Processer för oljeraffinering. Hur går oljeraffineringen till? Industriella processer för primär bearbetning av olja och gas

02.05.2020

Oljeraffinering är en ganska komplicerad process som kräver medverkan. Många produkter erhålls från de extraherade naturliga råvarorna - olika typer av bränsle, bitumen, fotogen, lösningsmedel, smörjmedel, petroleumoljor och andra. Oljeraffinering börjar med transport av kolväten till anläggningen. Produktionsprocessen sker i flera steg, som var och en är mycket viktig ur teknisk synvinkel.

Återvinningsprocess

Processen för oljeraffinering börjar med dess specialiserade förberedelse. Detta beror på förekomsten av många föroreningar i naturliga råvaror. En oljefyndighet innehåller sand, salter, vatten, jord och gasformiga partiklar. Vatten används för att utvinna ett stort antal produkter och spara energiavlagringar. Detta har sina fördelar, men minskar avsevärt kvaliteten på det resulterande materialet.

Närvaron av föroreningar i sammansättningen av petroleumprodukter gör det omöjligt att transportera dem till anläggningen. De provocerar bildandet av plack på värmeväxlare och andra behållare, vilket avsevärt minskar deras livslängd.

Därför utsätts de extraherade materialen för komplex rengöring - mekanisk och fin. I detta skede av produktionsprocessen separeras den resulterande råvaran i olja och. Detta sker med hjälp av speciella oljeavskiljare.

För att rena råmaterialet sedimenteras det huvudsakligen i hermetiska tankar. För att aktivera separationsprocessen utsätts materialet för kyla eller hög temperatur. Elektriska avsaltningsanläggningar används för att avlägsna salter som finns i råvaror.

Hur går processen att separera olja och vatten till?

Efter primär rening erhålls en svårlöslig emulsion. Det är en blandning där partiklar av en vätska är jämnt fördelade i den andra. På grundval av detta särskiljs 2 typer av emulsioner:

hydrofila. Det är en blandning där oljepartiklar finns i vatten;
hydrofobisk. Emulsionen består huvudsakligen av olja, där det finns partiklar av vatten.

Processen att bryta emulsionen kan ske mekaniskt, elektriskt eller kemiskt. Den första metoden innebär att vätskan sedimenteras. Detta händer under vissa förhållanden - uppvärmning till en temperatur på 120-160 grader, vilket ökar trycket till 8-15 atmosfärer. Stratifieringen av blandningen sker vanligtvis inom 2-3 timmar.

För att processen för separation av emulsionen ska bli framgångsrik är det nödvändigt att förhindra avdunstning av vatten. Extraktionen av ren olja utförs också med kraftfulla centrifuger. Emulsionen delas upp i fraktioner när den når 3,5-50 tusen varv per minut.

Användningen av en kemisk metod innebär användning av speciella ytaktiva ämnen som kallas demulgeringsmedel. De hjälper till att lösa upp adsorptionsfilmen, vilket resulterar i att oljan rengörs från vattenpartiklar. Den kemiska metoden används ofta i samband med den elektriska metoden. Den sista rengöringsmetoden innebär att emulsionen utsätts för en elektrisk ström. Det provocerar sammanslutningen av vattenpartiklar. Som ett resultat tas det lättare bort från blandningen, vilket resulterar i olja av högsta kvalitet.

Primär bearbetning

Utvinning och bearbetning av olja sker i flera steg. En egenskap hos produktionen av olika produkter från naturliga råvaror är att även efter högkvalitativ rening kan den resulterande produkten inte användas för sitt avsedda ändamål.

Utgångsmaterialet kännetecknas av innehållet av olika kolväten, som skiljer sig markant i molekylvikt och kokpunkt. Den innehåller ämnen av naftenisk, aromatisk, paraffinisk natur. Dessutom innehåller råvaran svavel-, kväve- och syreföreningar av den organiska typen, som också måste avlägsnas.

Alla befintliga metoder för oljeraffinering syftar till att dela in den i grupper. Under produktionsprocessen erhålls ett brett utbud av produkter med olika egenskaper.

Primär bearbetning av naturliga råvaror utförs på basis av olika kokpunkter för dess beståndsdelar. För att genomföra denna process är specialiserade installationer involverade, som gör det möjligt att erhålla olika oljeprodukter - från eldningsolja till tjära.

Om naturliga råvaror bearbetas på detta sätt kommer det inte att vara möjligt att få ett material färdigt för vidare användning. Primärdestillation syftar endast till att bestämma oljans fysikaliska och kemiska egenskaper. Efter att den är genomförd är det möjligt att fastställa behovet av ytterligare bearbetning. De anger också vilken typ av utrustning som måste involveras för att utföra de nödvändiga processerna.

Primär oljeraffinering

Oljedestillationsmetoder

Det finns följande metoder för oljeraffinering (destillation):

enkel förångning;
upprepad avdunstning;
destillation med gradvis avdunstning.

Flashmetoden innebär bearbetning av olja under påverkan av en hög temperatur med ett givet värde. Som ett resultat bildas ångor som kommer in i en speciell apparat. Det kallas en förångare. I denna cylindriska anordning separeras ångorna från den flytande fraktionen.

Vid upprepad avdunstning utsätts råmaterialet för bearbetning, där temperaturen höjs flera gånger enligt en given algoritm. Den sista destillationsmetoden är mer komplex. Bearbetning av olja med gradvis avdunstning innebär en smidig förändring av de viktigaste driftsparametrarna.

Destillationsutrustning

Industriell oljeraffinering utförs med hjälp av flera enheter.

