Нефть: происхождение, состав, методы и способы переработки (стр. 5 из 7). Нефть состав перегонка


Нефть: происхождение, состав, методы и способы переработки

4. Принципы первичной переработки нефти.

Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержатся сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Для производства многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами применяют методы разделения нефти на фракции и группы углеводородов, а также изменения ее химического состава. Различают первичные и вторичные методы переработки нефти:

· к первичным относят процессы разделения нефти на фракции, когда используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов – перегонка нефти;

· ко вторичным относят процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов, предназначенные для изменения ее химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов удается получить нефтепродукты заданного качества и в больших количествах, чем при прямой перегонке нефти.

5. Перегонка нефти.

Братья Дубинины впервые создали устройство для перегонки нефти. Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, из котла идёт труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – холодильник, пустая бочка – приёмник для керосина.

Различают перегонку с однократным, многократным и постепенным испарением. При перегонке с однократным испарением нефть нагревают до определенной температуры и отбирают все фракции, перешедшие в паровую фазу. Перегонка нефти с многократным испарением производится с поэтапным нагреванием нефти, и отбиранием на каждом этапе фракций нефти с соответствующей температурой перехода в паровую фазу. Перегонку нефти с постепенным испарением в основном применяют в лабораторной практике для получения особо точного разделения большого количества фракций. Отличается от других методов перегонки нефти низкой производительностью.

Процесс первичной переработки нефти (прямой перегонки), с целью получения нефтяных фракций, различающихся по температуре кипения без термического распада, осуществляют в кубовых или трубчатых установках при атмосферном и повышенном давлениях или в вакууме. Трубчатые установки отличаются более низкой достаточной температурой перегоняемого сырья, меньшим крекингом сырья, и большим КПД. Поэтому на современном этапе нефтепереработки трубчатые установки входят в состав всех нефтеперерабатывающих заводов и служат поставщиками как товарных нефтепродуктов, так и сырья для вторичных процессов (термического и каталитического крекинга, риформинга).

В настоящее время перегонку нефти в промышленности производят на непрерывно действующих трубчатых установках. У них устраивается трубчатая печь, для конденсации и разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны, а для приёма продуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

Трубчатая печь представляет собой помещение, выложенное внутри огнеупорным кирпичом. Внутри печи расположен многократно изогнутый стальной трубопровод. Длина труб в печах достигает километра.Когда завод работает, по этим трубам непрерывно, с помощью насоса, подаётся нефть с большой скоростью – до двух метров в секунду. Печь обогревается горящим мазутом, подаваемым в неё при помощи форсунок. В трубопроводе нефть быстро нагревается до 350-370°. При такой температуре более летучие вещества нефти превращаются в пар.

Так как нефть – это смесь углеводородов различного молекулярного веса, имеющих разные температуры кипения, то перегонкой её разделяют на отдельные нефтепродукты. При перегонке нефти получают светлые нефтепродукты: бензин (tкип 90-200°С), лигроин (tкип 150-230°С), керосин (tкип 180-300°С), легкий газойль – соляровое масло (tкип 230-350°С), тяжелый газойль (tкип 350-430°С), а в остатке – вязкую черную жидкость – мазут (tкип выше 430°С). Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под уменьшенным давлением (чтобы предупредить разложение) и выделяют смазочные масла.

При перегонке с однократным испарением нефть нагревают в змеевике какого-либо подогревателя до заранее заданной температуры. По мере повышения температуры образуется все больше паров, которые находятся в равновесии с жидкой фазой, и при заданной температуре парожидкостная смесь покидает подогреватель и поступает в адиабатический испаритель. Последний представляет собой пустотелый цилиндр, в котором паровая фаза отделяется от жидкой. Температура паровой и жидкой фаз в этом случае одна и та же.

Перегонка с многократным испарением состоит из двух или более однократных процессов перегонки с повышением рабочей температуры на каждом этапе.

Четкость разделения нефти на фракции при перегонке с однократным испарением хуже по сравнению с перегонкой с многократным и постепенным испарением. Но если высокой четкости разделения фракций не требуется, то метод однократного испарения экономичнее: при максимально допустимой температуре нагрева нефти 350-370°С (при более высокой температуре начинается разложение углеводородов) больше продуктов переходит в паровую фазу по сравнению с многократным или постепенным испарением. Для отбора из нефти фракций, выкипающих выше 350-370°С, применяют вакуум или водяной пар. Использование в промышленности принципа перегонки с однократным испарением в сочетании с ректификацией паровой и жидкой фаз позволяет достигать высокой четкости разделения нефти на фракции, непрерывности процесса и экономичного расходования топлива на нагрев сырья.

