Vakuuma eļļas rafinēšana. Naftas rafinēšanas veidi. Naftas rafinēšanas iespējas

Naftas rafinēšana - daudzpakāpju jēlnaftas fizikālās un ķīmiskās pārstrādes process, kura rezultāts ir naftas produktu kompleksa ražošana. Eļļas rafinēšana tiek veikta ar destilācijas metodi, tas ir, fizisku eļļas sadalīšanu frakcijās.

Ir primārie un sekundārie naftas pārstrādes procesi. Primārie procesi ietver tiešu (atmosfēras-vakuuma) eļļas destilāciju, kuras laikā naftas ogļūdeņraži netiek pakļauti ķīmiskai pārveidošanai. Sekundāro procesu (krekinga, riforminga) rezultātā ķīmisko reakciju gaitā mainās ogļūdeņražu struktūra.

Primārā naftas rafinēšana. Tiešās destilācijas jeb eļļas sadalīšanas frakcijās pamatā ir dažādas molekulmasas ogļūdeņražu viršanas temperatūras un tiek veikta normālā atmosfēras spiedienā un temperatūrā līdz 350 °C.

Eļļas destilāciju veic atmosfēras vai atmosfēras-vakuuma iekārtās, kas sastāv no cauruļveida krāsns, destilācijas kolonnas, siltummaiņiem un citām iekārtām.

Sekundārā naftas pārstrāde. Straight-run produkti neatbilst mūsdienu tehnoloģiju prasībām un tāpēc tiek tālāk apstrādāti. Tiešās darbības benzīns satur sēra savienojumus, kas pasliktina degvielu ekoloģiskos raksturlielumus, izraisa dzinēja koroziju un saindē katalizatorus, tāpēc tie tiek pakļauti hidroapstrādei.

Hidroapstrāde ir termiski katalītisks process, kas nodrošina eļļas organisko sēra savienojumu hidrogenēšanu līdz sērūdeņradim, kas pēc tam tiek uztverts un atdalīts. Krekinga – smago ogļūdeņražu sadalīšana, lai iegūtu papildu benzīna un dīzeļdegvielas daudzumus. Ir šādi plaisāšanas veidi:

- termiski- ražots 500 - 750 °C un spiedienā 4 - 6 MPa, savukārt benzīna iznākums sasniedz 60 - 70%.

- katalītisks- Ražots, izmantojot katalizatorus.

Reformēšana katalītiskais - benzīna komponentu ar augstu oktānskaitli iegūšanas process no benzīna un naftas naftas frakcijām.

Alkilēšana– alkilsavienojumu ievadīšana ogļūdeņraža molekulās. To izmanto benzīna komponentu ar augstu oktānskaitli ražošanai.

Eļļas kvalitātes klasifikācija un rādītāji.

Ir vairākas eļļas klasifikācijas. Saskaņā ar GOST R eļļu klasificē pēc fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, sagatavošanas pakāpes, sērūdeņraža un vieglo merkaptānu satura klasēs, tipos, grupās, tipos. Tajā pašā laikā eļļas klasifikācijas pazīmes ir rādītāji, pēc kuriem eļļa tiek pieņemta pēc kvalitātes.

AT atkarībā no sēra masas daļas eļļa ir sadalīta 1.–4. klasē:

1 klase - zems sēra saturs;

2. klase - sērs;

3. pakāpe - augsts sēra saturs;

4. pakāpe - īpaši augsts sēra saturs.

Autors blīvums, un, piegādājot eksportam - papildus atbilstoši frakciju iznākumam un parafīna masas daļai Eļļu iedala piecos veidos:

0 tips - papildu gaisma;

1. tips - viegls;

2. tips - vidējs;

3 tips - smags;

4. tips - bitumena.

Atbilstoši sagatavotības pakāpei eļļu iedala 1. - 3. grupā pēc tādiem rādītājiem kā ūdens saturs, hlorīda sāļu koncentrācija, piesātināta tvaika spiediens, mehānisko piemaisījumu masas daļa.

Pēc sērūdeņraža un vieglo merkaptānu masas daļas eļļa ir sadalīta 2 veidos.

Eļļas parastais apzīmējums sastāv no četriem cipariem, kas atbilst eļļas klases, veida, grupas un veida apzīmējumiem. Ja eļļu piegādā eksportam, tipa apzīmējumam pievieno indeksu "e".

Tehnoloģiskā klasifikācija nafta Krievijā darbojas kopš 1967. gada un nosaka tās izmantošanu kā izejvielu atsevišķiem naftas produktiem. Saskaņā ar tehnoloģisko klasifikāciju eļļu iedala:

Klases (1 - 3) - pēc sēra satura;

Veidi (T1 - T3) - pēc vieglo frakciju izejas, destilēts līdz 350 ° С;

Grupas (M1 - M4) - pēc iespējamā bāzes eļļu satura;

Apakšgrupas (I1 - I2) - pēc bāzes eļļu viskozitātes indeksa;

Veidi (P1 - P2) pēc parafīnu satura eļļā.

Ķīmiskā klasifikācija iedala dažādu lauku eļļas pēc to ogļūdeņražu sastāva sešās grupās:

Parafīns

Naftēnisks

aromātisks

Parafīns-naftēns

Parafīns-naftēns-aromātisks

Nafteno-aromātisks

Naftas produkti. Motoru benzīna veidi un īpašības

Naftas pārstrādes nozares sortimentā ir vairāk nekā 500 veidu gāzveida, šķidro un cieto naftas produktu atkarībā no to mērķa. Naftas produktus klasificē pēc paredzētā lietojuma šādās grupās: degviela, naftas eļļas, parafīni un cerezīni, aromātiskie ogļūdeņraži, naftas bitumens, naftas kokss un citi naftas produkti.

degviela - degošas vielas, lai iegūtu siltumenerģiju, tās sadedzinot. Degvielas praktisko vērtību nosaka siltuma daudzums, kas izdalās tās pilnīgas sadegšanas laikā.

Motoru benzīni.

Motorbenzīns ir paredzēts virzuļlidmašīnu un automobiļu iekšdedzes dzinējiem ar piespiedu aizdedzi.

Mūsdienu automobiļu un aviācijas benzīnam jāatbilst šādām prasībām:

Ir laba nepastāvība, kas ļauj iegūt viendabīgu gaisa un degvielas maisījumu jebkurā temperatūrā;

Ir ogļūdeņražu grupas sastāvs, kas nodrošina stabilu, bez detonācijas degšanas procesu visos dzinēja darbības režīmos; ilgstošas ​​uzglabāšanas laikā nemaina tā sastāvu un īpašības;

Nekaitīgi ietekmēt degvielas sistēmas daļas un vidi.

Automobiļu benzīns izmanto benzīna iekšdedzes dzinējos. Galvenie benzīna kvalitātes rādītāji ir frakcijas sastāvs un oktānskaitlis. Frakcionēts sastāvs ko raksturo sākotnējā viršanas temperatūra, iztvaikošanas temperatūras. Oktānskaitlis ir galvenais benzīna kvalitātes rādītājs, kas raksturo tā detonācijas pretestību. Detonācija - degvielas maisījuma sadegšana dzinēja cilindrā. Ja benzīna zīmolā ir burtu indekss "I", tas nozīmē, ka šī benzīna oktānskaitlis tiek noteikts ar izpētes metodi; ja nu vienīgi burts "A" - motors.

Aviācijas benzīns. Aviācijas benzīns ir paredzēts izmantošanai gaisa kuģu dzinējos.

reaktīvās degvielas Paredzēts lietošanai mūsdienu reaktīvo lidmašīnu.

Dīzeļdegviela paredzēts sauszemes un jūras aprīkojuma ātrgaitas dīzeļdzinējiem un gāzes turbīnu dzinējiem

Rafinēšanas procesi

Jēlnafta pirmo reizi ievērojamos daudzumos tika ražota 1880. gadā, un kopš tā laika tās ražošana ir eksponenciāli augusi. Jēlnafta ir ķīmisku vielu maisījums, kas satur simtiem komponentu. Eļļas lielāko daļu veido ogļūdeņraži - alkāni, cikloalkāni, arēni. Alkānu (piesātināto ogļūdeņražu) saturs eļļās var būt 50-70%. Cikloalkāni var veidot 30-60% no kopējā jēlnaftas sastāva, no kuriem lielākā daļa ir monocikliski. Visbiežāk sastopamie ir ciklopentāns un cikloheksāns. Nepiesātināto ogļūdeņražu (alkēnu) eļļā parasti nav. Arēni (aromātiskie ogļūdeņraži) veido mazāku daļu no kopējā sastāva salīdzinājumā ar alkāniem un cikloalkāniem. Eļļas frakcijās ar zemu viršanas temperatūru dominē vienkāršākais aromātiskais ogļūdeņradis, benzols un tā atvasinājumi.

