerili na katalitično izomerizacijo. V nekaterih primerih sta izomerizacija in reformiranje združena v en proizvodni kompleks.

Namen obdelave z vodikom je odstraniti žveplove in dušikove spojine, ki jih vsebujejo bencin, dizel, kerozinski destilati in vakuumsko plinsko olje. Poleg direktne destilacije lahko hidrotretiranje po potrebi podvržemo tudi sekundarnim destilatom, pridobljenim v procesu krekinga ali koksanja.

V teh primerih pride tudi do hidrogenacije olefinov. Letna zmogljivost takšnih čistilnih naprav se giblje od 600 tisoč do 3 milijone ton. Potreben za izvedbo kemične reakcije v takšnih napravah se vodik običajno jemlje iz reformerjev.

Bistvo procesa je mešanje surovin s plinom, ki vsebuje vodik v koncentraciji od 85 do 95 odstotkov (VSH), ki prihaja iz obtočnih kompresorjev, ki vzdržujejo potreben tlak v sistemu. Dobljeno mešanico segrejemo v pečici na temperaturo od 280 do 340 °C (odvisno od predelanih surovin).

Hidroobdelava dizelskega goriva

Nato se zmes pošlje v reaktor, v katerem se začne kemična reakcija na katalizatorjih, ki vsebujejo nikelj, kobalt ali molibden, pri tlaku do 50 atmosfer.

Takšni pogoji vodijo do uničenja dušikovih in žveplovih spojin, v katerih nastajata amoniak in vodikov sulfid, olefini pa so tudi nasičeni. Med obdelavo z vodikom pri termičnem razkroju dobimo odstotek in pol do dva bencina z nizkim oktanskim številom, pri vakuumskem čiščenju plinskega olja po tej metodi pa od 6 do 8 odstotkov frakcije dizelskega olja. Nastala mešanica se iz reaktorja odstrani v separator, kjer se znebi odvečnega HSG, ki se vrne v obtočni kompresor.

Nato se ogljikovodikovi plini ločijo, nato pa produkti vstopijo v destilacijsko kolono, z dna katere se črpa očiščen destilat (hidrogenat). Po takem čiščenju se lahko vsebnost žvepla in žveplovih spojin, na primer v dizelskem destilatu, zmanjša z enega odstotka na 0,005 - 0,03. Plini, ki pri tem nastanejo, se tudi očistijo iz vodikovega sulfida, ki se nadalje uporablja pri proizvodnji žveplove kisline ali elementarnega žvepla.

To je kemična tehnologija za predelavo nafte in plina (pridruženo). Gre za najpomembnejši rafinerijski proces, ki zelo pomembno vpliva na učinkovitost rafinerije kot celote. Njegovo bistvo je razgradnja predelanih surovin (praviloma vakuumskega plinskega olja) pod vplivom temperature s sodelovanjem aluminosilikatnega katalizatorja, ki vsebuje zeolite.

S katalitskim krekingom nastajajo visokooktanski bencini z oktanskim številom 90 točk ali več, katerih izkoristek se giblje od 50 do 65 odstotkov (odvisno od kakovosti predelanih surovin, uporabljene tehnologije in uporabljenih načinov delovanja). Visoko oktansko število dobimo zaradi izomerizacijskih procesov, ki nastanejo med katalitskim krekingom. Pri taki obdelavi pride do tvorbe plinske frakcije, ki vsebuje butilene in propilen.

Ti plini se uporabljajo kot surovine za petrokemično industrijo in pri proizvodnji visokooktanskih bencinov. Lahko plinsko olje je pomembna sestavina dizla in kurilnega olja. Težko plinsko olje deluje kot surovina pri proizvodnji saj ali kurilnega olja.

Povprečna zmogljivost kreking enot se trenutno giblje od enega in pol do dveh in pol milijonov ton (na letni ravni). Imajo pa tovarne vodilnih svetovnih rafinerij nafte obrate z letno zmogljivostjo do štiri milijone ton.

Ključni element kreking enote je reaktorsko-regeneratorska enota, ki vključuje;

Vhodna enota, reaktor in regenerator so med seboj povezani s cevovodnim sistemom (pnevmatski transportni vodi), v katerem katalizator neprestano kroži.

V ruskih rafinerijah danes očitno ni dovolj kreking zmogljivosti in zagon novih sodobnih enot bo rešil ta problem. Če bodo uresničeni vsi programi, ki so jih vodilne ruske naftne družbe napovedale za obnovo obstoječih in gradnjo novih rafinerij, bo vprašanje pomanjkanja zmogljivosti popolnoma izginilo.

Bistvo procesa krekinga je, da se surovina s temperaturo od 500 do 520 °C zmeša z uprašenim katalizatorjem in se premakne navzgor po dvižnem reaktorju.

Napredovanje se pojavi v dveh do štirih sekundah in zmes je razpokana. Nastali produkt vstopi v separator, ki se nahaja v zgornjem delu reaktorja, kjer se kemijske reakcije zaključijo in se katalizator loči. To ločevanje poteka na dnu separatorja, od koder teče katalizator gravitacijsko v regeneracijsko enoto. V tej enoti pri temperaturi 700 stopinj nastali koks izgori, nato pa reducirani katalizator vstopi v vhodno enoto in se ponovno vključi v proces krekinga.

Tlak v reaktorju in regeneratorski enoti ima vrednost blizu normalne (atmosferske). Skupna višina bloka reaktorja/regeneratorja se giblje od 30 do 55 metrov. Premer separatorja je 8 metrov, premer regeneratorja je 11 metrov (podatki so podani za obrat z zmogljivostjo dva milijona ton na leto).

Produkti, pridobljeni s katalitičnim krekingom, se dovajajo iz zgornjega dela separatorja na hlajenje in po njem - na rektifikacijo.

Katalitski kreking lahko vključimo v sestavo tako imenovanih kombiniranih enot, v katerih potekajo tudi procesi predhodne hidrotretacije ali lahkega hidrokrekinga predelane surovine ter tehnični procesi čiščenja in frakcioniranja izpuščenih plinov.

Ta postopek je namenjen pridobivanju visokokakovostnega kerozina in dizelskega goriva ter vakuumskega plinskega olja. Proces krekiranja surovine v takih enotah poteka s sodelovanjem vodika.

Poleg pokanja potekajo sočasno še naslednji procesi:

• obdelava žvepla z vodikom;
• nasičenje olefinov;
• nasičenost aromatskih ogljikovodikov.

Kompleks takih vplivov omogoča pridobivanje goriva z visokimi obratovalnimi in okoljskimi lastnostmi.