6. Устройство и действие ректификационной тарельчатой колонны.

В зависимости от внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между восходящими парами и нисходящей жидкостью (флегмой), ректификационные колонны делятся на насадочные, тарельчатые, роторные и др. В зависимости от давления они делятся на ректификационные колонны высокого давления, атмосферные и вакуумные. Первые применяют в процессах стабилизации нефти и бензина. Атмосферные и вакуумные ректификационные колоны в основном применяют при перегонке нефтей, остаточных нефтепродуктов и дистилляторов.

Принципиальная схема для промышленной перегонки нефти приведена на рисунке. Исходная нефть прокачивается насосом через теплообменники 4, где нагревается под действием тепла отходящих нефтяных фракций и поступает в огневой подогреватель (трубчатую печь) 1. В трубчатой печи нефть нагревается до заданной температуры и входит в испарительную часть (питательную секцию) ректификационной колонны 2. В процессе нагрева часть нефти переходит в паровую фазу, которая при прохождении трубчатой печи все время находится в состоянии равновесия с жидкостью. Как только нефть в виде парожидкостной смеси выходит из печи и входит в колонну (где в результате снижения давления дополнительно испаряется часть сырья), паровая фаза отделяется от жидкой и поднимается вверх по колонне, а жидкая перетекает вниз. Паровая фаза подвергается ректификации в верхней части колонны. В ректификационной колонне размещены ректификационные тарелки, на которых осуществляется контакт поднимающихся по колонне паров со стекающей жидкостью (флегмой). Флегма создается в результате того, что часть верхнего продукта, пройдя конденсатор-холодильник 3, возвращается на верхнюю тарелку и стекает на нижележащие, обогащая поднимающиеся пары низкокипящими компонентами.

Для ректификации жидкой части сырья в нижней части ректификационной части колонны под нижнюю тарелку необходимо вводить тепло или какой-либо испаряющий агент 5. В результате легкая часть нижнего продукта переходит в паровую фазу и тем самым создается паровое орошение. Это орошение, поднимаясь с самой нижней тарелки и вступая в контакт со стекающей жидкой фазой, обогащает последнюю высококипящими компонентами.

В итоге сверху колонны непрерывно отбирается низкокипящая фракция, снизу – высококипящий остаток.

Испаряющий агент вводится в ректификационную колону с целью повышения концентрации высококипящих компонентов в остатке от перегонки нефти. В качестве испаряющего агента используются пары бензина, лигроина, керосина, инертный газ, чаще всего – водяной пар.

В присутствии водяного пара в ректификационной колонне снижается парциальное давление углеводородов, а следовательно их температура кипения. В результате наиболее низкокипящие углеводороды, находящиеся в жидкой фазе после однократного испарения, переходят в парообразное состояние и вместе с водяным паром поднимаются вверх по колонне. Водяной пар проходит всю ректификационную колонну и уходит с верхним продуктом, понижая температуру в ней на 10-20°С. На практике применяют перегретый водяной пар и вводят его в колонну с температурой, равной температуре подаваемого сырья или несколько выше (обычно не насыщенный пар при температуре 350-450°С под давлением 2-3 атмосферы).

mirznanii.com

Нефть, её состав и свойства. Перегонка нефти

Разделы: Химия

Цель: дать понятие о составе, свойствах, способах переработки нефти.

Оборудование: учебники «Органическая химия», пузырьки с нефтью, р-р KMnO4 , компакт- диски «Органическая химия»,  «Общая химия» (Издательство «Учитель»,2007), мультимедийная презентация на тему: «Нефть и продукты её переработки», созданная самими учащимися (Приложение 1).

Ход урока

I. Актуализация опорных знаний. Введение в тему урока

Учитель вносит  «чёрный ящик». В нём предметы: баночка с косметическим кремом, парафиновая свеча, вазелин, тарелка, спиртовка, свеча, портрет Шухова, модаль автомобиля, фото Белгородского технологического университета им. Шухова.

Задание учащимся: «Попытайтесь связать эти предметы. Ваши предположения».

Учащиеся: все эти предметы так или иначе связаны с нефтью.