Rörugnar. I sin tur är de också indelade i flera typer. Dessa är atmosfäriska, vakuum-, atmosfäriska-vakuumugnar. Med hjälp av utrustning av den första typen utförs ytlig bearbetning av petroleumprodukter, vilket gör det möjligt att erhålla brännolja, bensin, fotogen och dieselfraktioner. I vakuumugnar, som ett resultat av effektivare drift, är råvarorna indelade i:

tjära;
oljepartiklar;
gasoljepartiklar.

De resulterande produkterna är fullt lämpade för produktion av koks, bitumen, smörjmedel.

destillationskolonner. Processen att bearbeta råolja med denna utrustning innebär att den värms upp i en spole till en temperatur på 320 grader. Därefter går blandningen in i destillationskolonnens mellannivåer. I genomsnitt har den 30-60 rännor, var och en placerad med ett visst intervall och utrustad med ett vätskebad. På grund av detta rinner ångorna ner i form av droppar, då kondens bildas.

Det finns också bearbetning med värmeväxlare.

Återvinning

Efter att ha bestämt oljans egenskaper, beroende på behovet av en viss slutprodukt, väljs typen av sekundär destillation. I grund och botten består den av en termisk-katalytisk effekt på råvaran. Djupbearbetning av olja kan ske med flera metoder.

Bränsle. Användningen av denna metod för sekundär destillation gör det möjligt att erhålla ett antal högkvalitativa produkter - motorbensin, diesel, jet och pannbränsle. Återvinning kräver inte mycket utrustning. Som ett resultat av att tillämpa denna metod erhålls en färdig produkt från de tunga fraktionerna av råmaterial och sediment. Bränsledestillationsmetoden inkluderar:

krackning;
reformering;
hydrobehandling;
hydrokrackning.

Brännolja. Som ett resultat av denna destillationsmetod erhålls inte bara olika bränslen, utan också asfalt, smörjoljor. Detta görs med hjälp av extraktionsmetoden, deasfaltering.

Petrokemisk. Som ett resultat av att tillämpa denna metod med involvering av högteknologisk utrustning erhålls ett stort antal produkter. Detta är inte bara bränsle, oljor, utan även plast, gummi, konstgödsel, aceton, alkohol och mycket mer.

Hur föremål omkring oss erhålls från olja och gas - tillgängligt och begripligt

Denna metod anses vara den vanligaste. Med dess hjälp utförs bearbetningen av sur eller sur olja. Hydrobehandling kan avsevärt förbättra kvaliteten på de resulterande bränslena. Olika tillsatser tas bort från dem - svavel, kväve, syreföreningar. Materialet bearbetas på speciella katalysatorer i vätemiljö. Samtidigt når temperaturen i utrustningen 300-400 grader och trycket - 2-4 MPa.

Som ett resultat av destillation sönderdelas organiska föreningar som finns i råmaterial när de interagerar med väte som cirkulerar inuti apparaten. Som ett resultat bildas ammoniak och vätesulfid, som avlägsnas från katalysatorn. Hydrotreating gör det möjligt att återvinna 95-99% av råvarorna.

katalytisk sprickbildning

Destillation utförs med zeolithaltiga katalysatorer vid en temperatur av 550 grader. Sprickbildning anses vara en mycket effektiv metod för att bearbeta beredda råvaror. Med dess hjälp kan högoktanig motorbensin erhållas från brännoljefraktioner. Utbytet av ren produkt är i detta fall 40-60%. Flytande gas erhålls också (10-15% av den ursprungliga volymen).

katalytisk reformering

Reformering utförs med användning av en aluminium-platinakatalysator vid en temperatur av 500 grader och ett tryck på 1-4 MPa. Samtidigt finns en vätgasmiljö inuti utrustningen. Denna metod används för att omvandla nafteniska och paraffiniska kolväten till aromater. Detta gör att du kan öka oktantalet för produkter avsevärt. Vid användning av katalytisk reformering är utbytet av rent material 73-90 % av råmaterialet.

Hydrokrackning

Låter dig få flytande bränsle när det utsätts för högt tryck (280 atmosfärer) och temperatur (450 grader). Denna process sker också med användning av starka katalysatorer - molybdenoxider.

Om hydrokrackning kombineras med andra metoder för bearbetning av naturliga råvaror är utbytet av rena produkter i form av bensin och jetbränsle 75-80%. Vid användning av högkvalitativa katalysatorer får deras regenerering inte utföras på 2-3 år.

Utvinning och deasfaltering

Extraktion innebär separation av de beredda råvarorna i de önskade fraktionerna med hjälp av lösningsmedel. Därefter utförs avparaffinering. Det låter dig minska oljans flytpunkt avsevärt. För att få produkter av hög kvalitet utsätts den också för hydrobehandling. Som ett resultat av utvinningen kan destillerat dieselbränsle erhållas. Med denna teknik extraheras också aromatiska kolväten från de beredda råvarorna.

Avasfaltering är nödvändig för att erhålla hartsartade asfaltenföreningar från slutprodukterna från destillationen av petroleumråvara. De resulterande ämnena används aktivt för produktion av bitumen, som katalysatorer för andra bearbetningsmetoder.

Andra bearbetningsmetoder

Bearbetning av naturliga råvaror efter primärdestillation kan ske på andra sätt.

Alkylering. Efter bearbetning av de förberedda materialen erhålls högkvalitativa komponenter för bensin. Metoden är baserad på den kemiska interaktionen mellan olefiniska och paraffiniska kolväten, vilket resulterar i ett högkokande paraffinkolväte.