Na primer, vsebnost žvepla v hidrokrekiranem dizelskem gorivu je na ravni milijonink odstotka. Vendar pa je oktansko število bencinske frakcije, pridobljene s to tehniko, nizko, zaradi česar se lahko težki del bencinskega destilata uporabi kot surovina za reforming.

Hidrokreking se uporablja pri proizvodnji baz za visokokakovostna naftna olja, ki so po svojih zmogljivostih in kakovostnih lastnostih blizu sintetičnim.

Surovine za hidrokreking so lahko:

• vakuumsko plinsko olje za neposredno destilacijo;
• plinska olja, pridobljena s katalitskim krekingom in koksanjem;
• stranski proizvodi iz proizvodnje olj;
• kurilno olje;
• katrani.

Enota letne zmogljivosti takih naprav je od tri do štiri milijone ton predelanih surovin.

Količine vodika, pridobljene iz reformerjev, praviloma ne zadoščajo za popolno oskrbo naprav za hidrokreking. V zvezi s tem so rafinerije prisiljene graditi ločene enote, v katerih se vodik proizvaja s parnim reformiranjem plinastih ogljikovodikov.

Diagram poteka procesa za hidrokreking je podoben sistemu za obdelavo z vodikom. Surovino zmešamo z WSG in segrejemo v pečici. Nato vstopi v reaktor s katalizatorjem. Po tem se produkti ločijo od reaktorskih plinov in nato pošljejo v rektificiranje.

Pri reakcijah hidrokrekinga pa se sprošča toplota, zaradi česar bi morala tehnološka shema predvideti vnos hladnega HCG v cono reaktorja, ki naj bi nadzoroval temperaturo.

Hidrokreking je eden najnevarnejših procesov rafiniranja nafte, saj če temperatura uide nadzoru, pride do močnega skoka temperature, kar lahko povzroči eksplozijo reaktorja.

Strojni in tehnološki režimi enot za hidrokreking se razlikujejo glede na njihove naloge, ki jih določajo tehnološke sheme posameznih podjetij, in glede na to, kakšno surovino nafte predelujejo.

Za pridobitev največje količine lahkih naftnih produktov se hidrokreking izvede z uporabo dveh reaktorjev. Po prvem reaktorju pride produkt v destilacijsko kolono, v kateri se odvzamejo lahke frakcije, ki nastanejo kot posledica procesa, ostanki pa v drugi reaktor, kjer se rehidrokrekirajo.

V takšnih obratih je pri uporabi vakuumskega plinskega olja kot surovine tlak v reaktorju okoli 180 atmosfer, pri uporabi surovin na osnovi kurilnih olj in katranov pa nad 300 atmosfer. Temperatura hidrokrekinga (odvisno od surovine) se giblje od 380 do 450 stopinj in več.

Najučinkovitejša je skupna uporaba katalitskih in hidrokreking enot v kompleksnih sistemih globoke rafinacije nafte.

Koksanje

Namen procesa je predelava težkih ostankov primarne in sekundarne predelave za pridobivanje petrolkoksa, ki se uporablja pri izdelavi elektrod, ter pridobivanje dodatnih lahkih naftnih produktov.

Za razliko od zgoraj opisanih metod termično koksanje poteka brez sodelovanja katalizatorjev.

Tehnologije koksanja so različne, pri nas pa je najbolj razširjeno tako imenovano zapoznelo koksanje. Zakasnjeno koksanje je polkontinuiran proces, ki poteka pri 500 stopinjah in blizu atmosferskega tlaka.

Predelana surovina vstopi v tuljave peči, kjer se termično razgradi. Po tem izdelek vstopi v komore za koksanje. Takšne kamere so običajno štiri, delujejo pa izmenično. Komora deluje en dan v načinu polnjenja s koksom, naslednji dan je namenjen raztovarjanju koksa in pripravi na naslednji tehnološki cikel.

Odstranjevanje koksa iz komore se izvede s hidravličnim rezalnikom, ki je vrtalnik s šobami, nameščenimi na koncu. Voda za drobljenje koksa se dovaja skozi te šobe pod tlakom 150 atmosfer.

Zdrobljeni koks se nato razvrsti v frakcije, ki so odvisne od velikosti delcev koksa.

Izpuščeni produktni hlapi zapustijo vrh komore in pridejo v rektifikacijo. Kakovost lahkih frakcij, pridobljenih pri koksanju, je nizka, saj vsebujejo veliko olefinov. Posledično je potrebna nadaljnja predelava nafte (oz. njenih ostankov), da postanejo komercialni naftni proizvodi.

Pri koksanju koksovega katrana se pridobi približno 25 odstotkov celotne količine surovin, lahkih izdelkov - približno 35 odstotkov.

Vsi zgoraj našteti postopki omogočajo pridobivanje ne samih motornih goriv, ​​temveč njihovih komponent, ki se razlikujejo po kakovosti.

Na primer, oktansko število direktnega bencina je približno 65, reformat bencina - od 95 do 100, bencin, pridobljen s koksanjem, približno 60. Te komponente se razlikujejo tudi po frakcijski sestavi, koncentraciji žvepla in drugih značilnostih.

Za pridobitev tržnih naftnih derivatov se nastale komponente mešajo, da se zagotovijo standardizirani kazalniki kakovosti. To mešanje se imenuje mešanje. Izračun njegove formulacije se izvede z uporabo ustreznega matematičnih modelov uporablja pri načrtovanju proizvodnje.

Začetni podatki za takšno modeliranje so:

• predvidene količine ostankov surovin;
• predvidena količina prejetih komponent;
• načrt asortimana za prodajo izdelkov;
• načrtovani obseg dobav surove nafte.

Naravno tekoče gorivo je olje. Je kompleksna mešanica najrazličnejših organskih spojin, predvsem ogljikovodikov (HC). Toda vse te snovi imajo dve pomembni skupne lastnosti. Prvič, bogati so z energijo, ki se sprošča pri zgorevanju. Ta lastnost temelji na uporabi nafte kot goriva. Drugič, te molekule se lahko med seboj kemično povežejo ali transformirajo na najrazličnejše načine in prejmejo ogromno uporabnih snovi. To je osnova za uporabo nafte kot surovine.

Olje je tekočina rumene ali svetlo rjave do črne barve z značilnim vonjem. Poleg ogljikovodikov olje vsebuje tudi majhne količine snovi, ki vsebujejo kisik, žveplo in dušik.

Nafta je lažja od vode: gostota različnih vrst nafte je od 730 do 970 kg/m 3 .

