Очистка нефтепродуктов

Нефтепродукты, получаемые при переработке нефти содержат примеси: олефины, серо-, азот-, кислородсодержащие соединения. Эти примеси – причина нестабильности свойств нефтепродуктов, полимеризации и окисления углеводородов с образованием осадков, нагара в цилиндрах двигателей, коррозии их металлических частей. Очистка нефтепродуктов – завершающая стадия их производства.

Очистка щелочами (едким натром, преимущественно) применяется для удаления кислот и серосодержащих соединений (нафтеновых и жирных кислот, фенола, сероводорода).

Сернокислотную очистку ведут концентрированной серной кислотой (90-93% H₂SO₄) для удаления олефинов (непредельных углеводородов), смолистых, азот- и серосодержащих соединений. В результате сернокислотной очистки, а также в некоторых других процессах переработки нефтепродуктов в качестве отхода образуются кислые гудроны – основной твердофазный отход нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Очистку нефтепродуктов методом гидрирования проводят в присутствии алюмо-кобальт-молибденового катализатора при повышенных температуре и давлении. Водород взаимодействует с серо-, азот-, кислородсодержащими соединениями, образуя легкоустраняемые сероводород, аммиак и воду. Одновременно происходит гидрирование ненасыщенные соединений, что повышает стабильность продукта. Такая очистка позволяет использовать высокосернистые нефти для получения качественных нефтепродуктов.

К физико-химическим методам очистки нефтепродуктов относятся:

- адсорбция – поглощение поверхностью твердого тела вредных примесей, содержащихся в нефтепродуктах. В качестве поглотителей используют природные глины, через которые нефтепродукт фильтруют, либо глину перемешивают с нефтепродуктом, отстаивают и отделяют;

- абсорбция – поглощение примесей жидким реагентом (нитробензол, форфурол, дихлорэтиловый эфир). Очистка дорогая, поэтому применяется достаточно редко.

Воздействие нефтеперерабатывающих заводов на окружающую среду

Работа нефтеперерабатывающих заводов связана со следующими воздействиями на окружающую среду.

Организованные выбросы в атмосферу отводятся на улавливание веществ и обезвреживание либо на дожигание в факеле. Неорганизованные выбросы связаны с «дыханием» резервуаров, выбросами канализационных колодцев, нефтеловушек и нефтеотделителей, а также с неплотностями и разгерметизацией основного технологического процесса.

В сырой нефти и нефтепродуктах содержатся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Содержание бенз(а)пирена в нефтях украинских месторождений достигает 50-5000 мкг/м³. В процессе термической переработки его концентрация возрастает до 300 мкг/г (0,03%). Канцерогены в процессе переработки могут поступать в окружающую среду, в первую очередь, на промплощадку.

Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов имеют состав (мг/дм³):

Процесс (установка)	Нефть и нефтепродукты	Взвешенные вещества	Другие
			название	концентрация
ЭЛОУ	15000	350	хлориды фенолы ПАВы	15000 5 120
Крекинг	300	400	Na3PO4	5000
Риформинг	300	70

Состав поверхностного стока с территории нефтеперерабатывающего завода, мг/л

Показатели	Дождевой	Талый	Фон в водоемах
Взвешенные вещества Нефтепродукты ХПК БПКполн Минерализация Хлориды Сульфаты	260-3730 10-50 250-1000 30-240 300-640 15-75 50-460	310-3800 35-1280 220-910 38-260 320-740 19-90 110-375	15 - - - 433 10 15

К твердым отходам нефтепереработки относятся кислые гудроны. Этот отход представляет собой смолообразные высоковязкие массы, содержащие серную кислоту, воду и различные органические вещества. Содержание органики изменяется от 10 до 93%. По содержанию основных компонентов кислые гудроны делят на два вида:

• с большим содержание кислоты (более 5-% моногидрата),

• с высоким содержанием органической массы (более 50%).

Объемы этих отходов весьма значительны. В странах СНГ их выход оценивается в 300тыс.т в год. Степень использования не превышает 25%, что приводит к накоплению их в заводских прудах-накопителях (амбарах).

