องค์ประกอบเศษส่วนของน้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมัน การกลั่นน้ำมัน การกลั่นน้ำมันแบบเศษส่วน
การกลั่นน้ำมัน
1. ตัวเลือกการรีไซเคิล
ทางเลือกของทิศทางการกลั่นน้ำมันและช่วงของผลิตภัณฑ์น้ำมันที่ได้รับนั้นพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของน้ำมัน ระดับเทคโนโลยีของโรงกลั่น และความต้องการที่แท้จริงของฟาร์มสำหรับผลิตภัณฑ์น้ำมันที่จำหน่ายได้ มีสามตัวเลือกหลักสำหรับการกลั่นน้ำมัน:
- 1) เชื้อเพลิง;
- 2) เชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่น
- 3) ปิโตรเคมี
โดยเชื้อเพลิงตัวเลือกน้ำมันถูกแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงมอเตอร์และหม้อไอน้ำเป็นหลัก ตัวเลือกการประมวลผลเชื้อเพลิงมีความโดดเด่นด้วยจำนวนหน่วยการผลิตที่น้อยที่สุดและการลงทุนที่ต่ำ มีการแปรรูปเชื้อเพลิงที่ลึกและตื้น ในการแปรรูปน้ำมันอย่างล้ำลึก พวกเขามุ่งมั่นที่จะให้ได้ผลผลิตสูงสุดสำหรับเครื่องยนต์เบนซินคุณภาพสูง เชื้อเพลิงดีเซลสำหรับฤดูหนาวและฤดูร้อน และเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ไอพ่นของเครื่องบิน เอาต์พุตของเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำในตัวแปรนี้ลดลงเหลือน้อยที่สุด ดังนั้นจึงมีการจัดชุดของกระบวนการดังกล่าวไว้ รีไซเคิลซึ่งได้เชื้อเพลิงเครื่องยนต์เบาคุณภาพสูงจากเศษส่วนของน้ำมันหนักและสารตกค้าง - น้ำมันดิน ตามตัวเลือกนี้ กระบวนการเร่งปฏิกิริยาถูกนำมาใช้ เช่น การแคร็กด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา การไฮโดรแคร็กและการทำไฮโดรทรีต เช่นเดียวกับกระบวนการทางความร้อน เช่น โค้ก การประมวลผลก๊าซจากโรงงานในกรณีนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มผลผลิตของน้ำมันเบนซินคุณภาพสูง ด้วยการกลั่นน้ำมันแบบตื้นทำให้ได้เชื้อเพลิงหม้อไอน้ำที่ให้ผลตอบแทนสูง
ด้วยตัวเลือกการประมวลผลน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันน้ำมันจะได้รับพร้อมกับเชื้อเพลิง สำหรับการผลิตน้ำมัน มักจะเลือกน้ำมันที่มีปริมาณเศษส่วนของน้ำมันสูง ในกรณีนี้ ต้องใช้จำนวนหน่วยการผลิตขั้นต่ำเพื่อผลิตน้ำมันคุณภาพสูง เศษส่วนของน้ำมัน (เศษส่วนที่เดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 350 ° C) ที่แยกได้จากน้ำมันจะถูกทำให้บริสุทธิ์ก่อนด้วยตัวทำละลายแบบเลือก (selective) ได้แก่ ฟีนอลหรือเฟอร์ฟูรัลเพื่อขจัดสารเรซินบางส่วนและไฮโดรคาร์บอนดัชนีต่ำ จากนั้นจึงทำการล้างสีโดยใช้ส่วนผสมของเมทิล เอทิล คีโตน หรืออะซิโตนกับโทลูอีนเพื่อลดจุดไหลของน้ำมัน การประมวลผลเศษส่วนของน้ำมันเสร็จสิ้นโดยการบำบัดภายหลังด้วยดินเหนียวฟอกขาว เทคโนโลยีล่าสุดในการผลิตน้ำมันใช้กระบวนการไฮโดรทรีตติ้งแทนการกลั่นแบบคัดเลือกและดินฟอกขาว ด้วยวิธีนี้ จะได้น้ำมันกลั่น (อุตสาหกรรมเบาและกลาง ยานยนต์ ฯลฯ) น้ำมันที่เหลือ (การบิน, กระบอกสูบ) จะถูกแยกออกจากน้ำมันดินโดยการแยกแอสฟัลต์ด้วยโพรเพนเหลว เป็นผลให้เกิด deasphalt และแอสฟัลต์ แอสฟัลต์ได้รับการประมวลผลเพิ่มเติมและแอสฟัลต์ถูกแปรรูปเป็นน้ำมันดินหรือโค้ก
ตัวเลือกปิโตรเคมีสำหรับการกลั่นน้ำมันเมื่อเทียบกับตัวเลือกก่อนหน้านี้ มีผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมีหลากหลายประเภท และส่วนใหญ่ จำนวนมากการติดตั้งเทคโนโลยีและการลงทุนสูง โรงกลั่นน้ำมันซึ่งดำเนินการก่อสร้างในทศวรรษที่ผ่านมาโดยมุ่งเป้าไปที่การแปรรูปปิโตรเคมี การกลั่นน้ำมันในรุ่นปิโตรเคมีเป็นการผสมผสานที่ซับซ้อนขององค์กรต่างๆ ที่นอกเหนือไปจากการผลิตเชื้อเพลิงยานยนต์และน้ำมันคุณภาพสูงแล้ว ไม่เพียงแต่เตรียมวัตถุดิบ (โอเลฟินส์ อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนปกติและไอโซพาราฟิน ฯลฯ) สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในปริมาณมาก แต่ยังดำเนินกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน ยางสังเคราะห์ พลาสติก เส้นใยสังเคราะห์ สารซักฟอก กรดไขมัน ฟีนอล อะซิโตน แอลกอฮอล์ เอสเทอร์ และสารเคมีอื่นๆ จำนวนมาก ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์หลายพันรายการได้มาจากน้ำมัน กลุ่มหลักคือเชื้อเพลิงเหลว เชื้อเพลิงก๊าซ เชื้อเพลิงแข็ง (ปิโตรเลียมโค้ก) น้ำมันหล่อลื่นและน้ำมันพิเศษ พาราฟินและเซเรซิน น้ำมันดิน สารประกอบอะโรมาติก เขม่า อะเซทิลีน เอทิลีน กรดปิโตรเลียมและเกลือของพวกมัน แอลกอฮอล์ที่สูงขึ้น
2. การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น
การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น (rus. การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น ; ภาษาอังกฤษ การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น ; เยอรมัน prim?re Erd?ldestillation f ) - การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนตามจุดเดือดระหว่างกระบวนการผลิตน้ำมันขั้นต้น เพื่อนำไปแปรรูปในภายหลังหรือใช้เป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ ดำเนินการบนอุปกรณ์ท่อและท่อสูญญากาศในชั้นบรรยากาศซึ่งมักติดตั้งอุปกรณ์สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำมันและการกลั่นน้ำมันเบนซินทุติยภูมิ
สินค้า ป.ป.ช. เป็น:
2) เศษส่วน 62-85? C - วัตถุดิบสำหรับการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาบนพื้นฐานของการผลิตเบนซิน
3) เศษส่วน 85-105? C - วัตถุดิบของหน่วยปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาบนพื้นฐานของการผลิตโทลูอีน
4) เศษส่วน 105-140? C - วัตถุดิบสำหรับการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาบนพื้นฐานของการผลิตไซลีน
5) เศษส่วน 140-180? C - ส่วนประกอบของน้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าดเชิงพาณิชย์ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการปฏิรูปแบบเร่งปฏิกิริยาและน้ำมันก๊าดบำบัดด้วยไฮโดรเจน
ตาราง - องค์ประกอบทั่วไปของของผสมที่ได้รับระหว่างกระบวนการทำลายน้ำมัน (% wt.)