Odvisno od polja ima nafta različno sestavo, tako kakovostno kot količinsko. Največ nasičenih ogljikovodikov najdemo v nafti, proizvedeni v zvezni državi Pennsylvania (ZDA). Bakujska nafta je razmeroma revna z nasičenimi ogljikovodiki, vendar bogata s tako imenovanimi naftenskimi ogljikovodiki, ki imajo ciklično strukturo. Nafta Grozni, Surakhani in Fergana je veliko bolj bogata z nasičenimi ogljikovodiki.

Človeško poznavanje nafte se je začelo že davno. AT starodavni Egipt rabljeno olje za razsvetljavo. O tem pričajo najdbe svetilk, polnjenih z asfaltu podobno snovjo – bitumnom, nastalim iz nafte.

Že dolgo je znano, da je olje Naftalan Baku dobro zdravilo za opekline, pa tudi številne kožne bolezni.

Nafto so poznali tudi v Rusiji. Pečorski Pomorji so že v 15. stoletju puše koles vozov mazali z oljem, ki so ga v tistih krajih imenovali »zemeljski katran«. Ruske kronike omenjajo nafto v 16. stoletju, ko so v času vladavine Borisa Godunova iz Uhte v Moskvo pripeljali »vnetljivo gosto vodo«.

Stari Grki in Rimljani so olje imenovali petroleum, kar dobesedno pomeni kameno olje (iz grškega »petra« – skala, kamen in latinskega »oleum« – olje). O izvoru besede "olje" obstajata dve različici. Po prvem od njih beseda izvira iz iranskega "nefat" - pronicati, iztekati. Druga različica trdi, da beseda "olje" dolguje svoj videz arabski besedi "neftar", ki označuje obred čiščenja vernikov z ognjem.

O izvoru nafte ni enotnega mnenja. Ena skupina znanstvenikov, ki ji je D.I. Mendelejev domneval, da je olje anorganskega izvora: nastalo je pod vplivom vode na kovinske karbide. Drugi znanstveniki, kot je Engler, so menili, da je olje organskega izvora, tj. Nastala je kot posledica počasnega razkroja raznih ostankov poginulih živali in rastlin ob nezadostnem dostopu zraka. V naslednjih letih so v številnih vzorcih olja našli različne porfirine - spojine, ki nastanejo pri razgradnji zelene snovi rastlin - klorofila in barvila krvi - hemoglobina. To dokazuje sodelovanje rastlin in živali pri nastajanju nafte. Problem izvora nafte je zelo zapleten in ga trenutno komajda lahko imamo za rešenega.

Primarna rafinacija nafte

Na prvi pogled se zdi, da je olje izjemno enostavna snov. Pravzaprav je 90 do 99 odstotkov ogljika in vodika. Preostalih 1-5 odstotkov predstavljajo žveplo, kisik in dušik. Vendar pa je približno 200 ogljikovodikov, ki sestavljajo nafto, že izoliranih in raziskanih.

Rafinerije nafte izvajajo primarno in sekundarno rafinacijo nafte.

Surovo olje vedno vsebuje nekaj vode in raztopljenih soli (predvsem magnezija in kalcija). Razsoljeno in dehidrirano olje je podvrženo tako imenovanemu procesu primarne predelave.

Primarna rafinacija nafte(popravek) je fizični proces ločevanje zmesi ogljikovodikov na frakcije – skupine snovi s podobnimi vrelišči in drugimi skupnimi lastnostmi.

Postopek destilacije olja poteka v destilacijskih kolonah, tako imenovanih atmosfersko-vakuumskih enotah. Že ime te naprave pove, da v njej poteka segrevanje in destilacija olja kot pri zračni tlak, in pod vakuumom. Vakuum se uporablja za znižanje vrelišča olja in preprečevanje njegove razgradnje med procesom destilacije.

Surovo olje, segreto na 400 0 C, vstopi v destilacijsko kolono. Višina stebra je več kot 30 m, v njem so na različnih višinah nizi keramičnih plošč, imenovanih plošče. Ko vroča surova nafta vstopi v stolpec, se molekule z nižjim vreliščem prve dvignejo na vrh. Hkrati se ohladijo. Snovi z najlažjim vreliščem ostanejo plinaste in padejo na sam vrh instalacije. Ostalo pade na plošče, ki se nahajajo na različnih višinah, odvisno od vrelišča. Tu kondenzirajo in tvorijo frakcije z različnimi območji vrelišča. Snovi z najnižjim vreliščem ostanejo tekoče skozi ves proces in se zbirajo na samem dnu kolone.

Frakcije, pridobljene med destilacijo olja

Ulomek	Število atomov C v molekuli	Temperaturno območje vrelišča, 0 С	Aplikacija
Naftni plin	S 1 - S 4	<40	Uporablja se kot gorivo in surovina pri sintezi plastike; začetni material za pirolizo
Petrolejski etri	S 5 - S 7	40 - 110	Topila
Bencin	Od 6 do 12	40 - 200	Uporablja se kot gorivo in kot topilo; surovine za reforming
kerozin	Od 12. do 16	200 - 300	Uporablja se kot gorivo v dizelskih in reaktivnih motorjih; začetni material za krekiranje
Plinsko olje (težko dizelsko gorivo)	Od 15 do 18	250 - 350	Uporablja se kot gorivo v pečeh in dizelskih motorjih (dizelsko olje, kurilno olje); začetni material za krekiranje
Frakcija mazalnih olj	Od 16 do 20	300 - 370	Lubrikanti, vazelin
Hlapi surove nafte
Ostanki olja	> C 20	ne izhlapi pri t > 370	Sestoji iz parafina, asfalta, petrolkoksa (katran)

Prva frakcija nafte, ki so jo začeli izolirati iz njega v industrijskih pogojih, je bil kerozin. Prvo rafinerijo nafte za proizvodnjo "fotogena" - kot so tedaj imenovali svetilni kerozin - sta leta 1823 v Mozdoku (pri Groznem) zgradila brata Dubinin. Mimogrede, prva ameriška rafinerija nafte je začela delovati deset let pozneje. Bencin je bil takrat nepotreben odpadek.

Vsaka frakcija je podvržena temeljitejši destilaciji, da dobimo frakcije manj kompleksne sestave. Tako je na primer bencinska frakcija razpršena v več vrst bencina: letalski, avtomobilski itd. (vr. od 70 do 120 0 C in nafta (od 120 do 140 0 C). Bencin za direktno destilacijo ima nizko oktansko število - okoli 50.