Проблема № 1: Почему нефть является источником стольких продуктов?

Цель: изучить состав нефти.

Гипотеза: Многообразные области применения нефти могут определяться её сложным составом.

Теперь давайте наметим план исследования, который поможет нам убедиться в правильности гипотезы или позволит её опровергнуть.

План:

1. Основные месторождения нефти.

2. Физические свойства нефти.

3. Оценить значение работ инженера Шухова в области переработки нефти.

4. Познакомиться с дополнительной литературой и Интернет – ресурсами по теме: «Нефть».

5. Провести эксперимент по изучению физических свойств нефти.

6. Сделать попытку конструирования аппарата для перегонки нефти.

II. Изучение нового. Фронтальная беседа

Что Вы знаете о нефти из литературы, газет, ТУ, истории?. Заполнение таблицы.

Что я знаю о нефти из книг, периодической печати,TV, истории.

Что я узнал о нефти в процессе урока?

 

 

Демонстрация презентации о нефти, братьях Дубининых, значении нефти для медицины.

Проведение индивидуального исследования в группах.

На столах у вас перечень заданий- микроисследований для групп. Познакомьтесь с ними и выберите себе тему микроисследования.

Группа № 1 Исследует месторождения нефти по географической карте (ксерокопии карт можно раздать заранее).

Группа № 2 Проводит исследование по изучению физических свойств нефти (на столы раздать образцы нефти для изучения запаха, цвета, растворимости в воде)

Группа № 3 Проводит исследование по изучению состава нефти (проводит качественную реакцию на определение непредельных составляющих в нефти по обесцвечиванию р – ра KMnO4).

Группа № 4 Проводит исследование по теме: «История инженера В.Г. Шухова» с помощью изучения дополнительной литературы и Интернет- источников.

Группа № 5 Проводит исследование по теме: «Лечебные свойства нефти в древности и сейчас» с помощью изучения дополнительной литературы и Интернет- источников.

Группа № 6 Изобретатели- знакомятся с процессом перегонки нефти и строением основных его узлов. Демонстрируют модель ректификационной колонны. Демонстрации сопровождаются показом слайдов презентации.

Учитель сообщает следующий факт: Выход бензина из нефти методом перегонки составляет всего 20%!

Противоречие: между потребностями в таком виде топлива как бензин и небольшим его производством методом перегонки.

Гипотеза: расщепление нефтепродуктов с большой массой на более мелкие позволит увеличить выход бензиновой фракции.

Проблема № 2 Как увеличить выход бензиновой фракции?

Решение проблемы предложил инженер В.Г.Шухов. Моделирование процесса крекинга на шаростержневой модели молекулы гексадекана. Анализ табл. № 8 (Рудзитис, Фельдман Химия 10 Сравнение термического и каталитического крекинга) или сделать ксерокопии указанной таблицы № 8 и положить на столы учащимся.

Обсуждение результатов. Формулирование общего вывода. Составление опорного конспекта(творчество учащихся).

III. Закрепление в виде игры

«Тонкие» и «толстые» вопросы.

Примеры «тонких» вопросов по тексту: при каких условиях осуществляется  каталитический крекинг? При какой температуре можно проводить термический крекинг?

«Толстые» вопросы: почему бензин каталитического крекинга обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин термического крекинга? (ответ: т.к. содержит углеводороды с разветвлённой цепью.)

Вопросы учителю: что такое детонационная стойкость?

Игра «Лови ошибку»

Нефть – важнейший источник углеводородов.(да) Она состоит из бензина и керосина. (нет) Нефть кипит при температуре 120º С. (нет) Для получения бензина её подвергают крекингу. (да)  Нефть перегоняют в ректификационной колонне. (да)  Пиролиз – это процесс ароматизации нефти. (да)  Бензин термического крекинга более качественный (нет).

