14 Фракционный состав нефтей

Перегонка нефти – процесс разделения её на фракции по температурам кипения (отсюда и термин «фракционирование») – лежит в основе переработки нефти и получения при этом разных видов топлив, смазочных масел и других ценных химических продуктов. Первичная перегонка нефти является первой стадией изучения её химического состава.

Фракционный состав отражает зависимость количества выкипающего продукта от повышения температуры кипения. Такая зависимость наблюдается для любых смесей разно кипящих веществ. В основе всех методов определения фракционного состава нефти лежит процесс дистилляции – тепловой процесс разделения сложной смеси углеводородов нефти на отдельные фракции с различными температурными интервалами кипения путём испарения нефти с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров.

В зависимости от числа ступеней конденсации паров различают три варианта дистилляции нефти:

• простая дистилляция, когда образующиеся при испарении нефти пары полностью конденсируют;

• дистилляция с дефлегмацией, когда из образовавшихся при испарении нефти паров конденсируют часть высококипящих фракций, возвращая их в виде флегмы (конденсата) в кипящую нефть, а оставшиеся пары, обогащённые низкокипящими компонентами, полностью конденсируют;

• ректификация – дистилляция с многократно повторяющейся дефлегмацией паров и одновременным испарением низкокипящих компонентов из образующейся флегмы, чем достигают максимальной концентрации низкокипящих фракций в парах до их полной конденсации.

Основные фракции, выделяемые при первичной перегонки нефти:

1. Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к.(начала кипения, индивидуальной для каждой нефти) до 150-250ºС (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа- или другого специального бензина).

Данная фракция является смесью алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов углерода в молекулах.

2. Керосиновая фракция – это нефтяной погон с температурой н.к. от 150-180ºС до 270-280 ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 10-15 атомами углерода в молекуле.

Используются в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.

3. Газойлевая фракция – температура кипения от 270-280ºС до 320-350ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 14-20 атомами углерода в молекулах. Используется в качестве дизельного топлива.

Первые три фракции называют ещё светлыми фракциями, выкипающие до температуры 320-350ºС при давлении, несколько превышающим атмосферное.

4. Мазут – остаток после отгона перечисленных выше фракций с температурой кипения более 320-350ºС.

Мазут используют как печное топливо, подвергают дальнейшей переработке с помощью крекинга или перегонки при пониженном давлении (вакуумной перегонке) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьём для каталитического крекинга с целью получения высокооктановых компонентов бензина).

Мазут и полученные из него фракции называют тёмными.

5. Гудрон – почти твёрдый остаток после отгона от мазута масляных фракций. Из него получают так называемые остаточные масла и битум, из которого путём окисления производят асфальт, используемый при строительстве дорог и т.п. Из гудрона и других остатков вторичного происхождения может быть получен путём коксования кокс, применяемый в металлургической промышленности.

Вариант 1

12. Какие основные физические параметры нефти существенно влияют на характеристику её товарных качеств?

Вариант 2

12. Укажите факторы, влияющие на величину плотности нефти, и методы её определения.

Вариант 3

12. Опишите влияние вязкости на свойства нефти и нефтепродуктов и факторы, влиящие на её величину.

Вариант 4

12. Укажите температурные характеристики нефти и нефтепродуктов.

Вариант 5

12. Охарактеризуйте общие принципы классификации нефтей по плотности и групповому составу.

Вариант 6

12. В чём суть химической классификации нефтей по Ал.Петрову?

Вариант 7

12. Основные положения технологической классификации товарных нефтей согласно ГОСТ Р 51858-2002.

Вариант 8

12. Определите шифр нефти по ГОСТ Р 51858-2002 и приведите примеры её использования: нефть (при поставке потребителю в России) массовой доли серы 2,25%, плотностью при 20°С 870,0 кг/м³; концентрации хлористых солей 220мг/дм³, массовой доли воды 0,40%, массовая доля сероводорода 30 млн^-1, массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме 40 млн^-1.

Вариант 9

12. Охарактеризуйте фракционный состав нефти и методы его определения.

Вариант 10

12. Охарактеризуйте гудрон. Какие продукты получают из гудрона? Какой товарный продукт получается при окислении гудрона?

15 Основные методы переработки нефтей

Различают три варианта переработки нефти: по топливному, масляному и нефтехимическому способам (рис.3).

Топливный вариант предполагает получение из мазута широкой фракции вакуумного газойля 350-490°С, которая служит сырьём для процесса каталитического крекинга. При этом в качестве целевого продукта получают высокооктановый компонент товарного бензина.

Масляный вариант нефтепереработки заключается в получении из мазута узких масляных фракций различной вязкости с помощью вакуумной перегонки: дистиллятных с пределами выкипания 300-400°С,  350-420°С, 420-500°С и остаточной > 500°С.

Нефтехимический вариант переработки нефти осуществляется при переходе от нете- и газопереработки к нефтехимии. Сырьём для нефтехимического варианта переработки нефти является углеводородное сырьё в виде газообразных и жидких углеводородных фракций нефте- и газопереработки либо индивидуальных продуктов (например, этана для процесса пиролиза или бутана для процесса дегидрирования). На установках нефтехимических комбинатов получают алкены – от этилена до пентилена, арены – от бензола до ксилолов. На данный момент в ассортименте продуктов органического синтеза числится около 15000 продуктов, каждый из которых является сырьём для дальнейшего синтеза. Полученный огромнейший ассортимент органических продуктов превращают в пластмассы, синтетические товары: каучуки, волокна, моющие средства и растворители, причём каждая из названных групп продуктов включает в себя десятки и сотни наименований. Отечественным отраслевым институтом ВНИИНП был введён показатель «глубина переработки нефти», характеризуемый относительным количеством дистиллятных нефтепродуктов, которые можно получить из нефти в результате первичных и вторичных процессов нефтепереработки за вычетом котельного топлива и безвозвратных потерь.

Методы переработки нефти различны и их можно разделить на две группы: физические и химические.