- •И. В. Мозговой, г. М. Давидан, л.Н. Олейник
- •Предисловие
- •Тема 1.
- •1.1. Краткая история нефтепереработки
- •1.2. Происхождение нефти
- •1.3. Мировые запасы нефти
- •1.4. Добыча нефти
- •1.5. Добыча природных газов
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Химический состав нефти
- •2.3. Классификация нефтей
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3.
- •3.1. Фракционный состав нефтей
- •3.2. Плотность
- •3.3. Молекулярная масса
- •3.4. Вязкость
- •3.5. Низкотемпературные свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.6. Пожароопасные и взрывоопасные свойства нефтепродуктов
- •3.7. Оптические свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.8. Электрические свойства нефтепродуктов
- •3.9. Тепловые свойства нефтепродуктов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4.
- •4.1. Газообразные алканы
- •4.2. Жидкие алканы
- •4.3. Твердые алканы
- •4.4. Физические свойства алканов
- •4.5. Химические свойства алканов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5.
- •5.1. Физические свойства циклоалканов
- •5.2. Химические свойства циклоалканов
- •5.3. Получение циклоалканов
- •5.3.2. Получение циклогептана
- •5.3.4. Получение циклододекана
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6.
- •6.1. Типы аренов и концентрация их в нефтях и их фракциях
- •6.2. Физические свойства аренов
- •6.3. Химические свойства
- •6.3.3. Окисление
- •6.4. Применение аренов в нефтехимии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7.
- •7.1. Сернистые соединения
- •7.2. Азотистые соединения
- •7.3. Кислородсодержащие соединения
- •7.4. Асфальто-смолистые вещества
- •7.5. Микроэлементы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8.
- •8.1. Введение в теорию
- •8.2. Кинетика и механизм термических процессов
- •8.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •8.4. Пиролиз (высокотемпературный крекинг)
- •8.5. Коксование
- •8.6. Промышленные термические процессы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9.
- •9.1. Основные понятия о катализе и катализаторах
- •9.2. Реакции карбкатионов
- •9.3. Каталитический крекинг
- •9.4. Катализаторы каталитического крекинга
- •9.5. Макрокинетика процесса
- •9.6. Промышленный каталитический крекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 10.
- •10.1. Химизм процесса
- •10.2. Катализаторы процесса
- •10.3. Промышленная реализация процесса
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11.
- •11.1. Алкилирование изоалканов алкенами
- •2,2,3-Триметилпентан
- •11.2. Изомеризация алканов с4 – с5
- •11.3. Полимеризация алкенов
- •11.4. Применение сжиженных газов и кислородсодержащих органических веществ в получении карбюраторных топлив
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12.
- •12.1. Гидроочистка
- •12.1.3. Реакции кислородных соединений
- •12.2. Гидрокрекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13.
- •13.1. Нефтяные топлива
- •13.2. Нефтяные масла
- •13.3. Присадки к маслам
- •13.3. Пластичные смазки
- •13.5. Консервационно-смазочные материалы
- •13.6. Смазочно-охлаждающие технологические жидкости
- •13.7. Нефтяные растворители, ареновые углеводороды, керосины осветительные
- •13.8. Масла белые, вакуумные, технологические, теплоносители
- •13.9. Разные продукты
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14.
- •14.1. Автомобильный бензин
- •14.2. Дизельное топливо
- •14.3. Авиационное топливо
- •Контрольные вопросы
- •Тема 15.
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
Тема 1.
Краткая историческая справка о происхождении, добыче и переработке нефти
Нефти и продукты ее естественного выхода на поверхность Земли известны человечеству издавна. Асфальтены, битумы применялись в Вавилоне в качестве зажигательной смеси. В Древнем Египте, Риме, государствах Междуречья и Ближнего Востока они применялись как вяжущие и гидроизоляционные материалы при строительстве дорог, акведуков и других сооружений.
Само название «нефть» восходит к персидскому «нафата», что значит просачивающаяся, вытекающая. Английское название нефти (petroleum) происходит от латинских слов petra (камень) и oleum (масло). Оно обозначает смесь жидких углеводородов – сырую нефть.
