Новые технологии переработки нефти и газа. Современная нефтепереработка. Россия и мир. Способы перегонки нефти

Качество добываемой нефти – это основной фактор, влияющий на рынок нефтепереработки.

Специалисты отмечают, что за последние годы вектор добычи сырой нефти сдвигается в пользу извлечения продукта высокой вязкости (тяжелой нефти). Это движение отражается и на перерабатывающих сырье заводах, изменением производственных структур и технологического оборудования.

История нефтепереработки

Формирование черного золота – это процесс, который занимает в природе до 330-360 миллионов лет, найти сырую нефть можно на глубине в десятки метров или же на километровых глубинах. История добычи на территории СССР начинается с 1847 года, когда в Баку была сделана первая скважина, что впоследствии сделало этот регион первопроходцем в добыче сырой нефти. Развитие нефтедобычи и переработки по историческим датам:

Польский химик Лукасевич, который занимался фармацевтикой, предложил в 1853 году применять керосин как источник света в процессе его горения. Он же открыл процесс извлечения керосина из нефти и сделал первую керосиновую лампу. Лукасевич построил в Австрии первый завод перегонки нефтепродуктов.

1859 год ознаменовался первыми скважинами в США, в штате Пенсильвания, когда их бурили для добычи воды, а попадали на нефтеносные пласты. Ценность этого продукта уже была известна, важен был процесс легкой добычи этого сырья.

Кавказ 1866 года (промысел Кудакин), добыча нефти, организация первой буровой.

Согласно статистике, в конце двадцатого века запасы всей нефти составляли немногим более триллиона баррелей. Баррель – это единица меры нефти, которая приравнивается к 159 литрам. Как эталон качества, принимается сорт нефти «Brent». Чем больше отличий от эталонного барреля, тем дешевле нефть.

Современный рынок и перспективы нефтепереработки

Природные ископаемые всегда ценны для государства, но нефть является основным показателем богатства страны, вокруг нее выстраивается экономика государства. Россия – это передовая страна по добыче сырой нефти, которая входит в первую тройку лидеров по нефтедобыче. Кроме РФ в лидерах находятся Саудовская Аравия и США. В первой тройке идет постоянная борьба за лидерство по рейтингу нефтедобычи.

Активная добыча углеводородов ведется в таких странах, как:

Китай;
Ирак;
Иран;
Канада;
Кувейт;
Венесуэла.

Рейтинг добычи нефти, не зависит от объема имеющихся в стране разведанных объемов нефти. В последнее время для поддержания стоимости этого продукта, страны ОПЕК совместно с Россией приостанавливают количество добываемого сырья.

Нефтедобыча, нефтепереработка и нефтехимия предприятия

Компания Vygon Consulting, проводящая в России консалтинговые исследования, провела мероприятие по исследованию и анализу состояния нефтяной отрасли на 2016 год и перспективному развитию ее до 2018 года.

Результаты этого исследования следующие:

Зафиксировано снижение объемов переработки сырой нефти в 2016 году объем недополученных продуктов составил 3,5 миллионов тонн.

С восстановлением стоимости барреля нефти 2017 год ознаменуется ростом объемов переработки на 2 миллиона тонн и по итогам 2018 года на 8 миллионов тонн продуктов, что вернет изначальные на 2014 год 289 миллионов тонн нефтепродуктов. Достигается рост следующими действиями: модернизация процессов производства, оптимизация структуры предприятия НПЗ, увеличение маржи.

Рост объема переработки сырья растет из-за правильных действий с НК РФ, по отношению к НПЗ, что дало возможность сохранить финансовые позиции российских нефтяных компаний на рынке.

Специалисты отмечают, что современный экспорт продуктов нефтепереработки имеет вектор направления, это Ближний Восток (Иран), Африка.

Продукция нефтепереработки и нефтехимии

Россия, это один из мировых лидеров по выпуску нефтепродуктов и переработки сырой нефти. На территории РФ работает больше 50 предприятий по направлению нефтехимия и переработка исходного сырья, это: РНК, Омск НПЗ, Лукойл-Норси, другие предприятия. Все они имеют тесный контакт с добывающими компаниями: Роснефть, Газпром, Лукойл, Сургутнефтегаз.

Специалисты акцентируют внимание, что топливная отрасль, это не одно предприятие, а совокупность нескольких отраслей взаимно связанных. НПЗ – комплекс, который с помощью технологических линий, цехов и агрегатов, при наличии вспомогательных служб выпускает необходимый объем нефтепродуктов, а также изготавливает сырье для нефтехимии.

Предприятия переработки специалисты делят на группы:

топливное направление НПЗ;

нефтехимический и топливный профиль НПЗ;

топливо-масляное направление НПЗ;

предприятия топливо-нефтехимического и масляного направления.

Три основных сегмента нефтепереработки в РФ:

предприятия НПЗ – крупные, это 27 объектов, суммарно перерабатывают 262 миллиона тонн сырья за год;

предприятия, перерабатывающие нефть и газ, сектор Газпрома, суммарно 8,4 миллиона тонн за год;

небольшие предприятия НПЗ, более 50 объектов, имеющих суммарную переработку около пяти миллионов тонн за год.

Итогом работы НПЗ на территории России является получение нефтепродуктов: моторное масло, бензин разных марок, авиационное топливо, керосин, ракетное топливо, мазут и другие тяжелые фракции.

Стратегия развития отрасли, это надежное обеспечение продуктами переработки государственных и частных структур в РФ.

Нефтепереработка Казахстана

На территории Казахстана в 2017 году уже добыто больше 28 миллионов тонн нефти, это в два раза выше показателей прошлого года за этот же временной период. Увеличение объемов добычи характеризуется способностью переработки сырья. Канат Бозумбаев, министр энергетики республики, отметил, что увеличение добычи стало возможно из-за пуска нового месторождения, Кашаган.

На фактор роста повлияли своевременно модернизированные НПЗ: Атырауское предприятие переработки, Шымкентское и Павлодарское предприятия. В ходе модернизации производств было установлено новое оборудование, произведена наладка новых технологических процессов. Продукты этих НПЗ позволяют полностью закрыть потребности Казахстана в нефтепродуктах. Хотя итоги 2016 года показали зависимость Казахстана в поставках бензина на 40% от потребностей, в основном, это высокооктановые марки.

Нефтепереработка в США

Для специалистов и экспертов показатели запасов нефти в США являются индикатором котировки этого продукта между его спросом на рынке и существующих предложений. Информацию о количестве нефти в США публикует API (American Petroleum Institute), институт нефти Америки.

В еженедельный отчет входит:

количественный запас бензина;
сколько нефти в запасе;
наличие керосина;
количество мазутного топлива;
сколько дистиллятов.

Перечисленные продукты в американской переработке нефти занимают 85%. Есть и другой отчет, который представляет независимая структура – Энергетическое агентство Америки EIA.

Единственная разница в цифрах состоит и в том, что: агентство EIA – указывает данные от министерства Энергетики США, агентство API – это прогнозы на ближайшее время.

Цифры отчетов сказывают на все политике в области продажи нефти. Это связано с тем, что чем больше фактические запасы стратегических природных ископаемых в США, тем ниже цены на нефть на мировом рынке.

Крупные центры нефтепереработки США

Америка в добыче нефти всегда находится в первой тройке, постоянный запас колеблется в пределах 20,8 миллиарда баррелей, что составляет 1,4% мировой добычи «черного золота».

Центры нефтепереработки в США располагаются вдоль побережья атлантического океана:

портовые объекты для переработки импортной нефти, Северо-Восток США;
центры переработки вдоль магистральных транспортных каналов подачи нефти.