Isomerisering. Användningen av denna metod gör det möjligt att erhålla ett ämne med ett högre oktantal från lågoktaniga paraffinkolväten.

Polymerisation. Tillåter omvandling av butylener och propen till oligomera föreningar. Som ett resultat erhålls material för produktion av bensin och för olika petrokemiska processer.

Kokning. Det används för framställning av petroleumkoks från tunga fraktioner som erhålls efter destillation av olja.

Oljeraffineringsindustrin är en lovande och utvecklande industri. Produktionsprocessen förbättras ständigt genom introduktion av ny utrustning och teknik.

Video: Oljeraffinering

Olja separeras i fraktioner för att erhålla oljeprodukter i två steg, det vill säga destillationen av olja går genom primär och sekundär bearbetning.

Primär raffineringsprocess

I detta skede av destillationen utförs preliminär dehydrering och avsaltning av råolja på specialutrustning för att separera salter och andra föroreningar som kan orsaka korrosion i utrustningen och minska kvaliteten på oljeprodukter. Därefter innehåller oljan endast 3-4 mg salter per liter och inte mer än 0,1% vatten. Den beredda produkten är klar för destillation.

På grund av det faktum att flytande kolväten kokar vid olika temperaturer, används denna egenskap under destillationen av olja för att separera enskilda fraktioner från den vid olika kokningsfaser. Destillationen av olja vid de första oljeraffinaderierna gjorde det möjligt att isolera följande fraktioner beroende på temperaturen: bensin (kokar av vid 180°C och lägre), jetbränsle (kokar av vid 180-240°C) och dieselbränsle ( kokar av vid 240-350°C). Från destillation av olja återstår eldningsolja.

I destillationsprocessen delas olja in i fraktioner (komponenter). Som ett resultat erhålls kommersiella oljeprodukter eller deras komponenter. Oljedestillation är det första steget av dess bearbetning vid specialiserade anläggningar.

Vid upphettning bildas en ångfas, vars sammansättning skiljer sig från vätskan. Fraktionerna som erhålls genom destillation av olja är vanligtvis inte en ren produkt, utan en blandning av kolväten. Separata kolväten kan isoleras endast genom upprepad destillation av oljefraktioner.

Direkt destillation av olja utförs

Genom metoden för enkel förångning (den så kallade jämviktsdestillationen) eller enkel destillation (fraktionerad destillation);

Med användning av rättelse och utan det;

Med hjälp av ett förångningsmedel;

Under vakuum och vid atmosfärstryck.

Jämviktsdestillation separerar olja i fraktioner mindre tydligt än enkel destillation. Samtidigt passerar mer olja till ångtillståndet vid samma temperatur i det första fallet än i det andra.

Fraktionerad destillation av olja gör det möjligt att erhålla olika för diesel- och jetmotorer), såväl som råvaror (bensen, xylener, etylbensen, etylen, butadien, propylen), lösningsmedel och andra produkter.

Raffineringsprocess

Den sekundära destillationen av olja utförs genom metoden för kemisk eller termisk katalytisk splittring av de produkter som separeras från den som ett resultat av primär oljedestillation. I detta fall erhålls en större mängd bensinfraktioner, såväl som råmaterial för produktion av aromatiska kolväten (toluen, bensen och andra). Sprickbildning är den mest använda sekundära oljeraffineringstekniken.

Cracking är processen för högtemperaturbearbetning av olja och separerade fraktioner för att erhålla (främst) produkter som har en lägre temperatur.Detta inkluderar motorbränsle, oljor för smörjning etc., råvaror för den petrokemiska och kemiska industrin. Sprickbildning fortsätter med brytningen av C-C-bindningar och bildandet av karbanjoner eller fria radikaler. Brytningen av C–C-bindningar utförs samtidigt med dehydrering, isomerisering, polymerisation och kondensation av mellanliggande och initiala substanser. De två sista processerna bildar en sprickrest, d.v.s. fraktion med en kokpunkt över 350°C och koks.

Destillationen av olja med krackningsmetoden patenterades 1891 av V. G. Shukhov och S. Gavrilov, sedan upprepades dessa tekniska lösningar av W. Barton under byggandet av den första industrianläggningen i USA.

Krackning utförs genom upphettning av råvaran eller exponering för katalysatorer och hög temperatur.

Sprickbildning gör att du kan extrahera mer användbara komponenter från eldningsolja.

Vladimir Khomutko

Lästid: 7 minuter

A A

Hur går oljeraffineringen till?

Olja är en komplex blandning av kolväteföreningar. Det ser ut som en oljig trögflytande vätska med en karakteristisk lukt, vars färg huvudsakligen varierar från mörkbrun till svart, även om det också finns lätta, nästan genomskinliga oljor.

Denna vätska har en svag fluorescens, dess densitet är mindre än vatten, i vilken den är nästan olöslig. Densiteten hos en olja kan variera från 0,65-0,70 gram per kubikcentimeter (lätta kvaliteter) till 0,98-1,00 gram per kubikcentimeter (tunga kvaliteter).

Vakuumdestillationens uppgift är att välja destillat av oljetyp från eldningsolja (om raffinaderiet är specialiserat på produktion av oljor och smörjmedel) eller ett brett utbud av oljefraktioner, som kallas vakuumgasolja (om raffinaderiet är specialiserat på att produktion av motorbränsle). Efter vakuumdestillation bildas en rest som kallas tjära.