Kurilno olje po dodatnem segrevanju na 400 stopinj vstopi v vakuumsko izparilno kolono, kjer se iz njega loči plinsko olje, oljne frakcije, ki se uporabljajo za proizvodnjo mazalnih olj, polkatran in katran.

Rafiniranje nafte

Rafiniranje nafte- set kemični procesi namenjen spreminjanju strukture ogljikovodikov, povečanju izkoristka bencinske frakcije in izboljšanju kakovosti bencina.

Postopki recikliranja olja vključujejo:

krekiranje (toplotno in katalitično);

reformiranje;

piroliza ogljikovodikov.

Zaradi široke uporabe različnih motorjev z notranjim zgorevanjem iz številnih oljnih frakcij je bencinska frakcija velikega pomena. Pri destilaciji nafte pa dobimo bencinsko frakcijo, odvisno od vrste nafte, v količini le 5-14 % (največ 20 %) celotne količine nafte. Poleg tega bencin za direktno destilacijo vsebuje pretežno ravnoverižne ogljikovodike in uporaba takšnih bencinov v avtomobilskih motorjih povzroča detonacijo v motorju (knock motorja). To pomeni, da je zgorevanje prehitro, tj. Namesto tihega gorenja je prišlo do detonacije.

Predstavnik neprimernega goriva je n-heptan

CH 3 ¾ (CH 2) 5 ¾ CH 3,

medtem ko je 2,2,4 trimetilpentan (običajno napačno imenovan izooktan),

odnos edinstvene lastnosti. Obe spojini sta bili vzeti za osnovo tako imenovanega oktanska števila: heptanu je bila po definiciji pripisana vrednost nič, "izooktanu" pa sto. Višje kot je oktansko število bencina, višja je njegova kakovost. Nekatere spojine imajo oktansko število nad 100.

Ugotovljeno je bilo, da je udarec zelo pomemben za ravnoverižne (nizkooktanske) ogljikovodike, medtem ko povečanje vsebnosti razvejanih, nenasičenih in aromatskih ogljikovodikov zmanjša udarec.

Bencin, pridobljen iz surove nafte s preprosto destilacijo, ima oktansko število od 50 do 55 in ni primeren za neposredno uporabo v motorjih. Kakovostnejši bencin dobimo s krekingom in reformingom.

Pokanje- cepitev ogljikovodikov težkih frakcij nafte pod vplivom visokih temperatur (450 - 500 0 C) in tlaka. Ta beseda angleškega izvora pomeni cepljenje.

Velike molekule ogljikovodikov z velikim številom ogljikovih atomov se razcepijo na manjše molekule nasičenih in nenasičenih ogljikovodikov, enake ali podobne vsebine v bencinu, in kreking pline, ki so sestavljeni predvsem iz plinastih nenasičenih ogljikovodikov z majhnim številom ogljikovih atomov. Kreking plini so podvrženi dodatni obdelavi, pri kateri se njihove molekule združijo v večje (pride do polimerizacije), kar povzroči tudi bencin.

Od leta 1865 se je začela gradnja primitivnih kreking obratov, v katerih so pridobivali kerozin iz težkih olj. Sestavnih delov z nizkim vreliščem, vključno z bencinom, takrat ni bilo mogoče uporabiti, ampak so preprosto zažgali. V Rusiji je leta 1981 inženir Šuhov patentiral postopek krekinga.

Kasneje, ko so se pojavili avtomobili, je bil proces pokanja dokončno vzpostavljen. Ugotovljeno je bilo, da je tako pridobljeni bencin boljše kakovosti. Zahvaljujoč krekingu se je izkoristek bencina iz surove nafte povečal s 15-20% na 40-60%.

Trenutno se v rafinerijah uporabljata dve vrsti procesov krekinga: termični in katalitični.

Toplotno razpokanje

Sprva je pokanje potekalo le pod vplivom visoke temperature in se je imenovalo termični.

Ko se ogljikovodiki segrejejo na 300-600 0 C pod tlakom od 5 do 80 atm, pride do delne cepitve velikih molekul. Ta postopek poteka nekako takole:

C 10 H 22 ® C 5 H 12 + C 4 H 10 + C

dekan pentan butan saje

Izpuščeni ogljik se nalaga na stene krekerja in ga je treba takoj odstraniti. Zmanjšuje pridelek.

Pokanje lahko nastane tudi s tvorbo nenasičenih spojin

C 10 H 22 ® C 5 H 12 + C 5 H 10

dekan pentan penten

V praksi kreking nafte poteka tako, da hkrati nastajata tako petrolkoks kot nenasičeni ogljikovodiki. Če v komore vnesemo vodik, bo nastajanje ogljika in alkenov skoraj prenehalo. V tem primeru govorimo o destruktivni hidrogenaciji.

Termično krekiranje je bilo prvič izvedeno v industrijskem obsegu leta 1913 v tako imenovanem Burtonovem procesu.

katalitsko krekiranje

Kasneje so termični kreking začeli izvajati v prisotnosti katalizatorjev. Ta vrsta procesa razpok se imenuje katalitično. Prvič ga je predlagal Goodry leta 1934.

V večini primerov je katalizator mešanica spojin aluminija, magnezija in silicija. Katalitski kreking poteka predvsem pri 500 0 C in tlaku 2 at. Čas, potreben za izvedbo postopka, je veliko krajši kot pri termičnem krekingu.

Poleg tega se zmanjša količina alkenov in plinastih reakcijskih produktov, ker se pod vplivom katalizatorja spremenijo v izomere ali polimerizirajo.

Katalitski kreking proizvaja bencin z oktanskim številom 70-80.

Preoblikovanje

Beseda "reforming" prihaja iz angleščine. reforma - predelava, izboljšanje. Preoblikovanje- predelava bencinskih in naftnih frakcij nafte za proizvodnjo motornega bencina, aromatskih ogljikovodikov (benzena in njegovih homologov) in plina, ki vsebuje vodik.

Reformiranje je izomerizacija, pri katerem se ravni ali rahlo razvejani alkani pri segrevanju s primernim katalizatorjem (na primer molibdenovi oksidi, aluminijevi oksidi, aluminijevi halidi, platina na aluminijevem oksidu) pretvorijo v bolj razvejane alkane ali aromatske ogljikovodike z višjim oktanskim številom od oktanskega. število prvotnih alkanov.