В экономике США прибыль, получаемая от продажи продуктов переработки нефти, занимает существенную позицию, это почти 7% от всего ВВП, 36,7% нефти в Америке расходуется на энергетические нужды.

Добыча сланцевой нефти для Америки необходимость, чтобы понизить зависимость от сырья Саудовской Аравии, Нигерии, Канады, Венесуэлы, других стран.

Компания WBH Energy, является лидером в добыче нефти, а наиболее освоенными районами считаются: Аляска, шельфовая добыча в Мексиканском заливе, Калифорния, Техас. До 2015 года в США был запрет на экспорт собственной нефти, сейчас его сняли, для привлечения европейского рынка на реализацию собственного сырья.

Компании и заводы нефтепереработки в России

Рассмотрим топ 5 крупных и передовых предприятий НПЗ в России, которые суммарно уже перерабатывают около 90 миллионов тонн сырой нефти.

НПЗ город Омск, «Газпром Нефть ОНПЗ», структура Газпрома России, владелец Газпром Нефть, год строительства 1949, год пуска в эксплуатацию 1955 год. Мощность предприятия 20,88 миллиона тонн. Отношение переработки к выпускаемой продукции (глубина переработки), достигает 91%. Продукция завода: топливо разных марок, кислоты, битум, другая продукция. На предприятии следят за экологической чистотой, выбросы в атмосферу сократились по сравнению с 2000 годом в пять раз.

Киришский НПЗ, «Киришинефтеоргсинтез», это завод Сургутнефтегаза, который имеет мощность 20,14 миллиона тонн, расположен в ленинградской области город Кириши, пуск в эксплуатацию в 1966 году. Глубина перерабатываемого сырья 54%. Отличительная черта производства, это выпуск не только ГСМ, но также: аммиак, ксилол, битум, растворители, газ. Нет фиксаций вредных выбросов в атмосферу.

Рязанский НПЗ, «Рязанская нефтеперерабатывающая компания, структура Роснефти. Имеет мощность 18,81 миллиона тонн. Продукция завода: автомобильный бензин разных марок, дизельное топливо, котельное топливо, авиационный керосин, битумы для строительной отрасли и дорожных работ. Глубина переработки достигает 68%. На заводе работает центр исследований экологии в регионе, ежегодно производятся лабораторные исследования и замеры вредоносных выбросов в атмосферу.

Предприятие компании Лукойл «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», город Кстово, Нижегородская область. Мощность предприятия 17,1 миллиона тонн, пуск завода в эксплуатацию в 1958 году. Глубина переработки до 75%. Предприятие города Кстово производит около 70 видов продукции, включая топливо и ГСМ, кроме этого есть собственная специфика, это выпуск пищевого парафина.

Предприятие «Лукойл-Волгограднефтепереработка», год пуска в эксплуатацию в 1957 году, с 1991 года является структурой компании Лукойл. Перерабатывает сырье с глубиной 93%. Мощность предприятия 15,71 миллиона тонн, выпускает продукцию: сжиженный газ, бензин, дизельное топливо, до 70 видов наименований продукции.

Специалистами отмечается увеличение глубины переработки сырой нефти в РФ, увеличение первичной переработки сырья, наращивание мощности предприятиями, этим улучшается качество выпускаемой продукции. Одновременно замечается активная позиция НПЗ в борьбе на уменьшение вредных выбросов и загрязнений атмосферы.

Центры, комплексы и объекты нефтепереработки

Нефть не применяется в сыром виде, она нуждается в первичной и вторичной переработке, чем занимаются центры и комплексы по всему миру.

Россия считается лидером добычи, но не является лидером переработки «черного золота», мировые центры располагаются по рейтингу:

Соединенные штаты Америки;
Япония;
Германия;
Франция;
Китай;
Англия;
Бразилия;
другие государства.

Объемы российской продукции переработки на рынке представлены следующими компаниями: Лукойл, «Салаватнефтеоргсинтез», «Уфаоргсинтез», «Башкирия химия» и другие компании.

В Московской области и в промышленной зоне столицы располагаются следующие передовые предприятия нефтехимии: «Полимерия», «АкваХим», «Роспоставка», «ХимЭкспресс», и другие предприятия.

Эксплуатация объектов нефтепереработки

Объекты нефтепереработки, это сложные по организации системы, которые решают задачи переработки углеводородного сырья в продукцию товарного вида или в полуфабрикаты для нефтехимии.

Основные элементы, входящие в эксплуатацию объектов НПП:

реакторы и технологические трубопроводы;

колонные аппараты;

резервуары и компрессорное оборудование совместно с насосами.

Кроме, основного оборудования и установок в эксплуатации объектов НПП задействовано оборудование, обеспечивающее технологический процесс:

электрические шкафы и другое электротехническое оборудование;

системы контрольной измерительной аппаратуры;

инженерные системы водного снабжения.

Количество элементов, принимающих участие в эксплуатации объекта НПП, из-за которых может возникнуть аварийная ситуация вследствие их вывода из эксплуатации (поломки), достигает разных значений от сотен до тысяч. По этой причине важно своевременно проводить анализ рисков технологической системы. Существуют специальные методики для проведения подобных расчетов.

Технологии нефтепереработки

Переработка нефти на предприятиях НПЗ заключается в прохождении сырья нескольких стадий:

Деление исходного сырья по фракциям, параметр, отвечающий за это, температура кипения.

Применение химически соединений в переработке полученных объединений, получение товарного продукта.

Процесс смешивания составляющих с добавлением специальных смесей.

Нефтехимия – это научное отделение, которое занимается тщательной переработкой исходного сырья. Задачей этого направления является получение конечного продукта из нефти, а также полуфабрикатов для химической отрасли.

Основная продукция - это аммиак, кетон, кислота, спирт, альдегиды и другие соединения. Для получения нефтехимической продукции сейчас используется только 10% из добытой нефти и переработки ее.

Основные технологические процессы и способы нефтепереработки

Основные процессы переработки нефти, это первичные, которые не делают химического воздействия на исходное сырье, происходит деление добываемой нефти на фракции, а также вторичные, когда ставится задача получения больших объемов топлива воздействием на химическую структуру нефти и получением более простых соединений.

Первичный процесс состоит из трех стадий:

подготовительный этап добытой нефти, проводится очистка и удаление газов с водой, применяется электрообессоливающее оборудование;

атмосферная перегонка очищенного сырья, где применяется ректификационная колонна, и получают фракции: керосин, бензин, дизельное топливо;

дальнейшая перегонка – для получения мазута.

Каталитические процессы в нефтепереработке

Каталитический процесс применяется для увеличения качественного продукта на выходе. К современным каталитическим процессам можно отнести: сероочистка, крекинг, гидрокрекинг, риформинг, изомеризация.

Одним из широко используемых каталитических процессов является каталитический крекинг, за счет которого появилась возможность получения больших объемов в переработки сырья фракций с низким порогом кипения.

За счет применения современных катализаторов с синтетическими цеолитами элементы окислов редкоземельных металлов объем, получаемой продукции увеличился до 40%.

Катализаторы в нефтепереработке

В каталитических процессах большое значение имеют применяемые катализаторы. Например, гидрокрекинг заключается в расщеплении структуры углеводорода под давлением в водородной среде.

Процесс риформинга предполагает использование катализатором тонкодисперсной платины, которая наносится на окисноалюминиевый носитель. Таким образом, из парафинов получается ароматический продукт для высокооктановых марок бензина и ароматических полуфабрикатов для химической отрасли.

Применение рения в качестве добавок к катализаторам позволило интенсифицировать процесс переработки. Платиновые и палладиевые катализаторы необходимы для получения лучшего качество бензина.