IV. Рефлексия

Закончите предложения:

На уроке я узнал(а)…

Мне понравилось…

На уроке я испытывал…

V. Выставление оценок

VI. Домашнее задание

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

перегонка, крекинг. Применение нефтепродуктов. Детонационн

Нефть. Состав, свойства нефти. Основные процессы переработки: перегонка, крекинг. Применение нефтепродуктов. Детонационная стойкость бензина Тема. Нефть. Состав, свойства нефти. Основные процессы переработки: перегонка, крекинг. Применение нефтепродуктов. Детонационная стойкость бензину.Дем.12. Нефть - жидкая горючее полезное ископаемое. Относительно небольшие запасы нефти есть в Украине во Львовской, Сумской, Черниговской, Полтавской, Ивано-Франковской областях. Существует несколько теорий происхождения нефти. Согласно распространенной органической теории, нефть образовалась в результате разложения морских растений и животных в течение миллионов лет. По химическому составу нефть является сложной смесью углеводородов с различной молекулярной массой, главным образом жидких, с примесями других органических веществ, содержащих азот, кислород и серу. Конечно, это парафиновые углеводороды, циклоалканы, ароматические соединения, соотношение которых в нефтях различных месторождений колеблется в широких пределах. Бакинская нефть содержит больше Циклопарафины (нафтенов), украинская и грозненская - парафиновых, уральская - ароматических углеводородов. Сырую нефть обычно не используют. Чтобы добыть из нефти технически ценные продукты, ее подвергают переработке: изымают растворимые минеральные соли и другие примеси, обезвоживают, отделяют сопутствующие газы. 4.1.Перегонка нефти. Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке, то есть разделении на различные продукты (фракции). Процесс перегонки основан на том, что различные фракции (дистилляты) нефти имеют различную температуру кипения. Основные фракции нефти, некоторые их свойства и применения приведены в таблице Каждая отдельная фракция, которую добывают при перегонке нефти, является смесью соответствующих углеводородов. Нетрудно понять, что фракции, которые кипят при высоких температурах, состоят из молекул углеводородов с большим количеством атомов углерода. В лабораторных условиях нефть можно перегнать, нагревая ее в приборе, изображенном на рисунке. Сначала при умеренном нагреве перегоняются преимущественно углеводороды с небольшой молекулярной массой и низкой температурой кипения (фракция бензинов), затем при повышении температуры перегоняются углеводороды с большей молекулярной массой (керосиновая фракция и т.д.). Пару углеводородов, выделяемая конденсированных (сжижают) в холодильнике и собирают в приемнике, отбирая фракции перегона в отдельных интервалах температур. Промышленные установки перегонки нефти значительно отличаются по конструкции и принципам действия от лабораторных. Перегонку осуществляют в установке, состоящей из трубчатой ​​печи, ректификационной колонны и Для повышения выхода бензина и улучшения его качества применяют процесс, который называется крекингом (расщепление). В результате крекинга неразветвленные соединения превращают в более разветвленные молекулы. Происходит также расщепление важкокиплячих фракций (керосиновой) в соединения с меньшей молекулярной массой, которые пригодны в качестве автомобильного топлива. Застосувують термический и каталитический крекинг. Термический проводят при высокой температуре (450 - 600 ° С) и повышенном давлении. Каталитический крекинг проводят при наличии катализаторов (преимущественно алюмосиликатов) при 450 ° С и атмосферном давлении. Содержание в бензине ненасыщенных углеводородов (до 25%) улучшает его качество. В то же время такой состав бензина усложняет его хранение: он окисляется, полимеризуется. Поэтому в бензин добавляют антиокислители. 4.3. Пиролиз. Сейчас широко проводят высокотемпературный крекинг нефтепродуктов (650-750 ° С). Такой процесс называется пиролизом. При более высоких температурах образуется больше газообразных веществ, обогащенных ненасыщенными углеводородами. Пиролиз позволяет обеспечить химическую промышленность ценной углеводородным сырьем. Каталитический крекинг проводят при наличии катализаторов (преимущественно алюмосиликатов) при 450 ° С и атмосферном давлении. Этим способом добывают авиационный бензин с выходом до 80%. Такому виду крекинга подвергаются преимущественно керосиновая и газойлевая фракции нефти. Во время каталитического крекинга вместе с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации.

allr.genskov.ru

Перегонка нефти

Перегонка нефти

1. Варианты переработки

Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов определяется физико-химическими свойствами нефти, уровнем технологии нефтеперерабатывающего завода и настоящей потребности хозяйств в товарных нефтепродуктах. Различают три основных варианта переработки нефти:

  • 1) топливный;
  • 2) горюче-смазочный;
  • 3) нефтехимический.