| ส่วนประกอบ | วิธีการประมวลผล | |||
| ไพโรไลซิสของน้ำมันก๊าช | ไพโรไลซิสของเศษส่วนกลั่น | แตกแก๊ส | ||
| ความร้อน | ตัวเร่งปฏิกิริยา | |||
| ไฮโดรเจน | 9,1 | 9,9 | 3,5 | 11,7 |
| ไนโตรเจน + คาร์บอนมอนอกไซด์ | - | - | - | 15,3 |
| มีเทน | 21,9 | 24,3 | 36,8 | 12,2 |
| เอทิลีน | 24,4 | 22,9 | 6,7 | 4,0 |
| อีเทน | 7,6 | 7,5 | 29,3 | 6,8 |
| โพรพิลีน | 15,2 | 13,6 | 6,5 | 16,0 |
| โพรเพน | 1,0 | 1,4 | 10 | 8,3 |
| Butadiene | 2,0 | 2,6 | - | - |
| ไอโซบิวทิลีน | 3,8 | 1,8 | 2,5 | 14,3 |
| บิวทิลีน-2 | 1,0 | 1,7 | - | - |
| บิวเทน | 0,1 | 0,1 | 4,2 | 10,8 |
| Pentane ขึ้นไป | 12,9 | 14,4 | 0,5 | 0,6 |
4. ผลิตภัณฑ์กลั่นน้ำมัน พารามิเตอร์และโหมดการกลั่น
บ่อยครั้งที่น้ำมันถูกกลั่นเป็นเศษส่วนต่อไปนี้: น้ำมันเบนซินซึ่งเดือดสูงถึง 170-200 o C; น้ำมันก๊าดซึ่งเดือดที่อุณหภูมิ 175-270 o C น้ำมันแก๊สตัวไหนเดือดที่ 270-350 ครับ? C และส่วนที่เหลือเป็นน้ำมันเชื้อเพลิง
ในระหว่างการกลั่นน้ำมัน จะได้ก๊าซไหลตรง ซึ่งเป็นส่วนที่ยากของก๊าซที่เกี่ยวข้องซึ่งยังคงละลายอยู่ในน้ำมัน ตามกฎแล้วผลผลิตก๊าซทางตรงนั้นต่ำ
มีการใช้โรงกลั่นแบบท่อที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งแตกต่างกันในการออกแบบเตาเผาที่ใช้น้ำมันได้รับความร้อน หรือในการออกแบบอุปกรณ์อื่นๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของการติดตั้ง
ในกรณีส่วนใหญ่ โรงงานที่ทำงานแบบท่อต่อเนื่องประกอบด้วยเตาหลอมแบบท่อ ปั๊มที่สูบน้ำมันผ่านเตาหลอมแบบท่อที่ความดัน 1.0 MPa ขึ้นไป คอลัมน์การแยกส่วน โดยที่น้ำมันร้อนยวดยิ่งเข้ามาและแยกออกเป็นเศษส่วนที่จำเป็น ซึ่งนำมาจากเสาสำหรับความสูงที่แตกต่างกัน คอนเดนเซอร์ เครื่องทำน้ำอุ่น และฮีทเตอร์ฮีทเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่ให้ไอน้ำร้อนมากเกินไป
การกลั่นน้ำมันในอุตสาหกรรมดำเนินการในการติดตั้งท่อแบบต่อเนื่อง ซึ่งประกอบด้วยเตาหลอด เสากลั่นขนาดใหญ่สร้างขึ้นเพื่อกลั่นตัวและแยกไอระเหย และทั้งเมืองของถังถูกสร้างขึ้นเพื่อรับผลิตภัณฑ์กลั่น
เตาหลอดเป็นห้องที่เรียงรายไปด้วยอิฐทนไฟภายใน ภายในเตาเผามีท่อเหล็กหลายโค้ง ความยาวของท่อในเตาเผาถึงหนึ่งกิโลเมตร เมื่อโรงงานเปิดดำเนินการ น้ำมันจะถูกสูบอย่างต่อเนื่องผ่านท่อเหล่านี้โดยใช้เครื่องสูบน้ำ ความเร็วสูง- สูงถึงสองเมตรต่อวินาที เตาเผาได้รับความร้อนจากน้ำมันเชื้อเพลิงที่จ่ายให้โดยใช้หัวฉีดและจุดไฟเผา ในท่อน้ำมันร้อนเร็วถึง 350-370? ที่อุณหภูมินี้มากขึ้น สารระเหยน้ำมันจะถูกแปลงเป็นไอน้ำ
เนื่องจากน้ำมันเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันและมีจุดเดือดต่างกัน น้ำมันจะถูกแยกจากการกลั่นเป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่แยกจากกัน ในระหว่างการกลั่นน้ำมัน จะได้ผลิตภัณฑ์น้ำมันเบา: น้ำมันเบนซิน (t kip 90-200 ° C), แนฟทา (t kip 150-230 ° C), น้ำมันก๊าด (t kip -300 ° C), น้ำมันแก๊สเบา - น้ำมันพลังงานแสงอาทิตย์ (t kip 230-350 ? C) น้ำมันแก๊สหนัก (t bale 350-430 ? C) และส่วนที่เหลือ - ของเหลวสีดำหนืด - น้ำมันเชื้อเพลิง (t bale สูงกว่า 430 ? C) น้ำมันต้องผ่านกระบวนการต่อไป มันถูกกลั่นภายใต้แรงดันที่ลดลง (เพื่อป้องกันการสลายตัว) และนำน้ำมันกลับคืนมา
ในการกลั่นแบบแฟลช น้ำมันจะถูกทำให้ร้อนในคอยล์ฮีตเตอร์ที่อุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ไอจะก่อตัวขึ้นเรื่อยๆ อยู่ในสภาวะสมดุลกับเฟสของเหลว และที่อุณหภูมิที่กำหนด ส่วนผสมของไอและของเหลวจะออกจากเครื่องทำความร้อนและเข้าสู่เครื่องระเหยแบบอะเดียแบติก หลังเป็นทรงกระบอกกลวงซึ่งเฟสไอถูกแยกออกจากของเหลว อุณหภูมิของไอและเฟสของเหลวในกรณีนี้จะเท่ากัน การกลั่นแบบแฟลชเกี่ยวข้องกับกระบวนการกลั่นเดี่ยวตั้งแต่สองกระบวนการขึ้นไป โดยอุณหภูมิในการทำงานจะเพิ่มขึ้นในแต่ละขั้นตอน
ความแม่นยำของการแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนระหว่างการกลั่นด้วยการระเหยครั้งเดียวนั้นต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการกลั่นที่มีการระเหยทีละหลาย ๆ และทีละน้อย แต่ถ้าไม่ต้องการความแม่นยำสูงในการแยกเศษส่วน วิธีการระเหยเดี่ยวจะมีราคาถูกกว่า: ที่อุณหภูมิความร้อนสูงสุดของน้ำมันที่อนุญาต 350-370? C (การสลายตัวของไฮโดรคาร์บอนเริ่มต้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น) ผลิตภัณฑ์จำนวนมากขึ้นเข้าสู่เฟสไอเมื่อเปรียบเทียบกับการระเหยทีละหลายหรือทีละน้อย สำหรับการเลือกเศษน้ำมันที่เดือดเกิน 350-370? C ใช้สูญญากาศหรือไอน้ำ การใช้หลักการกลั่นด้วยการระเหยครั้งเดียวในอุตสาหกรรมร่วมกับการแก้ไขเฟสของไอและของเหลวทำให้ได้ความชัดเจนในระดับสูงในการแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วน ความต่อเนื่องของกระบวนการ และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอย่างประหยัดเพื่อให้ความร้อนแก่วัตถุดิบ .
ในระหว่างการกลั่นเบื้องต้น จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในน้ำมันเท่านั้น เศษส่วนของแสงจะถูกกลั่นออกจากมันเดือดที่ อุณหภูมิต่ำ. ไฮโดรคาร์บอนเองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ผลผลิตน้ำมันเบนซินในกรณีนี้เพียง 10-15% น้ำมันเบนซินจำนวนนี้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจากการบินและการขนส่งทางถนน ในระหว่างการแตกร้าว จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในน้ำมัน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของไฮโดรคาร์บอน ในอุปกรณ์ของโรงงานแตกร้าว จะเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนขึ้น ผลผลิตน้ำมันเบนซินจากน้ำมันเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (มากถึง 65-70%) "โดยแยกไฮโดรคาร์บอนสายยาวที่บรรจุอยู่เช่นในน้ำมันเชื้อเพลิงออกเป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างต่ำ กระบวนการนี้เรียกว่าการแตกร้าว (จาก อังกฤษ. แตก-แยก).
การแคร็กถูกคิดค้นโดยวิศวกรชาวรัสเซีย Shukhov ในปี 1891 ในปี 1913 การประดิษฐ์ของ Shukhov เริ่มใช้ในอเมริกา การแคร็กเป็นกระบวนการของการแยกไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นผลมาจากไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมคาร์บอนจำนวนน้อยกว่าในโมเลกุลเกิดขึ้น กระบวนการนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิสูงขึ้น (สูงถึง 600 ° C) บ่อยครั้งที่ ความดันโลหิตสูง. ที่อุณหภูมิดังกล่าว โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่จะ "บดขยี้" ให้มีขนาดเล็กลง
อุปกรณ์ของโรงงานแตกร้าวนั้นโดยทั่วไปแล้วจะเหมือนกับอุปกรณ์กลั่นน้ำมัน เหล่านี้เป็นเตาเผาเสา แต่โหมดการประมวลผลนั้นแตกต่างกัน วัตถุดิบก็ต่างกัน - น้ำมันเชื้อเพลิง
น้ำมันเชื้อเพลิง - สารตกค้างของการกลั่นขั้นต้น - เป็นของเหลวที่ค่อนข้างหนาและค่อนข้างหนัก ความถ่วงจำเพาะใกล้เคียงกับความเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกัน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าน้ำมันเชื้อเพลิงประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่ซับซ้อนและโมเลกุลขนาดใหญ่ เมื่อน้ำมันเชื้อเพลิงได้รับการประมวลผลอีกครั้งที่โรงงานแตกร้าว ส่วนหนึ่งของไฮโดรคาร์บอนที่เป็นส่วนประกอบจะถูกบดให้เป็นชิ้นเล็ก (กล่าวคือ ด้วยความยาวโมเลกุลที่สั้นกว่า) ซึ่งประกอบเป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันเบา เช่น น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด แนฟทา
จุดสำคัญคือกระบวนการคัดแยกและผสมน้ำมัน
น้ำมันหลายชนิดและเศษส่วนที่เกี่ยวข้องกันที่แยกได้จากคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและเชิงพาณิชย์ต่างกัน ดังนั้น เศษส่วนของน้ำมันเบนซินของน้ำมันบางชนิดจึงมีความเข้มข้นสูงของอะโรมาติก แนฟเทนิก หรือไอโซพาราฟินิก ไฮโดรคาร์บอน และดังนั้นจึงมีค่าออกเทนสูง ในขณะที่เศษส่วนของน้ำมันเบนซินของน้ำมันอื่นๆ มีพาราฟินิกไฮโดรคาร์บอนจำนวนมากและมีค่าออกเทนที่ต่ำมาก บทบาทสำคัญในการแปรรูปน้ำมันทางเทคโนโลยีต่อไปคือ ความเปรี้ยว ความหล่อลื่น (ความมัน) ความเรซินของน้ำมัน ฯลฯ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบคุณสมบัติคุณภาพของน้ำมันในระหว่างการขนส่ง การรวบรวม และการเก็บรักษา เพื่อป้องกันการสูญเสีย คุณสมบัติอันมีค่าของส่วนประกอบน้ำมัน อย่างไรก็ตาม การแยกการรวบรวม การจัดเก็บ และการสูบน้ำมันภายในแหล่งที่มีแหล่งเก็บน้ำมันจำนวนมากทำให้อุตสาหกรรมน้ำมันมีความซับซ้อนอย่างมากและต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก ดังนั้นน้ำมันที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และเชิงพาณิชย์ที่คล้ายคลึงกันจึงถูกผสมลงในทุ่งและส่งไปแปรรูปร่วมกัน
4.1. การใช้ผลิตภัณฑ์กลั่นน้ำมัน
ผลิตภัณฑ์กลั่นน้ำมันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงและพลังงาน ตัวอย่างเช่น น้ำมันเชื้อเพลิงมีความร้อนจากการเผาไหม้เกือบครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับถ่านหินที่ดีที่สุด ใช้พื้นที่เพียงเล็กน้อยเมื่อเผาและไม่ก่อให้เกิดสารตกค้างที่เป็นของแข็ง น้ำมันเชื้อเพลิงใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงงาน การขนส่งทางรถไฟและทางน้ำ ช่วยประหยัดเงินได้มหาศาล และมีส่วนช่วยในการพัฒนาสาขาหลักของอุตสาหกรรมและการขนส่งอย่างรวดเร็ว
ทิศทางพลังงานในการใช้น้ำมันยังคงเป็นทิศทางหลักของโลก ส่วนแบ่งของน้ำมันในสมดุลพลังงานโลกมากกว่า 46%
อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมได้ถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมีมากขึ้น มีการใช้น้ำมันประมาณ 8% เป็นวัตถุดิบสำหรับเคมีสมัยใหม่ ตัวอย่างเช่น เอทิลแอลกอฮอล์ถูกใช้ในอุตสาหกรรมประมาณ 50 แห่ง ในอุตสาหกรรมเคมี ใช้เขม่าเป็นวัสดุบุผิวทนไฟในเตาเผา ในอุตสาหกรรมอาหารใช้บรรจุภัณฑ์โพลีเอทิลีนกรดอาหารสารกันบูดพาราฟินผลิตโปรตีน - วิตามินเข้มข้นซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักคือเมทิลและเอทิลแอลกอฮอล์และมีเทน ในอุตสาหกรรมยาและน้ำหอม แอมโมเนีย คลอโรฟอร์ม ฟอร์มาลิน แอสไพริน ปิโตรเลียมเจลลี่ ฯลฯ ผลิตจากอนุพันธ์ของปิโตรเลียม อนุพันธ์ Naphthosynthesis ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมงานไม้ สิ่งทอ หนัง รองเท้า และการก่อสร้าง
หัวข้อที่ 9 "พื้นฐานของเทคโนโลยีการกลั่นน้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม"
1. ที่มาและองค์ประกอบของน้ำมัน การสกัดและการเตรียมน้ำมันเพื่อการแปรรูป
3. พื้นฐานของเทคโนโลยีสำหรับการผลิตและการแปรรูปวัสดุโพลีเมอร์
4. พื้นฐานของเทคโนโลยีในการผลิตผลิตภัณฑ์ยาง
ที่มาและองค์ประกอบของน้ำมัน การสกัดและการเตรียมน้ำมันเพื่อการแปรรูป
ของทั้งหมด สายพันธุ์ที่รู้จักเชื้อเพลิง มูลค่าสูงสุดมีเชื้อเพลิงอินทรีย์ซึ่งได้รับการเผาไหม้ พลังงานความร้อนและแปรรูป-วัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมี
ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ของการกลั่นน้ำมัน (ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด การผลิตของพวกเขาดำเนินการในประเทศของเราด้วย ดังนั้นเรามาดูเทคโนโลยีการกลั่นน้ำมันกันดีกว่า
น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลเหลว มักจะอยู่ที่ระดับความลึก 1,2 -2 กม. หรือมากกว่าในรูพรุนหรือแตกหัก หินอา (ทราย, หินทราย, หินปูน) น้ำมัน เป็นของเหลวมันตั้งแต่สีน้ำตาลอ่อนถึงสีน้ำตาลเข้ม มีกลิ่นเฉพาะ ความหนาแน่น 0.65‑1.05 ก./ซม. 3 โดยองค์ประกอบ น้ำมันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของไฮโดรคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพาราฟินและแนฟเทนิกในระดับที่น้อยกว่า - อะโรมาติก องค์ประกอบของธาตุ (เศษส่วนมวล%): คาร์บอน (C) - 82-87, ไฮโดรเจน (H) - 11-14, กำมะถัน (S) - OD-5.5
ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่ได้จากน้ำมัน มีสามตัวเลือกสำหรับการประมวลผล:
เชื้อเพลิง , ใช้ในการผลิตมอเตอร์และเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำ
น้ำมันเตา , ซึ่งผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่น
ปิโตรเคมี (ซับซ้อน) ผลิตภัณฑ์ที่ไม่เพียง แต่เป็นเชื้อเพลิงและน้ำมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมี (โอเลฟินส์, อะโรมาติกและไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว ฯลฯ )
เชื้อเพลิงเหลวที่ได้จากปิโตรเลียมขึ้นอยู่กับการใช้งานแบ่งออกเป็น:
คาร์บูเรเตอร์(น้ำมันสำหรับการบินและเครื่องยนต์) - สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน
ปฏิกิริยา(น้ำมันก๊าด) - สำหรับเครื่องบินไอพ่นและ เครื่องยนต์กังหันก๊าซ;
ดิซ เรียบร้อย(น้ำมันแก๊สโซล่ากลั่น) - สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล .
ห้องหม้อไอน้ำ(น้ำมันเชื้อเพลิง) - สำหรับเตาเผาของหม้อไอน้ำ, ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, เตาหลอมโลหะ โดยทั่วไปแล้ว การแปรรูปน้ำมันให้เป็นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมนั้นรวมถึงการผลิต การเตรียมการ และกระบวนการแปรรูปขั้นต้นและขั้นทุติยภูมิ
การผลิตน้ำมันดำเนินการโดยการขุดเจาะบ่อน้ำ
การฝึกอบรมที่สกัดจากลำไส้ของน้ำมันคือการขจัดสิ่งสกปรกออกจากมัน (ก๊าซที่เกี่ยวข้อง, การก่อตัวของน้ำที่มีเกลือแร่, การรวมตัวทางกล) และทำให้องค์ประกอบมีเสถียรภาพ การดำเนินการเหล่านี้ดำเนินการโดยตรงทั้งในแหล่งน้ำมันและที่โรงกลั่นน้ำมัน
การกลั่นน้ำมันเบื้องต้น, ดำเนินการโดยวิธีการทางกายภาพ (ส่วนใหญ่เป็นการกลั่นโดยตรง) ประกอบด้วยการแยกออกเป็นเศษส่วน (กลั่น) ซึ่งแต่ละอันเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน
กลั่นน้ำมันรองแสดงถึงกระบวนการที่หลากหลายสำหรับการแปรรูปผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่ได้จากการแปรรูปขั้นต้น กระบวนการเหล่านี้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงการทำลายล้างของไฮโดรคาร์บอนที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์น้ำมันและเป็นกระบวนการทางเคมีโดยพื้นฐานแล้ว
การกลั่นน้ำมันโดยตรง การแตกร้าวของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
กระบวนการ การกลั่นโดยตรง ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การระเหยและการควบแน่นของสารผสมด้วย อุณหภูมิต่างกันเดือด
ส่วนผสมเริ่มเดือดที่อุณหภูมิเท่ากับ อุณหภูมิเฉลี่ยการเดือดขององค์ประกอบ ในกรณีนี้ ส่วนประกอบที่มีการเดือดต่ำที่เบาเป็นส่วนใหญ่ (ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าและจุดเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า) จะผ่านเข้าสู่เฟสไอ ในขณะที่ส่วนประกอบที่มีการเดือดสูง (ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าและจุดเดือดที่อุณหภูมิสูง) จะยังคงอยู่ในสถานะของเหลว หากเฟสของไอที่เป็นผลลัพธ์ถูกกำจัดและทำให้เย็นลง เฟสของของเหลวจะควบแน่นจากเฟสนั้น ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูง (หนัก) ส่วนใหญ่จะผ่านเข้าไป และส่วนประกอบที่เบาจะยังคงอยู่ในเฟสไอ
ดังนั้นจะได้เศษส่วนสามส่วนจากส่วนผสมเริ่มต้น หนึ่งในนั้นซึ่งยังคงเป็นของเหลวเมื่อเดือดมีส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงเป็นส่วนใหญ่ ประการที่สองแบบย่อมีองค์ประกอบใกล้เคียงกับองค์ประกอบของส่วนผสมเริ่มต้น ส่วนที่สามเป็นไอประกอบด้วยส่วนประกอบที่เดือดต่ำเป็นส่วนใหญ่
เนื่องจากกระบวนการต้มและการควบแน่นของเศษส่วนที่ได้จากกระบวนการเดียว (การกลั่น) หรือหลายขั้นตอน (การแก้ไข) จึงสามารถแยกส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำและเดือดสูงได้อย่างสมบูรณ์
กระบวนการทางเทคโนโลยีของการกลั่นน้ำมันโดยตรงประกอบด้วยการดำเนินการหลักสี่ประการ: การให้ความร้อนกับส่วนผสม การระเหย การควบแน่น และการทำความเย็นของเศษส่วนที่ได้รับ
หน่วยกลั่นแบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับความลึกของการกลั่นน้ำมัน:
ขั้นตอนเดียว, ความดันบรรยากาศ (AT);
สองขั้นตอน (บรรยากาศ - สูญญากาศ) (AVT) ซึ่งขั้นตอนแรกตามกฎทำงานที่ความดันบรรยากาศและอีกขั้นตอนหนึ่งที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศ (5-8 kPa) -
ในการกลั่นแบบสองขั้นตอน น้ำมันจะถูกกำจัดออกจากน้ำมันและถูกทำให้แห้งก่อน จากนั้นจึงให้ความร้อนในเตาหลอมแบบท่อในระยะแรกที่อุณหภูมิ 300 - 350 ° C (สูงกว่าจุดเดือด 25 - 30 ° C) การแยกน้ำมันออกเป็นเศษส่วนจะดำเนินการในคอลัมน์กลั่นซึ่งเป็นเครื่องมือทรงกระบอกสูง 25–55 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-7 ม. ส่วนล่างคอลัมน์ - ที่นี่น้ำมันเดือดและแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ไอน้ำและของเหลว ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวจะไหลลงมาและไอระเหยจะลอยขึ้นเหนือคอลัมน์ ของเหลวชลประทาน (เสมหะ) ถูกป้อนเข้าสู่ส่วนบนของคอลัมน์ ไอระเหยที่ลอยขึ้นจากด้านล่างติดต่อกันซ้ำๆ ตามความสูงของคอลัมน์กับเฟสของเหลวที่ไหล เมื่อพบกับไอร้อนที่เพิ่มขึ้น ของเหลวที่รดน้ำคอลัมน์จะได้รับความร้อนและระเหยไปบางส่วน ไอระเหยทำให้เกิดความร้อนควบแน่นและคอนเดนเสทไหลลงสู่ส่วนล่างของคอลัมน์ เมื่อไอระเหยเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของไอระเหยจะลดลง ในขณะที่เสมหะที่ไหลลงมาจะเข้มข้นขึ้นเรื่อยๆ ในส่วนที่หนักอึ้ง และไอที่เพิ่มขึ้นจะเบา ที่ด้านล่างของคอลัมน์ จะมีการรวบรวมของเหลวที่มีเศษส่วนที่หนักที่สุด (น้ำมันเชื้อเพลิง) น้ำมันเชื้อเพลิงออกจากด้านล่างของคอลัมน์และทำให้เย็นลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในขณะที่ให้ความร้อนกับน้ำมันที่จ่ายไปยังคอลัมน์
เพื่อรักษากระบวนการเดือด ไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกส่งไปยังคอลัมน์กลั่น ซึ่งนำเศษเศษส่วนแสงที่ยังไม่ระเหยไปก่อนหน้านี้ เศษน้ำมันเบนซินที่เบาที่สุดที่อุณหภูมิ 180 - 200 ° C จะถูกลบออกจากคอลัมน์ในรูปของไอระเหยไปยังคอนเดนเซอร์และแยกออกจากน้ำในตัวคั่น ส่วนของน้ำมันเบนซินจะกลับสู่คอลัมน์กรดไหลย้อน
กับ โซนกลางคอลัมน์ปล่อยเศษส่วนตรงกลางที่เรียกว่า: น้ำมันก๊าด เดือดที่อุณหภูมิ 200 - 300 °C และน้ำมันแก๊ส (จุดเดือด 300 - 350 °C) บางครั้งเศษส่วนอื่นๆ ก็ถูกถอนออกเช่นกัน เช่น แนฟทา (160-200 ° C) เศษส่วนของน้ำมันก๊าด (270-320 ° C)
น้ำมันเชื้อเพลิงที่ได้รับหลังจากการกลั่นครั้งแรก (ผลผลิตประมาณ 55% ของน้ำมันดั้งเดิม) จากคอลัมน์การกลั่นแรกจะถูกปั๊มเข้าไปในเตาหลอมแบบท่อขั้นที่สอง โดยให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 400 - 420 °C จากเตาหลอม น้ำมันเชื้อเพลิงเข้าสู่คอลัมน์กลั่นที่สอง ซึ่งทำงานที่ความดันต่ำกว่าบรรยากาศ (แรงดันตกค้าง - 5 - 8 kPa) น้ำมันดินจะถูกลบออกจากส่วนล่างของคอลัมน์นี้ และกลั่นน้ำมันตามความสูง
ความจุของหน่วยสองขั้นตอนคือ 8-9,000 ตันน้ำมันต่อวัน ผลผลิตน้ำมันเบนซินระหว่างการกลั่นโดยตรงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนของน้ำมันและอยู่ในช่วง 3 ถึง 15%