Ректификация в нефтепереработке

Процесс нефтепереработки, который происходит при разделении смесей за счет движения встречных масс и применяемого теплового обмена между жидкостью и паром, называют ректификацией. Этот процесс является первичной переработкой исходного сырья, когда при делении на фракции получается следующая продукция: дизельное топливо, бензин, керосин, мазут.

В ректификации светлые фракции (бензин и керосин, дизтопливо) получают на установках АТ (атмосферные трубчатки). Нагревание происходит в трубчатой печи. Остаток этого перегона мазут перерабатывается в вакуумной установке для получения моторных и смазочных масел.

Вторичные процессы нефтепереработки

В нефтепереработке вторичные процессы доводят полученные продукты первичной переработки к товарному виду.

Виды вторичных процессов:

увеличение объема (углубление переработки) применяя крекинг термический и каталитический, гидрокрекинг;

улучшение качества путем применения риформинга, гидроочистки, изомеризации;

получение ароматических углеводородов, производство масел.

Риформинг применяется в основном для бензина. При риформинге происходит насыщение ароматическими смесями для получения высококачественного бензина.

Гидрокрекинг необходим для получения качественного дизельного топлива. В процессе используется способ молекулярного расщепления газа в излишках гидрогена.

Современное оборудование переработки - это комбинированные установки, где сочетаются первичные и вторичные процессы.

Глубина нефтепереработки

Глубиной переработки нефти называют параметр (ГПН), который показывает соотношение между количеством добытого сырья и полученного товарного продукта или полуфабрикатов для химии. На основании ГПН определяется эффективность НПЗ.

От качества исходного сырья зависит значение ГПН, а также сфера применения продукции. Западные страны считают ГПН только в топливном направлении, и берут во внимание только продукты светлой фракции.

Специалисты сейчас подразделяют НПЗ по виду переработки на: углубленной и неглубокой. Показатель ГПН указывает на насыщенность производства оборудованием и установками переработки исходного сырья.

Автоматизация процессов нефтепереработки

Нефтяная переработка является комплексом взаимосвязанных процессов (физических и химических), которые должны улучшить качество продукта на выходе.

Автоматизация НПЗ повышает эффективность производственных процессов. В современных условиях требования к получаемому качественному продукту могут реализовываться вводом автоматического контроля для получения товарного продукта.

Для повышения уровня автоматизации НПЗ:

внедряются технологические идеи с использованием цифрового оборудования;

применяются регулирующих автоматических устройств.

Автоматизация предприятия снижает расходную часть НПЗ, дает возможность компьютерного слежения за процессами.

Установки, аппараты, оборудование нефтепереработки

Предприятия нефтяной переработки используют в основном следующее оборудование и установки: резервуары и генераторы, фильтра, газовые и жидкостные нагреватели, факельные системы, паровые турбины и теплообменники, компрессорные установки, трубопроводы и другое оборудование.

Предприятия НПЗ применяют печи для термической перегонки нефти и деления ее на фракции. Для сжигания остатков получаемых от производственного процесса используются трубчатые печи. Основой переработки является деление сырья на фракции.

Затем, с учетом направленность НПЗ и вида оборудования, происходит дальнейшая переработка первичной продукции, проводится очистка и последующее деление для получения товарного вида продукции.

Печи и теплообменники в нефтепереработке

Печи, применяемые в нефтепереработке – это агрегаты, необходимые:

для подогрева добытой нефти, эмульсии, газового конденсата и газа;

для обеспечения процесса рекуперации;

для пиролиза нефти.

Основная проблема в использовании печей в нефтепереработке, это коксообразование, когда происходят процессы крекинга, что приводит к неэффективному использованию трубопроводов, теплообменников.

Теплообменник – это устройство, без которого НПЗ работать не может. Количество теплообменников на предприятии зависит от объема конечного товара и технологической оснащенности.

Современное предприятие нефтепереработки имеет около 400 устройств теплового обмена, среда, которая проходит в них: дизельное топливо, керосин, бензин, мазут.

Применяемое давление в теплообменники достигает 40 атмосфер, когда среда нагревается до 400 градусов Цельсия. Часто используются устройства, рассчитанные на давление 25 атмосфер, это зависит от профильных технологий НПЗ.

Реакторы нефтепереработки

Предприятия НПЗ для улучшения параметра ГПН (глубины очистки) используют реакторное оборудование для таких процессов, как: гидроочистка, риформинг, гидрокрекинг, гидроконверсия. Это оборудование для глубоко переработки исходного сырья, получения бензина европейских марок.

Оборудование изготавливается по лицензиям таких мировых компаний: ExxonMobil, Chevron Lummus Global.

Продукты и отходы нефтепереработки

Когда добытая нефть отправляется на переработку, на выходе помимо товарной продукции всегда присутствуют отходы нефтепереработки.

Основные продукты нефтепереработки это продукция НПЗ полученная путем применения процессов первичной и вторичной переработки, к ним относятся: высококачественный бензин, дизельное топливо, авиационный керосин, ракетное топливо, моторные масла, мазут, продуты нефтехимии.

К отходам нефтепереработки относят адсорбенты. Это химические вещества, которые нельзя подвергать дальнейшей регенерации. Основным методом утилизации отходов является сжигание. Но сжигание может наносить существенный вред окружающей среде.

Есть варианты применения золы и шлака, отходов нефтепереработки, как наполнителей для строительной продукции, редко используются для удобрений или же для получения химических элементов. Когда нельзя провести утилизацию отходов их отправляют на хранение в специальные отвалы.

Экология и охрана окружающей среды при нефтепереработке

Предприятия НПЗ оказывают влияние на экологию всего региона. Весь процесс переработки сопровождается наличием вредных веществ в экологии региона.

На крупных заводах НПЗ есть собственные лаборатории для постоянного контроля вредных выбросов в атмосферу. Исходя из направленности работы перерабатывающих предприятий, можно говорить о вреде, который может наноситься экологии.

Например, при переработке сернистой нефти загрязнения атмосферы распространяется на большие расстояния. Поэтому на каждом предприятии плановая работа по уменьшению загрязнений окружающей предприятие среды.

Продукция, установки, оборудование, технологии, процессы, центры, предприятия нефтепереработки на выставке «Нефтегаз» в «ЦВК Экспоцентр».

Читайте другие наши статьи:

Введение

I. Первичная переработка нефти

1. Вторичная перегонка бензиновой и дизельной фракции

1.1 Вторичная перегонка бензиновой фракции

1.2 Вторичная перегонка дизельной фракции

II. Термические процессы технологии переработки нефти

2. Теоретические основы управления процессами замедленного коксования и коксования в слое теплоносителя

2.1 Процессы замедленного коксования

2.2 Коксование в слое теплоносителя

III. Термокаталитические и термогидрокаталитические процессы технологии

переработки нефти

3. Гидроочистка керосиновых фракций

IV. Технологии переработки газов

4. Переработка нефтезаводских газов – абсорбционно-газофракционирующие установки (АГФУ) и газофракционирующие (ГФУ) установки

4.1 Газофракционирующие установки (ГФУ)

4.2 Абсорбционно-газофракционирующие установки (АГФУ)

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Нефтяная промышленность сегодня - это крупный народнохозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям. Что значит нефть сегодня для народного хозяйства страны? Это: сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.

В настоящее время нефтяная промышленность Российской Федерации занимает 3 место в мире. Нефтяной комплекс России включает 148 тыс. нефтяных скважин, 48,3 тыс. км магистральных нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью более 300 млн. т/год нефти, а также большое количество других производственных объектов.