Кроме этого для этой отрасли промышленности характерно образование нефтяного шлама, выход которого составляет около 7 кг на 1 т перерабатываемой нефти. Это тяжелые нефтяные остатки, содержащие от 20 до 80% нефтепродуктов, 30-60% воды и до 45% твердых примесей. При хранении в шламонакопителях происходит расслоение таких отходов с образованием верхнего (в основном, водная эмульсия нефтепродуктов), среднего (загрязненная нефтепродуктами и взвешенными веществами вода) и нижнего (твердая фаза, пропитанная нефтепродуктами) слоя. На Надворянском НПЗ (Украина) скопилось более 40тыс.т таких шламов.

В нефтешламах и тяжелых остатках происходи концентрирование тяжелых металлов, входящих в состав нефтей.

Концентрация тяжелых металлов в нефтешламе АО «Уфимский НПЗ»:

Компонент	Концентрация, мг/кг
	В составе мех.примесей	В пересчете на нефтешлам	В золе
Cu Zn Cd Cr Co Ni Mn Mo Pb V	967,6 671,4 16,1 770,1 200,9 1698,3 566,8 2835,0 805,7 не опред.	116,11 80,5 1,9 92,4 24,1 203,8 68,0 340,1 96,6 не опред.	2938 1434 не опред. 2387 78 8342 не опред. не опред. не опред. 374

Содержание некоторых металлов в дизельном топливе, мазуте и гудроне, %*10^-4

Нефте-продукт	Металлы
	V	Ni	Fe	Cu	Mn	Cr	Zn	Ba	Pb	Co
Мазут Гудрон	59-288 88-400	13-100 85-200	40-70 до 800	до 1,2 до 3,2	0,3-0,6 до 2,0	0,2-5 до 1,4	1,2 3,4	до 2 до 10	2 10	до 1 2,2

Суммарная мощность по первичной переработке нефти в Украине достигает 52млн.т/год.

	Атмосфер-ная перегонка	Вакуумная перегонка мазута	Катал. и терм. крекинг	Гидро-очистка	Катал. риформинг	Про-во битума	Про-во масел
Лукойл-Одесский НПЗ	3500	1100	-	1500	420	191	-
Всего (Украина)	52063	17100	4073	9722	5302	1120	362

Динамика нефтепереработки в Украине, млн.т:

	1990	2001	2005	2010	2020	2030
Переработка нефти	58,5	15,0	24,0	31,0	40,0	45,0
Производство нефтепродуктов:
бензин	8,4	3,7	5,7	8,0	10,4	11,5
дизельное топливо	12,7	4,6	8,12	10,6	15,0	17,2
мазут	26,1	5,3	6,9	7,3	7,3	5,7
Глубина переработки, %	54,3	65,7	70,0	75,0	80,0	85,0

В 2002 году в Украине на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) переработано 15,4млн.т нефти с содержанием серы в 1,3%. При этом получено 44тыс.т товарной серы, а примерно 200тыс.т серы выброшено в атмосферу:

	Объем переработки нефти, тыс.т	Выпуск, тыс.т
		бензин	ДТ	мазут
Лукойл-Одесский НПЗ	2243,8/64,1	302,2	621,5	1057,7
Всего (Украина)	15385,5/29,6	3610,1	4587,4	5298,3

в знаменателе - %использования мощности.

Во всем мире глубина переработки нефти приближается к 80%, в США – к 90%, т.е. получают незначительные количества топлив, в основном нефть подвергается крекингу, риформингу, практически все нефтяные фракции подвергаются вторичной переработке.

Современные нефтехимические комплексы – это сложные предприятия, в состав которых могут входить до десятка различных крупных заводов и около сотни самостоятельных цехов.

Кроме нефтеперерабатывающего производства на нефтехимическом комплексе ведущими являются производство серной кислоты, заводы гидрирования, химического синтеза (полимеров, спиртов и т.д.). Для технологических нужд необходимы большие количества электроэнергии и тепла, поэтому строят ТЭС, а также производства необходимых катализаторов.

Лекция № 8