Eļļas organiskajā daļā papildus ogļūdeņražiem ir sveķainas un asfaltētas vielas, kas ir oglekļa, ūdeņraža, sēra un skābekļa lielmolekulārie savienojumi, sēra savienojumi, naftēnskābes, fenoli, slāpekļa savienojumi, piemēram, piridīns, hinolīns, dažādi amīni, uc Visas šīs vielas ir nevēlami eļļas piemaisījumi. Lai tos notīrītu, ir jāizveido īpašas iekārtas. Sēra savienojumi, kas izraisa iekārtu koroziju, ir viskaitīgākie gan naftas pārstrādē, gan naftas produktu izmantošanā. Eļļas minerālie piemaisījumi ietver ūdeni, kas parasti ir divos veidos - viegli atdalāms no eļļas nostādināšanas laikā un stabilu emulsiju veidā. Ūdenī ir izšķīdināti minerālsāļi - NaCI, CaCl 2, MgCl uc Pelni eļļā veido procentu simtdaļas un tūkstošdaļas. Turklāt eļļā ir mehāniski piemaisījumi - cietas smilšu un māla daļiņas.

Svarīgākie naftas produkti

No pārstrādes procesā esošās eļļas, degviela (šķidra un gāzveida), smēreļļas un smērvielas, šķīdinātāji, atsevišķi ogļūdeņraži - etilēns, propilēns, metāns, acetilēns, benzols, toluols, ksilols utt., cietie un puscietie ogļūdeņražu maisījumi (parafīns, vazelīns, cerezīns), naftas bitumens un piķis, ogle (kvēpi) utt.

Šķidrā degviela sadalīts motorā un katlā. Savukārt motordegvielu iedala karburatorā, reaktīvo dzinēju un dīzeļdegvielā. Karburatora degviela ietver aviācijas un automašīnu benzīnu, kā arī traktoru degvielu - ligroīnu un petroleju. Aviācijas reaktīvo dzinēju degviela ir dažāda sastāva petrolejas frakcijas vai to maisījums ar benzīna frakcijām (reaktīvās degvielas). Dīzeļdegviela satur gāzeļļas, saules frakcijas, ko izmanto iekšdedzes dzinējos ar kompresijas aizdedzi. Katlu degvielu sadedzina dīzeļlokomotīvju, tvaika kuģu, termoelektrostaciju krāsnīs, rūpnieciskajās krāsnīs un sadala kurināmā, martena krāsnīm paredzētā MP degvielā.

Uz gāzveida degviela ietver ogļūdeņraža sašķidrinātās deggāzes, ko izmanto sadzīves pakalpojumiem. Tie ir propāna un butāna maisījumi dažādās proporcijās.

Smēreļļas, paredzēti šķidrai eļļošanai dažādās mašīnās un mehānismos, atkarībā no pielietojuma iedala rūpnieciskajos, turbīnu, kompresoru, transmisijas, izolācijas, motoros. Speciālās eļļas nav paredzētas eļļošanai, bet gan izmantošanai kā darba šķidrumi bremžu maisījumos, hidrauliskajās ierīcēs, tvaika strūklas sūkņos, kā arī transformatoros, kondensatoros, ar eļļu pildītajos elektriskajos kabeļos kā elektriski izolējošs līdzeklis. Šo eļļu nosaukumi atspoguļo to izmantošanas jomu, piemēram, transformators, kondensators utt.

Smērvielas ir ar ziepēm, cietajiem ogļūdeņražiem un citiem biezinātājiem sabiezinātas naftas eļļas. Visas smērvielas ir sadalītas divās klasēs: universālās un īpašās. Smērvielas ir ļoti dažādas, ir vairāk nekā simts preču.

atsevišķi ogļūdeņraži, kas iegūti naftas un naftas gāzu pārstrādes rezultātā, kalpo kā izejvielas polimēru un organiskās sintēzes produktu ražošanai. No tiem svarīgākie ir ierobežojošie - metāns, etāns, propāns, butāns utt.; nepiesātināts - etilēns, propilēns; aromātisks - benzols, toluols, ksiloli. Papildus uzskaitītajiem atsevišķiem ogļūdeņražiem naftas rafinēšanas produkti ir piesātinātie ogļūdeņraži ar lielu molekulmasu (C 16 un vairāk) - parafīni, cerezīni, ko izmanto parfimērijas rūpniecībā un kā smērvielu biezinātājus.

Naftas bitumens, iegūst no smago naftas atlikumiem to oksidēšanas ceļā, tos izmanto ceļu būvei, jumta seguma materiāliem, asfalta laku un tipogrāfijas krāsu sagatavošanai u.c.

Viens no galvenajiem naftas pārstrādes produktiem ir motora degviela , kas ietver aviācijas un motorbenzīnu. Svarīga benzīna īpašība, kas raksturo tā spēju izturēt iepriekšēju aizdegšanos sadegšanas kamerā, ir detonācijas pretestība. Klauvēšana dzinējā parasti norāda, ka ir notikusi pirmssprādziena aizdegšanās un ir iztērēta enerģija.

Saskaņā ar 1927. gadā ieviesto empīrisko skalu oktānskaitlis n-heptānam, kurš ļoti viegli detonējas, ir nulle, un izooktānam, kuram ir augsta detonācijas pretestība, tas ir vienāds ar 100. Ja, piemēram, pārbaudītais benzīns triecienizturības ziņā izrādījās līdzvērtīgs 80% izooktāna un 20% n-heptāna maisījumam, tad tā oktānskaitlis ir 80. Kopš skalas ieviešanas ir atrasti standarti, kas ir pārāki detonācijas pretestība izooktānam, un tagad oktāna skala ir paplašināta līdz 120.

Nosakot dažādu ogļūdeņražu oktānskaitli, tika konstatēts, ka alkānu sērijās oktānskaitlis palielinās, tiem atzarojot, un samazinās, palielinoties ogļūdeņražu ķēdes garumam. Alkēnu oktānskaitlis ir lielāks nekā atbilstošajiem alkāniem un palielinās, kad dubultā saite tiek pārvietota uz molekulu centru. Cikloalkāniem ir augstāks oktānskaitlis nekā alkāniem. Aromātiskajiem ogļūdeņražiem ir visaugstākais oktānskaitlis; tā, piemēram, n-propilbenzola oktānskaitlis ir 105, etilbenzola - 104, toluola - 107.

Benzīns, kas iegūts eļļas tiešās destilācijas procesā, galvenokārt sastāv no alkāniem ar oktānskaitli 50-70. Lai palielinātu oktānskaitli, tiek veikta apstrāde, kuras rezultātā benzīna ogļūdeņraži izomerizējas, veidojot labvēlīgākas struktūras, un tiek izmantoti pretdetonācijas līdzekļi - vielas, kuras benzīnam pievieno ne vairāk kā 0,5% līdz ievērojami. palielināt to triecienizturību.

Pirmo reizi kā pretdetonācijas līdzekli sāka izmantot tetraetilsvinu (TES) Pb(C 2 H 5) 4, kura rūpnieciskā ražošana sākās 1923. gadā. Tiek izmantoti arī citi svina alkilgrupi, piemēram, tetrametilsvins. Jaunās piedevas ietver pārejas metālu karbonilus. Antidetonācijas līdzekļus, jo īpaši TES, izmanto maisījumā ar etilbromīdu, dibrometānu, dihloretānu, monohlornaftalīnu (etilšķidrumu). Benzīnus, kam pievienots etilšķidrums, sauc par svinu. Etilšķidrums ir ļoti toksisks, un, strādājot ar to un svinu saturošu benzīnu, jāievēro īpaši piesardzības pasākumi.

Primārā naftas rafinēšana

Eļļas sagatavošana apstrādei. Jēlnafta satur izšķīdušas gāzes, ko sauc garāmejot,ūdens, minerālsāļi, dažādi mehāniski piemaisījumi. Eļļas sagatavošana apstrādei tiek samazināta līdz šo ieslēgumu atdalīšanai no tās un ķīmiski aktīvo piemaisījumu neitralizēšanai.

Saistīto gāzu atdalīšana no naftas tiek veikta gāzes separatoros, samazinot gāzu šķīdību spiediena samazināšanas dēļ. Pēc tam gāzes tiek nosūtītas tālākai pārstrādei uz gāzes un benzīna rūpnīcu, kur no tām iegūst gāzes benzīnu, etānu, propānu un butānu. Galīgā gāzu atdalīšana no naftas notiek stabilizācijas iekārtās, kur tās tiek destilētas īpašās destilācijas kolonnās.