По топливном варианте нефть перерабатывается в основном на моторные и котельные топлива. Топливный вариант переработки отличается наименьшим числом технологических установок и низкими капиталовложениями. Различают глубокую и неглубокую топливную переработку. При глубокой переработке нефти стремятся получить максимально возможный выход высококачественных автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных топлив и топлив для реактивных двигателей самолетов. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму. Таким образом, предусматривается такой набор процессов вторичной переработки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и остатка - гудрона получают высококачественные легкие моторные топлива. По этому варианту применяются каталитические процессы - каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидрокрекинг и гидроочистки, а также термические процессы, например коксование. Переработка заводских газов в этом случае направлена ​​на увеличение выхода высококачественных бензинов. При неглубокой переработке нефти предусматривается высокий выход котельного топлива.

При топливно-масляном варианте переработки наряду с топливами получают масла. Для производства масел обычно подбирают нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций. В этом случае для выработки высококачественных масел требуется минимальное количество технологических установок. Масляные фракции (фракции, выкипающие выше 350 ? С), выделенные из нефти, сначала подвергаются очистке избирательными (селективными) растворителями: фенолом или фурфуролом, чтобы удалить часть смолистых веществ и низькоиндексни углеводороды, затем проводят депарафинизацию с помощью смесей метилэтилкетона или ацетона с толуолом для снижения температуры застывания масла. Заканчивается обработка масляных фракций доочисткой отбеливающими глинами. В последних технологиях для получения масел используют процессы гидроочистки взамен селективной очистки и обработки отбеливающими глинами. Таким образом получают дистиллятные масла (легкие и средние индустриальные, автотракторные и др.).. Остаточные масла (авиационные, цилиндровые) выделяют из гудрона путем его деасфальтизации жидким пропаном. При этом образуются деасфальты и асфальт. Деасфальт подвергается дальнейшей обработке, а асфальт перерабатывают в битум или кокс.

Нефтехимический вариант переработки нефти по сравнению с предыдущими вариантами отличается большим ассортиментом нефтехимической продукции и в связи с этим наибольшим числом технологических установок и высокими капиталовложениями. Нефтеперерабатывающие заводы, строительство которых проводилось в последние десятилетия, направленные на нефтехимическую переработку. Нефтехимический вариант переработки нефти представляет собой сложное сочетание предприятий, на которых помимо выработки высококачественных моторных топлив и масел не только проводится подготовка сырья (олефинов, ароматических, нормальных и изопарафинив углеводородов и др.). Для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются сложные физико-химические процессы , связанные с крупнотоннажных производством азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, синтетических волокон, моющих веществ, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов, эфиров и многих других химикалий. В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты.

2. ПЕРЕГОНКА НЕФТИ ПЕРВИЧНАЯ

ПЕРЕГОНКА НЕФТИ ПЕРВИЧНАЯ, ( рус. первичная перегонка нефти ; англ. primary oil [petroleum] refining ; нем. prim?re Erd?ldestillation f ) - Разделение нефти на фракции по температуре кипения при первичной переработке нефти для последующей переработки или использования в качестве товарной продукции. Осуществляется на атмосферных трубчатых и атмосферно-вакуумных трубчатых оборудования, часто комплектуются оборудованием обессоливания нефти и вторичной перегонки бензина.

Продукцией П.н.п. являются:

1) углеводородный газ, который выводится из установок в газообразном и жидком ("головка стабилизации") виде, направляется для дальнейшей переработки на газофракционуючих установках и используется как топливо нефте-заводских печей;

2) бензиновая фракция, которая выкипает в пределах 50-180 ? С, используется как компонент товарной автобензины, сырье оборудованная каталитического риформинга и пиролиза, подвергается вторичной перегонке для получения узких фракций;

3) керосиновая фракция, выкипает в пределах 120-315 ? С, используется как топливо для реактивных и тракторных карбюраторных двигателей, для освещения, как сырье установок гидроочистки;

4) дизельная фракция (атмосферное газойль), которая выкипает в пределах 180-360 ? С, используется как топливо для дизельных двигателей и сырье установок гидроочистки;

5) мазут - остаток атмосферной перегонки, который выкипает выше 350 ? С, используется как котельное топливо или сырье для установок гидроочистки и термического крекинга;

6) вакуумные дистилляты (вакуумные газойли), которые выкипают в пределах 350 - 500 ? С, используются как сырье каталитического крекинга и гидрокрекинга (на нефтеперерабатывающих заводах с масляной схемой переработки получают несколько (2-3) вакуумных дистиллятов)

7) гудрон - остаток атмосферно-вакуумной перегонки нефти, выкипает при температуре выше 500 ? С, используется как сырье установок термического крекинга, коксования, производства битума и масел.