Pretvorbo nerazvejenih alkanov v razvejane lahko shematično predstavimo na naslednji način:

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

Reforming, pri katerem nastanejo aromatski ogljikovodiki iz alkanov ali cikloalkanov, imenujemo tudi platforming(glede na pogosto uporabljena katalizatorja Pt/SiO 2 in Pt/Al 2 O 3) ali hidroreforming (ker se izvaja v atmosferi vodika). Običajno se reforming izvaja pri temperaturi okoli 500 0 C in tlaku 2 MPa.

S pomočjo reforminga lahko oktansko število bencina povečamo na 90 ali več.

Ogromne možnosti uporabe nafte kot kemične surovine je predvidel D.I. Mendelejev. To je mislil, ko je rekel: "Olje ni gorivo. Tudi z bankovci se lahko ogrevaš."

Kemična predelava ogljikovodikov nafte in plina je osnova industrije organske sinteze, ki zagotavlja surovine in vmesne izdelke za proizvodnjo tako pomembnih materialov, kot so sintetični kavčuk, sintetična vlakna, plastika in drugo. Kemično predelavo naftnih ogljikovodikov in naftnih plinov pogosto imenujemo težka organska sinteza. To poudarja njegovo posebno vlogo v celotni industriji organske kemije.

Podobne informacije.

Bistvo industrije rafiniranja nafte
Postopek rafiniranja nafte lahko razdelimo na 3 glavne faze:
1. Ločevanje surove nafte na frakcije, ki se razlikujejo po območju vrelišča (primarna obdelava);
2. Predelava pridobljenih frakcij s kemičnimi transformacijami ogljikovodikov, ki jih vsebujejo, in razvoj komponent tržnih naftnih derivatov (recikliranje);
3. Mešanje komponent z vključitvijo, če je potrebno, različnih dodatkov, da dobimo komercialne naftne derivate z določenimi kazalci kakovosti (blagovna proizvodnja).
Izdelki rafinerije so motorna in kotlovska goriva, utekočinjeni plini, različne vrste surovin za petrokemično industrijo, pa tudi, odvisno od tehnološke sheme podjetja, mazalna, hidravlična in druga olja, bitumen, naftni koks, parafini. Na podlagi kompleta tehnološki procesi, lahko rafinerija proizvede od 5 do več kot 40 pozicij tržnih naftnih derivatov.
Predelava nafte je stalna proizvodnja, obdobje delovanja med večjimi remonti v sodobnih obratih je do 3 leta. Funkcionalna enota rafinerije je tehnološka namestitev- proizvodni obrat z naborom opreme, ki omogoča izvedbo celotnega cikla določenega tehnološkega procesa.
V tem gradivu so na kratko opisani glavni tehnološki procesi proizvodnje goriv - proizvodnja motornih in kotlovskih goriv ter koksa.

Dostava in prevzem olja
V Rusiji se glavne količine surove nafte, dobavljene v predelavo, dostavijo v rafinerije iz proizvodnih združenj prek glavnih naftovodov. Majhne količine nafte in plinskega kondenzata dobavljajo železnica. V državah uvoznicah nafte z dostopom do morja se dostava v pristaniške rafinerije izvaja z vodnim prometom.
Surovine, sprejete v obratu, vstopijo v ustrezne zabojnike blagovna baza(sl. 1), povezana s cevovodi z vsemi tehnološke instalacije rafinerija. Količina prejetega olja se določi po instrumentalnem obračunu ali z meritvami v surovih posodah.

Priprava nafte za predelavo (električno razsoljevanje)
Surova nafta vsebuje zelo jedke soli tehnološka oprema. Za njihovo odstranitev se olje, ki prihaja iz dovodnih rezervoarjev, zmeša z vodo, v kateri se soli raztopijo, in vstopi v ELOU - električna naprava za razsoljevanje(slika 2). Postopek razsoljevanja se izvaja v električni dehidratorji- cilindrične naprave z elektrodami, nameščenimi znotraj. Pod vplivom toka visokonapetostni(25 kV in več), se mešanica vode in olja (emulzija) uniči, voda se zbira na dnu aparata in jo izčrpa. Za učinkovitejše uničenje emulzije se v surovino vnesejo posebne snovi - deemulgatorji. Temperatura procesa - 100-120°C.

Primarna rafinacija nafte
Razsoljeno olje iz ELOU se dovaja v enoto za atmosfersko vakuumsko destilacijo, ki se v ruskih rafinerijah imenuje skrajšano ABT - atmosferska vakuumska cev. To ime je posledica dejstva, da se segrevanje surovin pred ločevanjem na frakcije izvaja v tuljavah cevne peči(slika 6) zaradi toplote zgorevanja goriva in toplote dimnih plinov.
AWT je razdeljen na dva bloka - atmosferska in vakuumska destilacija.

1. Atmosferska destilacija
Izbiri je namenjena atmosferska destilacija (slika 3.4). frakcije lahkega olja- bencin, kerozin in dizel, vrelišče do 360°C, katerega potencialni izkoristek je 45-60% za olje. Preostanek atmosferske destilacije je kurilno olje.
Postopek je sestavljen iz ločevanja olja, segretega v peči, na ločene frakcije destilacijsko kolono- cilindrični navpični aparat, znotraj katerega se nahajajo kontaktne naprave (plošče) skozi katerega se para premika navzgor, tekočina pa navzdol. Destilacijske kolone različnih velikosti in konfiguracij se uporabljajo v skoraj vseh obratih za rafiniranje nafte, število plošč v njih se giblje od 20 do 60. Toplota se dovaja v spodnji del kolone in toplota se odvaja iz zgornjega dela kolone, zato se temperatura v aparatu postopoma znižuje od spodaj navzgor. Zaradi tega se bencinska frakcija odstrani z vrha kolone v obliki hlapov, hlapi kerozinske in dizelske frakcije pa kondenzirajo v ustreznih delih kolone in se odstranijo, kurilno olje ostane tekoče in se črpa iz dna stolpca.

2. Vakuumska destilacija
Vakuumska destilacija (sl. 3,5,6) je namenjena selekciji iz kurilnega olja oljni destilati v rafinerijah profila kurilnega olja ali široke frakcije nafte (vakuumsko plinsko olje) v rafineriji profila goriva. Preostanek vakuumske destilacije je katran.
Potreba po izbiri oljnih frakcij pod vakuumom je posledica dejstva, da se pri temperaturah nad 380 ° C začne termična razgradnja ogljikovodikov. (pokanje), in konec vrelišča vakuumskega plinskega olja - 520°C ali več. Zato se destilacija izvaja pri preostalem tlaku 40-60 mm Hg. Art., ki vam omogoča znižanje najvišje temperature v aparatu na 360-380°C.
Vakuum v koloni ustvarjamo z ustrezno opremo, ključni napravi sta para ali tekočina ejektorji(slika 7).