Behovet av sådan bearbetning av eldningsolja under vakuum förklaras av det faktum att vid ett temperaturvärde på mer än 380 grader börjar krackningsprocessen (termisk nedbrytning av kolväten) och kokpunkten för vakuumgasolja är mer än 520 grader . På grund av detta måste destillation utföras vid ett resttrycksvärde på 40-60 millimeter kvicksilver, vilket gör det möjligt att sänka maxtemperaturvärdet i installationen till 360-380 grader.

Vakuummiljön i en sådan kolumn skapas med hjälp av specialiserad utrustning, vars huvudnyckelelement är antingen vätske- eller ångejektorer.

Produkter erhållna genom direkt destillation

Med hjälp av den primära destillationen av råolja erhålls följande produkter:

kolvätegas, som avlägsnas av stabiliseringshuvudet; används som hushållsbränsle och råmaterial för gasfraktioneringsprocesser;
bensinfraktioner (kokpunkt - upp till 180 grader); används som råvara för sekundära destillationsprocesser i katalytiska reformerings- och krackningsenheter, pyrolys och andra typer av oljeraffinering (mer exakt, dess fraktioner), för att erhålla kommersiell motorbensin;
fotogenfraktioner (kokpunkt - från 120 till 315 grader); efter hydrobehandling används de som jet- och traktorbränsle;
atmosfärisk gasolja (dieselfraktioner), som kokar bort i intervallet från 180 till 350 grader; varefter den, efter att ha genomgått lämplig bearbetning och rening, används som bränsle för dieselmotorer;
eldningsolja, som kokar bort vid temperaturer över 350 grader; används som bränsle för pannor och som råmaterial för termiska krackningsanläggningar;
vakuumgasolja med en kokpunkt på 350 till 500 grader eller mer; är ett råmaterial för katalytisk och hydrokrackning, såväl som för produktion av oljeoljeprodukter;
tjära - kokpunkt - mer än 500 grader; som fungerar som råvara för koks- och termisk krackningsenheter, för att få bitumen och olika typer av petroleumoljor.

Teknologiskt schema för direkt destillation (från läroboken redigerad av Glagoleva och Kapustin)

Låt oss dechiffrera notationen:

K-1 - topppelare;
K-2 – Atmosfärisk oljeraffineringskolonn;
K-3 - strippningskolonn;
K-4 - installation av stabilisering;
K-5 – vakuumbearbetningskolonn;

Från och med mottagandet av raffinaderiet genomgår olja och oljeprodukter som erhålls från det följande huvudstadier:

1. Beredning av olja för bearbetning.

2. Primär oljeraffinering.

3. Återvinning av olja.

4. Rening av petroleumprodukter.

Schemat som återspeglar det inbördes förhållandet mellan dessa steg visas i fig. 4.1.1.

Beredning av olja för bearbetning består i dess ytterligare uttorkning och avsaltning. Behovet av ytterligare utbildning beror på det faktum att de behöver för att säkerställa hög prestanda hos oljebearbetningsanläggningar

Ris. 4.1.1. Teknologiska flöden av ett modernt raffinaderi (förenklat diagram): I- oljebehandling
till bearbetning; II- primär destillation av olja; III- sekundär oljeraffinering; IV- rengöring
oljeprodukter

Kapitel 4. Bearbetning av olja, gas och kolväteråvaror 173

Servera råvaror med en salthalt på högst 6 g / l och vatten 0,2%. Därför utsätts oljan som kommer in i raffinaderiet (raffinaderiet) för ytterligare uttorkning och avsaltning.

Att bringa innehållet av vatten och salter till erforderlig prestanda utförs på elektriska avsaltningsanläggningar (ELOU) enligt följande. Oljan pumpas i flera flöden genom värmarna, där den värms upp av avgasångan. Därefter tillsätts en demulgator till flödet och oljan kommer in i sedimenteringstankarna, där vatten separeras från den. Alkaliskt vatten tillsätts till oljan för att tvätta bort salterna. Dess huvudsakliga mängd separeras sedan i den elektriska dehydratorn i första steget. Den slutliga dehydratiseringen av oljan utförs i den elektriska dehydratorn i det andra steget.

Oljeraffinering börjar med dess destillering(primär oljeraffinering). Olja är en komplex blandning av ett stort antal ömsesidigt lösliga kolväten med olika initiala kokpunkter. Vid destillation, genom att höja temperaturen, frigörs kolväten från oljan som kokar av i olika temperaturområden.

För att få dessa fraktioner kallas en process rättelse och genomförs i destillationskolonn. Destillationskolonnen är en vertikal cylindrisk apparat med en höjd av 20...30 m och en diameter av 2...4 m. Kolonnens inre är uppdelad i separata fack av ett stort antal horisontella skivor, som har hål för oljeånga att passera genom dem. Vätskan rör sig genom avloppsrören.

Före injektion i destillationskolonnen värms olja i en rörformig ugn till en temperatur av 350...360 °C. I detta fall övergår lätta kolväten, bensin, fotogen och dieselfraktioner till ett ångtillstånd, och den flytande fasen med en kokpunkt över 350 ° C är eldningsolja.

Efter att ha kommit in i denna blandning i destillationskolonnen strömmar eldningsoljan ner och kolvätena i ångtillstånd stiger upp. Dessutom stiger kolväteångor upp, avdunstar från eldningsolja, uppvärmd i den nedre delen av kolonnen till 350 ° C.

Kolväteångor stiger upp och kyls gradvis av på grund av kontakt med vätskan (bevattning) som tillförs ovanifrån. Därför blir deras temperatur i den övre delen av kolonnen lika med

174 Del I. Grunderna för olje- och gasverksamhet

När oljeångan svalnar kondenserar motsvarande kolväten. Den tekniska processen är utformad på ett sådant sätt att bensinfraktionen kondenseras i den översta delen av kolonnen, fotogenfraktionen är lägre och dieselbränslefraktionen är ännu lägre. Okondenserade ångor skickas till gasfraktionering, där torr gas (metan, etan), propan, butan och bensinfraktion erhålls från dem.