3. ПЕРЕГОНКА НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ ВТОРИЧНАЯ

ПЕРЕГОНКА НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ ВТОРИЧНАЯ ( рус. перегонка нефтяных фракций вторичная ; англ. secondary oil (petroleum) fractions refining ; нем. sekund?re Erd?lfraktionsdestillation f ) - Процесс температурного разделения фрак-ций, полученных при перегонке нефти первичной, на узкие фракции (погоны), каждая из которых используется по своему назначению. На нефтеперерабатывающих заводах вторичной перегонке подвергаются широкая бензиновая и дизельная фракция (на установках адсорбционного извлечения парафинов), масляные фракции и т.д.

При вторичной перегонке бензина продукция:

1) фракция 50-62 ? С - используется как компонент автомобильного бензина, сырье для изомеризации;

2) фракция 62-85 ? С - сырье для каталитического риформинга, на основе которой производят бензол;

3) фракция 85-105 ? С - сырье установок каталитического риформинга, на основе которой производят толуол;

4) фракция 105-140 ? С - сырье для каталитического риформинга, на основе которой производят ксилолы;

5) фракция 140-180 ? С - компонент товарного автобензина и керосина, сырье установок каталитически го риформинга и гидроочистки керосина.

Таблица - Типичные составы смесей, получаемых при деструктивной переработке нефтей (% масс.)

Компоненты Метод переработки
Пиролиз газойля Пиролиз дистиллятного фракции Газы крекинга
Термического Каталитического
Водород 9,1 9,9 3,5 11,7
Азот + оксид углерода - - - 15,3
Метан 21,9 24,3 36,8 12,2
Этилен 24,4 22,9 6,7 4,0
Этан 7,6 7,5 29,3 6,8
Пропилен 15,2 13,6 6,5 16,0
Пропан 1,0 1,4 10 8,3
Бутадиен 2,0 2,6 - -
Изобутилен 3,8 1,8 2,5 14,3
Бутилен-2 1,0 1,7 - -
Бутан 0,1 0,1 4,2 10,8
Пентан и выше 12,9 14,4 0,5 0,6

4. Продукты перегонки нефти. Параметры и режимы перегонки.

Чаще нефть перегоняют на следующие фракции: бензиновый, что выкипает до 170-200 о C; керосиновую, что выкипает при 175-270 о C; газойлевая, что выкипает при 270-350 ? С и остаток- мазут.

При перегонке нефти получают также газ прямой гонки, который представляет собой трудную часть попутных газов, оставшихся растворенными в нефти. Как правило, выход газа прямой перегонки невелик.

Применяют высокопроизводительные непрерывно действующие трубчатые перегонные установки, отличающиеся конструкцией печей, в которых происходит нагревание нефти, или конструкцией других аппаратов, входящих в состав установки.

В большинстве случаев трубчатая непрерывно действующая установка состоит из трубчатой ​​печи, насоса, качает нефть через трубчатую печь под давлением 1,0 МПа и более, колонны фракционирования, куда поступает перегретая нефть и где она разделяется на необходимые фракции, которые отбираются из колонны на разной высоте, конденсатора, водовидбирача и пароперегревателя, который служит для перегрева пара.

Бензин с газами прямой перегонки отбирается в верхней части колонны и направляется на охлаждение и конденсацию. После отделения от него воды в отстойнике бензин собирают в промежуточном резервуаре откуда насосом перекачивают в хранилище. Газ, который остается после конденсации бензина, направляют в газгольдеры.

Другие фракции также собирают по высоте колонны и направляют в резервуары. Остаток, неиспарившегося (мазут) со дна колонны направляется в приемник.

На трубчатых установках можно перегонять более 2000 т нефти в сутки. Полученные в результате перегонки нефти фракции используют после соответствующей обработки (очистки и др.)., Как товарные виды топлива и масел, или подвергают вторичной переработке.

Братья Дубинин впервые создали устройство для перегонки нефти (1823 г.). Завод Дубининым был очень прост. Котел в печке, из котла идет труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой - холодильник, пустая бочка - приемник для керосина.