Speciālā sildītājā vieglās benzīna frakcijas tiek atdalītas no eļļas, un pēc tam, pievienojot tai demulgatoru, tās tiek nosūtītas uz nostādināšanas tvertnēm. Šeit eļļa tiek atbrīvota no smiltīm un māliem un dehidrēta. Emulsiju sadalīšanai un ūdens noņemšanai tiek izmantotas dažādas metodes, tostarp termoķīmiskā spiediena apstrāde. Labāka emulsiju sadalīšanas metode ir elektriskā metode, kas sastāv no eļļas izvadīšanas starp elektrodiem, kas savienoti ar augstsprieguma maiņstrāvas ķēdi (30-45 kV). Kad eļļa tiek dehidrēta, tiek noņemta arī ievērojama daļa sāļu (atsāļošana).

Ķīmiski aktīvos piemaisījumus, kas atrodas eļļā sēra, sērūdeņraža, sāļu, skābju veidā, neitralizē ar sārmu vai amonjaka šķīdumiem. Šo procesu, kura mērķis ir novērst iekārtu koroziju, sauc eļļas sārmināšana.

Turklāt eļļas sagatavošana pārstrādei ietver eļļu šķirošanu un sajaukšanu, lai iegūtu viendabīgāku izejvielu.

Eļļas destilācija. Eļļas primārā destilācija ir pirmais naftas rafinēšanas tehnoloģiskais process. Primārās apstrādes vienības ir pieejamas katrā rafinēšanas rūpnīcā.

destilācija vai destilācija Tas ir process, kurā savstarpēji šķīstošu šķidrumu maisījums tiek sadalīts frakcijās, kas atšķiras pēc viršanas temperatūras gan savā starpā, gan ar sākotnējo maisījumu. Mūsdienu iekārtās eļļas destilācija tiek veikta, izmantojot vienreizēju iztvaicēšanu. Ar vienu iztvaicēšanu zemas viršanas temperatūras frakcijas, kas pāriet tvaikos, paliek aparātā un samazina iztvaikojošo frakciju ar augstu viršanas temperatūru daļējo spiedienu, kas ļauj veikt destilāciju zemākā temperatūrā.

Ar vienu iztvaicēšanu un sekojošu tvaiku kondensāciju tiek iegūtas divas frakcijas: vieglā, kas satur vairāk zemas viršanas temperatūras komponentu, un smagā, ar mazāku zemas viršanas temperatūras komponentu skaitu nekā izejvielās, t.i., destilācijas laikā. , viena fāze ir bagātināta ar komponentiem ar zemu viršanas temperatūru, bet otra ar komponentiem ar augstu viršanas temperatūru. Tajā pašā laikā, izmantojot destilāciju, nav iespējams panākt nepieciešamo eļļas komponentu atdalīšanu un iegūt galaproduktus, kas vārās noteiktos temperatūras diapazonos. Šajā sakarā pēc vienas iztvaikošanas eļļas tvaiki tiek rektifikēti.

Primārās eļļas destilācijas iekārtās parasti tiek apvienota smidzināšana un destilācija. Eļļas destilēšanai tiek izmantotas viena un divpakāpju cauruļveida iekārtas. Procesam nepieciešamo siltumu iegūst cauruļu krāsnīs.

Atkarībā no pārstrādes rūpnīcas vispārējās shēmas un pārstrādei piegādātās eļļas īpašībām, destilāciju veic vai nu atmosfēras cauruļveida vienībās (AT), vai iekārtās, kas apvieno atmosfēras un vakuuma destilāciju - atmosfēras vakuuma cauruļveida blokos (AVT).

Dažādu sastāvu destilātus ņem pa kolonnas augstumu stingri noteiktos temperatūras diapazonos. Tātad 300-350 °C temperatūrā saules eļļa kondensējas un tiek noņemta, 200-300 °C - petroleja, 160-200 °C - ligroīna frakcija. No kolonnas augšdaļas tiek noņemti benzīna tvaiki, kas tiek atdzesēti un kondensēti siltummaiņos . Daļa šķidrā benzīna tiek piegādāta apūdeņošanas kolonnai . Tās apakšējā daļā tiek savākta mazuta, kas tiek tālāk destilēta, lai no tās otrajā destilācijas kolonnā iegūtu smēreļļas. , darbs vakuumā, lai izvairītos no ogļūdeņražu sadalīšanās augstas temperatūras ietekmē. Darvu izmanto kā izejvielu termiskai krekingai, koksēšanai, bitumena un augstas viskozitātes eļļu ražošanai.

Jēlnaftas savienojumi ir sarežģītas vielas, kas sastāv no pieciem elementiem - C, H, S, O un N, un šo elementu saturs svārstās no 82-87% oglekļa, 11-15% ūdeņraža, 0,01-6% sēra, 0-2 % skābekļa un 0,01-3% slāpekļa.

Parastā aku jēlnafta ir zaļgani brūns uzliesmojošs eļļains šķidrums ar asu smaku. Laukos ražotā eļļa papildus tajā izšķīdinātajām gāzēm satur noteiktu daudzumu piemaisījumu - smilšu, mālu, sāls kristālu un ūdens daļiņas. Cieto daļiņu un ūdens saturs apgrūtina tā transportēšanu pa cauruļvadiem un apstrādi, izraisa naftas cauruļvadu cauruļu iekšējo virsmu eroziju un nogulšņu veidošanos siltummaiņos, krāsnīs un ledusskapjos, kā rezultātā samazinās siltuma pārneses koeficients, palielinās pelnu saturs eļļas destilācijas atliekās (mazuts un darvas), veicina noturīgu emulsiju veidošanos. Turklāt naftas ieguves un transportēšanas procesā rodas ievērojams vieglo eļļas komponentu zudums. Lai samazinātu naftas pārstrādes izmaksas, ko rada vieglo komponentu zudums un pārmērīgs naftas vadu un pārstrādes iekārtu nodilums, saražotā eļļa tiek pakļauta pirmapstrādei.

Lai samazinātu vieglo komponentu zudumus, eļļa tiek stabilizēta, kā arī tiek izmantotas īpašas hermētiskas eļļas uzglabāšanas tvertnes. No galvenā ūdens daudzuma un cietajām daļiņām eļļa izdalās, nostājoties tvertnēs aukstumā vai sildot. Visbeidzot, tie tiek dehidrēti un atsāļoti īpašās iekārtās. Tomēr ūdens un eļļa bieži veido grūti atdalāmu emulsiju, kas ievērojami palēnina vai pat novērš eļļas dehidratāciju. Ir divu veidu eļļas emulsijas:

eļļa ūdenī vai hidrofila emulsija,

un ūdens eļļā vai hidrofobā emulsija.

Ir trīs metodes eļļas emulsiju sadalīšanai:

Mehānisks:

nostādināšana - uzklāj uz svaigām, viegli sadalāmām emulsijām. Ūdens un eļļas atdalīšana notiek emulsijas komponentu blīvuma atšķirību dēļ. Procesu paātrina karsējot līdz 120-160°C zem 8-15 atmosfēru spiediena 2-3 stundas, novēršot ūdens iztvaikošanu.

centrifugēšana - eļļas mehānisko piemaisījumu atdalīšana centrbēdzes spēku ietekmē. Rūpniecībā to izmanto reti, parasti ar virkni centrifūgu ar ātrumu no 350 līdz 5000 apgr./min, katra ar jaudu 15-45 m3 / h.

Ķīmiskās vielas:

emulsiju iznīcināšana tiek panākta, izmantojot virsmaktīvās vielas - demulgatorus. Iznīcināšanu panāk a) aktīvā emulgatora adsorbcijas nobīde ar vielu ar augstāku virsmas aktivitāti, b) pretējā tipa emulsiju veidošanās (vāzes inversija) un c) adsorbcijas plēves izšķīšana (iznīcināšana). tās ķīmiskās reakcijas rezultāts ar sistēmā ievadīto demulgatoru. Ķīmisko metodi izmanto biežāk nekā mehānisko, parasti kombinācijā ar elektrisko.

Elektriskais:

eļļas emulsijai nonākot mainīgā elektriskajā laukā, ūdens daļiņas, kas uz lauku reaģē spēcīgāk nekā nafta, sāk svārstīties, saduroties savā starpā, kas izraisa to saistīšanos, palielināšanos un ātrāku noslāņošanos ar eļļu. Instalācijas, ko sauc par elektriskajiem dehidratatoriem.

Svarīgs punkts ir eļļas šķirošanas un sajaukšanas process. Eļļas, kas līdzīgas fizikālajām, ķīmiskajām un komerciālajām īpašībām, tiek sajauktas laukos un nosūtītas kopīgai apstrādei.

Ir trīs galvenās eļļas rafinēšanas iespējas:

• - degviela,
• - mazuts,
• - naftas ķīmija.