На предприятиях нефтяной промышленности и обслуживающих ее отраслей занято около 900 тыс. работников, в том числе в сфере науки и научного обслуживания - около 20 тыс. человек.

Промышленная органическая химии прошла длинный и сложный путь развития, в ходе которого ее сырьевая база изменилась кардинальным образом. Начав с переработки растительного и животного сырья, она затем трансформировалась в угле- или коксохимию (утилизирующую отходы коксования угля), чтобы в конечном итоге превратиться в современную нефтехимию, которая уже давно не довольствуется только отходами нефтепереработки. Для успешного и независимого функционирования ее основной отрасли - тяжелого, то есть крупномасштабного, органического синтеза был разработан процесс пиролиза, вокруг которого и базируются современные олефиновые нефтехимические комплексы. В основном они получают, а затем и перерабатывают низшие олефины и диолефины. Сырьевая база пиролиза может меняться от попутных газов до нафты, газойля и даже сырой нефти. Предназначавшийся вначале лишь для производства этилена, этот процесс теперь является также крупнотоннажным поставщиком пропилена, бутадиена, бензола и других продуктов.

Нефть - наше национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.

технология переработка нефть газ

I . Первичная переработка нефти

1. Вторичная перегонка бензиновой и дизельной фракции

Вторичная перегонка - разделение фракций, полученных при первичной перегонке, на более узкие погоны, каждый из которых затем используется по собственному назначению.

На НПЗ вторичной перегонке подвергаются широкая бензиновая фракция, дизельная фракция (при получении сырья установки адсорбционного извлечения парафинов), масляные фракции и т.п. Процесс проводится на отдельных установках или блоках, входящих в состав установок АТ и АВТ.

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

Основные фракции, выделяемые при первичной перегонке нефти:

1. Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к. (начала кипения, индивидуального для каждой нефти) до 150-205 0 С (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа-, или другого специального бензина).

Эта фракция представляет собой смесь алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов С.

2. Керосиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от 150-180 0 С до 270-280 0 С. В этой фракции содержатся углеводороды С10-С15.

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

3. Газойлевая фракция – температура кипения от 270-280 0 С до 320-350 0 С. В этой фракции содержатся углеводороды С14-С20. Используется в качестве дизельного топлива.

4. Мазут – остаток после отгона выше перечисленных фракций с температурой кипения выше 320-350 0 С.

Мазут может использоваться как котельное топливо, или подвергаться дальнейшей переработке – либо перегонке при пониженном давлении (в вакууме) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьем для каталитического крекинга сцелью получения высокооктанового компонента бензина), либо крекингу.

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

1 .1 Вторичная перегонка бензиновой фракции

Вторичная перегонка бензинового дистиллята представляет собой либо самостоятельный процесс, либо является частью комбинированной установки входящей в состав нефтеперерабатывающего завода. На современных заводах установки вторичной перегонки бензинового дистиллята предназначены для получения из него узких фракций. Эти фракции используют в дальнейшем как сырье каталитического риформинга - процесса, в результате которого получают индивидуальные ароматические углеводороды - бензол, толуол, ксилолы, либо бензин с более высоким октановым числом. При производстве ароматических углеводородов исходный бензиновый дистиллят разделяют на фракции с температурами выкипания: 62-85°С (бензольную), 85-115 (120) °С (толуольную) и 115 (120)-140 °С (ксилольную).

Бензиновая фракцияиспользуется для получения различных сортов моторного топлива. Она представляет собой смесь различных углеводородов, в том числе неразветвленных и разветвленных алканов. Особенности горения неразветвленных алканов не идеально соответствуют двигателям внутреннего сгорания. Поэтому бензиновую фракцию нередко подвергают термическому риформингу, чтобы превратить неразветвленные молекулы в разветвленные. Перед употреблением эту фракцию обычно смешивают с разветвленными алканами, циклоалканами и ароматическими соединениями, получаемыми из других фракций, путем каталитического крекинга либо риформинга.

Качество бензина как моторного топлива определяется его октановым числом. Оно указывает процентное объемное содержание 2,2,4-триметилпентана (изооктана) в смеси 2,2,4-триметилпентана и гептана (алкан с неразветвленной цепью), которая обладает такими же детонационными характеристиками горения, как и испытуемый бензин.

Плохое моторное топливо имеет нулевое октановое число, а хорошее топливо-октановое число 100. Октановое число бензиновой фракции, получаемой из сырой нефти, обычно не превышает 60. Характеристики горения бензина улучшаются при добавлении в него антидетонаторной присадки, в качестве которой используется тетраэтилсвинец (IV), Рb(С 2 Н 5) 4 . Тетраэтилсвинец представляет собой бесцветную жидкость, которую получают при нагревании хлорэтана со сплавом натрия и свинца:

При горении бензина, содержащего эту присадку, образуются частицы свинца и оксида свинца (II). Они замедляют определенные стадии горения бензинового топлива и тем самым препятствуют его детонации. Вместе с тетраэтилсвинцом в бензин добавляют еще 1,2-дибромоэтан. Он реагирует со свинцом и свинцом (II), образуя бромид свинца (II). Поскольку бромид свинца (II) представляет собой летучее соединение, он удаляется из автомобильного двигателя с выхлопными газами. Бензиновый дистиллят широкого фракционного состава, например от температуры начала кипения и до 180 °С, насосом прокачивается через теплообменники и подается в первый змеевик печи, а затем в ректификационную колонну. Головной продукт этой колонны - фракция н. к. - 85 °С, пройдя аппарат воздушного охлаждения и холодильник, поступает в приемник. Часть конденсата насосом подается как орошение на верх колонны, а остальное количество - в другую колонну. Снабжение теплом нижней части колонны осуществляется циркулирующей флегмой (фракция 85- 180 °С), прокачиваемой насосом через второй змеевик печи и подается в низ колонны, Остаток с низа колонны направляется насосом в другую колонну.

Уходящие с верха колонны, пары головной фракции (н. к. - 62 °С) конденсируются в аппарате воздушного охлаждения; конденсат, охлажденный в водяном холодильнике, собирается в приемнике. Отсюда конденсат насосом направляется в резервуар, а часть фракции служит орошением для колонны. Остаточный продукт - фракция 62- 85 °С - по выходе из колонны снизу направляется насосом через теплообменник и холодильники в резервуар. В качестве верхнего продукта колонны получают фракцию 85-120 °С, которая, пройдя аппараты, поступает в приемник. Часть конденсата возвращается на вверх колонны в качестве орошения, а балансовое его количество отводится с установки насосом в резервуар.

Нефть представляет собой важнейшее исходное сырье для промышленности России. Вопросы, которые связаны с этим ресурсом, во все времена считались одними из главных для экономики страны. Переработка нефти в России осуществляется специализированными предприятиями. Далее рассмотрим особенности этой отрасли более подробно.

Общие сведения

Отечественные нефтеперерабатывающие заводы стали появляться еще в 1745 году. Первое предприятие было основано братьями Чумеловыми на реке Ухте. Оно выпускало весьма востребованные в то время керосин и смазочные масла. В 1995 году первичная переработка нефти составила уже 180 млн тонн. Среди основных факторов размещения предприятий, занятых в этой отрасли, выступают сырьевой и потребительский.

Развитие отрасли

Основные нефтеперерабатывающие предприятия появились в России в послевоенные годы. До 1965-го в стране было создано порядка 16 мощностей, что составляет больше половины действующих в настоящее время. Во время экономических преобразований 1990-х годов отмечался значительный спад производства. Это было связано с резким снижением внутреннего потребления нефти. Вследствие этого качество выпускаемой продукции было достаточно низким. Упал и коэффициент глубины переработки до 67,4%. Только к 1999 году Омскому НПЗ удалось приблизиться к европейским и американским стандартам.