Destillationen av olja för att erhålla de angivna fraktionerna (enligt bränslealternativet) utförs på atmosfäriska rörformiga installationer (AT). För djupare oljebearbetning används atmosfäriska-vakuum-rörenheter (AVT), som förutom den atmosfäriska vakuumenheten, där oljefraktioner (destillat) och vakuumgasolja separeras från eldningsolja, vilket lämnar tjära i resterna.

Oljeåtervinningsmetoderär indelade i två grupper - termiska och katalytiska.

Till termiska metoder inkluderar termisk krackning, koksning och pyrolys.

Termisk krackning är en process för nedbrytning av högmolekylära kolväten till lättare kolväten vid en temperatur på 470...540 °C och ett tryck på 4...6 MPa. Råvaran för termisk krackning är eldningsolja och andra tungoljerester. Vid hög temperatur och högt tryck delas långkedjiga molekyler av råvaror. Reaktionsprodukterna separeras för att erhålla bränslekomponenter, gas och sprucken återstod.

Koksning är en form av termisk krackning som utförs vid en temperatur på 450...550 °C och ett tryck på 0,1...0,6 MPa. Detta producerar gas, bensin, fotogen-gasoljefraktioner samt koks.

Pyrolys är en termisk krackning som utförs vid en temperatur på 750...900 °C och ett tryck nära atmosfärstryck för att erhålla råmaterial till den petrokemiska industrin. Råvarorna för pyrolys är lätta kolväten som finns i gaser, primära destillationsbensiner, termisk krackningsfotogen, fotogen-gasoljefraktion. Reaktionsprodukterna separeras för att erhålla individuella omättade kolväten (eten, propen, etc.). Från den flytande återstoden, kallad pyrolystjära, kan aromatiska kolväten utvinnas.

Till katalytiska metoder inkluderar katalytisk krackning, reformering.

Katalytisk krackning är en process för nedbrytning av högmolekylära kolväten vid temperaturer på 450...500 °C och tryck

Kapitel 4. Bearbetning av olja, gas och kolväteråvaror 175

0,2 MPa i närvaro av katalysatorer - ämnen som accelererar krackningsreaktionen och gör att den kan utföras vid lägre tryck än under termisk krackning.

Som katalysatorer används främst aluminosilikater och zeoliter.

Råvarorna för katalytisk krackning är vakuumgasolja samt produkter från termisk krackning och koksning av eldningsoljor och tjäror. De resulterande produkterna är gas, bensin, koks, lätta och tunga gasoljor.

Reformering är en katalytisk process för bearbetning av lågoktaniga bensinfraktioner, utförd vid en temperatur på cirka 500 ° C och ett tryck på 2 ... 4 MPa. Som ett resultat av strukturella omvandlingar ökar oktantalet för kolväten i sammansättningen av katalysatet kraftigt. Detta katalysat är den huvudsakliga högoktaniga komponenten i kommersiell motorbensin. Dessutom kan aromatiska kolväten (bensen, toluen, etylbensen, xylener) isoleras från katalysatet.

Hydreringär processerna för att bearbeta oljefraktioner i närvaro av väte som införs i systemet från utsidan. Hydrogeneringsprocesser fortgår i närvaro av katalysatorer vid en temperatur på 260...430 °C och ett tryck på 2...32 MPa.

Användningen av hydreringsprocesser gör det möjligt att fördjupa oljeraffineringen, vilket säkerställer en ökning av utbytet av lätta oljeprodukter, samt att avlägsna oönskade föroreningar av svavel, syre och kväve (hydrobehandling).

Fraktioner (destillat) som erhålls vid primär och sekundär oljeraffinering innehåller olika föroreningar i sin sammansättning. Sammansättningen och koncentrationen av föroreningar som finns i destillat beror på vilken typ av råmaterial som används, den process som används för dess bearbetning och den tekniska ordningen för installationen. För att avlägsna skadliga föroreningar, utsätts destillat för rengöring.

För rening av lätta oljeprodukter följande processer gäller:

1) alkalisk rengöring (urlakning);

2) syra-bas rengöring;

3) avvaxning;

4) vätebehandling;

5) hämning.

Alkalisk rengöring består av behandling av bensin, fotogen och dieselfraktioner med vattenlösningar av kaustik eller soda. Samtidigt avlägsnas svavelväte från bensin och varje timme

176 Del I. Grunderna för olje- och gasaffärer

Typiskt merkaptaner, från fotogen och dieselbränsle - naftensyror.

Syra-basrening används för att avlägsna omättade och aromatiska kolväten, samt hartser från destillat. Det består i att bearbeta produkten först med svavelsyra och sedan i dess neutralisering med en vattenlösning av alkali.

Avvaxning används för att sänka flytpunkten för dieselbränslen och består i att behandla destillatet med en karbamidlösning. Under reaktionen bildar paraffinkolväten en förening med urea, som först separeras från produkten och sedan, när den upphettas, sönderdelas till paraffin och urea.

Hydrotreating används för att avlägsna svavelföreningar från bensin, fotogen och dieselfraktioner. För att göra detta införs väte i systemet vid en temperatur på 350...430 °C och ett tryck på 3...7 MPa i närvaro av en katalysator. Det tränger undan svavel i form av svavelväte.

Hydrotreating används också för att rena sekundära produkter från omättade föreningar.