Atbilstoši degvielas variantam eļļa tiek pārstrādāta galvenokārt motoru un katlu degvielā. Ir dziļa un sekla degvielas pārstrāde. Naftas dziļajā pārstrādē viņi cenšas iegūt pēc iespējas lielāku kvalitatīvu un motorbenzīnu, ziemas un vasaras dīzeļdegvielu un reaktīvo degvielu. Katla degvielas jauda šajā variantā ir samazināta līdz minimumam. Tajos ietilpst katalītiskie procesi, piemēram, katalītiskā krekinga, katalītiskā riformings, hidrokrekinga un hidroapstrāde, kā arī termiskie procesi, piemēram, koksēšana. Rūpnīcas gāzu pārstrāde šajā gadījumā ir vērsta uz augstas kvalitātes benzīna iznākuma palielināšanu. Ar seklu naftas rafinēšanu tiek nodrošināta augsta katlu kurināmā iznākums.

Atbilstoši naftas pārstrādes mazuta variantam kopā ar degvielu iegūst smēreļļas, destilātu eļļas (vieglās un vidējās rūpnieciskās, automobiļu uc). Atlikušās eļļas (aviācijas, cilindru) tiek reģenerētas no darvas, deasfaltējot ar šķidro propānu. Šajā gadījumā veidojas deasfalts un asfalts. Deasfalts tiek tālāk apstrādāts, un asfalts tiek pārstrādāts bitumenā vai koksā. Naftas pārstrādes naftas ķīmijas versija - papildus augstas kvalitātes motordegvielu un eļļu ražošanai tiek veikta ne tikai izejvielu (olefīnu, aromātisko, normālo un izoparafīnu ogļūdeņražu u.c.) sagatavošana smagajai organiskajai sintēzei, bet arī visvairāk. tiek veikti sarežģīti fizikāli un ķīmiski procesi, kas saistīti ar slāpekļa mēslošanas līdzekļu lielo tonnāžu ražošanu, sintētiskais kaučuks, plastmasa, sintētiskās šķiedras, mazgāšanas līdzekļi, taukskābes, fenols, acetons, spirti, esteri un daudzas citas ķīmiskas vielas. Galvenā naftas rafinēšanas metode ir tās tiešā destilācija.

Destilācija - destilācija (pilināšana) - eļļas sadalīšana frakcijās, kas atšķiras pēc sastāva (atsevišķi naftas produkti), pamatojoties uz tās sastāvdaļu viršanas punktu atšķirību. Naftas produktu ar viršanas temperatūru līdz 370°C destilāciju veic atmosfēras spiedienā, bet augstākos - vakuumā vai izmantojot tvaiku (lai novērstu to sadalīšanos).

Eļļu zem spiediena ar sūkņiem ievada cauruļveida krāsnī, kur to uzkarsē līdz 330...350°C. Karstā eļļa kopā ar tvaikiem nonāk destilācijas kolonnas vidusdaļā, kur spiediena samazināšanas rezultātā iztvaiko un iztvaikotie ogļūdeņraži tiek atdalīti no eļļas šķidrās daļas - mazuta. Ogļūdeņražu tvaiki plūst augšup pa kolonnu, un šķidrais atlikums plūst uz leju. Destilācijas kolonnā pa tvaiku kustības ceļu tiek uzstādītas plāksnes, uz kurām kondensējas daļa ogļūdeņražu tvaiku. Smagākie ogļūdeņraži kondensējas uz pirmajām paplātēm, vieglākajiem ogļūdeņražiem ir laiks pacelties augšup pa kolonnu, un lielākā daļa ogļūdeņražu, sajaukti ar gāzēm, iziet cauri visai kolonnai bez kondensācijas un tiek izvadīti no kolonnas augšdaļas tvaiku veidā. Tātad ogļūdeņraži tiek sadalīti frakcijās atkarībā no to viršanas temperatūras.

Naftas destilācijas laikā tiek iegūti vieglie naftas produkti: benzīns (bp 90-200 °C), ligroīns (bp 150-230 °C), petroleja (bp 180-300 °C), vieglā gāzeļļa - saules eļļa (bp. 230-350°C), smago gāzeļļu (bp 350-430°C), bet pārējais ir viskozs melns šķidrums - mazuts (bp virs 430°C). Eļļa tiek pakļauta turpmākai apstrādei. To destilē pazeminātā spiedienā (lai novērstu sadalīšanos), un tiek reģenerētas smēreļļas. Ātrdestilācija sastāv no diviem vai vairākiem atsevišķiem destilācijas procesiem ar darba temperatūras paaugstināšanu katrā posmā. Produktiem, kas iegūti tiešā destilācijā, ir augsta ķīmiskā stabilitāte, jo tie nesatur nepiesātinātus ogļūdeņražus. Krekinga procesu izmantošana naftas rafinēšanai ļauj palielināt benzīna frakciju iznākumu.

Krekinga ir naftas un tās frakciju rafinēšanas process, kura pamatā ir sarežģītu ogļūdeņražu molekulu sadalīšanās (sadalīšana) augstas temperatūras un spiediena apstākļos. Ir šādi krekinga veidi: termiskā, katalītiskā, kā arī hidrokrekinga un katalītiskā riforminga. Termisko krekingu izmanto, lai ražotu benzīnu no mazuta, petrolejas un dīzeļdegvielas. Benzīnam, kas iegūts termiskā krekinga ceļā, ir nepietiekami augsts oktānskaitlis (66 ... 74) un augsts nepiesātināto ogļūdeņražu saturs (30 ... 40%), t.i., tam ir slikta ķīmiskā stabilitāte un to galvenokārt izmanto tikai kā sastāvdaļu komerciālā benzīna ražošana.

Jaunas termiskās krekinga iekārtas vairs netiek būvētas, jo ar to palīdzību iegūtie benzīni uzglabāšanas laikā tiek oksidēti, veidojot sveķus, un tajās ir jāievada īpašas piedevas (inhibitori), kas krasi samazina pārsveķošanās ātrumu. Termiskā krekings ir sadalīts tvaika fāzē un šķidrā fāzē.

Tvaika fāzes krekinga - eļļa tiek uzkarsēta līdz 520...550°C pie spiediena 2...6 atm. Šobrīd tas netiek izmantots zemās produktivitātes un lielā (40%) nepiesātināto ogļūdeņražu satura dēļ galaproduktā, kas viegli oksidējas un veido sveķus.

Šķidrās fāzes krekinga - eļļas sildīšanas temperatūra 480 ... 500 ° C pie spiediena 20 ... 50 atm. Pieaug produktivitāte, samazinās nepiesātināto ogļūdeņražu daudzums (25…30%). Termiskā krekinga benzīna frakcijas tiek izmantotas kā komerciālā motorbenzīna sastāvdaļa. Tomēr termiskā krekinga degvielai ir raksturīga zema ķīmiskā stabilitāte, ko uzlabo, ieviešot degvielā īpašas antioksidantu piedevas. Benzīna iznākums ir 70% no naftas, 30% no mazuta.

Katalītiskā krekinga process ir benzīna ražošanas process, kura pamatā ir ogļūdeņražu sadalīšana un to struktūras maiņa augstas temperatūras un katalizatora ietekmē. Ogļūdeņražu molekulu sadalīšana notiek katalizatoru klātbūtnē un temperatūrā un atmosfēras spiedienā. Viens no katalizatoriem ir īpaši apstrādāts māls. Šādu plaisāšanu sauc par pulverveida katalizēto krekingu. Pēc tam katalizators tiek atdalīts no ogļūdeņražiem. Ogļūdeņraži nonāk rektifikācijā un ledusskapjos, un katalizators nonāk tā rezervuāros, kur tiek atjaunotas tā īpašības. Kā katalītiskā krekinga izejvielu izmanto gāzeļļu un saules eļļas frakcijas, kas iegūtas, tieši destilējot eļļu. Katalītiskā krekinga produkti ir būtiskas sastāvdaļas A-72 un A-76 benzīnu ražošanā.

Hidrokrekings ir naftas produktu attīrīšanas process, kurā tiek apvienota krekinga un izejvielu (gāzeļļu, naftas atlikumu u.c.) hidrogenēšana. Tas ir katalītiskā krekinga veids. Smago izejvielu sadalīšanās process notiek ūdeņraža klātbūtnē 420...500°C temperatūrā un 200 atm spiedienā. Process notiek īpašā reaktorā, pievienojot katalizatorus (W, Mo, Pt oksīdus). Hidrokrekinga rezultātā tiek iegūta degviela.