Современные реалии

В последние несколько лет переработка нефти стала выходить на новый уровень. Это обусловлено инвестициями в эту отрасль. С 2006 года они составили более 40 млрд руб. Кроме того, значительно увеличился и коэффициент глубины переработки. В 2010 году по указу Президента РФ было запрещено подключать к магистралям те предприятия, у которых он не достигал 70%. Глава государства объяснил это тем, что таким комбинатам необходима серьезная модернизация. В целом по стране количество таких мини-предприятий достигает 250. К концу 2012-го было запланировано построить крупный комплекс на конце трубопровода, проходящего к Тихому океану по Восточной Сибири. Его глубина переработки должна была составить порядка 93%. Этот показатель будет соответствовать уровню, который достигнут на аналогичных предприятиях США. Нефтеперерабатывающая промышленность, консолидированная в большей своей части, находится под контролем таких компаний, как "Роснефть", "Лукойл", "Газпром", "Сургутнефтегаз", "Башнефть" и пр.

Значение отрасли

На сегодняшний день добыча и переработка нефти считаются одними из самых перспективных отраслей промышленности. Постоянно увеличивается число крупных и мелких предприятий, занятых в них. Переработка нефти и газа приносит стабильный доход, оказывая положительное влияние на экономическое состояние страны в целом. Наиболее развита данная отрасль в центре государства, Челябинской и Тюменской областях. Продукты переработки нефти востребованы не только внутри страны, но и за ее пределами. Сегодня предприятиями производятся керосин, бензин, авиационное, ракетное, дизельное топливо, битумы, моторные масла, мазут и так далее. Практически все комбинаты созданы рядом с вышками. Благодаря этому переработка и транспортировка нефти осуществляются с минимальными затратами. Наиболее крупные предприятия располагаются в Поволжском, Сибирском, Центральном ФО. На эти нефтеперерабатывающие заводы приходится порядка 70% всех мощностей. Среди субъектов страны лидирующие позиции в отрасли занимает Башкирия. Переработка нефти и газа осуществляется в Ханты-Мансийске, Омской области. Работают предприятия и в Краснодарском крае.

Статистика по регионам

В европейской части страны основные производства располагаются в Ленинградской, Нижегородской, Ярославской и Рязанской областях, Краснодарском крае, на Дальнем Востоке и юге Сибири, в таких городах, как Комсомольск-на-Амуре, Хабаровск, Ачинск, Ангарск, Омск. Современные НПЗ сооружены в Пермском крае, Самарской области и Башкирии. Эти регионы всегда считались крупнейшими центрами по добыче нефти. С перемещением производств в Западную Сибирь промышленные мощности в Поволжье и на Урале стали избыточными. На 2004 год лидером среди субъектов РФ по первичной обработке нефти стала Башкирия. В этом регионе показатели находились на уровне 44 млн тонн. В 2002 году на заводы Башкортостана приходилось порядка 15% общего объема переработки нефти по РФ. Это около 25,2 млн т. На следующем месте оказалась Самарская область. Она давала стране порядка 17,5 млн тонн. Далее по объему были Ленинградская (14,8 млн) и Омская (13,3 млн) области. Общая доля этих четырех субъектов составила 29% от общероссийской нефтепереработки.

Технология переработки нефти

В производственный цикл предприятий входят:

Подготовка сырья.
Первичная переработка нефти.
Вторичный перегон фракций.

В современных условиях переработка нефти осуществляется на предприятиях, оснащенных сложными по своей конструкции машинами и аппаратами. Они функционируют в условиях низкой температуры, высокого давления, глубокого вакуума и зачастую в агрессивной среде. Процесс переработки нефти включает в себя несколько ступеней на комбинированных или отдельных установках. Они предназначены для получения широкого ассортимента продукции.

Очистка

В ходе этого этапа осуществляется обработка сырья. Очистке подвергается нефть, поступающая с промыслов. В составе нее находятся 100-700 мг/л солей и вода (менее 1%). В ходе очистки содержание первого компонента доводится до 3-х и менее мг/л. Доля воды при этом составляет меньше 0,1%. Очистка осуществляется на электрообессоливающих установках.

Классификация

Любой завод по переработке нефти применяет химические и физические методы обработки сырья. Посредством последних достигается разделение на масляные и топливные фракции либо удаление нежелательных комплексных химических элементов. Переработка нефти химическими методами позволяет получить новые компоненты. Эти превращения классифицируются:

Основные этапы

Главным процессом после очистки на ЭЛОУ выступает атмосферная перегонка. В ходе нее осуществляется отбор топливных фракций: бензиновых, дизельного и реактивного топлива, а также осветительного керосина. Также при атмосферной перегонке отделяется мазут. Он используется или в качестве сырья для следующей глубокой переработки, или как элемент котельного топлива. Фракции затем подвергаются облагораживанию. Они проходят гидроочистку от гетероатомных соединений. Бензины подвергаются каталитическому риформингу. Этот процесс используется для повышения качества сырья либо для получения индивидуальных ароматических углеводородов - материала для нефтехимии. К последним, в частности, относят бензол, толуол, ксилолы и так далее. Мазут проходит вакуумную перегонку. Этот процесс позволяет получить широкую фракцию газойля. Это сырье проходит последующую переработку на установках гидро- или каталитического крекинга. В результате получают компоненты моторных топлив, масляные узкие дистиллятные фракции. Они далее направляются на следующие этапы очистки: селективную обработку, депарафинизацию и прочие. После вакуумной перегонки остается гудрон. Он может использоваться как сырье, применяемое при глубокой переработке для получения дополнительного объема моторных топлив, нефтяного кокса, строительного и дорожного битума, или как компонент котельного топлива.

Способы переработки нефти: гидроочистка

Этот метод считается наиболее распространенным. С помощью гидроочистки осуществляется переработка нефти сернистого и высокосернистого типа. Этот метод позволяет повысить качество моторных топлив. В ходе процесса удаляют сернистые, кислородные и азотистые соединения, выполняют гидрирование олефинов сырья в водородной среде на алюмокобальтмолибденовых либо никельмолибденовых катализаторах при давлении в 2-4 Мпа и температуре 300-400 градусов. Другими словами, при гидроочистке органические вещества, содержащие азот и серу, разлагаются. Они вступают в реакцию с водородом, который циркулирует в системе. В результате образуются сероводород и аммиак. Полученные соединения удаляются из системы. В ходе всего процесса 95-99% от исходного сырья превращаются в очищенный продукт. Вместе с этим образуется небольшой объем бензина. Активный катализатор подвергается периодической регенерации.

Каталитический крекинг

Он протекает без давления при температуре 500-550 градусов на цеолитсодержащих катализаторах. Данный процесс считается наиболее эффективным и углубляющим переработку нефти. Это обусловлено тем, что в ходе него из высококипящих мазутных фракций (вакуумного газойля) можно получать до 40-60% высокооктанового автобензинового компонента. Кроме того, из них выделяют жирный газ (порядка 10-25%). Он, в свою очередь, используется на установках алкилирования или эфирных производствах для получения высокооктановых компонентов авто- или авиабензинов. В ходе крекинга на катализаторе формируются углистые отложения. Они резко снижают его активность - крекирующую способность в данном случае. Для восстановления компонент подвергается регенерации. Наиболее распространены установки, в которых циркуляция катализатора осуществляется в псевдоожиженном или кипящем слое и в движущемся потоке.