1.1. Краткая история нефтепереработки
Промышленное значение нефть приобретает с 18-го века, когда в 1745 г. на реке Ухта на территории нынешней Республики Коми в России был построен первый нефтеперегонный завод. Второй завод в России был построен только в 1823 г. братьями Дубиниными на Северном Кавказе в районе г. Моздок. На этих примитивных заводах из нефти отгоняли лишь осветительный керосин, а более легкие фракции – бензин и тяжелые – мазут сжигали в «мазутных» ямах, как не находящих применения. Первые установки за рубежом были построены в Англии в 1848 г., а в США в 1860 г. Первые установки первичной переработки нефти были выполнены в виде кубов периодического действия. Целевым продуктом этих установок являлся осветительный керосин. Остальные продукты сжигались.
Но уже в 80-х гг. ХIХ в. на смену кубам пришли батареи кубов, обеспечивающие непрерывность перегонки нефти. Они были созданы известными российскими инженерами А.Ф. Инчиком, В.Г. Шуховым и Н.И. Елиным. С изобретением в 1976 г. форсунки для жидкого топлива было найдено применение мазуту как топливу для котельных агрегатов. Еще одно применение мазуту нашел Д.И. Менделеев, который предложил использовать его в качестве смазки взамен растительных и животных жиров.
Новым в нефтепереработке следует считать изобретение В.Г. Шуховым и С.П. Гавриловым в 1890 г. трубчатой нефтеперерабатывающей установки непрерывного действия, включающей огневой змеевиковый подогреватель, испаритель, ректификационную колонну и теплообменную аппаратуру. После 10-х гг. ХХ в. подобные установки распространились по всему миру.
Вплоть до 1913 г., когда в США была пущена первая в мире установка термического крекинга, на нефтеперерабатывающих установках производилась только первичная перегонка нефти, продукты которой – газ, бензин, керосин, солярка, мазут и другие – являлись товарными продуктами. С этого времени началась эпоха вторичных процессов в нефтепереработке. Сырьем для вновь введенной установки являлись газойлевые фракции первичной перегонки нефти, крекинг которых проводился при повышенных температурах и давлениях. В связи со все возрастающими требованиями к качеству моторных топлив, в первую очередь к детонационным свойствам, в 20–30 гг. ХХ в. происходит стремительное развитие вторичных процессов переработки нефти. Были освоены промышленные процессы каталитического крекинга средних дистиллятов, алкилирования алкенов, полимериизации низших алкенов.
В СССР первые после гражданской войны нефтеперерабатывающие заводы начали строиться в конце 20-х гг. Были введены в строй предприятия в Уфе, Ишимбае, Сызрани, Новокуйбышевске. За 10 лет (с 1927 по 1937 гг.) объем переработки нефти в СССР возрос втрое и составил 26,4 млн.т.
Стремительный рост переработки нефти наблюдался во всем мире после 2-й мировой войны (табл.1.1).
Таблица 1.1
Динамика объема переработки нефти в мире после 2-й мировой войны
Страны |
Годы | |||||
1960 |
1970 |
1975 |
1987 |
1998 |
2002 | |
США |
400 |
535 |
613 |
760 |
801 |
833 |
Япония |
27,5 |
167 |
220 |
226 |
245 |
236 |
Франция |
33,3 |
100 |
110 |
96 |
93 |
95 |
Италия |
30,7 |
116 |
95 |
127 |
131 |
122 |
Вепикобритания |
43,7 |
101 |
94 |
89 |
91 |
89 |
ФРГ |
27,8 |
106 |
93 |
82 |
110 |
114 |
Канада |
38 |
58 |
83,5 |
93 |
91 |
95 |
СССР (Россия) |
203 |
308 |
443 |
617 |
282,5 |
276 |
Китай |
Нет данных |
215 |
226 | |||
Испания |
Нет данных |
69 |
69 | |||
Нидерланды |
Нет данных |
63,5 |
64,5 | |||
Бразилия |
Нет данных |
83,5 |
90 | |||
Венесуэла |
Нет данных |
62 |
67 | |||
Саудовская Аравия |
Нет данных |
82,5 |
87 | |||
Иран |
Нет данных |
60 |
73,5 | |||
Всего в мире |
700 |
1336 |
1527 |
1778 |
3924 |
4057 |
В послевоенное время в СССР было построено много новых нефтеперерабатывающих заводов, в т. ч. Омский, Киришинский, Ангарский, Нижнекамский, Пермский, Волгоградский – в России; Кременчугский, Лисичанский – на Украине; Чимкентский, Павлодарский, Мангышлакский – в Казахстане; Красноводский и Чарджоуский – в Туркмении; Ферганский – в Узбекистане; Новополоцкий и Мозырский – в Белоруссии;. Мажейкский – в Литве.