Reformēšana - (no angļu valodas reforming - pārtaisīt, uzlabot) rūpniecisks process benzīna un ligroīna eļļas frakciju apstrādei, lai iegūtu augstas kvalitātes benzīnu un aromātiskos ogļūdeņražus. Kā izejvielu katalītiskajam riformingam parasti izmanto naftas primārās destilācijas benzīna frakcijas, kas vārās jau 85 ... 180 "C. Reformēšana tiek veikta ūdeņradi saturošā gāzē (70 ... 90% ūdeņraža) 480 ... 540 ° C temperatūrā un 2 ... 4 MPa spiedienā molibdēna vai platīna katalizatora klātbūtnē.Lai uzlabotu eļļas benzīna frakciju īpašības, tās pakļauj katalītiskajai riformingam, kas tiek veikta ārā katalizatoru klātbūtnē no platīna vai platīna un rēnija.Benzīna katalītiskās riforminga laikā aromātiskie ogļūdeņraži (benzols, toluols, ksilols u.c.) no parafīniem un cikloparafīniem.Reformēšanu, izmantojot molibdēna katalizatoru sauc par hidroformēšanu, un izmantojot platīnu. katalizatoru sauc par platformingu.Pēdējais, kas ir vienkāršāks un drošāks process, tagad tiek izmantots daudz biežāk.

Pirolīze. Tā ir naftas ogļūdeņražu termiskā sadalīšanās speciālos aparātos vai gāzes ģeneratoros 650°C temperatūrā. To izmanto aromātisko ogļūdeņražu un gāzes saņemšanai. Kā izejmateriālu var izmantot gan eļļu, gan mazutu, bet vislielākā aromātisko ogļūdeņražu iznākums tiek novērots vieglo eļļu frakciju pirolīzes laikā. Iznākums: 50% gāze, 45% sveķi, 5% sodrēji. Aromātiskus ogļūdeņražus iegūst no sveķiem destilējot.

Jēlnafta ir termins, ko lieto, lai apzīmētu jēlnaftu – izejvielu, kas nāk ārā no zemes tāda, kāda tā ir. Tādējādi jēlnafta ir fosilais kurināmais, kas nozīmē, ka to dabiski iegūst no trūdošiem augiem un dzīvniekiem, kas dzīvojuši senās jūrās pirms miljoniem gadu – lielākā daļa naftas visbiežāk sastopamo vietu kādreiz bija jūru dibens. Jēlnafta atkarībā no lauka ir dažāda un atšķiras pēc krāsas un konsistences: no spilgti melnas (slapjš asfalts) un ļoti viskozas, līdz nedaudz caurspīdīgai un gandrīz cietai.

Eļļas galvenā vērtība un izmantošanas veids ir tas, ka tā ir sākumpunkts tik daudzām dažādām vielām, jo ​​tajā ir ogļūdeņraži. Ogļūdeņraži ir molekulas, kas acīmredzami satur ūdeņradi un oglekli, un atšķiras viena no otras tikai ar to, ka tās var būt dažāda garuma un struktūras – no taisnām ķēdēm līdz sazarotām ķēdēm ar gredzeniem.

Ir divas lietas, kas padara ogļūdeņražus interesantus ķīmiķiem:

1. Ogļūdeņraži satur daudz potenciālās enerģijas. Liela daļa no jēlnaftas iegūtā daudzuma, piemēram, benzīns, dīzeļdegviela, parafīns utt. - tieši šī potenciālā enerģija ir vērtīga.
2. Ogļūdeņraži var būt dažādos veidos. Mazākais ogļūdeņradis (pēc atomu skaita) ir metāns (CH4), kas ir gāze, kas ir vieglāka par gaisu. Garākas ķēdes ar 5 vai vairāk oglekļa atomiem vairumā gadījumu ir šķidrumi. Un ļoti garas ķēdes ir cietas, piemēram, vasks vai sveķi. Pēc ogļūdeņražu ķēžu "šķērssaites" ķīmiskās struktūras jūs varat iegūt visu, sākot no sintētiskās gumijas līdz neilonam un plastmasai. Ogļūdeņraža ķēdes patiesībā ir ļoti daudzpusīgas!

Galvenās ogļūdeņražu klases jēlnaftā ietver:

• Parafīni ar vispārīgo formulu C n H 2n+2 (n ir vesels skaitlis, parasti no 1 līdz 20) ar taisnas vai sazarotas ķēdes struktūru var attēlot gāzes vai šķidrumus, kas jau vārās istabas temperatūrā, atkarībā no molekulārajiem piemēriem: metāns, etāns , propāns, butāns, izobutāns, pentāns, heksāns.
• Aromātiskie līdzekļi ar vispārīgo formulu: C 6 H 5 -Y (Y ir liela taisna molekula, kas savienojas ar benzola gredzenu) ir gredzena struktūras ar vienu vai vairākiem gredzeniem, kas satur sešus oglekļa atomus, ar mainīgām dubultām vienotām saitēm starp oglekļa atomiem. Spilgti aromātisko vielu piemēri ir benzols un naftalīns.
• Naftēni vai cikloalkāni ar vispārīgo formulu C n H 2n (n ir vesels skaitlis, parasti no 1 līdz 20) ir gredzenveida struktūras ar vienu vai vairākiem gredzeniem, kas satur tikai vienkāršas saites starp oglekļa atomiem. Tie, kā likums, ir šķidrumi: cikloheksāns, metilciklopentāns un citi.
• Alkēni ar vispārīgo formulu C n H 2n (n ir vesels skaitlis, parasti no 1 līdz 20) ir lineāras vai sazarotas ķēdes molekulas, kas satur vienu oglekļa-oglekļa dubultsaiti, kas var būt šķidrums vai gāze, piemēram: etilēns, butēns, izobutēns .
• Alkīni ar vispārīgo formulu: C n H 2n-2 (n ir vesels skaitlis, parasti no 1 līdz 20) ir lineāras vai sazarotas ķēdes molekulas, kas satur divas oglekļa-oglekļa dubultsaites, kuras var būt šķidras vai gāzes, piemēram: acetilēns, butadiēni .

Tagad, kad mēs zinām eļļas struktūru, redzēsim, ko mēs varam ar to darīt.

Kā darbojas naftas pārstrāde?

Eļļas rafinēšanas process sākas ar frakcionētas destilācijas kolonnu.

Tipiska naftas pārstrādes rūpnīca

Galvenā jēlnaftas problēma ir tā, ka tā satur simtiem dažādu veidu ogļūdeņražu, kas visi ir sajaukti. Un mūsu uzdevums ir atdalīt dažādus ogļūdeņražu veidus, lai iegūtu ko noderīgu. Par laimi, ir vienkāršs veids, kā šīs lietas atdalīt, un tieši to dara pilnveidošana.

Dažādiem ogļūdeņražu ķēdes garumiem ir pakāpeniski augstāki viršanas punkti, lai tos varētu atdalīt ar vienkāršu destilāciju dažādās temperatūrās. Vienkārši sakot, uzkarsējot eļļu līdz noteiktai temperatūrai, noteiktas ogļūdeņražu ķēdes sāk vārīties, un tādējādi mēs varam atdalīt "kviešus no pelavām". Tā notiek rafinēšanas rūpnīcā – vienā procesa daļā eļļa tiek uzkarsēta un dažādās viršanas vietās tiek novārītas dažādas ķēdes. Katram atšķirīgajam ķēdes garumam ir sava unikāla īpašība, kas padara to noderīgu savā veidā.

Lai izprastu jēlnaftas daudzveidību un saprastu, kāpēc jēlnaftas rafinēšana ir tik svarīga mūsu civilizācijā, apskatiet šo no jēlnaftas iegūto produktu sarakstu:

Naftas gāzes- izmanto apkurei, ēdiena gatavošanai, plastmasas izgatavošanai:

• tie ir mazi alkāni (no 1 līdz 4 oglekļa atomiem)
• plaši pazīstams ar tādiem nosaukumiem kā metāns, etāns, propāns, butāns
• viršanas diapazons - mazāks par 40 grādiem pēc Celsija
• bieži zem spiediena gāzes

Ligroīns vai ligroīns- starpprodukts, kas tiks tālāk apstrādāts, lai vēlāk kļūtu par benzīnu:

• satur 5 līdz 9 oglekļa alkānus
• viršanas diapazons - no 60 līdz 100 grādiem pēc Celsija

Benzīns- motora degviela:

• vienmēr šķidrs produkts
• ir alkānu un cikloalkānu maisījums (no 5 līdz 12 oglekļa atomiem)
• viršanas diapazons - no 40 līdz 205 grādiem pēc Celsija

Petroleja- degviela reaktīvo dzinēju un traktoru dzinējiem; izejmateriāls citu produktu ražošanai:

• šķidrums
• alkānu (no 10 līdz 18 oglekļa atomiem) un aromātisko ogļūdeņražu maisījums
• viršanas diapazons - no 175 līdz 325 grādiem pēc Celsija

Dīzeļdegvielas destilāts- izmanto dīzeļdegvielai un mazutam; izejmateriāls citu produktu ražošanai:

• šķidrums
• alkāni, kas satur 12 vai vairāk oglekļa atomus
• viršanas diapazons - no 250 līdz 350 grādiem pēc Celsija

Smēreļļas- izmanto motoreļļu, tauku un citu smērvielu ražošanai:

• šķidrums
• garas ķēdes struktūras (no 20 līdz 50 oglekļa atomiem) alkāni, cikloalkāni, aromātiskie savienojumi
• viršanas diapazons - no 300 līdz 370 grādiem pēc Celsija

mazuts- izmanto rūpnieciskajai degvielai; izejmateriāls citu produktu ražošanai:

• šķidrums
• garas ķēdes struktūras (no 20 līdz 70 oglekļa atomiem) alkāni, cikloalkāni, aromātiskie savienojumi
• viršanas temperatūra - no 370 līdz 600 grādiem pēc Celsija

Pārstrādāto produktu atliekas- kokss, asfalts, darva, parafīni; izejmateriāls citu produktu ražošanai:

• īpaša lieta
• vairāki gredzenu savienojumi ar 70 vai vairāk oglekļa atomiem
• viršanas diapazons nav mazāks par 600 grādiem pēc Celsija.

