1.3. Фракции, получаемые при первичной переработке нефти и направления их использования. Варианты переработки нефти.

Перегонка (фракционирование) нефти - физический метод разделения нефти на смеси углеводородов более простого состава - фракции. Фракции, получаемые в процессе перегонки нефти различаются температурами начала и конца кипения (t_нк и t_кк).

Таким образом, под нефтяной фракцией понимают часть нефти, которая выкипает в определенном интервале температур. В зависимости от интервала температур выкипания и назначения, фракции имеют соответствующие названия, например бензиновые, керосиновые, дизельные фракции и т.д.

Каждая нефть характеризуется своим фракционным составом, т.е. содержанием в ней (в % мас.) бензиновых, керосиновых и т.д. фракций. Фракционный состав - важный показатель качества нефти и имеет исключительно важное практическое значение, поскольку показывает, какие фракции и в каком количестве содержатся в данной нефти. Фракционный состав нефти, содержание и качество фракций из нее позволяют выбрать ассортимент нефтепродуктов и схему первичной перегонки нефти.

В составе нефтей, поступающих на НПЗ, практически всегда содержится в растворенном виде углеводородный газ, который состоит преимущественно из пропана и бутанов. Пропан-бутановую фракцию получают в сжиженном или газообразном состоянии и используют в качестве топлива или сырья газофракционирующей установки.

На установках первичной перегонки нефти бензиновые фракции получают как широкого, так и узкого фракционного состава. Обычно широкую бензиновую фракцию НК-180 ⁰С (28-180 ⁰С) подвергают вторичной перегонке на узкие фракции. На нефтеперерабатывающем заводе возможно получение следующих узких бензиновых фракций:

- фракция 28-62 или 28-70 ⁰С используется в качестве легкокипящего компонента товарного бензина, если октановое число фракции достаточно высокое, или как сырье установки каталитической изомеризации с целью повышения октанового числа фракции;

- фракция 62 (70)-85 ⁰С - бензольная фракция;

- фракция 62 (70)-105 ⁰С - бензольно-толуольная фракция;

- фракция 110-140 ⁰С - ксилольная фракция;

- фракция 62 (70)-140 ⁰С - бензольно-толуольно-ксилольная фракция.

Эти фракции используют в качестве сырья установок каталитического риформинга с целью получения ароматических углеводородов - бензола, толуола, изомерных ксилолов и этилбензола;

- фракции 85-180, 105-180 и 140-180 ⁰С (чаще их смесь) также используют в качестве сырья установок каталитического риформинга при производстве высокооктанового компонента товарного бензина.

На установках первичной перегонки нефти для производства реактивных топлив чаще всего получают керосиновые фракции, имеющие температуру начала кипения в пределах 135 – 195 ⁰С (бывает исключение) и температуру конца кипения в пределах 280 – 300 ⁰С (иногда 315 ⁰С). Пределы выкипания керосиновых фракций зависят от вида получаемого реактивного топлива.

Для производства осветительных керосинов используют фракции, выкипающие в интервале температур 150 – 350 ⁰С.

На установках перегонки нефти получают и другие бензино-керосиновые фракции, применяемые как растворители.

Пределы выкипания дизельных фракций зависят от их последующего использования. Так, для производства летнего дизельного топлива получают фракции, выкипающие в пределах 180 – 360 ⁰С, а для производства зимних (арктических) сортов - в пределах 160 - 340 (330) ⁰С.

Кроме того, из высокопарафиновых и парафиновых нефтей выделяют фракции, выкипающие в пределах 200 - 340 ⁰С. Эти фракции используют как сырье установок депарафинизаиии с целью получения жидких парафиновых углеводородов.

Нефтепродукты, выкипающие в пределах 28 - 360 ⁰С, называют светлыми и их получают ректификацией нефтей в промышленных условиях при давлении близком к атмосферному - 0,12 - 0,40 МПа. Остаток нефти после атмосферной перегонки - мазут, выкипающий выше 360⁰С. В мазуте концентрируются высокомолекулярные соединения, склонные к реакциям разложения и уплотнения при повышенных температурах, вот почему перегонку мазута осуществляют под вакуумом (остаточное давление - 10-110 мм рт. ст.).

