Öl ist ein Mineral, eine in Wasser unlösliche ölige Flüssigkeit, die fast farblos oder dunkelbraun sein kann. Die Eigenschaften und Methoden der Erdölraffination hängen vom Prozentsatz der Kohlenwasserstoffe in ihrer Zusammensetzung ab, der auf verschiedenen Gebieten variiert.
In der Lagerstätte Sosninskoye (Sibirien) machen Alkane (Paraffingruppen) 52 Prozent, Cycloalkane etwa 36 Prozent und aromatische Kohlenwasserstoffe 12 Prozent aus. In der Lagerstätte Romashkinskoye (Tatarstan) liegt der Anteil an Alkanen und aromatischen Kohlenstoffen beispielsweise höher - 55 bzw. 18 Prozent, während Cycloalkane einen Anteil von 25 Prozent haben. Dieser Rohstoff kann neben Kohlenwasserstoffen auch Schwefel, Stickstoffverbindungen, mineralische Verunreinigungen usw. enthalten.
Öl wurde erstmals 1745 in Russland "raffiniert"
In seiner Rohform wird dieser natürliche Rohstoff nicht genutzt. Um technisch wertvolle Produkte (Lösungsmittel, Kraftstoffe, Komponenten für die chemische Produktion) zu erhalten, wird Öl mit primären oder sekundären Methoden raffiniert. Versuche, diese Rohstoffe umzuwandeln, wurden bereits Mitte des 18. Jahrhunderts unternommen, als neben Kerzen und Fackeln, die von der Bevölkerung verwendet wurden, „Garne Oil“ in den Lampen einer Reihe von Kirchen verwendet wurde, das eine Mischung aus Pflanzenöl und raffiniertem Öl war.
Optionen für die Ölraffination
Die Raffination ist häufig nicht direkt an Ölraffinationsprozessen beteiligt. Dies ist vielmehr eine Vorstufe, die Folgendes umfassen kann:
- Chemische Reinigung, wenn Öl Oleum und konzentrierter Schwefelsäure ausgesetzt ist. Dadurch werden aromatische und ungesättigte Kohlenwasserstoffe entfernt.
- Adsorptionsbehandlung. Hier können Harze und Säuren durch Behandlung mit heißer Luft oder durch Hindurchleiten von Öl durch ein Adsorptionsmittel aus Erdölprodukten entfernt werden.
- Katalytische Behandlung - milde Hydrierung zur Entfernung von Stickstoff- und Schwefelverbindungen.
- Physikalische und chemische Reinigung. Dabei werden überschüssige Bestandteile mittels Lösungsmitteln gezielt freigesetzt. Beispielsweise wird das polare Lösungsmittel Phenol zur Entfernung von Stickstoff- und Schwefelverbindungen verwendet, während unpolare Lösungsmittel - Butan und Propan - Teer, aromatische Kohlenwasserstoffe usw. abgeben.
Keine chemischen Veränderungen ...
Die Raffinierung von Öl durch Primärprozesse impliziert keine chemischen Umwandlungen des Ausgangsmaterials. Hier wird das Mineral einfach in seine Bestandteile aufgeteilt. Das erste Öl-Destillationsgerät wurde 1823 im russischen Reich erfunden. Die Dubinin-Brüder vermuteten, den Kessel in den Heizofen zu stellen, von wo aus die Leitung durch ein Fass kaltes Wasser in einen leeren Behälter führte. In dem Ofenkessel wurde Öl erhitzt, durch einen "Kühlschrank" geleitet und ausgefällt.
Moderne Methoden der Rohstoffaufbereitung
In Ölraffinierungskomplexen beginnt die Ölraffinierungstechnologie heute mit einer zusätzlichen Reinigung, bei der das Produkt auf ELOU-Geräten (elektrische Entsalzungsanlagen) entwässert wird, die von mechanischen Verunreinigungen und leichten Kohlenhydraten (C1 - C4) befreit sind. Dann können die Rohstoffe zur Atmosphärendestillation oder Vakuumdestillation gehen. Im ersten Fall ähnelt die Fabrikausstattung nach dem Prinzip der Funktionsweise derjenigen, die bereits 1823 verwendet wurde.
Nur die Ölraffinerie selbst sieht anders aus. Im Betrieb gibt es Öfen, die in ihrer Größe Häusern ohne Fenster ähneln und aus den besten feuerfesten Steinen bestehen.In ihnen befinden sich mehrere Kilometer lange Rohre, in denen sich Öl mit hoher Geschwindigkeit (2 Meter pro Sekunde) bewegt und mit einer Flamme aus einer großen Düse auf 300 bis 325 ° C erhitzt wird (bei höheren Temperaturen zersetzen sich Kohlenwasserstoffe einfach). Destillationskolonnen (bis zu 40 Meter hoch) ersetzen heute die Leitung zur Kondensation und Kühlung von Dämpfen, in der die Dämpfe getrennt und kondensiert werden und ganze Städte aus verschiedenen Tanks gebaut werden, um die erhaltenen Produkte zu erhalten.
Was ist Materialbilanz?
Die Erdölraffination in Russland ergibt unterschiedliche Stoffbilanzen bei der atmosphärischen Destillation von Rohstoffen aus einem bestimmten Bereich. Dies bedeutet, dass am Ausgang unterschiedliche Anteile für unterschiedliche Fraktionen erhalten werden können - Benzin, Kerosin, Diesel, Heizöl, zugehöriges Gas.
Für westsibirisches Öl zum Beispiel betragen die Gasausbeute und -verluste jeweils ein Prozent. Benzinfraktionen (die bei Temperaturen von etwa 62 bis 180 ° C freigesetzt werden) belegen etwa 19%, Kerosin - etwa 9,5%, Dieselfraktion - 19%. , Heizöl - fast 50 Prozent (bei Temperaturen von 240 bis 350 Grad). Die resultierenden Materialien werden fast immer einer zusätzlichen Verarbeitung unterzogen, da sie nicht die Betriebsanforderungen für die gleichen Maschinenmotoren erfüllen.