พื้นฐานของเทคโนโลยีการแตกร้าวของผลิตภัณฑ์น้ำมันผลผลิตน้ำมันเบนซินที่ค่อนข้างต่ำ (มากถึง 15%) ในระหว่างการกลั่นโดยตรงจำเป็นต้องมีการประมวลผลเศษส่วนอื่นที่มีค่าน้อยกว่าที่ได้จากการกลั่นน้ำมันโดยตรงและมีโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนหนัก การประมวลผลนี้เรียกว่าการแคร็ก
แคร็ก(ภาษาอังกฤษ, ที่จะแตก- แยก, แยก) - การแยกโมเลกุลยาวของไฮโดรคาร์บอนหนักที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ เช่น น้ำมันเชื้อเพลิง ให้เป็นโมเลกุลแสงที่สั้นกว่าของผลิตภัณฑ์ที่เดือดต่ำ
ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อกระบวนการแตกร้าว ได้แก่ อุณหภูมิและระยะเวลาในการยึด: อุณหภูมิยิ่งสูงขึ้นและ ระยะเวลานานขึ้นข้อความที่ตัดตอนมาหัวข้อ ฟูลเลอร์ไปกระบวนการและผลผลิตที่แตกร้าวมากขึ้น อิทธิพลอันยิ่งใหญ่ตัวเร่งปฏิกิริยามีอิทธิพลต่อหลักสูตรและทิศทางของกระบวนการแตกร้าว ด้วยตัวเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม สามารถทำปฏิกิริยาได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า โดยให้ สินค้าจำเป็นและเพิ่มผลผลิต
ตามที่กล่าวมา การแตกร้าวมีสองประเภท: ความร้อนและตัวเร่งปฏิกิริยา
การแตกด้วยความร้อนนำที่ อุณหภูมิที่สูงขึ้นภายใต้ความกดอากาศสูง (อุณหภูมิ 450‑500 °C และความดัน 2‑7 MPa) วัตถุประสงค์หลักของการแตกร้าวด้วยความร้อนคือการได้เชื้อเพลิงเบาจากน้ำมันเชื้อเพลิงหรือน้ำมันดิน
การแตกร้าวด้วยความร้อนจะดำเนินการในเตาหลอมแบบท่อซึ่งมีการแยกไฮโดรคาร์บอนหนัก
ถัดไป ส่วนผสมของผลิตภัณฑ์แตกร้าวและวัตถุดิบที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะผ่านเครื่องระเหยซึ่งสารที่สร้างถูกแยกออก กล่าวคือ สารที่ไม่คล้อยตามการแตกร้าว ผลิตภัณฑ์เบาจะเข้าสู่คอลัมน์กลั่นเพื่อแยกและผลิตเศษส่วนเชิงพาณิชย์แบบเบา ด้วยการแตกร้าวด้วยความร้อนเช่นน้ำมันเชื้อเพลิงองค์ประกอบโดยประมาณของผลิตภัณฑ์มีดังนี้: น้ำมันเบนซินแตก - 30-35%, ก๊าซแตก - 10-15, สารตกค้างแตก - 50-55% น้ำมันเบนซินที่มีรอยแตกใช้เป็นส่วนประกอบของน้ำมันเบนซินในรถยนต์ ก๊าซที่มีรอยแตกใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ สารตกค้างที่แตกร้าวซึ่งเป็นส่วนผสมของเรซิน สารแอสฟัลทีโนน ใช้เป็นเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำหรือวัตถุดิบในการผลิตน้ำมันดิน
การแตกร้าวด้วยความร้อนสามารถเป็นได้สองประเภท: อุณหภูมิต่ำ (การแตกร้าว) และอุณหภูมิสูง (ไพโรไลซิส)
การแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 440-500 °C และความดัน 1.9-3 MPa ในขณะที่ระยะเวลาของกระบวนการคือ 90-200 วินาที ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำจากน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันดิน
การแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 530‑600 °C และความดัน 0.12‑0.6 MPa และคงอยู่ 0.5‑3 วินาที วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินและเอทิลีน โพรพิลีน อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของโพรพิลีนเป็นผลพลอยได้
ตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็ก- การแปรรูปผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา ที่ ครั้งล่าสุดวิธีนี้ใช้มากขึ้นเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเบา รวมทั้งน้ำมันเบนซิน ข้อดีของมัน ได้แก่ :
ความเร็วในกระบวนการสูง สูงกว่าอัตราการแตกตัวด้วยความร้อน 500-4000 เท่า และเป็นผลให้สภาวะของกระบวนการอ่อนลงและใช้พลังงานน้อยลง
การเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่จำหน่ายในท้องตลาด รวมถึงน้ำมันเบนซิน โดยมีค่าออกเทนสูงและความเสถียรในการจัดเก็บที่มากขึ้น
ความเป็นไปได้ของการดำเนินการในทิศทางที่ถูกต้องและรับผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบบางอย่าง
ก๊าซไฮโดรคาร์บอนที่ให้ผลผลิตสูงซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์
การใช้วัตถุดิบที่มีปริมาณกำมะถันสูงเนื่องจากการเติมไฮโดรเจนของสารประกอบกำมะถันและการปล่อยเข้าสู่เฟสของก๊าซด้วยการกำจัดในภายหลัง
อะลูมิโนซิลิเกตสังเคราะห์ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในหน่วยการแตกตัวเร่งปฏิกิริยา
ผลิตภัณฑ์ของการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาจากเครื่องปฏิกรณ์จะเข้าสู่คอลัมน์กลั่น ซึ่งจะถูกแยกออกเป็นก๊าซ น้ำมันเบนซิน น้ำมันแก๊สเร่งปฏิกิริยาแบบเบาและแบบหนัก ฟีดที่ไม่ทำปฏิกิริยาจากด้านล่างของคอลัมน์จะถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์
ผลผลิตโดยประมาณของผลิตภัณฑ์ในระหว่างการแตกตัวเร่งปฏิกิริยามีดังนี้: น้ำมันเบนซินแตก - 35 - 40%; แก๊สร้าว - น้ำมันก๊าดร้าวเล็กน้อย 15% - 35 - 40% น้ำมันก๊าดร้าวหนัก - 5-8%
น้ำมันเบนซินแตกตัวเร่งปฏิกิริยามีลักษณะคุณสมบัติประสิทธิภาพที่ดี แก๊สแตกตัวเร่งปฏิกิริยามีความโดดเด่นด้วยไอโซบิวเทนและบิวทิลีนที่มีปริมาณสูง ซึ่งใช้ในการผลิตยางสังเคราะห์
ประเภทของตัวเร่งปฏิกิริยาแคร็กคือ การปฏิรูปปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่นำไปสู่การก่อตัวของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนและไอโซเมอร์ การปฏิรูปประเภทต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับตัวเร่งปฏิกิริยา:
แพลตฟอร์ม (ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แพลตตินัม);
การปฏิรูป (ตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับรีเนียม)
ในทางปฏิบัติ การวางผังพื้นเป็นที่แพร่หลายมากที่สุด ซึ่งเป็นกระบวนการเร่งปฏิกิริยาสำหรับการประมวลผลเศษส่วนแนฟทาแบบวิ่งตรง ซึ่งดำเนินการต่อหน้าไฮโดรเจน หากทำการยกพื้นขึ้นที่ 480 - 510 °C และความดันตั้งแต่ 15-10 5 ถึง 3 10 6 Pa จะทำให้เกิดเบนซีน โทลูอีน และไซลีน ที่ความดัน 5 10 6 Pa ได้น้ำมันเบนซินที่โดดเด่นด้วยความเสถียรสูงสุดและมีปริมาณกำมะถันต่ำ
นอกจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวแล้ว กระบวนการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมดยังผลิตก๊าซที่มีไฮโดรเจน มีเทน โพรเพน และบิวเทนอีกด้วย ก๊าซปฏิรูปใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์และอนินทรีย์: เมทานอล ( เอทิลแอลกอฮอล์) แอมโมเนียและสารประกอบอื่นๆ ผลผลิตของก๊าซปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาคือ 5-15% ของมวลวัตถุดิบ ขั้นตอนสุดท้ายของการกลั่นน้ำมันคือ การกลั่นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม , ซึ่งดำเนินการโดยวิธีทางเคมีและฟิสิกส์เคมี วิธีทางเคมีของการทำให้บริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมรวมถึงการทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรดซัลฟิวริกและด้วยความช่วยเหลือของไฮโดรเจน (ไฮโดรทรีตเมนต์) วิธีการทางกายภาพและเคมี - วิธีการดูดซับและการดูดซึมของการทำให้บริสุทธิ์
การทำให้บริสุทธิ์ด้วยกรดซัลฟิวริกคือผลิตภัณฑ์ผสมกับ H 2 SO 4 จำนวนเล็กน้อย 90‑93% ที่อุณหภูมิปกติ ผลที่ตามมา ปฏิกริยาเคมีได้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์และของเสียซึ่งสามารถนำมาใช้สำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริกได้
ไฮโดรทรีตติ้งประกอบด้วยปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับผลิตภัณฑ์เพื่อทำให้บริสุทธิ์โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-โคบอลต์-โมลิบดีนัมที่อุณหภูมิ 380‑420 °C และแรงดันตั้งแต่ 35 10 5 ถึง 4 10 6 Pa และการกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย และน้ำ
ที่ วิธีการทำความสะอาดแบบดูดซับ ผลิตภัณฑ์น้ำมันได้รับการบำบัดด้วยดินเหนียวฟอกขาวหรือซิลิกาเจล ในกรณีนี้ สารประกอบที่มีออกซิเจน กำมะถัน เรซิน และไฮโดรคาร์บอนที่ทำให้เป็นแร่ได้ง่ายจะถูกดูดซับ
วิธีการทำความสะอาดแบบดูดซับประกอบด้วยการเลือก (เลือก) ละลายส่วนประกอบที่เป็นอันตรายของผลิตภัณฑ์น้ำมัน ตามกฎแล้วจะใช้ตัวทำละลายแบบเลือกซัลเฟอร์ไดออกไซด์, เฟอร์ฟูรัล, ไนโตรเบนซีน, ไดคลอโรเอทิลอีเทอร์เป็นต้น
หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมมักจะไม่คงตัวเสมอไป ในกรณีเหล่านี้ สารต้านอนุมูลอิสระ (สารยับยั้ง) จำนวนเล็กน้อยจะถูกเติมเข้าไป ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารเรซินที่ประกอบเป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันช้าลงอย่างมาก ฟีนอล เอมีนอะโรมาติก และสารประกอบอื่นๆ ใช้เป็นสารยับยั้ง การกลั่นน้ำมันมีลักษณะเฉพาะด้วยต้นทุนวัตถุดิบในระดับสูง (50-75% ของต้นทุนผลิตภัณฑ์กลั่น) พลังงานไฟฟ้าและความร้อน ตลอดจนสินทรัพย์ถาวร ระดับของต้นทุนในการกลั่นน้ำมันนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำมันอย่างมาก ซึ่งกำหนดความลึกของการแปรรูป รูปแบบทางเทคโนโลยีของการประมวลผล ระดับของการเตรียมวัตถุดิบสำหรับการแปรรูป ฯลฯ ดังนั้น เมื่อแปรรูปน้ำมันที่มีกำมะถันสูง เงินทุนเพิ่มเติมและค่าใช้จ่ายในการดำเนินการสำหรับการสูบและการบำบัดจะสูงกว่าเมื่อแปรรูปน้ำมันที่มีกำมะถันต่ำประมาณ 1.5 เท่า ในทางกลับกัน น้ำมันที่มีความหนืดสูงต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการล้าง ปั๊ม และจัดเก็บ
สถาบันการศึกษางบประมาณเทศบาล
"ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3"
บทคัดย่อ
ในหัวข้อ "น้ำมัน"
เสร็จสมบูรณ์โดย: Rybalkina Daria
นักเรียนชั้น 10 B
ตรวจสอบโดย: Mukhamadieva A.Z.