Inhibering används för att undertrycka reaktionerna av oxidation och polymerisation av omättade kolväten i termiskt krackade bensiner genom att introducera speciella tillsatser.

För rengöring av smörjoljor följande processer används:

1) selektiv rengöring med lösningsmedel;

2) avvaxning;

3) vätebehandling;

4) deasfaltering;

5) alkalisk rengöring.

Selektiva lösningsmedel är ämnen som har förmågan att extrahera endast vissa komponenter ur en oljeprodukt vid en viss temperatur utan att lösa upp andra komponenter och inte lösas upp i dem.

Reningen sker i extraktionskolonner, som antingen är ihåliga inuti eller med olika typer av förpackningar eller brickor.

Följande lösningsmedel används för att rena oljor: furfural, fenol, propan, aceton, bensen, toluen, etc. Med deras hjälp avlägsnas hartser, asfaltener, aromatiska kolväten och fasta paraffinkolväten från oljor.

Som ett resultat av selektiv rening bildas två faser: användbara komponenter i oljan (raffinat) och oönskade föroreningar (extrakt).

Avparaffinering utsätts för selektiva reningsraffinater erhållna från paraffinolja och som innehåller fasta kolväten.

Kapitel 4. Bearbetning av olja, gas och kolväteråvaror 177

Förlossning. Om detta inte görs, då när temperaturen sjunker, förlorar oljorna sin rörlighet och blir olämpliga för drift.

Avvaxning utförs genom filtrering efter förkylning av produkten utspädd med ett lösningsmedel.

Syftet med hydrobehandling är att förbättra färgen och stabiliteten hos oljor, öka deras viskositet-temperaturegenskaper och minska koks- och svavelhalten. Kärnan i denna process är effekten av väte på oljefraktionen i närvaro av en katalysator vid en temperatur som orsakar nedbrytning av svavel och andra föreningar.

Halvtjäravasfaltering utförs för att rengöra dem från asfalthartshaltiga ämnen. För att separera halvtjäran i avasfalterad olja (oljefraktion) och asfalt används extraktion med lätta kolväten (till exempel flytande propan).

Alkalisk rening används för att avlägsna naftensyror och merkaptaner från oljor, samt för att neutralisera svavelsyra och dess interaktionsprodukter med kolväten som finns kvar efter avasfaltering.

Råolja är en term som används för att referera till råolja - en råvara som kommer upp ur marken som den är. Råolja är alltså ett fossilt bränsle, vilket innebär att den produceras naturligt från förmultnande växter och djur som levde i gamla hav för miljoner år sedan – de flesta platser där olja oftast finns var en gång havets botten. Råolja, beroende på fältet, är olika och varierar i färg och konsistens: från ljust svart (våt asfalt) och mycket trögflytande, till något transparent och nästan solid.

Oljans främsta värde och användning är att den är utgångspunkten för så många olika ämnen, eftersom den innehåller kolväten. Kolväten är molekyler som uppenbarligen innehåller väte och kol, och skiljer sig från varandra endast genom att de kan ha olika längder och strukturer – från raka kedjor till grenade kedjor med ringar.

Det finns två saker som gör kolväten intressanta för kemister:

Kolväten innehåller mycket potentiell energi. Mycket av det som härrör från råolja, såsom bensin, diesel, paraffin, etc. – det är denna potentiella energi som är värdefull.
Kolväten kan ta många olika former. Det minsta kolvätet (i antal atomer) är metan (CH4), som är en gas som är lättare än luft. Längre kedjor med 5 eller fler kolatomer är i de allra flesta fall vätskor. Och mycket långa kedjor är hårda, till exempel vax eller harts. Genom den kemiska strukturen av "tvärbindningen" av kolvätekedjor kan man få allt från syntetiskt gummi till nylon och plast. Kolvätekedjor är faktiskt väldigt mångsidiga!

Huvudklasserna av kolväten i råolja inkluderar:

Paraffiner med den allmänna formeln C n H 2n+2 (n är ett heltal, vanligtvis från 1 till 20) med rak eller grenad kedjestruktur kan representera gaser eller vätskor som redan kokar vid rumstemperatur, beroende på molekylexemplen: metan, etan , propan, butan, isobutan, pentan, hexan.
Aromatik med den allmänna formeln: C 6 H 5 -Y (Y är en stor rak molekyl som ansluter till en bensenring) är ringstrukturer med en eller flera ringar som innehåller sex kolatomer, med alternerande dubbla enkelbindningar mellan kolatomer. Livliga exempel på aromater är bensen och naftalen.
Naftener eller cykloalkaner med den allmänna formeln C n H 2n (n är ett heltal, typiskt 1 till 20) är ringformade strukturer med en eller flera ringar som endast innehåller enkla bindningar mellan kolatomer. Dessa är som regel vätskor: cyklohexan, metylcyklopentan och andra.
Alkenes med den allmänna formeln C n H 2n (n är ett heltal, vanligtvis från 1 till 20) är linjära eller grenade molekyler som innehåller en kol-kol dubbelbindning, som kan vara vätska eller gas, till exempel: eten, buten, isobuten .
Alkyner med den allmänna formeln: C n H 2n-2 (n är ett heltal, vanligtvis från 1 till 20) är linjära eller grenade molekyler som innehåller två kol-kol dubbelbindningar, som kan vara vätska eller gas, till exempel: acetylen, butadiener .

Nu när vi känner till oljans struktur, låt oss se vad vi kan göra med den.

Hur fungerar oljeraffinering?

Oljeraffineringsprocessen börjar med en fraktionerad destillationskolonn.

