Olej je minerál, který je ve vodě nerozpustnou olejovou tekutinou, která může být téměř bezbarvá nebo tmavě hnědá. Vlastnosti a metody rafinace ropy závisí na procentuálním podílu převážně uhlovodíků v jejich složení, které se v různých polích liší.
Takže v ložisku Sosninskoye (Sibiř) zaujímají alkány (skupina parafinů) 52 procent, cykloalkany - asi 36%, aromatické uhlovodíky - 12 procent. A například v ložisku Romashkinskoye (Tatarstán) je podíl alkanů a aromatických uhlíků vyšší - 55, respektive 18 procent, zatímco cykloalkany mají podíl 25 procent. Kromě uhlovodíků může tato surovina zahrnovat síru, sloučeniny dusíku, minerální nečistoty atd.
Ropa byla poprvé „rafinována“ v roce 1745 v Rusku
Ve své surové formě se tento přírodní zdroj nepoužívá. K získání technicky cenných produktů (rozpouštědla, motorová paliva, komponenty pro chemickou výrobu) se ropa rafinuje primárními nebo sekundárními metodami. Pokusy o přeměnu těchto surovin byly provedeny již v polovině osmnáctého století, kdy se kromě svíček a pochodní používaných obyvatelstvem používal v lampách řady kostelů i „garne oil“, což byla směs rostlinného oleje a rafinovaného oleje.
Možnosti rafinace ropy
Rafinace se často přímo nezúčastňuje rafinérských procesů. Jedná se spíše o předběžnou fázi, která může sestávat z:
- Chemické čištění, když je olej vystaven oleum a koncentrované kyselině sírové. Tím se odstraní aromatické a nenasycené uhlovodíky.
- Adsorpční léčba. Zde mohou být pryskyřice a kyseliny odstraněny z ropných produktů zpracováním horkým vzduchem nebo vedením oleje přes adsorbent.
- Katalytické zpracování - mírná hydrogenace k odstranění sloučenin dusíku a síry.
- Fyzikální a chemické čištění. V tomto případě se přebytek složek selektivně uvolňuje pomocí rozpouštědel. Například se polární rozpouštědlo fenol používá k odstranění sloučenin dusíku a síry, zatímco nepolární rozpouštědla - butan a propan - emitují dehet, aromatické uhlovodíky atd.
Žádné chemické změny ...
Rafinace ropy primárními procesy neznamená chemické přeměny suroviny. Zde se minerál jednoduše dělí na jednotlivé složky. První olejové destilační zařízení bylo vynalezeno v roce 1823 v Ruské říši. Dubininští bratři uhodli, že vloží kotel do topné pece, odkud trubka prošla barelem studené vody do prázdné nádoby. V kotli pece byl olej zahříván, prošel „ledničkou“ a vysrážen.
Moderní metody přípravy surovin
Dnes v rafinérských komplexech začíná technologie rafinace olejem dodatečným čištěním, během kterého se produkt dehydratuje na zařízeních ELOU (elektrárny na odsolování), zbavuje se mechanických nečistot a lehkých uhlohydrátů (C1 - C4). Poté mohou suroviny jít na atmosférickou destilaci nebo vakuovou destilaci. V prvním případě se výrobní zařízení podle principu činnosti podobá tomu, které bylo používáno již v roce 1823.
Pouze ropná rafinerie sama vypadá jinak. V podniku jsou kamna, ve velikosti připomínající domy bez oken, vyrobená z nejlepších žáruvzdorných cihel.Uvnitř jsou multikilometrové potrubí, ve kterém se olej pohybuje vysokou rychlostí (2 metry za sekundu) a zahřívá se plamenem z velké trysky na 300 až 225 ° C (při vyšších teplotách se uhlovodíky jednoduše rozkládají). Destilační kolony (až 40 metrů vysoké) nahrazují potrubí za kondenzaci a chlazení par dnes, kde jsou páry separovány a kondenzovány, a celá města z různých nádrží jsou stavěna pro příjem obdržených produktů.
Co je to materiální rovnováha?
Rafinace ropy v Rusku poskytuje různé materiálové rovnováhy při atmosférické destilaci surovin z konkrétního pole. To znamená, že na výstupu lze získat různé poměry pro různé frakce - benzín, petrolej, naftu, topný olej, přidružený plyn.
Například pro západosibiřskou ropu je výtěžek plynu a ztráty jedno procento, benzinové frakce (uvolňované při teplotách od asi 62 do 180 ° C) zaujímají asi 19%, petrolej - asi 9,5%, frakce nafty - 19% , topný olej - téměř 50 procent (přiděleno při teplotách od 240 do 350 stupňů). Výsledné materiály jsou téměř vždy podrobeny dodatečnému zpracování, protože nesplňují provozní požadavky na stejné motory strojů.