3. Stabilizacija in sekundarna destilacija bencina
Bencinska frakcija, pridobljena na atmosferski enoti, vsebuje pline (predvsem propan in butan) v prostornini, ki presega zahteve glede kakovosti in je ni mogoče uporabiti niti kot sestavino motornega bencina niti kot komercialni bencin za direktno destilacijo. Poleg tega rafinerijski procesi, namenjeni povečanju oktanskega števila bencina in proizvodnji aromatskih ogljikovodikov, uporabljajo kot surovine ozke frakcije bencina. To je razlog za vključitev v tehnološka shema rafiniranje nafte tega procesa (slika 4), pri katerem se iz bencinske frakcije destilirajo utekočinjeni plini, ki se destilirajo v 2-5 ozkih frakcij na ustreznem številu kolon.

Produkti primarne rafinacije nafte se ohladijo izmenjevalci toplote, v katerem oddajajo toploto hladni surovini, ki vstopa v predelavo, zaradi česar se prihrani procesno gorivo, v vodo in zračni hladilniki in so umaknjeni iz proizvodnje. Podobna shema izmenjave toplote se uporablja v drugih enotah rafinerije.

Sodobni obrati za primarno predelavo so pogosto kombinirani in lahko vključujejo zgornje procese v različnih konfiguracijah. Zmogljivost takih naprav je od 3 do 6 milijonov ton surove nafte na leto.
V obratih gradijo več primarnih predelovalnih enot, da bi se izognili popolni zaustavitvi obrata, ko bi katero od enot odpeljali na popravilo.

Izdelki primarne rafinacije nafte

Ime	Intervali vrenja (zloženka)	Kje je izbrano	Kjer se uporablja (po prednostnem vrstnem redu)
Stabilizacija refluksa	propan, butan, izobutan	Stabilizacijski blok	Frakcioniranje plina, tržni proizvodi, procesno gorivo
Stabilni bencin iz direktne destilacije (nafta)		Sekundarna destilacija bencina	Mešanje bencina, komercialni izdelki
Stabilen lahek bencin		Stabilizacijski blok	Izomerizacija, mešanje bencina, tržni izdelki
benzen		Sekundarna destilacija bencina	Proizvodnja ustreznih aromatskih ogljikovodikov
Toluen		Sekundarna destilacija bencina
ksilen		Sekundarna destilacija bencina
Surovina za katalitično reformiranje		Sekundarna destilacija bencina	katalitsko reformiranje
težak bencin		Sekundarna destilacija bencina	Mešanje kerozina, zimskega dizelskega goriva, katalitski reforming
Kerozinska komponenta		atmosferska destilacija	Mešanje kerozina, dizelskega goriva
Dizelsko gorivo		atmosferska destilacija	Hidroobdelava, mešanje dizelskih goriv, ​​kurilnih olj
		Atmosferska destilacija (ostanek)	Vakuumska destilacija, hidrokreking, mešanje kurilnega olja
Vakuumsko plinsko olje		vakuumsko destilacijo	Katalitski kreking, hidrokreking, tržni produkti, mešanje kurilnega olja.
		Vakuumska destilacija (ostanek)	Koksanje, hidrokreking, mešanje kurilnih olj.

*) - n.c. - začetek vrenja
**) - k.k. - konec vrenja

Fotografije primarnih predelovalnih obratov različnih konfiguracij

Slika 5. Enota za vakuumsko destilacijo z zmogljivostjo 1,5 milijona ton na leto v rafineriji Turkmenbaši v okviru projekta Uhde.	riž. 6. Enota za vakuumsko destilacijo z zmogljivostjo 1,6 milijona ton na leto v rafineriji LUKOIL-PNOS. V ospredju je cevna peč (rumena).	Slika 7. Oprema za ustvarjanje vakuuma podjetja Graham. Vidni so 3 ejektorji, v katere vstopajo hlapi z vrha kolone.

Sergej Pronin

Nafta in naftni derivati, njihova uporaba

Olje Je oljnata tekočina rumene ali svetlo rjave do črne barve z značilnim neprijetnim vonjem. Olje je lažje od vode in je v njej netopno. Najdemo ga marsikje globus, impregnacijo poroznih kamnin na različnih globinah.

Nafta ima neverjetno sposobnost, da tvori najtanjše plasti na vodni površini: potrebuje le 10 litrov nafte, da prekrije 1 km2 z mikronsko plastjo.

Veliko škodo povzroča onesnaženje vodnih teles z nafto in naftnimi derivati.

spojina:

Nafta je mešanica plinastih, tekočih in trdnih ogljikovodikov. Poleg ogljikovodikov olje vsebuje tudi manjše količine organskih spojin, ki vsebujejo O, N, S, itd. Obstajajo tudi visokomolekularne spojine v obliki smol in asfaltnih snovi.

(več kot 100 različne spojine)

Sestava nafte je odvisna tudi od polja. Toda vsi običajno vsebujejo tri vrste ogljikovodikov:

-parafini, večinoma normalne spojine,

- cikloparafini,

- aromatski ogljikovodiki.

Po mnenju večine znanstvenikov je nafta geokemično spremenjen ostanek rastlin in živali, ki so nekoč naseljevale zemeljsko oblo. to teorija o organskem izvoru nafte Okrepljeno je z dejstvom, da olje vsebuje nekaj dušikovih snovi – produktov razpadanja snovi, ki so prisotne v rastlinskih tkivih. Tukaj so tudi teorije o anorganskem izvoru nafte: njegov nastanek kot posledica delovanja vode v plasteh sveta na vroče kovinske karbide (spojine kovin z ogljikom), čemur sledi sprememba nastalih ogljikovodikov pod vplivom visoke temperature, visok pritisk, izpostavljenost kovinam, zraku, vodiku itd.
Ko se nafta črpa iz naftonosnih plasti, ki včasih ležijo v zemeljski skorji na globini več kilometrov, nafta pride na površje pod pritiskom plinov, ki se nahajajo na njej, ali pa jo črpajo črpalke.