สเตอร์ลิทาแมค
การเปลี่ยนแปลง
โดยทั่วไปแล้วการเรียกน้ำมันว่า "ทองคำสีดำ" เราไม่เคยคิดว่าคำจำกัดความนี้ซึ่งกลายเป็นความคิดที่ซ้ำซากจำเจนั้นเป็นความจริงเพียงใด ในขณะเดียวกัน น้ำมันก็เป็นทรัพยากรแร่ที่สำคัญที่สุดอย่างแท้จริง นี่คือตู้กับข้าวของธรรมชาติอย่างแท้จริง ซึ่งเป็น "ของเหลวเชิงกลยุทธ์" หลักในสมัยของเรา ตลอดศตวรรษที่ 20 มักจะทะเลาะวิวาทและประนีประนอมทั้งรัฐ ความคุ้นเคยของผู้ชายกับเธอเกิดขึ้นเมื่อหลายพันปีก่อน
การกล่าวถึงของเหลวมันสีน้ำตาลหรือสีน้ำตาลเข้มที่มีกลิ่นเฉพาะที่ไหลออกมาจากหินนั้นพบได้ในงานเขียนของนักประวัติศาสตร์และนักภูมิศาสตร์โบราณ - Herodotus, Plutarch, Strabo, Pliny the Elder
ในสมัยโบราณนั้นผู้คนเรียนรู้ที่จะใช้ "น้ำมันหิน" (ละตินปิโตรเลียม) ตามที่ Agricola เรียกว่าน้ำมัน น้ำมันหนักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสมัยโบราณพบ - สารที่เป็นของแข็งหรือหนืดซึ่งปัจจุบันเรียกว่าแอสฟัลต์และน้ำมันดิน
แอสฟัลต์ถูกนำมาใช้ในถนนลาดยางมานานแล้วสำหรับการเคลือบผนังอ่างเก็บน้ำและพื้นเรือ ชาวบาบิโลนผสมกับทรายและวัสดุที่เป็นเส้นใย และนำมาใช้ในการก่อสร้างอาคารต่างๆ
น้ำมันเหลวในอียิปต์และบาบิโลนถูกใช้เป็นครีมฆ่าเชื้อและเป็นยาบำรุงร่างกาย ชาวตะวันออกกลางใช้ตะเกียงแทนน้ำมัน และพวกไบแซนไทน์ก็ยิงใส่เรือศัตรูด้วยหม้อที่เต็มไปด้วยน้ำมันและกำมะถันเช่น กระสุนเพลิง. นี่คือ อาวุธที่น่าเกรงขามลงไปในประวัติศาสตร์ภายใต้ชื่อ "ไฟกรีก"
อย่างไรก็ตาม เฉพาะในศตวรรษที่ 20 เท่านั้นที่น้ำมันกลายเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตเชื้อเพลิงและสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด
ภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียจำนวนหนึ่ง สารอินทรีย์จะสลายตัวและปล่อยไฮโดรเจน ซึ่งจำเป็นสำหรับการเปลี่ยนสารอินทรีย์เป็นน้ำมัน ...
นักวิชาการ น.ด. Zelinsky ศาสตราจารย์ V.A. Sokolov และนักวิจัยอีกหลายคน สำคัญมากในกระบวนการสร้างน้ำมันให้กับธาตุกัมมันตภาพรังสี อันที่จริงได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสารอินทรีย์สลายตัวเร็วขึ้นภายใต้การกระทำของรังสีอัลฟาและในกรณีนี้จะเกิดมีเทนและปิโตรเลียมไฮโดรคาร์บอนจำนวนหนึ่ง
นักวิชาการ น.ด. Zelinsky และนักเรียนของเขาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยามีบทบาทสำคัญในกระบวนการสร้างน้ำมัน
ในงานต่อมา นักวิชาการ Zelinsky ได้พิสูจน์ว่ากรดปาลมิติก สเตียริก และกรดอื่นๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของซากสัตว์และพืช เมื่อสัมผัสกับอะลูมิเนียมคลอไรด์ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (150-400 0) จะสร้างผลิตภัณฑ์ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพ และ รูปร่างคล้ายกับน้ำมัน ศาสตราจารย์เอ.วี. ฟรอสต์พบว่าแทนที่จะใช้อะลูมิเนียมคลอไรด์ ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่หายไปในธรรมชาติ บทบาทของมันในกระบวนการสร้างน้ำมันนั้นเล่นโดยดินเหนียวธรรมดา หินปูนดินเหนียว และหินอื่นๆ ที่มีแร่ธาตุจากดินเหนียว
การกลั่นน้ำมัน
ด้วยการให้ความร้อนน้ำมันแบบค่อยเป็นค่อยไป จะสามารถแยกผลิตภัณฑ์ที่มีจุดเดือดสูงขึ้นและสูงขึ้นตามลำดับได้ สารประกอบที่เดือดในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดจะรวมกันเป็นกลุ่ม - เศษส่วน
การกลั่นน้ำมันได้รับการฝึกฝนมาแล้วในยุคกลางในทรานส์คอเคเซีย ยูเครนตะวันตก และเอเชียไมเนอร์ และผู้บุกเบิกที่นี่คือเห็นได้ชัดว่าเป็นชาวอาหรับโบราณซึ่งใช้ผลิตภัณฑ์น้ำมันที่ได้รับในลักษณะนี้เป็น "น้ำมัน" ในการจุดไฟ เขาสร้างโรงกลั่นน้ำมันสำหรับโรงงานแห่งแรกของโลกเมื่อต้นศตวรรษที่ 18 เมื่อมีความจำเป็นในการใช้เชื้อเพลิงสำหรับตะเกียงน้ำมันก๊าดในครัวเรือน ในตอนแรก น้ำมันถูกเทลงไป ที่เรียกว่า light oil ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดต่ำนั้นมีค่ามากที่สุด แต่ยังไม่เพียงพอและทุก ๆ ปีความต้องการผลิตภัณฑ์น้ำมันอื่นที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันก็รุนแรงขึ้นทุกปี
ในปี ค.ศ. 1823 ในเขตคอเคซัสตอนเหนือใกล้เมือง Mozdok มีการสร้างโรงงานอุตสาหกรรมสำหรับการกลั่นน้ำมัน ในอังกฤษ กระบวนการที่คล้ายคลึงกันเริ่มที่จะเชี่ยวชาญเฉพาะในปี 1848 โดยใช้เทคโนโลยีที่เสนอโดยวิศวกร Jameson Young และในปี 1853 นักเคมีและนักธรณีวิทยาชาวแคนาดา Abraham Gesner ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงจากน้ำมัน ซึ่งเขาเรียกว่าน้ำมันก๊าด
การศึกษารายละเอียดการกลั่นน้ำมันครั้งแรกโดยนักเคมีชาวอเมริกัน เบนจามิน ซัลลิมัน และโรงงานอุตสาหกรรมแห่งแรกในสหรัฐอเมริกาถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2402 ในเมืองไททัสวิลล์ (เพนซิลเวเนีย)
ในตอนแรกมีการใช้ลูกบาศก์กลั่นในการติดตั้งดังกล่าวและในช่วงกลางทศวรรษที่ 80 ศตวรรษที่สิบเก้า มันถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่ vat หากต้องเติมน้ำมันส่วนใหม่ลงในถังหลังจากสิ้นสุดรอบการกลั่นแล้วแบตเตอรี่ก็ทำงานอย่างต่อเนื่องการจ่ายน้ำมันให้คงที่
โรงกลั่นน้ำมันแห่งแรกสร้างขึ้นในรัสเซียที่แหล่งน้ำมัน Ukhta ในรัชสมัยของเอลิซาเบธ เปตรอฟนา ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและมอสโกมีการใช้เทียนเพื่อจุดไฟและในเมืองเล็ก ๆ และหมู่บ้าน - คบไฟ แต่ถึงอย่างนั้น ตะเกียงที่ "ดับไม่ได้" ก็ถูกเผาในโบสถ์หลายแห่ง น้ำมันการ์โนถูกเทลงในตะเกียงซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าส่วนผสมของน้ำมันกลั่นกับน้ำมันพืช
ด้วยการถือกำเนิดของหลอดไฟความต้องการน้ำมันก๊าดก็เพิ่มขึ้น
ขั้นตอนแรก. การแตกร้าวด้วยความร้อน
ด้วยการถือกำเนิดของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เติมเชื้อเพลิงด้วยน้ำมันเบนซินเมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 19 บูมของน้ำมันที่แท้จริงก็เริ่มต้นขึ้น ฝูงบินรถยนต์และเครื่องบินที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วนั้นต้องการเชื้อเพลิงมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเป็นน้ำมันไฮโดรคาร์บอนที่จุดเดือดต่ำ ในขณะเดียวกัน น้ำมันได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบอย่างง่าย (เรียกว่าแบบวิ่งตรง) และไม่เพียงพอ และมีคุณภาพต่ำ
การค้นหากระบวนการใหม่สำหรับการแปลงเศษส่วนของการกลั่นน้ำมันโดยตรงเป็นน้ำมันเบนซินเริ่มต้นขึ้น ในท้ายที่สุด จากการศึกษาพบว่าเมื่อน้ำมันถูกทำให้ร้อนถึง 450 - 550 C ภายใต้ความกดดันจากหลายบรรยากาศ ส่วนหนึ่งของไฮโดรคาร์บอนหนักจะถูกแยกออกและกลายเป็นน้ำมันที่เบากว่าซึ่งปกติแล้วจะมีโครงสร้างไม่แน่นอน ในเวลาเดียวกัน อะโรมาติกและ ไซคลิกไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวมีความยาว โซ่ข้างสูญเสียพวกเขา เป็นผลให้ผลิตภัณฑ์ของการกลั่นคือ ช่วงกว้างไฮโดรคาร์บอนซึ่งส่วนใหญ่เป็นส่วนของน้ำมันเบนซิน
ในปี 1913 American William Burton ได้พัฒนาเทคโนโลยีการแตกร้าวด้วยความร้อน การติดตั้งทางอุตสาหกรรมครั้งแรกโดยใช้วิธีนี้ถูกสร้างขึ้นโดย Standard Oil ในปี 1916 ดังนั้นเศษส่วนหนักราคาถูกจึงกลายเป็นแหล่งน้ำมันเบนซินและประสิทธิภาพของการใช้ "ทองคำดำ" เพิ่มขึ้น หากในปี 1909 น้ำมันกลั่นเพียง 11 ใน 100 ลิตร ได้รับน้ำมันเบนซินแล้ว 1929 - 44 ลิตรแล้ว