Каталитический риформинг

Это современный и достаточно широко используемый процесс для получения низко- и высокооктановых бензинов. Он проводится при температуре 500 градусов и давлении в 1-4 Мпа в водородной среде на алюмоплатиновом катализаторе. При помощи каталитического риформинга выполняются преимущественно химические превращения парафиновых и нафтеновых углеводородов в ароматические. Вследствие этого значительно увеличивается октановое число (до 100 пунктов). К продуктам, которые получают при каталитическом риформинге, относят ксилолы, толуол, бензол, применяемые затем в нефтехимической промышленности. Выходы риформата, как правило, составляют 73-90%. Для сохранения активности катализатор периодически подвергается регенерации. Чем ниже будет давление в системе, тем чаще выполняется восстановление. Исключение при этом составляет процесс платформинга. В ходе него катализатор не подвергают регенерации. В качестве главной особенности всего процесса выступает то, что он проходит в среде водорода, излишек которого удаляется из системы. Он намного дешевле, чем получаемый специально. Избыточный водород затем применяется в гидрогенизационных процессах переработки нефти.

Алкилирование

Этот процесс позволяет получать высококачественные компоненты автомобильных и авиационных бензинов. В его основе лежит взаимодействие олефиновых и парафиновых углеводородов с получением более высококипящего парафинового углеводорода. Еще недавно промышленное изменение данного процесса было ограничено каталитическим алкилированием бутилена изобутанами в присутствии фтористоводородной или серной кислот. В течение последних лет, кроме указанных соединений, используют пропилен, этилен и даже амилены, а в некоторых случаях смеси этих олефинов.

Изомеризация

Она представляет собой процесс, в ходе которого осуществляется превращение парафиновых низкооктановых углеводородов в соответствующие изопарафиновые фракции, имеющие более высокое октановое число. Используются при этом преимущественно фракции С5 и С6 либо их смеси. На промышленных установках при соответствующих условиях можно получить до 97-99,7% продуктов. Изомеризация проходит в водородной среде. Катализатор периодически подвергается регенерации.

Полимеризация

Этот процесс представляет собой превращение бутиленов и пропилена в олигомерные жидкие соединения. Они применяются в качестве компонентов автомобильных бензинов. Эти соединения также являются сырьем для нефтехимических процессов. В зависимости от исходного материала, производственного режима и катализатора объем на выходе может меняться в достаточно широких пределах.

Перспективные направления

В течение последних десятилетий особое внимание уделяется комбинированию и укреплению мощностей, занятых в первичной нефтепереработке. Еще одним актуальным направлением является внедрение установок крупнотоннажных комплексов по планируемому углублению обработки сырья. За счет этого будет сокращен производственный объем мазута и увеличен выпуск светлого двигательного топлива, нефтехимических продуктов для полимерной химии и органического синтеза.

Конкурентоспособность

Нефтеперерабатывающая промышленность сегодня - это весьма перспективная отрасль. Она отличается высокой конкурентоспособностью как на внутреннем, так и на международном рынке. Собственные производственные мощности позволяют полностью покрыть потребности в пределах государства. Что касается импорта, то он осуществляется в сравнительно небольших объемах, локально и эпизодически. Россия сегодня считается крупнейшим среди прочих стран экспортером нефтепродуктов. Высокая конкурентоспособность обусловлена абсолютной обеспеченностью сырьем и относительно невысоким уровнем расходов на дополнительные материальные ресурсы, электроэнергию, защиту окружающей среды. В качестве одного из негативных факторов в этом промышленном секторе выступает технологическая зависимость отечественной нефтепереработки от зарубежных государств. Несомненно, это не единственная проблема, которая существует в отрасли. На правительственном уровне постоянно ведется работа по улучшению ситуации в этом промышленном секторе. В частности, разрабатываются программы по модернизации предприятий. Особое значение имеет в данной области деятельность крупных нефтяных компаний, производителей современного производственного оборудования.

Мировая нефтепереработка - это глобальная, стратегически важная отрасль. Одна из самых наукоемких и высокотехнологичных областей промышленности и соответственно одна из самых капиталоемких. Отрасль с богатой историей и долгосрочными планами.

Развитию современной нефтепереработки сегодня способствует ряд факторов. Во-первых, рост экономики по регионам мира. Развивающиеся страны потребляют все больше и больше топлива. С каждым год их потребности в энергоносителях растут в геометрических прогрессиях. Поэтому большинство новых крупных нефтеперерабатывающих заводов строятся в странах азиатско-тихоокеанского региона, в Южной Америке и на Ближнем Востоке. На сегодняшний день самым мощным НПЗ в мире является завод частной индийской компании «Релайенс индастриз» (RIL) в г. Джамнагар (запад штата Гуджарат). Он был введен в эксплуатацию в 1999 года и на сегодняшний день перерабатывает почти 72 миллиона тонн нефти в год! В тройке крупнейших предприятий мира также находятся Ulsan Refinery в Южной Корее и Paraguana Refinery Complex в Венесуэле (порядка 55 миллионов тонн нефти в год). Для сравнения – крупнейшее отечественное предприятие Омский НПЗ, принадлежащий компании «Газпром нефть» перерабатывает порядка 22 миллионов тонн нефти в год.

При этом стоит заметить, что основной тенденцией развития НПЗ является не просто наращивание объемов, а увеличение глубины переработки. Ведь, чем больше дорогостоящих светлых нефтепродуктов удастся получить из одного и того же объема нефти, тем более рентабельным будет производство. Для увеличения глубины переработки во всем мире наращивается доля вторичных процессов. Эффективность современного завода отражает так называемый индекс Нельсона – показатель оценивающий уровень вторичной мощности преобразования на НПЗ по отношению к первичной мощности дистилляции. Индекс сложности Нельсона присваивает коэффициент для каждой установки на заводе на основе ее сложности и стоимости в сравнении с оборудованием по первичной переработке нефти, которому присваивается коэффициент сложности 1,0. Напри¬мер, установка каталитического крекинга имеет коэф¬фициент, равный 4,0, то есть она в 4 раза сложнее, чем установка для перегонки сырой нефти при той же производительности. Индекс Нельсона для НПЗ в Джамнагаре составляет 15. Для того же Омского НПЗ он сейчас составляет 8,5. Но принятая программа по модернизации отечественных заводов до 2020 года предполагает введение в строй новых мощностей вторичных процессов, что позволит «подтянуть» этот показатель. Так расчетный индекс Нельсона завода «ТАНЭКО» в Татарстане после окончания строительства должен составить 15 единиц!

Вторым важнейшим фактором развития мировой нефтепереработки является постоянное ужесточение требований экологического характера. Всё более строгими становятся требования к содержанию в топливах серы, ароматических углеводородов. Борьба за экологию начавшаяся в США и Западной Европе постепенно переходит и на рынки развивающихся стран. Еще лет 10 назад трудно было представить введение требований экологического класса 5 в нашей стране, но вот уже более года мы живем с данными нормами.

Соблюдение жестких экологических норм не простая задача. Усложняется она и тем, что качество нефти в среднем только ухудшается. Подходят к концу запасы легкодоступных высококачественных нефтей. Возрастает доля тяжелого, битуминозного и сланцевого сырья, содержащего все меньше бензиновых и дизельных фракций.

Над решением этих проблем работают ученые и инженеры по всему миру. Результатом их разработок являются сложные дорогостоящие установки и самые современные многокомпонентные катализаторы, позволяющие выжать максимум экологически чистых топлив даже из самой низкокачественной нефти. Однако все это приводит к значительным затратам для нефтеперерабатывающих предприятий, напрямую отражаясь на рентабельности заводов. Тренд к снижению их доходов просматривается по всему миру.