Typiskt oljeraffinaderi

Det största problemet med råolja är att den innehåller hundratals olika typer av kolväten som alla blandas ihop. Och vår uppgift är att separera de olika typerna av kolväten för att få något användbart. Lyckligtvis finns det ett enkelt sätt att skilja dessa saker åt, och det är vad raffinering gör.

Olika kolvätekedjelängder har successivt högre kokpunkter så att de kan separeras genom enkel destillation vid olika temperaturer. Enkelt uttryckt, genom att värma olja till en viss temperatur, börjar vissa kolvätekedjor att koka, och därmed kan vi separera "vetet från agnarna". Det är vad som händer i ett raffinaderi – i en del av processen värms oljan upp och de olika kedjorna kokas av vid sina respektive kokpunkter. Varje kedjelängd har sin egen unika egenskap som gör den användbar på sitt sätt.

För att förstå mångfalden som finns i råolja och för att förstå varför råoljeraffinering är så viktigt i vår civilisation, ta en titt på följande lista över produkter som härrör från råolja:

Petroleumgaser- används för uppvärmning, matlagning, tillverkning av plast:

de är små alkaner (1 till 4 kol)
allmänt känd under namn som metan, etan, propan, butan
kokområde - mindre än 40 grader Celsius
ofta trycksatta gaser

Nafta eller nafta- en mellanprodukt som kommer att bearbetas ytterligare för att senare bli bensin:

innehåller 5 till 9 kolalkaner
kokområde - från 60 till 100 grader Celsius

Bensin- motorbränsle:

alltid en flytande produkt
är en blandning av alkaner och cykloalkaner (från 5 till 12 kolatomer)
kokområde - från 40 till 205 grader Celsius

Fotogen- Bränsle för jetmotorer och traktorer. utgångsmaterial för tillverkning av andra produkter:

flytande
blandning av alkaner (från 10 till 18 kolatomer) och aromatiska kolväten
kokområde - från 175 till 325 grader Celsius

Dieseldestillat- används för dieselbränsle och eldningsolja; utgångsmaterial för tillverkning av andra produkter:

flytande
alkaner som innehåller 12 eller fler kolatomer
kokpunktsintervall - från 250 till 350 grader Celsius

Smörjoljor- används för tillverkning av motorolja, fett, andra smörjmedel:

flytande
långkedjiga strukturer (från 20 till 50 kolatomer) alkaner, cykloalkaner, aromater
kokområde - från 300 till 370 grader Celsius

eldningsolja- används för industribränsle; utgångsmaterial för tillverkning av andra produkter:

flytande
långkedjiga strukturer (från 20 till 70 kolatomer) alkaner, cykloalkaner, aromater
kokpunktsintervall - 370 till 600 grader Celsius

Rester av förädlade produkter- koks, asfalt, tjära, paraffiner; utgångsmaterial för tillverkning av andra produkter:

partiklar
flera ringföreningar med 70 eller fler kolatomer
kokpunktsintervall inte mindre än 600 grader Celsius.

Du kanske har märkt att alla dessa produkter finns i olika storlekar och kokintervall. Kemister har utnyttjat dessa egenskaper för oljeraffinering. Låt oss nu ytterligare lära oss detaljerna i denna spännande process!

Detaljerad oljeraffineringsprocess

Som nämnts tidigare har ett fat råolja en blandning av alla typer av kolväten i sig. Oljeraffinering skiljer användbara ämnen från hela detta "företag av mångrasliga representanter". Samtidigt äger följande grupper av industriella kemiska processer rum, som i princip finns i varje oljeraffinaderi:

Det äldsta och vanligaste sättet att separera de olika komponenterna (så kallade fraktioner) från olja är att göra det med hjälp av skillnader i kokpunkt. Denna process kallas fraktionerad destillation .
Nya metoder för att använda kemisk bearbetning i några av fraktionerna använder omvandlingsmetoden. Kemisk bearbetning kan till exempel bryta långa kedjor till kortare. Detta gör att raffinaderiet kan förvandla diesel till bensin beroende på till exempel efterfrågan.
Raffinaderier måste dessutom, efter den fraktionerade destillationsprocessen, rena fraktionerna för att avlägsna föroreningar från dem.
Raffinaderier kombinerar olika fraktioner (bearbetade och obearbetade) till blandningar för att göra de önskade produkterna. Till exempel kan olika blandningar från olika kedjor skapa bensin med olika oktantal.

Oljeraffinaderiprodukter skickas för korttidslagring i speciella tankar tills de levereras till olika marknader: bensinstationer, flygplatser och kemiska anläggningar. Förutom att skapa oljebaserade produkter måste fabrikerna också ta hand om det oundvikliga avfallet för att minimera luft- och vattenföroreningar.

Fraktionerad destillation

Olika komponenter i olja har olika storlekar, vikter och kokpunkter; Så det första steget är att separera dessa komponenter. Eftersom de har olika kokpunkter kan de enkelt separeras med en process som kallas fraktionerad destillation.