Различают перегонку с однократным, многократным и постепенным испарением. При перегонке с однократным испарением нефть нагревают до определенной температуры и отбирают все фракции, перешедшие в паровую фазу. Перегонка нефти с многократным испарением производится с поэтапным нагреванием нефти, и отбором на каждом этапе фракций нефти с соответствующей температурой перехода в паровую фазу. Перегонку нефти с постепенным испарением в основном применяют в лабораторной практике для получения особо точного разделения большого количества фракций. Отличается от других методов перегонки нефти низкой производительностью.

Процесс первичной переработки нефти (прямой перегонки), с целью получения нефтяных фракций, различающихся по температуре кипения без термического распада, осуществляют в кубовых или трубчатых установках при атмосферном и повышенном давлении или в вакууме. Трубчатые установки отличаются низкой температурой перегонки сырья, меньше крекингом сырья, и большим КПД. Поэтому на современном этапе нефтепереработки трубчатые установки входят в состав всех нефтеперерабатывающих заводов и служат поставщиками как товарных нефтепродуктов, так и сырья для вторичных процессов (термического и каталитического крекинга, риформинга).

Перегонку нефти в промышленности производят на непрерывно действующих трубчатых установках. В их состав входит трубчатая печь, для конденсации и разделения паров сооружаются крупные ректификационные колонны, а для приема продуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

Трубчатая печь представляет собой помещение, выложена внутри огнеупорным кирпичом. Внутри печи находится многократно изогнутый стальной трубопровод. Длина труб в печах достигает километра. Когда завод работает, по этим трубам непрерывно, с помощью насоса, подается нефть с большой скоростью - до двух метров в секунду. Печь обогревается мазутом, подаваемым в нее при помощи форсунок и сгорает в факеле. В трубопроводе нефть быстро нагревается до 350-370 ?. При такой температуре более летучие вещества нефти превращаются в пар.

Так как нефть - это смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющие разные температуры кипения, то перегонкой ее разделяют на отдельные нефтепродукты. При перегонке нефти получают светлые нефтепродукты: бензин (t кип 90-200 ? С), лигроин (t кип 150-230 ? С), керосин (t кип -300 ? С), легкий газойль - соляровое масло (t кип 230-350 ? С), тяжелый газойль (t кип 350-430 ? С), а в остатке - вязкую черную жидкость - мазут (t кип выше 430 ? С). Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под уменьшенным давлением (чтобы предупредить разложение) и выделяют масла.

При перегонке с однократным испарением нефть нагревают в змеевике какого-либо нагревателя заранее заданной температуры. По мере повышения температуры образуется все больше пары, находится в равновесии с жидкой фазой, и при заданной температуре парожидкостных смесь оставляет подогреватель и поступает в адиабатический испаритель. Последний представляет собой пустотелый цилиндр, в котором паровая фаза отделяется от жидкой. Температура паровой и жидкой фаз в этом случае одинакова. Перегонка с многократным испарением включает два или более однократных процессы перегонки с повышением рабочей температуры на каждом этапе.

Точность разделения нефти на фракции при перегонке с однократным испарением меньше по сравнению с перегонкой с многократным и постепенным испарением. Но если высокой точности разделения фракций не требуется, то метод однократного испарения дешевле: при максимально допустимой температуре нагрева нефти 350-370 ? С (при более высокой температуре начинается разложение углеводородов) больше продуктов переходит в паровую фазу по сравнению с многократным или постепенным испарением. Для отбора из нефти фракций, выкипающие выше 350-370 ? С, применяют вакуум или водяной пар. Использование в промышленности принципа перегонки с однократным испарением в сочетании с ректификацией паровой и жидкой фаз позволяет достигать высокой четкости разделения нефти на фракции, непрерывности процесса и экономичного расхода топлива на нагрев сырья.

При первичной перегонке происходят только физические изменения нефти. От нее отгоняются легкие фракции, кипящие при низких температурах. Сами углеводороды остаются при этом неизменными. Выход бензина, в этом случае, составляет всего 10-15%. Такое количество бензина не может удовлетворить все возрастающий спрос на него со стороны авиации и автомобильного транспорта. При крекинге имеют место химические изменения нефти. Изменяется строение углеводородов. В аппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические реакции. Выход бензина из нефти значительно увеличивается (до 65-70%) 'путем расщепления углеводородов с длинной цепью, содержащихся, например, в мазуте, на углеводороды с относительно меньшей молекулярной массой. Такой процесс называется крекингом (от англ. Crack - расщеплять).