Iespējams, esat ievērojuši, ka visiem šiem produktiem ir dažādi izmēri un viršanas temperatūras diapazoni. Ķīmiķi ir izmantojuši šīs īpašības naftas rafinēšanai. Tagad uzzināsim sīkāk par šo aizraujošo procesu!

Detalizēts eļļas rafinēšanas process

Kā minēts iepriekš, jēlnaftas mucā ir visu veidu ogļūdeņražu maisījums. Naftas pārstrāde atdala derīgās vielas no visas šīs "daudzrasu pārstāvju kompānijas". Tajā pašā laikā notiek šādas rūpniecisko ķīmisko procesu grupas, kas principā ir katrā naftas pārstrādes rūpnīcā:

• Vecākais un visizplatītākais veids, kā atdalīt dažādas sastāvdaļas (sauktas par frakcijām) no eļļas, ir to darīt, izmantojot viršanas temperatūras atšķirības. Šo procesu sauc frakcionēta destilācija .
• Jaunās ķīmiskās apstrādes metodes dažās frakcijās izmanto konversijas metodi. Piemēram, ķīmiskā apstrāde var sadalīt garās ķēdes īsākās. Tas ļauj pārstrādes rūpnīcai, piemēram, pārvērst dīzeļdegvielu benzīnā atkarībā no pieprasījuma.
• Turklāt rafinēšanas rūpnīcām pēc frakcionētās destilācijas procesa ir jāattīra frakcijas, lai no tām noņemtu piemaisījumus.
• Rafinēšanas rūpnīcas apvieno dažādas frakcijas (apstrādātas un neapstrādātas) maisījumos, lai iegūtu vēlamos produktus. Piemēram, dažādi maisījumi no dažādām ķēdēm var radīt benzīnu ar dažādu oktānskaitli.

Naftas pārstrādes produkti tiek nosūtīti īslaicīgai uzglabāšanai speciālās tvertnēs, līdz tiek nogādāti dažādos tirgos: degvielas uzpildes stacijās, lidostās un ķīmiskajās rūpnīcās. Papildus naftas produktu radīšanai rūpnīcām ir jārūpējas arī par neizbēgamajiem atkritumiem, lai samazinātu gaisa un ūdens piesārņojumu.

Frakcionēta destilācija

Dažādām eļļas sastāvdaļām ir dažādi izmēri, svars un viršanas temperatūra; Tātad, pirmais solis ir atdalīt šīs sastāvdaļas. Tā kā tiem ir dažādas viršanas temperatūras, tos var viegli atdalīt, izmantojot procesu, ko sauc par frakcionētu destilāciju.

Frakcionētās destilācijas posmi ir šādi:

• Jūs uzsildāt divu vai vairāku vielu (šķidrumu) maisījumu ar dažādu viršanas temperatūru līdz augstai temperatūrai. Karsēšanu parasti veic ar augstspiediena tvaiku līdz aptuveni 600 grādiem pēc Celsija.
• Maisījums vārās, veidojot tvaiku (gāzes); lielākā daļa vielu iziet tvaika fāzē.
• Tvaiks nonāk garas kolonnas apakšā, kas ir piepildīta ar paplātēm vai plāksnēm. Paplātēs ir daudz caurumu vai burbuļu vāciņu (līdzīgi plastmasas pudeles perforētajam vāciņam), lai tvaiks varētu iziet cauri. Tie palielina kontakta laiku starp tvaiku un šķidrumu kolonnā un palīdz savākt šķidrumus, kas kolonnā veidojas dažādos augstumos. Šajā kolonnā ir temperatūras atšķirība (ļoti karsta apakšā un vēsāka virzienā uz augšu).
• Tādējādi tvaiks kolonnā paceļas.
• Kad tvaiki paceļas pa kolonnas paplātēm, tie atdziest.
• Kad tvaiku saturoša viela sasniedz augstumu, kurā temperatūra kolonnā ir vienāda ar šīs vielas viršanas temperatūru, tā kondensējas, veidojot šķidrumu. Šajā gadījumā vielas ar zemāko viršanas temperatūru kondensējas kolonnas augstākajā punktā, un vielas ar augstāku viršanas temperatūru kondensējas zemāk kolonnā.
• Paplātes savāc dažādas šķidrās frakcijas.
• Savāktās šķidrās frakcijas var nonākt kondensatoros, kas tās vēl vairāk atdzesē, un pēc tam nonāk uzglabāšanas tvertnēs, vai arī tās var nonākt citās vietās tālākai ķīmiskai apstrādei.

Frakcionālā destilācija ir noderīga, lai atdalītu vielu maisījumu ar šaurām viršanas punktu atšķirībām, un tā ir vissvarīgākais posms naftas rafinēšanas procesā. Eļļas rafinēšanas process sākas ar frakcionētas destilācijas kolonnu. Ļoti maz komponentu izies no frakcionētās destilācijas kolonnas, kas ir gatava pārdošanai naftas tirgū. Daudzas no tām ir ķīmiski jāapstrādā, lai tās pārvērstu citās frakcijās. Piemēram, tikai 40% no destilētās jēlnaftas kļūs par benzīnu, tomēr benzīns ir viens no galvenajiem naftas kompāniju ražotajiem produktiem. Tā vietā, lai pastāvīgi destilētu jēlnaftu lielos daudzumos, naftas kompānijas ķīmiski apstrādā citas frakcijas no destilācijas kolonnas, lai iegūtu tādu pašu benzīnu; un šī apstrāde palielina benzīna iznākumu no katras jēlnaftas mucas.

Ķīmiskā transformācija

Varat pārvērst vienu frakciju citā, izmantojot vienu no trim metodēm:

1. Sadaliet lielos ogļūdeņražus mazākos (plaisāšana)
2. Apvienojiet mazos ogļūdeņražus, lai padarītu tos lielākus (apvienošana)
3. Pārkārtojiet vai nomainiet dažādas ogļūdeņražu daļas, lai iegūtu vēlamos ogļūdeņražus (hidrotermālas izmaiņas)

Krekinga

Krekinga ņem lielus ogļūdeņražus un sadala tos mazākos. Ir vairāki plaisāšanas veidi:

• Termiskā- Jūs karsējat lielus ogļūdeņražus augstā temperatūrā (dažreiz arī augstā spiedienā), līdz tie sadalās.
• Tvaiks- augstu tvaika temperatūru (virs 800 grādiem pēc Celsija) izmanto etāna, butāna un ligroīna sadalīšanai etilēnā un benzolā, ko izmanto ķīmisko vielu ražošanai.
• Visbreaking- Atlikušās vielas no destilācijas kolonnas uzkarsē līdz gandrīz 500 grādiem pēc Celsija, atdzesē un ātri sadedzina destilācijas kolonnā. Šis process samazina vielu viskozitāti un smago eļļu skaitu tajās un rada sveķus.
• Koksēšana- atliekvielas no destilācijas kolonnas uzkarsē līdz temperatūrai virs 450 grādiem pēc Celsija, kā rezultātā paliek smags gandrīz tīrs ogleklis (kokss); koksu attīra no koksēšanas un pārdod.
• katalizācija- krekinga reakcijas paātrināšanai izmanto katalizatoru. Katalizatori ietver ceolītu, alumīnija hidrosilikātu, boksītu un alumīnija silikātu. Katalītiskā krekinga ir tad, kad karsts katalizatora šķidrums (538 grādi pēc Celsija) sadala smago vielu dīzeļdegvielā un benzīnā.
• Hidrokrekings- līdzīgs katalītiskajam krekingam, bet izmanto citu katalizatoru ar zemāku temperatūru, augstāku spiedienu un ūdeņradi. Tas ļauj smago eļļu sadalīt benzīnā un petroleju (reaktīvo degvielu).