Nižší produkce odpadu
Vakuové zpracování oleje je založeno na principu varu látek při nižší teplotě s poklesem tlaku. Například některé uhlovodíky v oleji se vaří pouze při 450 ° C (atmosférický tlak), ale mohou být nuceny vařit při 325 ° C, pokud je tlak snížen. Vakuové zpracování surovin se provádí v rotačních vakuových odpařovačích, které zvyšují rychlost destilace a umožňují získat ceresiny, parafiny, paliva, oleje z topného oleje a těžký zbytek (dehet) dále použít pro výrobu bitumenu. Vakuová destilace ve srovnání s atmosférickým zpracováním produkuje méně odpadu.
Recyklace umožňuje získat vysoce kvalitní benziny
Proces rafinace sekundárního oleje byl vynalezen za účelem získání více motorového paliva ze stejné suroviny kvůli účinku na molekuly ropných uhlovodíků, které získávají vzorce, které jsou vhodnější pro oxidaci. Recyklace zahrnuje různé typy tzv. „Krakování“, včetně hydrokrakování, tepelných a katalytických možností. Tento proces byl původně také vynalezen v Rusku v roce 1891 inženýrem V. Šukhovem. Jde o rozdělení uhlovodíků na formy s menším počtem atomů uhlíku v jedné molekule.
Zpracování ropy a plynu při 600 stupních Celsia
Princip činnosti krakovacích zařízení je přibližně stejný jako nastavení atmosférického tlaku vakuových zařízení. Zde se však zpracování surovin, které je nejčastěji reprezentováno topným olejem, provádí při teplotách blízkých 600 ° C. Pod tímto vlivem se uhlovodíky, které tvoří hmotu topného oleje, rozpadají na menší, z nichž se skládá stejný petrolej nebo benzín. Tepelné krakování je založeno na vysokoteplotním zpracování a poskytuje benzín s velkým množstvím nečistot, katalytické krakování také při tepelném zpracování, ale s přídavkem katalyzátorů (například speciálního jílového prachu), což umožňuje získat více kvalitního benzínu.
Hydrokrakování: hlavní typy
Produkce a rafinace ropy dnes může zahrnovat různé typy hydrokrakování, což je kombinace hydrorafinačních procesů, rozklad velkých molekul uhlovodíků na menší a nasycení nenasycených uhlovodíků vodíkem. Hydrokrakování je snadné (tlak 5 MPa, teplota asi 400 ° C, používá se jeden reaktor, ukázalo se hlavně dieselové palivo a materiál pro katalytické krakování) a tvrdé (tlak 10 MPa, teplota je asi 400 ° C, získá se několik reaktorů, nafta, benzín a petrolej) frakce). Katalytické hydrokrakování umožňuje výrobu řady olejů s vysokými koeficienty viskozity a nízkým obsahem aromatických uhlovodíků a uhlovodíků.
Rafinace ropy může navíc využívat následující procesy:
- Visbreaking.V tomto případě se při teplotách do 500 ° C a tlacích v rozmezí od poloviny do tří MPa získávají sekundární asfalteny, uhlovodíkové plyny a benzín štěpením parafinů a naftenů.
- Koksování zbytků těžkých olejů je rafinace hlubinných olejů, pokud jsou suroviny zpracovávány při teplotách blízkých 500 ° C pod tlakem 0,65 MPa za účelem výroby složek plynového oleje a ropného koksu. Fáze procesu končí „koksovým koláčem“, kterému předchází (v obráceném pořadí) zhutnění, polykondenzace, aromatizace, cyklizace, dehydrogenace a krakování. Kromě toho se produkt také suší a kalcinuje.
- Reformování. Tento způsob zpracování ropných produktů byl vynalezen v Rusku v roce 1911, inženýr N. Zelinsky. Dnes se reformovací katalytický plán používá k získání vysoce kvalitních aromatických uhlovodíků a benzinů, jakož i plynu obsahujícího vodík z frakcí ligrinu a benzinu pro následné zpracování v hydrokrakování.
- Izomerizace. Zpracování oleje a plynu v tomto případě zahrnuje získání izomeru z chemické sloučeniny v důsledku změn v uhlíkové kostře látky. Takže ze složek s vysokým oktanovým olejem se izolují vysoce oktanové složky za účelem výroby obchodovatelných benzinů.
- Alkylace. Tento proces je založen na inkorporaci alkylových substituentů do organické molekuly. Složky pro vysoce oktanové benziny se tedy získávají z nenasycených uhlovodíkových plynů.
Snaha o evropské standardy
Technologie zpracování ropy a plynu v rafinérii se neustále zlepšuje. V domácích podnicích byl tedy zaznamenán nárůst efektivity zpracování surovin pomocí parametrů: hloubka zpracování, zvýšení výběru lehkých ropných produktů, pokles nenávratných ztrát a další. Plány závodů na 10–20 let 21. století zahrnují další zvýšení hloubky zpracování (až 88 procent) , zlepšování kvality výrobků podle evropských norem, snižování technologického dopadu na životní prostředí.