ขั้นตอนที่สอง การแตกตัวเร่งปฏิกิริยา
การปรับปรุงเครื่องยนต์สันดาปภายในต้องใช้น้ำมันเบนซินที่มีความต้านทานการระเบิดที่เชื่อถือได้ - มันไม่ระเบิดเมื่อบีบอัดภายในห้อง ตัวบ่งชี้นี้มีลักษณะเฉพาะด้วยเลขออกเทน: ยิ่งมีค่าสูงเท่าใดก็ยิ่งต้านทานการระเบิดได้ดีขึ้นด้วยการแตกร้าวด้วยความร้อน, ค่าออกเทน: ยิ่งมีค่าสูงเท่าใด ความต้านทานการระเบิดก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ในการแตกร้าวด้วยความร้อน ค่าออกเทนของน้ำมันเบนซินที่ได้ ต่ำและผลผลิตเชื้อเพลิงเหลือมากเป็นที่ต้องการ
วิธีแก้ปัญหาถูกค้นพบหลังจากการค้นพบโดยวิศวกรชาวฝรั่งเศส - อเมริกัน และนักแข่งรถ Eugène Goudry (1892 - 1962) ในปี 1936 ของกระบวนการแตกไฮโดรคาร์บอนบนตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยานี้กลายเป็นอะลูมิโนซิลิเกต - สารประกอบที่มีส่วนผสมของ อะลูมิเนียม และ ซิลิกอนออกไซด์ ในการแปรรูปน้ำมันแก๊สหนักและน้ำมันเชื้อเพลิง สามารถเพิ่มผลผลิตของน้ำมันเบนซินและน้ำมันแก๊สเบาได้ถึง 80%
แม้ว่าที่จริงแล้วพื้นฐานของการแตกร้าวด้วยความร้อนและตัวเร่งปฏิกิริยาคือการทำลายโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนไปเป็นโมเลกุลที่ง่ายกว่า แต่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้และผลิตภัณฑ์ที่ได้รับนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ในระหว่างการแตกตัวเร่งปฏิกิริยา โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่แตกออกเป็นส่วน ๆ ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเนื่องจากกระบวนการดำเนินการที่อุณหภูมิต่ำกว่า (450 - 500 C) ในกรณีนี้ ตรงกันข้ามกับการแตกร้าวด้วยความร้อน จะเกิดไฮโดรคาร์บอนแตกแขนงที่มีไอโซเมอร์มากกว่า ซึ่งหมายความว่าค่าออกเทนของน้ำมันเบนซินจะเพิ่มขึ้น อะลิไซคลิกไฮโดรคาร์บอนจะถูกแปลงเป็นอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (เกิดอะโรมาไทเซชันของน้ำมัน) คุณภาพของน้ำมันเบนซินที่เกิดจากการแตกด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานั้นดีขึ้นมาก รวมทั้งการต้านทานการน็อกของน้ำมันด้วย
หน่วยการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาชุดแรกถูกสร้างขึ้นโดย Sun Oil และ Sokoni-Vkkum
ในช่วงปลายยุค 30 ในสหรัฐอเมริกาและหลังสงครามโลกครั้งที่สอง - ในประเทศของเราและในยุโรป กระบวนการนี้ได้กลายเป็นหนึ่งในกระบวนการหลัก
ในตอนแรก ดินเหนียวธรรมชาติธรรมดาทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการแตก จากนั้นจึงแทนที่ด้วยอะลูมิโนซิลิเกตสังเคราะห์อสัณฐาน ซึ่งถูกใช้จนถึงต้นทศวรรษ 1970 และต่อมาถูกแทนที่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาตามซีโอไลต์ - ผลึกไม่ใช่ซิลิเกตอสัณฐาน ปัจจุบันรู้จักการดัดแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาทางอุตสาหกรรมดังกล่าวมากกว่า 100 รายการ
ขั้นตอนที่สาม ปฏิรูป.
ความต้องการเชื้อเพลิงคุณภาพสูงในการขนส่งได้กระตุ้นการพัฒนากระบวนการอื่นสำหรับการ "อัพเกรด" เศษส่วนของน้ำมันเบนซิน โดยพบว่าค่าออกเทนของน้ำมันเบนซินมีมากกว่าจะประกอบด้วยอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน
ที่ใจกลางของใหม่ กระบวนการทางเทคโนโลยีซึ่งได้กลายเป็นการก้าวกระโดดที่ทรงพลัง เป็นเรื่องโกหกที่ค้นพบและศึกษาในยุค 20 โดย N.D. ปฏิกิริยา Zelinsky ของ aromatization ของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาตามโลหะมีตระกูล โลหะกลุ่มแพลตตินั่มแสดงปาฏิหาริย์อย่างแท้จริง: ต่อหน้าพวกมัน ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวที่อุณหภูมิสูงจะถูกแปลงเป็นไอโซอัลคีนและอัลเคนไซคลิก (แนฟเทเนส) และส่วนหลังเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่เกี่ยวข้อง
เศษส่วนของน้ำมันถูกกำหนดด้วยวิธีทางห้องปฏิบัติการ เนื่องจากผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่มีความดันไออิ่มตัวต่างกัน เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงจุดเดือดเช่นนี้ แต่มีการคำนวณจุดเริ่มต้นและขีด จำกัด ช่วงเวลาหนึ่งของการเดือดของน้ำมันคือ +28-540 องศาเซลเซียส เป็นตัวกำหนดองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนของน้ำมัน มันถูกควบคุมโดยมาตรฐาน GOST 2177-99 อุณหภูมิที่คอนเดนเสทปรากฏขึ้นเมื่อเริ่มเดือด การสิ้นสุดการเดือดถือเป็นโมเมนต์ของการหยุดระเหยของไอระเหย การทดสอบในห้องปฏิบัติการดำเนินการกับเครื่องกลั่น โดยจะมีการบันทึกค่าที่อ่านได้เสถียรและได้จุดเดือดที่จุดเดือดโดยการกลั่น การแยกน้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมันออกเป็นเศษส่วนสูงถึง +200 °C ดำเนินการที่ความดันบรรยากาศ ส่วนที่เหลือที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะถูกสุ่มตัวอย่างภายใต้สุญญากาศเพื่อไม่ให้เกิดการสลายตัว
วิธีการกำหนดองค์ประกอบเศษส่วนของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
การแยกส่วนของน้ำมันเป็นสิ่งจำเป็นในการเลือกทิศทางของการประมวลผลของฐานวัตถุดิบ เพื่อค้นหาเนื้อหาที่แน่นอนของน้ำมันพื้นฐานในระหว่างการกลั่นน้ำมัน ตามนี้ คุณสมบัติทั้งหมดของเศษส่วนจะถูกจัดประเภท
- วิธี A - การใช้อุปกรณ์อัตโนมัติเพื่อกำหนดองค์ประกอบเศษส่วนของน้ำมันและส่วนประกอบเทียมแต่ละส่วน ขวดทำจากแก้วทนความร้อนซึ่งด้านล่างและผนังมีความหนาเท่ากัน
- วิธี B - ใช้อุปกรณ์สี่ช่องหรือหกช่อง กระติกน้ำก้นกลม ความจุ 250 cm3. วิธีนี้ใช้สำหรับการกลั่นผลิตภัณฑ์น้ำมันสีเข้มเท่านั้น
ชนิดและคุณสมบัติของเศษส่วนน้ำมัน
องค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนของน้ำมันถูกกำหนดตามมาตรฐานการกลั่นหรือการแก้ไขของรัสเซียซึ่งสอดคล้องกับการกลั่นของ Egler มันขึ้นอยู่กับการแบ่งองค์ประกอบที่ซับซ้อนของก๊าซคาร์โบไฮเดรตออกเป็นองค์ประกอบระดับกลาง จากการต้มที่อุณหภูมิสูง จำแนกประเภทของการกลั่นน้ำมันได้ 3 ประเภท
- การกลั่นอย่างง่าย - ระหว่างการระเหย ไอระเหยจะควบแน่น
- กรดไหลย้อน - เฉพาะไอระเหยที่เดือดจัดเท่านั้นที่ปล่อยคอนเดนเสทและกลับสู่ส่วนผสมทั่วไปในรูปของกรดไหลย้อน ไอระเหยที่เดือดต่ำระเหยหมด
- การแก้ไขเป็นกระบวนการของการรวมการประมวลผลสองประเภทก่อนหน้านี้ เมื่อถึงความเข้มข้นสูงสุดและการควบแน่นของไอระเหยที่เดือดต่ำ
ในกระบวนการกำหนดองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนของน้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมัน ตลอดจนคุณสมบัติของส่วนประกอบนั้น จะแบ่งออกเป็นเศษส่วนประเภทต่อไปนี้
- เบา (ประเภทนี้รวมถึงน้ำมันเบนซินและปิโตรเลียม) - พวกมันออกมาที่อุณหภูมิสูงถึง 140 ° C ที่ความดันบรรยากาศ
- ตัวกลาง (รวมถึง: น้ำมันก๊าด ดีเซล แนฟทา) ที่ความดันบรรยากาศในช่วงอุณหภูมิ 140-350 องศาเซลเซียส
- ในระหว่างการประมวลผลแบบสุญญากาศและอุณหภูมิสูงกว่า 350 ° C จะได้รับเศษส่วนซึ่งเรียกว่าหนัก (น้ำมันแก๊สสูญญากาศ, น้ำมันดิน)
เศษส่วนยังแบ่งออกเป็นแสง (ซึ่งรวมถึงแสงและกลาง) และน้ำมันสีเข้มหรือน้ำมันเชื้อเพลิง (เหล่านี้เป็นเศษส่วนหนัก)
ตารางเศษน้ำมัน
และตอนนี้เพิ่มเติมเกี่ยวกับประเภทเศษส่วนน้ำมันหลัก:
เศษส่วนปิโตรเลียม