Danes je naftna industrija velik nacionalni gospodarski kompleks, ki živi in ​​se razvija po svojih zakonitostih. Kaj danes pomeni nafta za nacionalno gospodarstvo države? Nafta je surovina za petrokemijo pri proizvodnji sintetičnega kavčuka, alkoholov, polietilena, polipropilena, široke palete različnih plastičnih mas in končnih izdelkov iz njih, umetnih tkanin; vir za proizvodnjo motornih goriv (bencin, kerozin, dizel in reaktivna goriva), olj in maziv ter kotlovskega in kurilnega goriva (kurilno olje), gradbenih materialov (bitumen, katran, asfalt); surovina za pridobivanje številnih beljakovinskih pripravkov, ki se uporabljajo kot dodatki krmi za spodbujanje rasti živine.
Nafta je naše nacionalno bogastvo, vir moči države, temelj njenega gospodarstva. Naftni kompleks Rusije vključuje 148 tisoč naftnih vrtin, 48,3 tisoč km glavnih naftovodov, 28 rafinerij nafte s skupno zmogljivostjo več kot 300 milijonov ton nafte na leto, kot tudi veliko število druge proizvodne zmogljivosti.
V podjetjih naftne industrije in njenih storitvenih dejavnosti je zaposlenih približno 900.000 ljudi, od tega približno 20.000 ljudi na področju znanosti in znanstvenih storitev. V zadnjih desetletjih so se v strukturi industrije goriva zgodile temeljne spremembe, povezane z zmanjšanjem deleža premogovništva ter rastjo proizvodnje in predelave nafte in plina. Če so leta 1940 znašali 20,5%, potem leta 1984 - 75,3% celotne proizvodnje mineralnih goriv. Zdaj prihaja v ospredje zemeljski plin in odprti kop premoga. Zmanjšala se bo poraba nafte za energetske namene, nasprotno, razširila se bo njena uporaba kot kemične surovine. Trenutno v strukturi gorivnega in energetskega bilanca nafta in plin predstavljata 74 %, medtem ko delež nafte upada, delež plina pa narašča in znaša približno 41 %. Delež premoga je 20 %, preostalih 6 % je električna energija.

Primarna rafinacija nafte

Rafinacijo nafte sta prva začela brata Dubinin na Kavkazu. Primarna rafinacija nafte je destilacija. Destilacija se izvaja v rafinerijah po ločevanju naftnih plinov. Olje se segreje v cevni peči na 350 C, nastale pare se od spodaj uvedejo v destilacijsko kolono. Destilacijski stolpec ima vodoravne predelne stene z luknjami - ploščami.

Iz nafte so izolirani številni izdelki velikega praktičnega pomena. Najprej se iz njega odstranijo raztopljeni plinasti ogljikovodiki (predvsem metan). Po destilaciji hlapnih ogljikovodikov se olje segreje. Ogljikovodiki z majhnim številom ogljikovih atomov v molekuli, ki imajo razmeroma nizko vrelišče, prvi preidejo v stanje pare in se oddestilirajo. Ko se temperatura mešanice dvigne, se destilirajo ogljikovodiki z višjim vreliščem. Tako se lahko zbirajo posamezne mešanice (frakcije) olja. Najpogosteje s to destilacijo dobimo štiri hlapne frakcije, ki jih nato podvržemo nadaljnjemu ločevanju.

Glavne frakcije olja so naslednje:

Bencinska frakcija, zbrano od 40 do 200 ° C, vsebuje ogljikovodike od C 5 H 12 do C 11 H 24. Po nadaljnji destilaciji izolirane frakcije se bencin (t kip = 40–70 °C), bencin
(t kip \u003d 70–120 ° С) - letalstvo, avtomobili itd.
Naftna frakcija, zbrano v območju od 150 do 250 ° C, vsebuje ogljikovodike od C 8 H 18 do C 14 H 30. Nafta se uporablja kot gorivo za traktorje. Velike količine nafte se predelajo v bencin.
Kerozinska frakcija vključuje ogljikovodike od C 12 H 26 do C 18 H 38 z vreliščem od 180 do 300 °C. Kerozin se po rafinaciji uporablja kot gorivo za traktorje, reaktivna letala in rakete.
Frakcija plinskega olja (t bala > 275 °C), drugače imenovana dizelsko gorivo.
Ostanek po destilaciji olja - kurilno olje- vsebuje ogljikovodike z velikim številom ogljikovih atomov (do več deset) v molekuli. Kurilno olje se frakcionira tudi z destilacijo pod znižanim tlakom, da se prepreči razgradnja. Kot rezultat, dobite sončna olja(dizelsko gorivo), mazalna olja(avtotraktorski, letalski, industrijski itd.), petrolatum(za mazanje se uporablja tehnični vazelin kovinski izdelki za zaščito pred korozijo se rafiniran vazelin uporablja kot osnova za kozmetiko in v medicini). Iz nekaterih vrst olja parafin(za proizvodnjo vžigalic, sveč ipd.). Po destilaciji ostanejo hlapne komponente iz kurilnega olja katran. Veliko se uporablja v gradnja cest. Poleg predelave v mazalna olja se kurilno olje uporablja tudi kot tekoče gorivo v kotlovnicah.

Termični in katalitski kreking. reformiranje -

recikliranje olja

Bencin, pridobljen pri destilaciji nafte, ne zadostuje za pokritje vseh potreb. V najboljšem primeru lahko do 20% bencina pridobimo iz nafte, ostalo so izdelki z visokim vreliščem. V zvezi s tem se je kemija soočila z nalogo iskanja načinov za pridobivanje bencina v velikih količinah. Priročen način je bil najden s pomočjo teorije o strukturi organskih spojin, ki jo je ustvaril A.M. Butlerov. Produkti destilacije olja z visokim vreliščem so neprimerni za uporabo kot pogonsko gorivo. Njihovo visoko vrelišče je posledica dejstva, da so molekule takih ogljikovodikov predolge verige. Če razgradimo velike molekule, ki vsebujejo do 18 ogljikovih atomov, dobimo produkte z nizkim vreliščem, kot je bencin. Po tej poti je šel ruski inženir V.G. Shukhov, ki je leta 1891 razvil metoda cepitve kompleksnih ogljikovodikov , pozneje imenovan pokanje(kar pomeni razdelitev).

Bistvo krekinga je v tem, da se velike molekule ogljikovodikov pri segrevanju razcepijo na manjše, vključno z molekulami, ki tvorijo bencin. Običajno pride do cepitve približno v središču ogljikove verige vzdolž C-C vezi, na primer:

C 16 H 34 → C 8 H 18 + C 8 H 16

heksadekan oktan okten

Lahko pa se pretrgajo tudi druge C-C vezi. Zato pri krekingu nastane kompleksna mešanica tekočih alkanov in alkenov.

Nastale snovi se lahko delno razgradijo naprej, npr.

