Тема 10. Переработка нефти и нефтепродуктов и каменного угля
План лекции:
1. Нефть и нефтепродукты
2. Краткая характеристика различных методов переработки нефти и нефтепродуктов
3. Коксования каменного угля
1. Нефть и нефтепродукты
І. Нефть и подготовка ее к переработке.
Нефтью называют маслянистую жидкость от желтого до черного цвета с характерным запахом и плотностью 785-1040 кг/м3.
Добытая (сырая) нефть состоит из смеси различных углеводородов (от пентана до тяжелых углеводородов), минеральных и механических примесей (песка, глины), органических соединений, содержащих серу, кислород, азот и т.д.
К минеральным примесям принадлежит вода, в которой растворены соли NaCl, CaCl2, MgCl2 и т.д.
По содержанию серы нефти разделяют на малосернистые (0,1-0,5% серы), сернистые (0,5-3%) и высокосернистую (3-5% серы). Сера вызывает коррозию оборудования как в процессе переработки нефти, так и во время использования нефтепродуктов.
Технологическая классификация
Нефти подразделяют на:
• 3 класса (I–III) по содержанию серы в нефти (малосернистые, сернистые и высокосернистые), а также в бензине (начало кипения – 180 °С), в реактивном топливе (120-240 °С) и дизельном топливе (240-350 °С);
• 3 типа по потенциальному содержанию фракций, перегоняющихся до 350 °С (T1-T3);
• 4 группы по потенциальному содержанию базовых масел (М1-М4);
• 4 подгруппы по качеству базовых масел, оцениваемому индексом вязкости (И1-И4);
• 3 вида по содержанию парафинов (П1–П3).
Техническая классификация
• По содержанию общей серы на четыре класса (1–4);
• По плотности при 20 °С на пять типов (0–4);
• По содержанию воды и хлористых солей на 3 группы (1–3);
• По содержанию сероводорода и легких меркаптанов на 3 вида (1–3).
Перед тем, как подать нефть на переработку, из нее извлекают газы, воду, минеральные соли, механические примеси и серу.
Газы отделяют в резервуарах с пониженным давлением. Отделенные газы направляют на переработку, в результате чего получают газовый бензин, этан, пропан, бутан. Затем из нефти извлекают песок и глину. Для этого к нефти добавляют деэмульгаторы. Обессоливают нефть с помощью электрического тока. Серу и сероводород извлекают с помощью растворов щелочей или амиака.
Очищенную от примесей нефть перерабатывают для получения горючего, масел, растворителей, отдельных углеводородов и др.
Первый нефтеперерабатывающий завод в Украине построен в 1816 г. в г. Дрогобыч (Львовская Область). Это положило начало переработке нефти не только в Украине, а й в Европе.
II. Нефтепродукты. В процессе переработки нефти получают топливо (жидкое и газовое), масла, растворители, отдельные углеводороды (этилен, пропилен, метан, ацетилен, бензол, толуол и др.), твердые и полутвердые смеси углеводородов (парафин, вазелин), битумы и тэк, сажу, нефтяные кислоты и их производные.
1. Топливо. Жидкое топливо разделяют на карбюраторное, реактивное,
дизельное.
К карбюраторному топливу принадлежат авиационные и автомобильные бензины, а также тракторное топливо (лигроин /от англ. «ligroine» / и керосин).
Реактивное топливо составляют керосиновые фракции различного состава или смеси с бензиновыми фракциями. Это топливо используют в авиационных реактивных двигателях.
Дизельное топливо состоит из газойля (от «газ» и англ. «оil») и солярових фракций. Его используют в авиационных двигателях внутреннего сгорания.
2. Котельное топливо - мазут. Его используют на тепловых электростанциях, в промышленных печах (например, мартеновских) и т.д.
Газовое топливо - это смеси пропана и бутана в различных соотноше-шеннях. Его используют для коммунально-бытовых нужд.
3. Масла. Их используют для смазки машин и механизмов. В зависимости от назначения масла разделяют на индустриальные (веретенные, машинные и т.п.), турбинные, компрессорные, трансмиссионные, изоляционные, моторные. Специальные масла используют не для смазки поверхностей изделий (деталей, узлов, механизмов), а как тормозную жидкость в тормозных смесях, гидравлических установках, а также как электроизоляционное среду в трансформаторах, конденсаторах и т.д. Название этих масел свидетельствует о месте их использования, например, трансформаторное, конденсаторная и т.д.
4. Отдельные углеводороды. Эти составляющие нефти используют для производства полимеров и продукции органического синтеза.
Углеродные и вяжущие материалы включают:
4.1. Нефтяные коксы. Кокс нефтяной (углерод нефтяного происхождения) — твердый остаток вторичной переработки нефти или нефтепродуктов. Используется для изготовления электродов и коррозионноустойчивой аппаратуры, восстановитель при получении ферросплавов и др.
4.2. Битумы - органическое вяжущее вещество, представляющее собой смесь высокомолекулярных углеводородов нефтяного происхождения и их производных, содержащих кислород, серу, азот и комплексные соединения металлов. Состоят из асфальтенов и мальтенов (смолы и масла). Битум является термопластичным материалом, в зависимости от температуры изменяет свое физическое состояние (от твердого до жидкого).Широко используется в строительстве.
4.3. Нефтяные пеки (связующие, пропитывающие, брикетные, волокнообразующие и специальные) получают из жидкого углеводородного сырья нефтяного происхождения и широко применяют в металлургии, электроэнергетике и других областях при изготовлении различных углеродных материалов.
5. Нефтехимическое сырье. К этой группе можно отнести:
5.1. Арены - ароматические углеводороды, содержащие одно или несколькобензольных колец (в т. ч. конденсированных). (бензол, толуол, ксилолы, нафталин и др.).
5.2. Сырье для пиролиза (нефтезаводские и попутные нефтяные газы, прямогонные бензиновые фракции, алкен содержащие газы и др.). Процесс термического пиролиза углеводородного сырья остаётся основным способом получения низкомолекулярных олефинов — этилена и пропилена.
5.3. Парафины и церезины. Вырабатываются как жидкие. Жидкие парафины являются сырьем для получения белкововитаминных концентратов, синтетически жирных кислот и поверхностно-активных веществ. Парафины представляют собой смесь твёрдых углеводородов метанового ряда преимущественно нормального строения с 18-35 атомами углерода в молекуле и температурой плавления 45-65 °C. Церези́н — смесь предельных углеводородов с числом атомов углерода в молекуле от 36 до 55. Церезин применяется как компонент пластичных смазок, изоляционный материал в радио- и электротехнике, пропитка для упаковочных материалов, в составе вара, флегматизатор для взрывчатых веществ. Специально очищенные сорта применяют в косметической и пищевой промышленности, а также в медицине. Является основным компонентом при производстве церковных свечей.
6. Нефтепродукты специального назначения подразделяют на:
6.1. Термогазойль (сырье для производства технического углерода).
6.2. Консистентные смазки (антифрикционные, защитные и уплотнительные).
6.3. Осветительный керосин.
6.4. Присадки к топливам и маслам. Топливные присадки - это вещества, добавляемые в малых количествах к топливам и техническим маслам для повышения их эксплуатационных характеристик. Деэмульгаторы в нефтедобыче - вещества, способствующие разрушению эмульсий, образовавшихся из нефти и воды..
6.5. Элементная сера.
6.6. Водород и др.