Методы и продукты переработки нефти

Различают первичную и вторичную переработку нефти.

В процессах первичной переработки осуществляется разделение и очищение нефти, при этом химическое строение ее компонентов не изменяется.

Вторичная переработка нефти предполагает химичес­кое превращение ее фракций (дистиллятов) вплоть до деструкции молекул с целью увеличения в них содер­жания углеводородов определенного типа.

К методам первичной переработки относятся обез­воживание, обессоливание, деэмульгирование, атмосфер­ная или вакуумная перегонка.

Обезвоживание и обессоливание производят посред­ством длительного отстаивания нефти в резервуарах. Для ускорения процессов нефть подогревают.

В случае, если нефть и буровая вода образуют устой­чивую эмульсию, проводится термохимическое и элект­рическое деэмульгирование. При термохимическом методе в нефть при температуре 50—70°C вводят деэмуль­гаторы (натриевые соли сульфокислот и др.). Электро­химический метод предполагает действие электрическо­го поля высокого напряжения.

Добытая нефть всегда содержит растворенные газы, которые улетучиваются, увлекая за собой более тяже­лые углеводороды. Для предотвращения этих потерь нефтехранилища герметизируют.

Иногда в местах добычи нефти производят ее частич­ное отбензинивание, заключающееся в нагреве до 130— 160°C с последующей ректификацией в специальных ко­лоннах-стабилизаторах под давлением 0,4—0,6 МПа. Газы и легкие бензиновые фракции, полученные в ре­зультате стабилизации нефти, в дальнейшем перераба­тываются на газовый бензин и сжиженный газ.

Перегонка нефти заключается в ее разделении на фракции (дистилляты), кипящие в определенном интер­вале температур. Перегонка нефти, осуществляемая под давлением, близким к атмосферному, называется пря­мой (атмосферной) При этом получают следующие дистилляты

Дистиллят	Температура кипения, °C
Легкий бензиновый (эфир петролейный)	30—90
Бензиновый	40—200
Лигроиновый	110—230
Керосиновый	140—300
Газойлевый	230—350
Соляровый	280—400

Остаток прямой перегонки — мазут (60—80 % мас­сы исходного сырья) обычно перегоняют под вакуумом на масляные дистилляты (веретенный, машинный, ци­линдровый). Мазут низкого качества используется как топливо. Остаток перегонки мазута — гудрон.

Перегонка нефти, при которой на первом этапе под давлением, близким к атмосферному, получают светлые нефтепродукты, а на втором из мазута под вакуумом — масляные дистилляты, называется двухступенчатой (ат­мосферно-вакуумной).

Одним из наиболее распространенных методов вторич­ной переработки нефти является крекинг (термический и каталитический).

Крекинг представляет собой процесс переработки нефти и ее фракций, связанный с распадом тяжелых уг­леводородов, изомеризацией и синтезом новых молекул. Он применяется для получения главным образом мотор­ных топлив.

Термический крекинг — это разложение продук­тов перегонки нефти, в основном низкосортных видов тяжелого остаточного нефтяного сырья, при температуре 470—750°С и давлении, достигающем 4,0—6,0 МПa.

Наиболее распространенным является глубокий крекинг керосиногазойлевых фракций для получения бензина. Он проводится при температуре 500—520°C и давлении до 5,0 МПа. Выход бензина при этом дости­гает 60—70 %.

Тяжелые нефтепродукты (мазут, гудрон и др.) под­вергаются термическому крекингу низкого давления, осуществляемому при температуре 500—600°C и не­большом давлении. Такой процесс называют также коксованием. Его проводят с целью получения га­зойля, используемого для производства моторных топ­лив, и кокса (выход до 20%), применяемого для изго­товления электродов и в других целях.