Apvienošanās

Dažreiz jums ir jāapvieno mazie ogļūdeņraži, lai tie būtu lielāki - šo procesu sauc par apvienošanu. Galvenais apvienošanas process ir katalītiskā reformēšana un šajā gadījumā tiek izmantots katalizators (platīna un platīna-rēnija maisījums), lai apvienotu mazu ligroīna svaru aromātiskos savienojumos, ko izmanto ķīmisko vielu ražošanā un benzīna sajaukšanā. Nozīmīgs šīs reakcijas blakusprodukts ir ūdeņraža gāze, ko pēc tam izmanto hidrokrekingam vai vienkārši pārdod.

hidrotermālas izmaiņas

Dažreiz vienā frakcijā esošo molekulu struktūras tiek pārkārtotas, lai iegūtu citu. Parasti tas tiek darīts, izmantojot procesu, ko sauc alkilēšana. Alkilēšanā zemas molekulmasas savienojumus, piemēram, propilēnu un butilēnu, sajauc katalizatora, piemēram, fluorūdeņražskābes vai sērskābes klātbūtnē (blakusprodukts, kas rodas, atdalot piemaisījumus no daudziem naftas produktiem). Alkilēšanas produkti ir ogļūdeņraži ar augstu oktānskaitli, ko izmanto benzīna maisījumos, lai palielinātu oktānskaitli.

Naftas produktu galīgā apstrāde (tīrīšana).

Destilētās un ķīmiski apstrādātās eļļas frakcijas tiek atkārtoti apstrādātas, lai atdalītu piemaisījumus - galvenokārt organiskos savienojumus, kas satur sēru, slāpekli, skābekli, ūdeni, izšķīdušos metālus un neorganiskos sāļus. Galīgo apstrādi parasti veic šādos veidos:

• Sērskābes kolonna atdala nepiesātinātos ogļūdeņražus (ar dubultajām oglekļa-oglekļa saitēm), slāpekļa savienojumus, skābekli un atlikušās cietās vielas (darvu, asfaltu).
• Absorbcijas kolonna ir piepildīta ar desikantu, lai noņemtu ūdeni.
• Sērūdeņraža skruberi noņem sēru un visus sēra savienojumus.

Kad frakcijas ir apstrādātas, tās atdzesē un pēc tam sajauc kopā, lai iegūtu dažādus produktus, piemēram:

• Dažādu marku benzīns ar vai bez piedevām.
• Dažādu zīmolu un veidu smēreļļas (piemēram, 10W-40, 5W-30).
• Dažādu šķiru petroleja.
• reaktīvā degviela.
• Mazuts.
• Citas dažādu klašu ķīmiskās vielas plastmasas un citu polimēru ražošanai.

Šobrīd no jēlnaftas var iegūt dažāda veida degvielu, naftas eļļas, parafīnus, bitumenu, petroleju, šķīdinātājus, kvēpus, smērvielas un citus naftas produktus, kas iegūti, apstrādājot izejvielas.

Ražotās ogļūdeņražu izejvielas ( eļļa, saistītā naftas gāze un dabasgāze) laukā paiet garš posms, līdz no šī maisījuma tiek izdalītas svarīgas un vērtīgas sastāvdaļas, no kurām pēc tam tiks iegūti lietošanai piemēroti naftas produkti.

Naftas rafinēšanaļoti sarežģīts tehnoloģisks process, kas sākas ar naftas produktu transportēšanu uz naftas pārstrādes rūpnīcām. Šeit eļļa iziet vairākus posmus, pirms kļūst par lietošanai gatavu produktu:

1. eļļas sagatavošana pirmajai apstrādei
2. primārā naftas rafinēšana (tiešā destilācija)
3. eļļas pārstrāde
4. naftas produktu rafinēšana

Eļļas sagatavošana pirmajai apstrādei

Ražotā, bet neapstrādātā eļļa satur dažādus piemaisījumus, piemēram, sāli, ūdeni, smiltis, mālu, augsnes daļiņas, ar APG saistīto gāzi. Lauka mūžs palielina eļļas rezervuāra laistīšanu un attiecīgi ūdens un citu piemaisījumu saturu saražotajā eļļā. Mehānisko piemaisījumu un ūdens klātbūtne traucē naftas transportēšanu pa naftas vadiem tās tālākai apstrādei, izraisa nogulšņu veidošanos siltummaiņos un citos, kā arī sarežģī naftas pārstrādes procesu.

Visai iegūtajai eļļai tiek veikta kompleksa tīrīšana, vispirms mehāniskā, pēc tam smalkā tīrīšana.

Šajā posmā notiek arī iegūto izejvielu atdalīšana eļļā un gāze eļļā un gāzē.

Nostādīšana noslēgtās tvertnēs aukstā vai uzkarsētā veidā palīdz noņemt lielu daudzumu ūdens un cietvielu. Lai iegūtu augstu iekārtu veiktspēju turpmākai eļļas apstrādei, tā tiek pakļauta papildu dehidratācijai un atsāļošanai īpašās elektriskās atsāļošanas iekārtās.

Bieži vien ūdens un eļļa veido vāji šķīstošu emulsiju, kurā viena šķidruma mazākie pilieni suspendētā stāvoklī tiek sadalīti citā.

Ir divu veidu emulsijas:

• hidrofila emulsija, t.i. eļļa ūdenī
• hidrofobā emulsija, t.i. ūdens eļļā

Ir vairāki veidi, kā sadalīt emulsijas:

• mehānisks
• ķīmiska
• elektrisks

mehāniskā metode savukārt ir sadalīts:

• atbalsta
• centrifugēšana

Emulsijas komponentu blīvuma atšķirība ļauj viegli atdalīt ūdeni un eļļu, nostādot, kad šķidrumu 2-3 stundas karsē līdz 120-160°C 8-15 atmosfēru spiedienā. Šajā gadījumā ūdens iztvaikošana nav pieļaujama.

Emulsiju var atdalīt arī centrbēdzes spēku iedarbībā centrifūgās, sasniedzot 3500-50000 apgr./min.

Ar ķīmisko metodi emulsija tiek iznīcināta, izmantojot demulgatorus, t.i. virsmaktīvās vielas. Demulgatoriem ir lielāka aktivitāte salīdzinājumā ar aktīvo emulgatoru, tie veido pretēja tipa emulsiju un izšķīdina adsorbcijas plēvi. Šo metodi izmanto kopā ar elektrisko.

Elektrisko dehidratatoru iekārtās ar elektriskā ietekme uz eļļas emulsijas tiek apvienotas ūdens daļiņas, un notiek ātrāka atdalīšana ar eļļu.

Primārā naftas rafinēšana

Ekstrahētā eļļa ir naftēnu, parafīnu, aromātisko ogļhidrātu, kuriem ir atšķirīga molekulmasa un viršanas temperatūra, un sēru, skābekli un slāpekli saturošu organisko savienojumu maisījums. Primārā naftas rafinēšana sastāv no sagatavotās eļļas un gāzu sadalīšanas ogļūdeņražu frakcijās un grupās. Destilācijas laikā tiek iegūts plašs naftas produktu un pusfabrikātu klāsts.

Procesa būtība balstās uz saražotās eļļas sastāvdaļu viršanas punktu atšķirību principu. Rezultātā izejviela sadalās frakcijās - par mazutu (vieglie naftas produkti) un par darvu (naftu).

Eļļas primāro destilāciju var veikt ar:

• zibens iztvaikošana
• daudzkārtēja iztvaikošana
• pakāpeniska iztvaikošana

Ar vienu iztvaicēšanu eļļa tiek uzkarsēta sildītājā līdz iepriekš noteiktai temperatūrai. Sildot, veidojas tvaiki. Kad tiek sasniegta iestatītā temperatūra, tvaiku-šķidruma maisījums nonāk iztvaicētājā (cilindrā, kurā tvaiki tiek atdalīti no šķidrās fāzes).

Process daudzkārtēja iztvaikošana apzīmē atsevišķu iztvaikošanas secību ar pakāpenisku sildīšanas temperatūras paaugstināšanos.

Destilācija pakāpeniska iztvaikošana ir nelielas izmaiņas eļļas stāvoklī ar katru atsevišķu iztvaikošanu.

Galvenie aparāti, kuros eļļu destilē vai destilē, ir cauruļu krāsnis, destilācijas kolonnas un siltummaiņi.