น้ำมันอีเธอร์หรือเชอร์วูดเป็นของเหลวไม่มีสีที่ประกอบด้วยเพนเทนและเฮกเซน ระเหยทันทีที่อุณหภูมิต่ำ เป็นตัวทำละลายสำหรับสร้างสารสกัด เชื้อเพลิงสำหรับไฟแช็ค เตา ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง + 100 ° C
เศษน้ำมัน
สัดส่วนน้ำมันของน้ำมันเบนซินสร้างขึ้นจากสารประกอบคาร์บอนที่ซับซ้อนซึ่งเดือดที่อุณหภูมิ +140°C การใช้งานหลักใช้เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในและเป็นวัตถุดิบในปิโตรเคมี เศษน้ำมันเบนซินขึ้นอยู่กับสารพาราฟิน: เมทิลไซโคลเพนเทน, ไซโคลเฮกเซน, เมทิลไซโคลเฮกเซน น้ำมันเบนซินประกอบด้วยแอลเคนของเหลวใน องค์ประกอบ - ธรรมชาติ, ที่เกี่ยวข้อง, ก๊าซ. พวกเขายังแบ่งออกเป็นกิ่งและไม่แตกแขนง องค์ประกอบขึ้นอยู่กับอัตราส่วนคุณภาพของส่วนประกอบของวัตถุดิบ นี่แสดงให้เห็นว่าน้ำมันเบนซินที่ดีนั้นยังห่างไกลจากน้ำมันทุกเกรด คุณค่าของสปีชีส์คือในกระบวนการสลายตัวเป็นสารประกอบจะเกิดอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนซึ่งส่วนแบ่งในมวลดิบนั้นมีขนาดเล็กมาก
เศษแนฟทา
ชนิดย่อยรวมถึงองค์ประกอบหนัก ความอิ่มตัว อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนมากกว่าสารประกอบอื่นๆ เป็นส่วนประกอบสำหรับการผลิตน้ำมันเบนซินเชิงพาณิชย์ น้ำมันก๊าดส่องสว่าง เชื้อเพลิงเครื่องบิน ตัวทำละลายอินทรีย์. ทำหน้าที่เป็นฟิลเลอร์สำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือน องค์ประกอบทางเคมี: ไฮโดรคาร์บอนพอลิไซคลิก ไซคลิก และไม่อิ่มตัว การปรากฏตัวของกำมะถันแตกต่างกันร้อยละของ มวลรวมซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณเงินฝาก ระดับการเกิด และคุณภาพของวัตถุดิบ
เศษน้ำมันก๊าด
เศษน้ำมันก๊าดเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เจ็ทเป็นหลัก ใช้ในการผลิตสีและสารเคลือบเงา และเพิ่มเป็นตัวทำละลายในการทาสีผนังและพื้น ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในกระบวนการสังเคราะห์สาร สารประกอบของคาร์โบไฮเดรตที่มีพาราฟินในปริมาณสูง มีคาร์โบไฮเดรตอะโรมาติกในปริมาณต่ำ เศษน้ำมันก๊าดจะถูกปล่อยออกมาระหว่างการกลั่นด้วยบรรยากาศภายใน +220°C
เศษดีเซล
ชนิดย่อยนี้ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงดีเซลสำหรับโหมดการขนส่งความเร็วสูง และยังใช้เป็นวัตถุดิบรองอีกด้วย ในกระบวนการแปรรูป น้ำมันก๊าดจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งใช้สำหรับอุตสาหกรรมสีและสารเคลือบเงา และการผลิตเครื่องมือ การผลิตสารเคมีสำหรับยานยนต์ ความเด่นของสารผสมของแนฟธีนไฮโดรคาร์บอน เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงที่ไม่แข็งตัวที่อุณหภูมิ -60°C องค์ประกอบจะต้องผ่านการล้างด้วยคาร์บาไมด์ นี่คือการผสมส่วนประกอบทั้งหมดเป็นเวลา 1 ชั่วโมงและการกรองที่ตามมาผ่านช่องทาง Buchner
น้ำมันเตา
องค์ประกอบเชิงคุณภาพของส่วนผสม: น้ำมันเรซิน สารประกอบอินทรีย์ที่มีธาตุ ส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอน: แอสฟัลทีน, คาร์บีน, คาร์ไบด์ ในระหว่างการกลั่นด้วยสุญญากาศ น้ำมันดิน พาราฟิน น้ำมันทางเทคนิคจะผลิตจากน้ำมันเชื้อเพลิง การใช้งานหลักคือเชื้อเพลิงเหลวสำหรับหม้อไอน้ำเนื่องจากมีลักษณะความหนืด น้ำมันเชื้อเพลิงเตาแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่ กองทัพเรือ หม้อต้มกลาง และน้ำมันหนัก หลังใช้ใน CHP มุมมองตรงกลาง- ในโรงงานหม้อไอน้ำ กองทัพเรือ - ส่วนสำคัญของงานขนส่งทางเรือ
ทาร์
คุณภาพของส่วนประกอบเป็นเปอร์เซ็นต์ถูกกำหนดดังนี้:
- พาราฟิน, แนฟธีน - 95%
- ยางมะตอย - 3%
- เรซิน - 2%
น้ำมันดินสุญญากาศได้มาจากการเสร็จสิ้นกระบวนการแยกและการกลั่นทั้งหมด จุดเดือด + 500 องศาเซลเซียส ผลลัพธ์ที่ได้คือความสม่ำเสมอของสีดำหนืด ส่วนผสมของเหลวใช้ในการก่อสร้างถนน ผลิตจากน้ำมันดินสำหรับวัสดุมุงหลังคา จำเป็นต้องใช้ Tar เพื่อสร้างโค้ก ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เชิงกลยุทธ์ ส่วนประกอบนี้ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำ ประกอบด้วยโลหะหนักร้อยละที่ใหญ่ที่สุดที่มีอยู่ในน้ำมัน
ตัวชี้วัดดิบของผลิตภัณฑ์น้ำมันขึ้นอยู่กับความลึกและประเภทของการสะสม สิ่งนี้ถูกนำมาพิจารณาเมื่อสร้างเศษส่วนของน้ำมันและบรรลุอัตราส่วนร้อยละของส่วนประกอบ
คำจำกัดความ
องค์ประกอบเศษส่วน. สำหรับสารแต่ละชนิด จุดเดือดที่ความดันที่กำหนดจะเป็นค่าคงที่ทางกายภาพ เนื่องจากน้ำมันเป็นส่วนผสมของสารอินทรีย์จำนวนมากที่มี ความดันต่างกันไอระเหยอิ่มตัวจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงจุดเดือดของน้ำมัน
ในสภาวะของการกลั่นน้ำมันหรือผลิตภัณฑ์น้ำมันในห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิค่อยๆ เพิ่มขึ้น ส่วนประกอบแต่ละส่วนจะถูกกลั่นตามลำดับการเพิ่มจุดเดือด หรือสิ่งที่เหมือนกัน เพื่อลดความดันไออิ่มตัว ดังนั้น น้ำมันและผลิตภัณฑ์ของน้ำมันจึงไม่มีลักษณะเฉพาะที่จุดเดือด แต่โดยจำกัดอุณหภูมิของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการเดือด และผลผลิตของเศษส่วนแต่ละส่วนที่ถูกกลั่นในช่วงอุณหภูมิที่แน่นอน ตามผลของการกลั่น จะพิจารณาองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วน
ฝ่ายเรียกว่าสัดส่วนของน้ำมันที่เดือดในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด น้ำมันเดือดในช่วงอุณหภูมิกว้างมาก โดยส่วนใหญ่อยู่ที่ 28 ถึง 520-540 °C องค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนของน้ำมันถูกกำหนดโดยวิธีมาตรฐาน (GOST 2177–82) ตามผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการเมื่อแยกสารประกอบตามจุดเดือดโดยการแยกส่วน (การกลั่น) ของน้ำมัน การกลั่นหรือส่วนผสมของสารประกอบในหน่วย AVT (บรรยากาศ - ท่อสูญญากาศ)
จุดเริ่มต้นของต้มเศษส่วนพิจารณาอุณหภูมิที่ตกลงมาของหยดแรกของไอระเหยที่ควบแน่น
สิ้นสุดการต้มเศษส่วนพิจารณาอุณหภูมิที่การระเหยของเศษส่วนหยุด
ในการศึกษาน้ำมันชนิดใหม่ องค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนถูกกำหนดโดยอุปกรณ์กลั่นมาตรฐานที่ติดตั้งคอลัมน์กลั่น สิ่งนี้ทำให้สามารถปรับปรุงความชัดเจนของการกลั่นได้อย่างมากและการสร้างตามผลลัพธ์ของการแยกส่วน เส้นโค้งที่เรียกว่าจุดเดือดจริง (ITC) ในอุณหภูมิพิกัด - ผลผลิตของเศษส่วนในหน่วย% (มวล) การเลือกเศษส่วนที่มีอุณหภูมิไม่เกิน 200°C จะดำเนินการที่ความดันบรรยากาศ และส่วนที่เหลือ เพื่อหลีกเลี่ยงการสลายตัวด้วยความร้อนภายใต้สุญญากาศแบบต่างๆ ตามวิธีการที่ยอมรับ ตั้งแต่เริ่มต้มจนถึง 300 องศาเซลเซียส เศษส่วนที่ 10 องศา และ 50 องศา จะถูกนำไปเป็นเศษส่วนที่มีจุดเดือดที่ 475-550 องศาเซลเซียส
เศษส่วนน้ำมัน
ขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิที่เดือด เศษส่วนของน้ำมัน (ผลิตภัณฑ์จากการแยกน้ำมัน) แบ่งออกเป็น:
- ก๊าซไฮโดรคาร์บอน- นำออกจากโรงงานในรูปแบบก๊าซและของเหลว ("หัวปรับเสถียรภาพ") ส่งไปยังโรงแยกก๊าซซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตากลั่นน้ำมัน
- เศษน้ำมัน- เดือดที่อุณหภูมิ 50-180 องศาเซลเซียส ใช้เป็นส่วนประกอบของเครื่องยนต์เบนซินเชิงพาณิชย์ วัตถุดิบสำหรับการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาและหน่วยไพโรไลซิส ผ่านการกลั่นทุติยภูมิเพื่อให้ได้เศษส่วนแคบ
- เศษน้ำมันก๊าด- เดือดออกไปในช่วง 140-220 องศาเซลเซียส (180-240 องศาเซลเซียส) ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เจ็ทและรถแทรกเตอร์สำหรับคาร์บูเรเตอร์เพื่อให้แสงสว่างเป็นวัตถุดิบสำหรับโรงงานไฮโดรทรีต
