Основы переработки нефти
Впервые переработку нефти на заводской установке, представляющей собой перегонный куб периодического действия, осуществили русские крепостные братья Дубинины в 1823 г.
Прежде чем нефть поступает на переработку, она подвергается специальной подготовке в целях удаления из нее воды вместе с растворенными солями.
В современных условиях первичная переработка нефти проводится на нефтеперерабатывающих установках (рис. 4.1), состоящих из трубчатой печи, ректификационной колонны, холодильника, теплообменника, конденсатора-газоотделителя, испарительной колонны и насоса.
Процесс разделения нефти на топливные, а мазута на масдистилляты происходит следующим образом.
Подаваемая насосом нефть под давлением около 1 МПа проходит через теп-обменники дистиллятов и поступает в небольшую испарительную колонну, откуда легкокипящая часть нефти идет в ректификационную колонну, а основная масса поступает в трубчатую печь. Нефть, проходя по змеевику, плавно нагревается топочными газами, движущимися сверху вниз, до температуры 330...350 °С, а затем частично испаряется. Смесь паров нефти и неиспарившейся ее части из змеевика трубчатой печи поступает в ректификационную колонну.
Легкокипящие фракции в паровой фазе достигают верха колонны и вместе с испарившимся оросителем отводятся из колонны в конденсатор-газораспределитель, где одна часть их переходит в жидкую фазу, а другая остается газообразной.
Более тяжелые топливные фракции отводятся из колонны через холодильники и отбираются при температуре дистиллята:
бензиновый - 40...205 °С,
керосиновый - 140...300 °С,
газойлевый - 230...250 °С.
В остатке получается мазут, который далее используется в качестве сырья для получения масляных дистиллятов по аналогичной схеме.
При разгоне мазута на ректификационной колонне получаются из легкокипящих фракций маловязкие смазочные масла типа индустриальных, из высококипящих — средние и тяжелые масла, в том числе и моторные.
Этот способ переработки нефти называется физическим.(процесс протекает без нарушения структуры углеводородов конечного продукта и исходного сырья.)
Для увеличения количества и качества получаемых продуктов нефть подвергается деструктивной переработке за счет изменения структуры углеводородов высокомолекулярного исходного сырья. Этот способ называется химическим.
Основными методами деструктивной переработки нефти являются
термический и
каталитический крекинги.
Термический крекинг предусматривает переработку сырья при температуре 450...500 °С и давлении 2...5 МПа. Под действием температуры и давления сложные молекулы сырья расщепляются на менее сложные, входящие в состав бензина и газа.
Сырьем термического крекинга являются тяжелые остатки от перегонки нефти.
Впервые патент на процесс термического крекинга и установку по химической переработке нефти получил в 1891 году русский инженер В.Г. Шухов.
Каталитический крекинг протекает при температуре 430...530° С и атмосферном давлении (в отличии от термического крекинга, где давления достаточно высокие) при наличии катализатора, который способствует образованию в составе получаемого бензина наиболее желательных углеводородов.
Сырьем для каталитического крекинга является вакуумный дистиллят, получаемый при первичной перегонке нефти, а также дизельные фракции, газойли коксования термического крекинга и гидрокрекинга.
В качестве катализатора применяют алюмосиликаты.
Впервые каталитический крекинг в промышленных масштабах был реализован Э. Гудри в 1936 году.
В последние годы широкое распространение получил
риформинг - процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина.
При термическом риформинге, как и при каталитическом крекинге, основная цель состоит в превращении низкооктановых бензиновых компонентов в более высокооктановые. Процесс обычно применяется к парафиновым фракциям прямой перегонки, кипящим в пределах 95...205° С. Более легкие фракции редко подходят для таких превращений.
Два основных вида риформинга - термический и каталитический.
В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии как высокой температуры, так и катализаторов.
Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминийоксидный или алюмосиликат-ный носитель.
Все большее распространение получает гидрокрекинг -процесс каталитической переработки нефтяных фракций и остаточных продуктов дистилляции нефти (мазута, гудрона) под давлением водорода в целях получения бензина, дизельного топлива и топлива для реактивных двигателей. Гидрокрекинг осуществляется при температуре 260...450 °С и давлении 5...20 МПа на цеолитсодержащих катализаторах.
Для улучшения качества топлива и масла подвергаются очистке. Снижение кислотности, удаление сероводородов и уменьшение содержания меркаптанов достигаются щелочной очисткой топлива.
Для повышения химической стабильности топлива к нему добавляют антиокислительные присадки (ингибиторы).
Для удаления вредных компонентов из масел они подвергаются депарафицизации, кислотной или селективной очистке, доочистке отбеливающими землями, гидрогенизационной очистке.
Остальные продукты, кроме того, подвергаются деасфальтизации, т. е. удалению асфальтосмолистых веществ. Для улучшения свойств базовых масел к ним добавляют различные присадки.
В настоящее время промышленностью выпускается широкая гамма товарных сортов продукции как нефтяного происхождения, так и полученной синтетическим путем.
Классификация эксплуатационных материалов