Atkarībā no destilācijas veida cauruļu krāsnis tiek iedalītas atmosfēras krāsnīs AT, vakuuma krāsnīs VT un atmosfēras vakuuma krāsnīs AVT. AT blokos tiek veikta seklā apstrāde un iegūts benzīns, petroleja, dīzeļdegvielas frakcijas un mazuts. VT iecirkņos tiek veikta izejvielu dziļā apstrāde un iegūtas gāzeļļas un eļļas frakcijas, darva, ko pēc tam izmanto smēreļļu, koksa, bitumena uc ražošanai. VT krāsnīs tiek kombinētas divas eļļas destilācijas metodes. .

Eļļas rafinēšanas process pēc iztvaikošanas principa notiek destilācijas kolonnas. Tur barības eļļa ar sūkņa palīdzību nonāk siltummainī, uzsilst, pēc tam nonāk cauruļveida krāsnī (kurināmā sildītājā), kur tiek uzkarsēta līdz iepriekš noteiktai temperatūrai. Tālāk eļļa tvaiku-šķidruma maisījuma veidā nonāk destilācijas kolonnas iztvaicēšanas daļā. Šeit tiek atdalīta tvaika fāze un šķidrā fāze: tvaiki paceļas augšup pa kolonnu, šķidrums plūst uz leju.

Iepriekš minētās naftas rafinēšanas metodes nevar izmantot, lai no naftas frakcijām izolētu atsevišķus augstas tīrības ogļūdeņražus, kas vēlāk kļūs par izejvielām naftas ķīmijas rūpniecībai benzola, toluola, ksilola uc ražošanā. Lai iegūtu augstas tīrības pakāpes ogļūdeņražus, eļļas destilācijas iekārtās tiek ievadīta papildu viela, lai palielinātu atdalīto ogļūdeņražu nepastāvības starpību.

Sastāvdaļas, kas iegūtas pēc primārās naftas rafinēšanas, parasti netiek izmantotas kā gatavais produkts. Primārās destilācijas stadijā tiek noteiktas eļļas īpašības un raksturlielumi, no kuriem ir atkarīga turpmākā pārstrādes procesa izvēle galaprodukta iegūšanai.

Naftas primārās pārstrādes rezultātā tiek iegūti šādi galvenie naftas produkti:

• ogļūdeņraža gāze (propāns, butāns)
• benzīna frakcija (viršanas temperatūra līdz 200 grādiem)
• petroleja (viršanas temperatūra 220-275 grādi)
• gāzeļļa vai dīzeļdegviela (viršanas temperatūra 200-400 grādi)
• smēreļļas (viršanas temperatūra virs 300 grādiem) atlikumi (mazuts)

Naftas rafinēšana

Atkarībā no eļļas fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām un galaprodukta nepieciešamības tiek izvēlēta tālāka izejvielu destruktīvas apstrādes metode. Sekundārā naftas rafinēšana sastāv no termiskās un katalītiskās iedarbības uz naftas produktiem, kas iegūti tiešā destilācijā. Ietekme uz izejvielām, tas ir, eļļā esošiem ogļūdeņražiem, maina to raksturu.

Ir eļļas rafinēšanas iespējas:

• degviela
• mazuts
• naftas ķīmijas

degvielas veids apstrādi izmanto, lai ražotu augstas kvalitātes motorbenzīnu, ziemas un vasaras dīzeļdegvielu, reaktīvo degvielu un katlu degvielu. Izmantojot šo metodi, tiek izmantots mazāk procesa vienību. Degvielas metode ir process, kurā motordegvielu iegūst no smago eļļu frakcijām un atlikumiem. Šis apstrādes veids ietver katalītisko krekinga, katalītiskā riforminga, hidrokrekinga, hidroapstrādes un citus termiskos procesus.

Degvielas un eļļas pārstrādei kopā ar degvielu tiek iegūtas smēreļļas un asfalts. Šis veids ietver ekstrakcijas un deasfaltēšanas procesus.

Rezultātā tiek iegūta vislielākā naftas produktu dažādība naftas ķīmijas pārstrāde. Šajā sakarā tiek izmantots liels skaits tehnoloģisko instalāciju. Izejvielu naftas ķīmijas pārstrādes rezultātā tiek ražoti ne tikai kurināmie un eļļas, bet arī slāpekļa mēslojums, sintētiskais kaučuks, plastmasa, sintētiskās šķiedras, mazgāšanas līdzekļi, taukskābes, fenols, acetons, spirts, ēteri un citas ķīmiskas vielas.

katalītiskā krekinga

Katalītiskā krekinga izmanto katalizatoru, lai paātrinātu ķīmiskos procesus, bet tajā pašā laikā nemainot šo ķīmisko reakciju būtību. Krekinga procesa būtība, t.i. sadalīšanas reakcija, kas sastāv no eļļu, kas uzkarsētas līdz tvaika stāvoklim, palaišana caur katalizatoru.

Reformēšana

Reformēšanas procesu galvenokārt izmanto benzīna ar augstu oktānskaitli ražošanā. Šo apstrādi var pakļaut tikai parafīna frakcijām, kas vārās diapazonā no 95-205°C.

Reformēšanas veidi:

• termiskā reformēšana
• katalītiskā reformēšana

Termiskajā reformēšanā primārās naftas rafinēšanas frakcijas tiek pakļautas tikai augstai temperatūrai.

Katalītiskajā riformingā ietekme uz sākotnējām frakcijām notiek gan ar temperatūru, gan ar katalizatoru palīdzību.

Hidrokrekinga un hidroapstrāde

Šī apstrādes metode sastāv no benzīna frakciju, reaktīvo un dīzeļdegvielas, smēreļļu un sašķidrināto gāzu iegūšanas, pateicoties ūdeņraža iedarbībai uz augstas viršanas temperatūras eļļas frakcijām katalizatora ietekmē. Hidrokrekinga rezultātā tiek hidroapstrādātas arī sākotnējās eļļas frakcijas.

Hidroapstrāde ir sēra un citu piemaisījumu noņemšana no izejvielām. Parasti hidroapstrādes vienības tiek apvienotas ar katalītiskā riforminga vienībām, jo ​​​​pēdējās atbrīvo lielu daudzumu ūdeņraža. Tīrīšanas rezultātā paaugstinās naftas produktu kvalitāte, samazinās iekārtu korozija.

Ekstrakcija un deasfaltēšana

Ekstrakcijas process Tas sastāv no cietu vai šķidru vielu maisījuma atdalīšanas ar šķīdinātāju palīdzību. Ekstrahējamās sastāvdaļas labi izšķīst izmantotajā šķīdinātājā. Pēc tam tiek veikta atvaskošana, lai samazinātu eļļas sastingšanas temperatūru. Galaprodukta iegūšana beidzas ar hidroapstrādi. Šo apstrādes metodi izmanto destilētas dīzeļdegvielas ražošanai un aromātisko ogļūdeņražu ekstrahēšanai.

Deasfaltēšanas rezultātā no naftas destilācijas pārpalikumiem tiek iegūtas darvas-asfaltēna vielas. Pēc tam deasfaltēto eļļu izmanto bitumena ražošanai, un to izmanto kā izejvielu katalītiskajam krekingam un hidrokrekingam.

Koksēšana

Naftas koksa un gāzeļļas frakciju iegūšanai no naftas destilācijas smagajām frakcijām, deasfaltēšanas, termiskās un katalītiskās krekinga, benzīna pirolīzes atlikumiem izmanto koksēšanas procesu. Šis naftas produktu pārstrādes veids sastāv no secīgām reakcijām: krekinga, dehidrogenēšanas (ūdeņraža izdalīšanās no izejvielām), ciklizācijas (cikliskas struktūras veidošanās), aromatizācijas (aromātisko ogļūdeņražu daudzuma palielināšanās eļļā), polikondensācijas (blakus izdalīšanas). produkti, piemēram, ūdens, spirts) un sablīvēšana, lai izveidotu cietu "koka kūku". Koksēšanas procesā izdalītie gaistošie produkti tiek pakļauti rektifikācijas procesam, lai iegūtu mērķa frakcijas un tās stabilizētu.

Izomerizācija

Izomerizācijas process sastāv no tā izomēru pārvēršanas no izejvielām. Šādas pārvērtības noved pie benzīna ar augstu oktānskaitli ražošanu.

Alkinizācija

Ievadot savienojumos alkīna grupas, no ogļūdeņraža gāzēm iegūst benzīnu ar augstu oktānskaitli.

Jāpiebilst, ka naftas pārstrādes procesā un galaprodukta iegūšanai tiek izmantots viss naftas un gāzes un naftas ķīmijas tehnoloģiju komplekss. Gatavo produktu sarežģītība un daudzveidība, ko var iegūt no iegūtajām izejvielām, nosaka arī naftas pārstrādes procesu daudzveidību.