- ส่วนดีเซล (น้ำมันแก๊สเบาหรือบรรยากาศ กลั่นด้วยพลังงานแสงอาทิตย์)- เดือดภายใน 180-350 องศาเซลเซียส (220-350 องศาเซลเซียส 240-350 องศาเซลเซียส) ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลและวัตถุดิบสำหรับหน่วยไฮโดรทรีต
- น้ำมันเชื้อเพลิง - สารตกค้างของการกลั่นในบรรยากาศ- เดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 350 องศาเซลเซียส ใช้เป็นเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำหรือวัตถุดิบสำหรับหน่วยไฮโดรทรีทติ้งและแตกร้าวด้วยความร้อน
- เครื่องกลั่นสุญญากาศ (น้ำมันแก๊สสุญญากาศ)- ต้มให้เดือดที่อุณหภูมิ 350-500 องศาเซลเซียส ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาและไฮโดรแคร็กกิ้ง ที่โรงกลั่นที่มีรูปแบบการแปรรูปน้ำมัน จะมีการผลิตการกลั่นแบบสุญญากาศ (2-3) โรงกลั่น:
- กลั่นหม้อแปลง (เศษน้ำมันเบา)- เดือดภายใน 300-400 องศาเซลเซียส (350-420 องศาเซลเซียส);
- เครื่องกลั่น (เศษน้ำมันปานกลาง)- เดือดภายใน 400-450 องศาเซลเซียส (420-490 องศาเซลเซียส);
- กลั่นกระบอก (เศษน้ำมันหนัก)- เดือดภายใน 450-490 องศาเซลเซียส;
- ทาร์- น้ำมันที่เหลือจากการกลั่นด้วยสุญญากาศในบรรยากาศของน้ำมัน เดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส (490 องศาเซลเซียส) ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับการแตกร้าวด้วยความร้อน โค้ก น้ำมันดิน และโรงงานผลิตน้ำมัน
การหาองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วน
องค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนถูกกำหนดโดยวิธีมาตรฐานตาม GOST 2177-99 (วิธีการนี้คล้ายกับการกลั่นของ Engler ทั่วไปในต่างประเทศ) รวมถึงวิธีการต่างๆ โดยใช้คอลัมน์ในห้องปฏิบัติการ เพื่อแปลงจุดเดือดที่ได้จากการกลั่นมาตรฐาน ( T gost) ถึงจุดเดือดจริง ( T itk) เสนอสูตร:
อุณหภูมิเริ่มต้น T nkและสิ้นสุด T kkการต้มตาม ITC สามารถกำหนดได้โดยสูตร:
ที่ การกำหนดองค์ประกอบเศษส่วนน้ำมันหรือผลิตภัณฑ์น้ำมันถูกกลั่นในอุปกรณ์มาตรฐานภายใต้เงื่อนไขบางประการและเส้นโค้งการกลั่นถูกสร้างขึ้นในระบบพิกัด: แกน abscissa คือผลผลิตของเศษส่วน (การกลั่น) ในหน่วย% (ปริมาตร) หรือ% (น้ำหนัก) และพิกัด แกนคือจุดเดือดใน° C
เมื่อส่วนผสมที่ซับซ้อนเช่นน้ำมันถูกทำให้ร้อน ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำซึ่งมีความผันผวนสูงก่อนอื่นจะผ่านเข้าไปในเฟสของไอ ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงมีบางส่วนติดอยู่ อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำในไอจะสูงกว่าในของเหลวเดือดเสมอ เนื่องจากส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำถูกกลั่นออก สารตกค้างจึงอุดมไปด้วยส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูง เนื่องจากความดันไอของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงที่อุณหภูมิที่กำหนดนั้นต่ำกว่าความดันภายนอก การเดือดจึงอาจหยุดลงในที่สุด เพื่อให้เดือดไม่หยุด ของเหลวที่ตกค้างจะถูกให้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกัน ส่วนประกอบใหม่ๆ ที่มีจุดเดือดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จะผ่านเข้าไปในไอ ไอระเหยที่ปล่อยออกมาจะถูกควบแน่น คอนเดนเสทที่เป็นผลลัพธ์จะถูกลบออกตามช่วงจุดเดือดของส่วนประกอบในรูปแบบของเศษส่วนของน้ำมันที่แยกจากกัน
การกลั่นน้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมันเพื่อแยกออกเป็นเศษส่วนสามารถทำได้แบบค่อยเป็นค่อยไปหรือด้วยการระเหยเพียงครั้งเดียว ในระหว่างการกลั่นด้วยการระเหยทีละน้อย ไอที่เกิดขึ้นจะถูกลบออกจากเครื่องกลั่นอย่างต่อเนื่อง พวกมันจะถูกควบแน่นและทำให้เย็นลงในเครื่องควบแน่น-ตู้เย็น และรวบรวมในเครื่องรับในรูปของเศษส่วนของของเหลว
ในกรณีที่ไอระเหยที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการให้ความร้อนไม่ได้ถูกกำจัดออกจากเครื่องกลั่นจนกว่าจะถึงอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งเฟสไอถูกแยกออกจากเฟสของเหลวในขั้นตอนเดียว กระบวนการนี้เรียกว่าการกลั่นแบบแฟลช หลังจากนั้นจะมีการสร้างเส้นโค้ง RI
เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกผลิตภัณฑ์น้ำมันออกเป็นเศษส่วนแคบ ๆ ได้โดยการระเหยเพียงครั้งเดียวหรือทีละน้อยๆ ให้มากขึ้น เนื่องจากส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงบางตัวจะผ่านเข้าไปในเครื่องกลั่น และส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำบางส่วนยังคงอยู่ในของเหลว เฟส. ดังนั้นจึงใช้การกลั่นด้วยกรดไหลย้อนหรือการแก้ไข ในการทำเช่นนี้น้ำมันหรือผลิตภัณฑ์น้ำมันจะถูกทำให้ร้อนในขวด ไอระเหยที่เกิดขึ้นระหว่างการกลั่นซึ่งเกือบจะไม่มีส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงจะถูกทำให้เย็นลงในอุปกรณ์พิเศษ - คอนเดนเซอร์ไหลย้อนและผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว - เสมหะ เสมหะไหลลงมาบรรจบคู่เกิดใหม่ เป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนความร้อน ส่วนประกอบกรดไหลย้อนเดือดต่ำระเหย และส่วนประกอบไอเดือดสูงควบแน่น เมื่อสัมผัสกับไอระเหยดังกล่าว การแยกออกเป็นเศษส่วนได้ชัดเจนกว่าการไม่ไหลย้อน
การแยกสารที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกิดขึ้นระหว่างการกลั่นด้วยการแก้ไข เครื่องมือสำหรับการกลั่นประกอบด้วยขวดกลั่น คอลัมน์กลั่น เครื่องควบแน่น-ตู้เย็น และเครื่องรับ
การแก้ไขจะดำเนินการในคอลัมน์กลั่น ในระหว่างการแก้ไข การสัมผัสจะเกิดขึ้นระหว่างการไหลของไอจากน้อยไปมากกับคอนเดนเสทที่ไหลลงมา - การไหลย้อน ไอระเหยมีอุณหภูมิสูงกว่าเสมหะ ดังนั้นการแลกเปลี่ยนความร้อนจะเกิดขึ้นเมื่อสัมผัส ส่งผลให้ส่วนประกอบเดือดต่ำจากเสมหะผ่านเข้าสู่เฟสไอ และส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงจะควบแน่นและผ่านเข้าไปในเฟสของเหลว สำหรับการดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพของกระบวนการกลั่น จำเป็นต้องมีการสัมผัสที่ใกล้เคียงที่สุดระหว่างเฟสของไอและของเหลว ทำได้โดยใช้อุปกรณ์สัมผัสพิเศษที่วางอยู่ในคอลัมน์ (หัวฉีด จาน ฯลฯ) ความชัดเจนของการแยกส่วนประกอบของส่วนผสมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับจำนวนระยะสัมผัสและปริมาณการไหลย้อน (การชลประทาน) ที่ไหลไปทางไอระเหย ในการสร้างกรดไหลย้อนจะวางคอนเดนเซอร์ - ตู้เย็นไว้ที่ส่วนบนของคอลัมน์ จากผลลัพธ์ของการแก้ไขที่ชัดเจน เส้นโค้ง ITC (จุดเดือดที่แท้จริง) ถูกสร้างขึ้น
การหาองค์ประกอบที่เป็นเศษส่วนน้ำมันและเศษส่วนของปิโตรเลียมดำเนินการในห้องปฏิบัติการ การกลั่นประเภทต่อไปนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการ
- การกลั่นตามหลักการระเหยทีละน้อย: การกลั่นน้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมันอย่างง่ายที่เดือดสูงถึง 350 ° C:
- ที่ความดันบรรยากาศ
- การกลั่นอย่างง่ายของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่เดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 350 องศาเซลเซียสที่ความดันลดลง (ภายใต้สุญญากาศ)
- การกลั่นด้วยกรดไหลย้อน
- การกลั่นด้วยการแก้ไขที่ชัดเจน