Все описанные выше тенденции очевидны и для России. Являясь частью мировой экономики и принимая общие правила работы, в нашей стране вкладывается все больше средств в развитие отечественной нефтепереработки, инженерии, науки. Осложняется это тем, что в 90-е и 2000-е годы не было построено практически ни одного предприятия, многое было потеряно и для отечественной науки, не подготавливались новые квалифицированные кадры для отрасли. Но принятая государственная программа «Энергоэффективность и развитие экономики» призванная кардинально улучшить состояние отечественной нефтепереработки до 2020 года позволит наверстать упущенное. Ее плоды можно увидеть уже сегодня на каждой заправке, где уже практически не встречается топливо ниже 5-ого экологического класса.

Для современной нефтепереработки характерна многоступенчатость при производстве продуктов высокого качества. Во многих случаях наряду с основными процессами проводят и подготовительные и завершающие процессы. К подготовительным технологическим процессам относят: 1. обессоливание нефти перед переработкой 2. выделение узких по пределам выкипания фракций из дистиллятов широкого фракционного состава; 3. гидроочистка бензиновых фракций перед их каталитическим риформингом; 4. гидрообессеривание газойлевого сырья, направляемого на каталитический крекинг; 5. деасфальтизация гудронов; 6. гидроочистка керосинового дистиллята перед его абсорбционным разделением и т. д.

2 стадия, 1 стадия Первичная переработка 3 стадия Вторичная переработка риформинг Обессоливание Разделение на фракции крекинг 4 стадия Очистка нефтепродуктов гидроочистка Селективная Очистка Растворителей депарафинизация гидроочистка

1 Стадия: Обессоливание нефти Производственный цикл начинается с ЭЛОУ. Это сокращение означает “электрообессоливающая установка”. Обессоливание начинают с того, что нефть забирают из заводского резервуара, смешивают ее с промывной водой, деэмульгаторами, щелочью (если в сырой нефти есть кислоты). Затем смесь нагревают до 80- 120 °С и подают в электродегидратор. В электрогидраторе под воздействием электрического поля и температуры вода и растворенные в ней неорганические соединения отделяются от нефти. Требования к процессу обессоливания жесткие: в нефти должно остаться не более 3 - 4 мг/л солей и около 0, 1% воды. Поэтому чаще всего в производстве применяют двухступенчатый процесс, и нефть после первого попадает во второй электродегидратор. После этого нефть считается пригодной для дальнейшей переработки и поступает на первичную перегонку.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов Установки первичной переработки нефти составляют основу всех технологических процессов нефтеперерабатывающих заводов. От работы этих установок зависят качество и выходы получаемых компонентов топлив, а также сырья для вторичных и других процессов переработки нефти.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов В промышленной практике нефть разделяют на фракции, различающиеся температурными пределами выкипания: сжиженный газ бензины (автомобильный и авиационный) реактивное топливо керосин дизельное топливо (солярка), мазут Мазут перерабатывают для получения: парафина, битума, жидкого котельного топлива, масел.

2 Стадия: Перегонка нефти Смысл процесса перегонки нефти прост. Как и все другие соединения, каждый жидкий углеводород нефти имеет свою температуру кипения, то есть температуру, выше которой он испаряется. Температура кипения возрастает по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле. Например, бензол С 6 Н 6 кипит при 80, 1 °С, а толуол С 7 Н 8 при 110, 6 °С.

2 Стадия: Перегонка нефти Например, если поместить нефть в перегонное устройство, которое называют перегонным кубом, и начать ее нагревать, то как только температура жидкости превысит 80 °С, из нее испарится весь бензол, а с ним и другие углеводороды с близкими температурами кипения. Таким образом отделяют от нефти фракцию от начала кипения до 80 °С, или н. к. - 80 °С, как это принято писать в литературе по нефтепереработке. Если продолжить нагрев и поднять температуру в кубе еще на 25 °С, то от нефти, отделится следующая фракция - углеводороды С 7, которые кипят в диапазоне 80 -105 °С. И так далее, вплоть до температуры 350 °С. Выше этого предела температуру поднимать нежелательно, так как в остающихся углеводородах содержатся нестабильные соединения, которые при нагреве осмоляют нефть, разлагаются до углерода и могут закоксовать, забить смолой всю аппаратуру.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов Разделение нефти на фракции проводят на установках первичной перегонки нефти с применением процессов нагрева, дистилляции ректификации конденсации охлаждения. Прямую перегонку осуществляют при атмосферном или несколько повышенном давлении, а остатков - под вакуумом. Атмосферные (AT) и вакуумные трубчатые установки (ВТ) строят отдельно друг от друга или комбинируют в составе одной установки (АВТ).

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов На современных нефтеперерабатывающих заводах вместо дробной перегонки в периодически работающих кубах, применяют ректификационные колонны. Над кубом, в котором нагревают нефть, присоединен высокий цилиндр, перегороженный множеством, ректификационных тарелок. Их конструкция такова, что поднимающиеся вверх пары нефтепродуктов, могут частично конденсироваться, собираться на этих тарелках и по мере накопления на тарелке жидкой фазы сливаться вниз через специальные сливные устройства. В то же время парообразные продукты продолжают пробулькивать через слой жидкости на каждой тарелке.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов Температура в ректификационной колонне снижается от куба к самой последней, верхней тарелке. Если в кубе она 380 °С, то на верхней тарелке она должна быть не выше 35 -40 °С, чтобы сконденсировать и не потерять все углеводороды C 5, без которых товарный бензин не приготовить. Верхом колонны уходят несконденсировавшиеся углеводородные газы С 1 -С 4. Все, что может конденсироваться, остается на тарелках. Таким образом, достаточно сделать отводы на разной высоте, чтобы получать фракции перегонки нефти, каждая из которых кипит в заданных температурных пределах. Фракция имеет свое конкретное назначение и в зависимости от него может быть широкой или узкой, то есть выкипать в интервале двухсот или двадцати градусов.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов На современных нефтеперерабатывающих заводах обычно работают атмосферные трубчатки или атмосферно-вакуумные трубчатки мощностью 6 - 8 миллионов тонн перерабатываемой нефти в год. Обычно на заводе две-три таких установки. Первая атмосферная колонна представляет собой сооружение диаметром, около 7 метров в нижней и 5 метров в верхней части. Высота колонны - 51 метр. По существу, это два цилиндра, поставленные один на другой. Другие колонны - это холодильники-конденсаторы, печи и теплообменники

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов С точки зрения затрат, чем более широкие фракции получаются в итоге, тем они дешевле. Поэтому нефть поначалу перегоняли на широкие фракции: бензиновая фракция (прямогонный бензин, 40 -50 -140 -150 °С). фракция реактивного топлива (140 -240 °С), дизельная (240 -350 °С). остаток перегонки нефти - мазут В настоящее время ректификационные колонны разделяют нефть на более узкие фракции. И чем более узкие фракции хотят получить, тем выше должны быть колонны. Тем больше в них должно быть тарелок, тем больше раз одни и те же молекулы должны, поднимаясь вверх с тарелки на тарелку, перейти из газовой фазы в жидкую и обратно. Для этого нужна энергия. Ее подводят к кубу колонны в виде пара или топочных газов.

3 Стадия: крекинг нефтяных фракций Кроме обессоливания, обезвоживания и прямой перегонки на многих нефтезаводах есть еще одна операция переработки - вторичная перегонка. Задача этой технологии - получить узкие фракции нефти для последующей переработки. Продуктами вторичной перегонки обычно являются бензиновые фракции, служащие для получения автомобильных и авиационных топлив, а также в качестве сырья для последующего получения ароматических углеводородов - бензола, толуола и других.