Крекинг изобрел русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. Крекингом называется процесс расщепления углеводородов, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле Процесс ведется при более высоких температурах (до 600 ? С) часто при повышенном давлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов "измельчаются" на меньшие.

Аппаратура крекинг-заводов в основном та же, что и для перегонки нефти. Это - печи, колонны. Но режим переработки другой. Сырье тоже другая - мазут.

Мазут - остаток первичной перегонки - густая и относительно тяжелая жидкость, его удельный вес близок к единице. Обусловлено это тем, что мазут состоит из сложных и крупных молекул углеводородов. Когда на крекинг-заводе мазут снова подвергается переработке, часть составляющих его углеводородов дробится на меньшие (т.е. с меньшей длиной молекул), из которых как раз и состоят легкие нефтяные продукты - бензин, керосин, лигроин.

Важным моментом является процесс сортировки и смешения нефти.

Различные нефти и выделенные из них соответствующие фракции отличаются физико-химическими и товарными свойствами. Так, бензиновые фракции некоторых нефтей характеризуются высокой концентрацией ароматических, нафтеновых или изопарафинов углеводородов и поэтому имеют высокие октановые числа, тогда как бензиновые фракции других нефтей содержат в значительных количествах парафиновые углеводороды и имеют очень низкие октановые числа. Важное значение в дальнейшей технологической переработке нефти имеет сирчистисть, маслянистость (мастильнисть), смолистость нефти и др.. Таким образом, существует необходимость отслеживания качественных характеристик нефти в процессе транспортировки, сбора и хранения с целью недопущения потери ценных свойств компонентов нефти. Однако раздельные сбор, хранение и перекачку нефти в пределах месторождения с большим числом нефтяных пластов существенно осложняет нефтепромысловое хозяйство и требует больших капиталовложений. Поэтому близкие по физико-химическим и товарным свойствам нефти на промыслах смешивают и направляют на совместную переработку.

4.1. Применение продуктов перегонки нефти

Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут обладает почти в полтора раза большей теплотой сгорания по сравнению с лучшим углем. Он занимает мало места при сгорании и не дает твердых остатков. Мазут применяется на ТЭС, заводах, на железнодорожном и водном транспорте дает огромную экономию средств, способствует быстрому развитию основных отраслей промышленности и транспорта.

  • Бензин применяется как топливо для двигателей внутреннего сгорания. В зависимости от назначения он подразделяется на два основных сорта: авиационный и автомобильный. Бензин используется также как растворитель масел, каучука, для очистки тканей от жирных пятен и т.п.
  • Керосин применяется как горючее для реактивных и тракторных двигателей, а также для бытовых нужд, флотореагент подобное.
  • После перегонки мазута остается нелетучая темная масса - гудрон, идущая на асфальтирование улиц.
  • Лигроин служит топливом для дизельных двигателей, а также растворителем в лакокрасочной промышленности. Большие количества его перерабатывают в бензин.
  • Парафин применяют для получения высших карбоновых кислот, для пропитки древесины в производстве спичек и карандашей, для изготовления свечей, гуталина, в медицине, парфюмерии и т.д.

Энергетическое направление в использовании нефти до сих пор остается главным во всем мире. Доля нефти в мировом энергобалансе составляет более 46%.

Однако в последние годы продукты переработки нефти все шире используются как сырье для химической промышленности. Около 8% нефти потребляется как сырье для современной химии. Например, этиловый спирт применяется примерно в 50 отраслях производства. В химической промышленности применяются формальдегид, пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирт и т.д.

Продукты переработки нефти применяются и в сельском хозяйстве. Здесь используются стимуляторы роста, протравители семян, ядохимикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для парников и т.д. В машиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, детали и части аппаратов из пластмасс, смазки и др.. Широкое применение нашел нефтяной кокс как анодная масса при електровиплавци. Прессованная сажа идет на огнестойкие обкладки в печах. В пищевой промышленности применяются полиэтиленовые упаковки, пищевые кислоты, консервирующие средства, парафин, производятся белково-витаминные концентраты, исходным сырьем для которых служат метиловый и этиловый спирты и метан. В фармацевтической и парфюмерной промышленности из производных переработки нефти изготовляют нашатырный спирт, хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и др.. Производные нафтосинтезу находят широкое применение и в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенно-обувной и строительной промышленности.

См.. также

Литература

www.nado.znate.ru


Смотрите также