Stadierna för fraktionerad destillation är som följer:

Man värmer en blandning av två eller flera ämnen (vätskor) med olika kokpunkter till en hög temperatur. Uppvärmning sker vanligtvis med högtrycksånga upp till en temperatur på cirka 600 grader Celsius.
Blandningen kokar och bildar ånga (gaser); de flesta ämnen passerar i ångfasen.
Ångan kommer in i botten av en lång kolonn, som är fylld med brickor eller tallrikar. Brickor har många hål eller bubbellock (liknande ett perforerat lock på en plastflaska) i dem så att ånga kan passera igenom. De ökar kontakttiden mellan ånga och vätska i kolonnen och hjälper till att samla upp vätskor som bildas på olika höjder i kolonnen. Det finns en temperaturskillnad i denna kolumn (mycket varmt i botten och kallare mot toppen).
Således stiger ångan i kolonnen.
När ångan stiger genom brickorna i kolonnen svalnar den.
När ett ångformigt ämne når en höjd där temperaturen i kolonnen är lika med kokpunkten för det ämnet, kommer det att kondensera och bilda en vätska. I detta fall kommer ämnen med den lägsta kokpunkten att kondensera vid den högsta punkten i kolonnen, och ämnen med högre kokpunkt kommer att kondensera lägre i kolonnen.
Brickor samlar upp olika flytande fraktioner.
De uppsamlade flytande fraktionerna kan gå till kondensorer som kyler dem ytterligare och sedan gå till lagringstankar, eller så kan de gå till andra områden för vidare kemisk bearbetning.

Fraktionerad destillation är användbar för att separera en blandning av ämnen med små skillnader i kokpunkter och är det viktigaste steget i petroleumraffineringsprocessen. Oljeraffineringsprocessen börjar med en fraktionerad destillationskolonn. Mycket få av komponenterna kommer att lämna fraktionerad destillationskolonnen redo att säljas på petroleummarknaden. Många av dem måste bearbetas kemiskt för att kunna omvandlas till andra fraktioner. Till exempel kommer bara 40 % av destillerad råolja att bli bensin, men bensin är en av de viktigaste produkterna som produceras av oljebolag. Istället för att ständigt destillera råolja i stora mängder, bearbetar oljebolagen kemiskt andra delar från destillationskolonnen för att få samma bensin; och denna bearbetning ökar utbytet av bensin från varje fat råolja.

Kemisk omvandling

Du kan konvertera en fraktion till en annan med en av tre metoder:

Bryt upp stora kolväten till mindre (krackning)
Kombinera små kolväten för att göra dem större (förening)
Ordna om eller byt ut olika delar av kolväten för att få de önskade kolvätena (hydrotermisk förändring)

Krackning

Krackning tar stora kolväten och bryter ner dem till mindre. Det finns flera typer av sprickbildning:

Termisk– Man värmer upp stora kolväten vid höga temperaturer (ibland även vid höga tryck) tills de går sönder.
Ånga- hög ångtemperatur (över 800 grader Celsius) används för att bryta etan, butan och nafta till eten och bensen, som används för att tillverka kemikalier.
Visbreaking- Restämnen från destillationskolonnen värms upp till nästan 500 grader Celsius, kyls och bränns snabbt i destillationskolonnen. Denna process minskar viskositeten hos ämnen och antalet tungoljor i dem och producerar hartser.
Kokning- återstående ämnen från destillationskolonnen värms upp till en temperatur över 450 grader Celsius, vilket resulterar i att tungt nästan rent kol (koks) blir kvar; koks renas från koks och säljs.
katalysering- en katalysator används för att påskynda krackningsreaktionen. Katalysatorer inkluderar zeolit, aluminiumhydrosilikat, bauxit och aluminiumsilikat. Katalytisk krackning är när het katalysatorvätska (538 grader Celsius) bryter ner ett tungt ämne till dieseloljor och bensin.
Hydrokrackning- liknar katalytisk krackning, men använder en annan katalysator med lägre temperaturer, högre tryck och väte. Detta gör att tung olja kan brytas ner till bensin och fotogen (flygbränsle).

Enande

Ibland behöver man kombinera små kolväten för att göra dem större - denna process kallas för enande. Den huvudsakliga sammanslagningsprocessen är katalytisk reformering och i detta fall används en katalysator (en blandning av platina och platina-renium) för att kombinera den låga vikten av nafta till aromatiska föreningar som används för att tillverka kemikalier och blanda bensin. En betydande biprodukt av denna reaktion är vätgas, som sedan antingen används för hydrokrackning eller helt enkelt säljs.

hydrotermisk förändring

Ibland omarrangeras strukturerna hos molekylerna i en fraktion för att producera en annan. Vanligtvis görs detta genom en process som kallas alkylering. Vid alkylering blandas föreningar med låg molekylvikt såsom propen och butylen i närvaro av en katalysator såsom fluorvätesyra eller svavelsyra (en biprodukt från avlägsnande av föroreningar från många petroleumprodukter). Alkyleringsprodukter är högoktaniga kolväten som används i bensinblandningar för att öka oktantalet.

Slutbehandling (rening) av petroleumprodukter

De destillerade och kemiskt behandlade oljefraktionerna bearbetas igen för att avlägsna föroreningar - främst organiska föreningar som innehåller svavel, kväve, syre, vatten, lösta metaller och oorganiska salter. Slutbehandling sker vanligtvis på följande sätt:

Svavelsyrakolonnen tar bort omättade kolväten (med dubbla kol-kolbindningar), kväveföreningar, syre och kvarvarande fasta ämnen (tjära, asfalt).
Absorptionskolonnen fylls med ett torkmedel för att avlägsna vatten.
Svavelväte-scrubbers tar bort svavel och alla svavelföreningar.

Efter att fraktionerna har bearbetats kyls de och blandas sedan ihop för att göra olika produkter som:

Bensin av olika kvaliteter, med eller utan tillsatser.
Smörjoljor av olika märken och typer (t.ex. 10W-40, 5W-30).
Fotogen av olika kvaliteter.
flygbränsle.
Brännolja.
Andra kemikalier av olika kvaliteter för tillverkning av plaster och andra polymerer.