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

oktan butan buten

C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4

butan etan etilen

Tak postopek, ki poteka pri temperaturi okoli 470 °C - 550 °C in nizkem tlaku, se imenuje termično razpokanje. Ta postopek je običajno izpostavljen frakcijam olja z visokim vreliščem, kot je kurilno olje. Proces poteka počasi in nastajajo ogljikovodiki z nerazvejeno verigo ogljikovih atomov.

Bencin, pridobljen s termičnim krekingom, je nizke kakovosti, ni stabilen med skladiščenjem, zlahka oksidira, kar je posledica prisotnosti nenasičenih ogljikovodikov v njem. Vendar pa je odpornost proti udarcem (odpornost proti eksploziji, označena z oktanskim številom) takega bencina zaradi visoke vsebnosti nenasičenih ogljikovodikov višja kot pri bencinu za direktno destilacijo. Pri uporabi je treba bencinu dodati antioksidante za zaščito motorja.

Temeljna izboljšava krekinga je bila uvedba postopka v prakso katalitsko krekiranje . Ta postopek je leta 1918 prvič izvedel N.D. Zelinsky.

Katalitski kreking je omogočil pridobivanje letalskega bencina v velikem obsegu.

Izvaja se v prisotnosti katalizatorja (aluminosilikati: mešanica aluminijevega oksida in silicijevega oksida) pri temperaturi 450 - 500°C in atmosferskem tlaku. Običajno je dizelska frakcija izpostavljena katalitskemu krekingu. S katalitičnim krekingom, ki se izvaja z visoko hitrostjo, se proizvede kakovostnejši bencin kot s termičnim krekingom. To je posledica dejstva, da se poleg reakcij cepitve pojavijo tudi reakcije izomerizacije normalnih alkanov.

Poleg tega se tvori majhen odstotek aromatskih ogljikovodikov, kar izboljša kakovost bencina.

Bencin za katalitski kreking je stabilnejši med skladiščenjem, saj vsebuje bistveno manj nenasičenih ogljikovodikov v primerjavi s termično krekiranim bencinom in ima celo večjo odpornost proti udarcem kot bencin za termični kreking.

Tako je visoka kakovost bencina, pridobljenega s katalitskim krekingom, zagotovljena s prisotnostjo razvejane strukture ogljikovodikov in aromatskih ogljikovodikov v njegovi sestavi.

Glavni način predelave oljnih frakcij so različne vrste krekinga. Prvič (1871–1878) je kreking nafte v laboratorijskem in polindustrijskem obsegu izvedel A.A. Letniy, uslužbenec Sanktpeterburškega tehnološkega inštituta. Prvi patent za napravo za krekiranje je vložil Šuhov leta 1891. Krekiranje je postalo razširjeno v industriji od leta 1920.
Kreking je termična razgradnja ogljikovodikov in drugo sestavnih delov olje. Višja kot je temperatura, večja je stopnja krekinga in večji je izkoristek plinov in aromatov.
Pri krekingu oljnih frakcij se poleg tekočih produktov proizvaja izjemno pomembna surovina - plini, ki vsebujejo nenasičene ogljikovodike (olefine).
Obstajajo naslednje glavne vrste razpok:
tekoča faza(20–60 atm, 430–550 °C), daje nenasičen in nasičen bencin, izkoristek bencina je približno 50%, plini 10%;
headspace(normalni ali znižani tlak, 600 °C), daje nenasičen aromatski bencin, izkoristek je manjši kot pri krekingu v tekoči fazi, nastaja velika količina plinov;
piroliza olje - razgradnja organska snov brez dostopa do zraka pri visoki temperaturi (normalni ali znižani tlak, 650–700 °C), daje mešanico aromatskih ogljikovodikov (pirobenzen), izkoristek približno 15%, več kot polovica surovine se pretvori v pline;
destruktivno hidrogeniranje (tlak vodika 200–250 atm, 300–400 ° C v prisotnosti katalizatorjev - železa, niklja, volframa itd.), daje mejni bencin z izkoristkom do 90%;
katalitsko krekiranje (300–500 ° C v prisotnosti katalizatorjev - AlCl 3, aluminosilikatov, MoS 3, Cr 2 O 3 itd.), Daje plinaste produkte in visokokakovosten bencin s prevlado aromatskih in nasičenih ogljikovodikov izostrukture.

V tehnologiji je t.i katalitsko reformiranje – pretvorbo bencina nizke kakovosti v visokooktanske bencine visoke kakovosti ali aromatske ogljikovodike.

Glavne reakcije pri krekingu so reakcije cepitve ogljikovodikovih verig, izomerizacije in ciklizacije. Prosti ogljikovodikovi radikali imajo v teh procesih ogromno vlogo.

Proizvodnja koksa
in problem pridobivanja tekočega goriva

Zaloge črni premog v naravi močno presega zaloge nafte. Zato je premog najpomembnejša vrsta surovine za kemično industrijo.
Trenutno industrija uporablja več načinov predelave premoga: suho destilacijo (koksanje, polkoksanje), hidrogeniranje, nepopolno zgorevanje in proizvodnjo kalcijevega karbida.

Suha destilacija premoga se uporablja za pridobivanje koksa v metalurgiji ali gospodinjskega plina. Pri koksanju premoga dobimo koks, premogov katran, katransko vodo in koksne pline.
Premogov katran vsebuje široko paleto aromatskih in drugih organskih spojin. Z destilacijo pri normalnem tlaku se loči na več frakcij. Iz premogovega katrana se pridobivajo aromatski ogljikovodiki, fenoli itd.
koksni plini vsebujejo predvsem metan, etilen, vodik in ogljikov monoksid (II). Nekatere sežgejo, nekatere reciklirajo.
Hidrogeniranje premoga poteka pri 400–600 °C pod tlakom vodika do 250 atm v prisotnosti katalizatorja, železovih oksidov. Pri tem nastane tekoča mešanica ogljikovodikov, ki so običajno izpostavljeni hidrogeniranju na niklju ali drugih katalizatorjih. Rjave premoge nizke kakovosti je mogoče hidrogenirati.

Kalcijev karbid CaC 2 se pridobiva iz premoga (koks, antracit) in apna. Kasneje se pretvori v acetilen, ki se uporablja v kemični industriji vseh držav v vedno večjem obsegu.

Dodatno:

Ustvarjalna naloga:

Na grbih ruskih mest lahko najdete simbole, povezane z naravnimi viri ogljikovodikov in produkti njihove predelave. Poskusite najti takšna mesta. V kratkem poročilu o svojem raziskovanju poleg grba in imena mesta napiši, kaj ta simbola pomenita in zakaj sta bila izbrana.

(delo naredite v obliki predstavitve ali spletne strani)