3 Стадия: крекинг нефтяных фракций Типовые установки вторичной перегонки и по своему виду, и по принципу действия очень похожи на агрегаты атмосферной трубчатки, только их размеры гораздо меньше. Вторичная перегонка завершает первую стадию переработки нефти: от обессоливания до получения узких фракций. На 3 стадии переработки нефти в отличие от физических процессов перегонки, происходят глубокие химические преобразования.

3 Стадия: термический крекинг нефтяных фракций Одна из самых распространенных технологий этого цикла - крекинг (от английского слова cracking – расщепление) Крекинг – это реакции расщепления углеродного скелета крупных молекул при нагревании и в присутствии катализаторов. При термическом крекинге происходят сложные рекомбинации осколков разорванных молекул с образованием более легких углеводородов. Под воздействием высокой температуры длинные молекулы, например алканов С 20, расщепляются на более короткие - от С 2 до С 18. (Углеводороды С 8 - С 10 - это бензиновая фракция, С 15 – дизельная) Протекают также реакции циклизации и изомеризации углеводородов нефти

3 Стадия: термический крекинг нефтяных фракций Технологии крекинга позволяют увеличивать выход светлых нефтепродуктов с 40 -45% до 55 -60%. Из этих нефтепродуктов изготавливают бензин, керосин, дизельное топливо (соляр)

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Каталитический крекинг был открыт в 30 -е годы 20 в. , когда заметили, что контакт с некоторыми природными алюмосиликатами меняет химический состав продуктов термического крекинга. Дополнительные исследования привели к двум важным результатам: 1. установлен механизм каталитических превращений; 2. поняли, что необходимо специально синтезировать цеолитные катализаторы, а не искать их в природе.

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Механизм каталитического крекинга: катализатор сорбирует на себе молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться, то есть отдавать водород; образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора; по мере увеличения концентрации непредельных соединений происходит их полимеризация, появляются смолы - предшественницы кокса, а затем и сам кокс;

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций высвобождающийся водород принимает активное участие в других реакциях, в частности гидрокрекинга, изомеризации и др. , в результате чего продукт крекинга обогащается углеводородами не просто легкими, но и высококачественными - изоалканами, аренами, алкиларенами с температурами кипения 80 – 195 °С (это и есть широкая бензиновая фракция, ради которой ведут каталитический крекинг тяжелого сырья).

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Типичные параметры каталитического крекинга при работе на вакуум-дистилляте (фр. 350 - 500 °С): температура 450 - 480 °С давление 0, 14 - 0, 18 МПа. Мощность современных установок в среднем - от 1, 5 до 2, 5 млн тонн, однако на заводах ведущих мировых компаний существуют установки мощностью и 4, 0 млн. тонн. В итоге получают углеводородные газы (20%), бензиновую фракцию (50%), дизельную фракцию (20%). Остальное приходится на тяжелый газойль или крекинг-остаток, кокс и потери.

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Микросферические катализаторы крекинга обеспечивают высокий выход светлых нефтепродуктов (68– 71 мас. %), в зависимости от марки катализатора.

Реакторный блок каталитического крекинга по технологии Exxon. Mobil. В правой части - реактор, слева от него - регенератор.

3 Стадия: Риформинг - (от англ. reforming - переделывать, улучшать) промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов. До 30 -х годов 20 века риформинг представлял собой разновидность термического крекинга и проводился при 540 о. С для получения бензина с октановым числом 70 -72.

3 Стадия: Риформинг С 40 -х годов риформинг - каталитический процесс, научные основы которого разработаны Н. Д. Зелинским, а также В. И. Каржевым, Б. Л. Молдавским. Впервые этот процесс был осуществлен в 1940 г в США. Его проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3 -4 реакторов при температуре 350 -520 о. С, в присутствии различных катализаторов: платиновых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и др. .

3 Стадия: Риформинг осуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. Эти каталитические превращения позволяют дегидрировать нафтеновые углеводороды в ароматические. Одновременно происходит дегидрирование алканов в соответствующие алкены, эти последние циклизуются тут же в циклоалканы, и с еще большей скоростью происходит дегидрирование циклоалканов в арены. Так, в процессе ароматизации типичное превращение следующее: н-гептан н-гептен метилциклогексан толуол. В результате риформинга бензиновых фракций нефти получают 80 -85 % бензин с октановым числом 90 -95, 1 -2% водорода и остальное количество газообразных углеводородов

4 Стадия: Гидроочистка – очистка нефтепродуктов от органических сернистых, азотистых и кислородных соединений при помощи молекул водорода. В результате гидроочистки повышается качество нефтепродуктов, снижается коррозия оборудования, уменьшается загрязнение атмосферы. Процесс гидроочистки приобрел очень большое значение в связи с вовлечением в переработку больших количеств сернистых и высокосернистых (более 1, 9% серы) видов нефти.

4 Стадия: Гидроочистка При обработке нефтепродуктов на гидрирующих катализаторах с использованием алюминиевых, кобальтовых и молибденовых соединений при давлении 4 - 5 МПа и температуре 380 - 420 °C. происходит несколько химических реакций: Водород соединяется с серой с образованием сероводорода (H 2 S). Некоторые соединения азота превращаются в аммиак. Любые металлы, содержащиеся в нефти, осаждаются на катализаторе. Некоторые олефины и ароматические углеводороды насыщаются водородом; кроме того, в некоторой степени идет гидрокрекинг нафтенов и образуется некоторое количество метана, этана, пропана и бутанов.

4 Стадия: Гидроочистка Сероводород в обычных условиях находится в газообразном состоянии и при нагревании нефтепродукта выделяется из него. Его поглощают водой в колоннах орошения и затем превращают либо в элементарную серу, либо в концентрированную серную кислоту. Содержание серы, особенно в светлых нефтепродуктах, можно свести до тысячных долей. Зачем доводить содержание примесей сероорганических веществ в бензине до такой жесткой нормы? Все дело в последующем использовании. Известно, например, что чем жестче режим каталитического риформинга, тем выше выход высокооктанового бензина при данном октановом числе или выше октановое число при данном выходе катализата. В результате увеличивается выход «октан-тонн» - так называется произведение количества катализата риформинга или любого другого компонента на его октановое число.

4 Стадия: Гидроочистка Нефтепереработчики в первую очередь заботятся об увеличении октан-тонн продукта по сравнению с сырьем Поэтому стараются ужесточить все вторичные процессы переработки нефти. В риформинге жесткость определяется снижением давления и повышением температуры. При этом полнее и быстрее идут реакции ароматизации. Но повышение жесткости лимитируется стабильностью катализатора и его активностью.

4 Стадия: Гидроочистка Сера, будучи каталитическим ядом, отравляет катализатор по мере ее накопления на нем. Отсюда понятно: чем меньше ее в сырье, тем дольше катализатор будет активным при повышении жесткости. Как в правиле рычага: проиграешь на стадии очистки - выиграешь на стадии риформинга. Обычно гидроочистке подвергают не всю, например, дизельную фракцию, а только ее часть, поскольку этот процесс достаточно дорог. Кроме того, у него есть еще один недостаток: эта операция практически не изменяет углеводородный состав фракций.

4 Стадия: СЕЛЕКТИВНАЯ ОЧИСТКА нефтепродуктов. осуществляется путем экстракции растворителями вредных примесей из нефтяных фракций для улучшения их физико-химических и эксплуатационных характеристик; один из главных технологических процессов производства смазочных масел из нефтяного сырья. Селективная очистка основана на способности полярных растворителей избирательно (селективно) растворять полярные или поляризуемые компоненты сырья полициклические ароматические углеводороды и высокомолекулярные смолисто-асфальтеновые вещества.