Если вакуумная перегонка не предусмотрена, мазут используют для получения котельных топлив.

Вакуумную перегонку мазута в промышленных условиях осуществляют по топливному или масляному вариантам. При топливном варианте получают вакуумный газойль - фракцию 350 (360) – 500 ⁰С (или легкий вакуумный газойль - фракцию 350 – 420 ⁰С и тяжелый вакуумный газойль – фракцию 420 - 500 ⁰С) и остаток вакуумной перегонки - гудрон. Гудрон - наиболее тяжелая часть нефти.

При глубокой вакуумной перегонке получают утяжеленный вакуумный газойль - фракцию 360 - 530 (540) ⁰С, а иногда 360 – 580 ⁰С.

При вакуумной перегонке мазута по масляному варианту получают гудрон и следующие фракции (один из возможных вариантов):

- фракция 350 – 400 ⁰С - верхний (легкий) дистиллят;

- фракция 400 – 450 ⁰С - средний дистиллят;

- фракция 450 – 500 ⁰С - нижний (тяжелый) дистиллят.

В настоящее время получают и более узкие масляные дистилляты в количестве 4 - 5.

Масляные дистилляты используют в качестве сырья процессов производства дистиллятных, а гудрон - остаточных базовых масел.

Кроме того, гудрон используют для производства битума, кокса и котельного топлива на соответствующих установках производства битума, коксовния и висбрекинга.

Из нефти при ее переработке могут быть получены топлива, масла и другие нефтепродукты. Для выбора ассортимента получаемых продуктов необходимо учитывать потребности рынка, качество исходной нефти и ее фракций и требования стандартов к качеству товарных нефтепродуктов.

Основную массу нефтепродуктов, получаемых при переработке нефтей и нефтяных фракций, используют в качестве горючих и смазочных материалов. Часть нефтяного сырья расходуется на производство битумов, технического углерода, электродного кокса, парафинов, жидких парафиновых углеводородов, растворителей, ароматических углеводородов и другого сырья для нефтехимии.

Жидкие топлива, получаемые из нефти, подразделяются на следующие типы:

 авиационные и автомобильные бензины;

 реактивные топлива;

 дизельные топлива;

 котельные топлива;

 газотурбинные топлива;

 судовые топлива;

 печное бытовое топливо.

В зависимости от ассортимента получаемых нефтепродуктов различают четыре типа НПЗ - топливный, топливно-масляный, топливно-нефтехимический и топливно-масляно-нефтехимический (комплексный).

В зависимости от выработки светлых нефтепродуктов на заводе, переработка нефти может быть неглубокой, средней и глубокой. Наиболее экономически выгодным является глубокий вариант переработки нефти, при котором получают максимально возможный выход светлых нефтепродуктов - автомобильных и авиационных бензинов, реактивных и дизельных топлив. При глубоком варианте переработки нефти на нефтеперерабатывающем заводе предусматривается набор вторичных процессов переработки нефти, позволяющих получать светлые нефтепродукты из тяжелых нефтяных фракций и остатков - мазутов, вакуумных газойлей и гудронов. К таким процессам относят каталитический крекинг, гидрокрекинг, коксование и висбрекинг. Переработка заводских газов в этом случае направлена на производство компонентов моторных топлив.

По топливно-масляному варианту переработки нефти наряду с топливами получают смазочные масла. Для производства смазочных масел обычно подбирают нефти с высоким выходом базовых масел (не менее 8 %мас. на нефть), имеющих достаточно высокий индекс вязкости (85 пунктов и выше).

При топливно-нефтехимическом и комплексном варианте переработки нефти могут быть предусмотрены процессы по производству сырья для нефтехимической промышленности - этилена, пропилена, бутиленов, ароматических углеводородов и др. Кроме выработки моторных топлив и масел, сырья для органического синтеза осуществляют производство серы, серной кислоты, присадок для топлив и смазочных масел и др.