Различают также высокотемпературный кре­кинг (пиролиз), осуществляемый при температуре 650— 750°C и давлении, близком к атмосферному. Этот про­цесс дает возможность перерабатывать тяжелое остаточ­ное нефтесырье в газ, используемый в химической про­мышленности, а также получать ароматические углево­дороды (бензол, толуол, нафталин и др.).

Получаемые в результате термического крекинга бен­зины маловосприимчивы к тетраэтилсвинцу. Поэтому они в дальнейшем подвергаются термическому рифор­мингу.

Каталитический крекинг (крекинг с примене­нием катализаторов) служит для получения основного компонента высококачественного бензина с октановым числом до 85, а также керосиногазойлевой фракции, ис­пользуемой в качестве дизельного или реактивного топ­лива.

Применение катализаторов позволяет снизить темпе­ратуру (450—520°C) и давление (0,2—0,3 МПа) процес­са, увеличить выход и повысить качество бензинов по сравнению с термическим крекингом.

Сырье каталитического крекинга — обычно газойль, из которого получают 30—40 % бензина, 45—55 % ката­литического газойля, 10—20 % газа и 3—6 % кокса. В качестве катализаторов используют синтетические или природные алюмосиликаты.

Для переработки средних и тяжелых нефтяных фрак­ций с большим содержанием сернистых и смолистых соединений большое распространение получил катали­тический крекинг в присутствии водорода (гидрокре­кинг).

Он осуществляется при температуре 350—450°C, давлении водорода 3—14 МПа и его расходе на 1 м³ сырья 170—350м³.

При этом выход светлых нефтепродуктов возрастает до 70 %. Снижается также содержание в них серы. Для переработки различных видов нефтепродуктов, включая газы нефтепереработки и остатки перегонки, применяют крекинг с водяным паром. Он осуществляется при темпе­ратуре 650—800°C. Его преимущества — низкое коксо­образование и большой выход олефинов.

К методам вторичной переработки нефти относятся также алкилирование (для получения изооктана и дру­гого высокооктанового топлива), деструктивная гидро­генизация (для увеличения выхода легких и светлых нефтепродуктов), синтез углеводородов из газов (для превращения в жидкое состояние углеводородов, нахо­дящихся в газах крекинга) и др.

Получаемые нефтепродукты нуждаются в очистке от нежелательных примесей. Различают химические и фи­зико-химические очистки.

К химическим очисткам относятся кислотная, щелоч­ная и селективная.

Кислотная очистка заключается в обработке нефте­продуктов, в основном масляных дистиллятов, концент­рированной серной кислотой, растворяющей смолы и не­которые другие нежелательные соединения.

Щелочная очистка (выщелачивание) — обработка масляных дистиллятов щелочью для удаления из них органических кислот, остатка серной кислоты после кис­лотной очистки и сернистых соединений.

Селективная (избирательная) очистка представляет собой обработку нефтепродуктов специально подобран­ным растворителем, который не смешивается с данным дистиллятом, но растворяет смолы, кислые продукты и другие нежелательные вещества. В качестве таких растворителей применяют ацетон, фенол, нитробензол, фурфурол и др.

Разновидностью селективной очистки является де­парафинизация масляных дистиллятов. Она осущест­вляется с помощью смеси метилкетона, бензола, толуо­ла и других растворителей и имеет целью удаление твердых при обычных температурах парафиновых угле­водородов, повышающих температуру застывания масел.

К физико-химическим очисткам относятся контакт­ная и гидроочистка.

Контактную очистку осуществляют введением в неф­тепродукт отбеливающих глин, обладающих сорбцион­ной (поглотительной) способностью. Процесс очистки включает тщательное перемешивание порошкообразной глины с дистиллятом, выдержку в течение определен­ного времени получаемой смеси и ее фильтрование. В ре­зультате такой очистки снижается содержание смол.

В последние годы для лучшего удаления сернистых соединений, особенно при производстве дизельного топ­лива, широко используют гидроочистку, т. е. обработку сырья водородом при повышенных температурах и дав­лении в присутствии катализаторов.