Weniger Abfallproduktion
Die Vakuumverarbeitung von Öl beruht auf dem Prinzip, Substanzen bei niedrigerer Temperatur und Druckabfall zu sieden. Zum Beispiel sieden einige Kohlenwasserstoffe in Öl nur bei 450 ° C (Atmosphärendruck), aber sie können gezwungen werden, bei 325 ° C zu sieden, wenn der Druck gesenkt wird. Die Vakuumverarbeitung der Rohstoffe erfolgt in Rotationsvakuumverdampfern, die die Destillationsrate erhöhen und es ermöglichen, Ceresine, Paraffine, Brennstoffe, Öle aus Heizöl zu gewinnen und den schweren Rückstand (Teer) weiter zur Herstellung von Bitumen zu verwenden. Vakuumdestillation erzeugt im Vergleich zur atmosphärischen Verarbeitung weniger Abfall.
Durch Recycling erhalten Sie qualitativ hochwertige Benzine
Das sekundäre Ölraffinationsverfahren wurde erfunden, um aufgrund der Wirkung von Erdölkohlenwasserstoffmolekülen, die sich besser für die Oxidation eignen, mehr Kraftstoff aus demselben Ausgangsmaterial zu gewinnen. Das Recycling umfasst verschiedene Arten des sogenannten "Crackens", einschließlich Hydrocracking, thermischer und katalytischer Optionen. Dieses Verfahren wurde ursprünglich 1891 in Russland von einem Ingenieur V. Shukhov erfunden. Es ist eine Aufspaltung von Kohlenwasserstoffen in Formen mit weniger Kohlenstoffatomen in einem Molekül.
Öl- und Gasverarbeitung bei 600 Grad Celsius
Das Funktionsprinzip von Crackanlagen entspricht in etwa der Atmosphärendruckeinstellung von Vakuumanlagen. Die Verarbeitung von Rohstoffen, die am häufigsten als Heizöl bezeichnet werden, erfolgt jedoch bei Temperaturen nahe 600 ° C. Unter diesem Einfluss zerfallen die Kohlenwasserstoffe, aus denen die Heizölmasse besteht, in kleinere, aus denen das gleiche Kerosin oder Benzin besteht. Das thermische Cracken basiert auf einer Hochtemperaturbehandlung und ergibt Benzin mit einer großen Menge an Verunreinigungen, das katalytische Cracken auch bei einer Wärmebehandlung, jedoch unter Zusatz von Katalysatoren (zum Beispiel speziellem Tonstaub), wodurch mehr Benzin von guter Qualität erhalten werden kann.
Hydrocracking: Haupttypen
Die heutige Ölförderung und Raffination kann verschiedene Arten des Hydrocrackens umfassen, bei denen es sich um eine Kombination aus Hydrobehandlungsverfahren, der Aufspaltung großer Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere und der Sättigung ungesättigter Kohlenwasserstoffe mit Wasserstoff handelt. Das Hydrocracken ist einfach (Druck 5 MPa, Temperatur ca. 400 ° C, ein Reaktor wird verwendet, es entsteht hauptsächlich Dieselkraftstoff und Material für das katalytische Cracken) und hart (Druck 10 MPa, Temperatur ca. 400 ° C, mehrere Reaktoren werden erhalten, Diesel, Benzin und Kerosin Fraktionen). Das katalytische Hydrocracken ermöglicht die Herstellung einer Reihe von Ölen mit hohen Viskositätskoeffizienten und einem geringen Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffen vom Schwefeltyp.
Die Erdölraffination kann außerdem die folgenden Verfahren anwenden:
- Visbreaking.In diesem Fall werden bei Temperaturen von bis zu 500 ° C und Drücken im Bereich von einem halben bis drei MPa sekundäre Asphaltene, Kohlenwasserstoffgase und Benzin aus Rohmaterialien durch Spaltung von Paraffinen und Naphthenen gewonnen.
- Das Verkoken von Schwerölrückständen ist eine Tiefenölraffination, wenn Rohstoffe bei Temperaturen nahe 500 ° C unter einem Druck von 0,65 MPa zu Gasölkomponenten und Petrolkoks verarbeitet werden. Die Stufen des Prozesses enden mit einem "Kokskuchen", dem (in umgekehrter Reihenfolge) Verdichtung, Polykondensation, Aromatisierung, Cyclisierung, Dehydrierung und Cracken vorausgehen. Darüber hinaus unterliegt das Produkt auch einer Trocknung und Kalzinierung.
- Reformieren. Diese Methode zur Verarbeitung von Erdölprodukten wurde 1911 in Russland erfunden, Ingenieur N. Zelinsky. Die Reformierung des Katalyseplans wird heute genutzt, um aus Ligroin- und Benzinfraktionen hochwertige aromatische Kohlenwasserstoffe und Benzine sowie wasserstoffhaltiges Gas für die Weiterverarbeitung im Hydrocracking zu gewinnen.
- Isomerisierung. Bei der Öl- und Gasverarbeitung wird in diesem Fall ein Isomer aus einer chemischen Verbindung aufgrund von Änderungen im Kohlenstoffgerüst eines Stoffes gewonnen. Aus hochoktanigen Ölkomponenten werden hochoktanige Komponenten isoliert, um marktfähige Benzine herzustellen.
- Alkylierung. Dieses Verfahren basiert auf dem Einbau von Alkylsubstituenten in ein organisches Molekül. So werden Komponenten für Benzine mit hoher Oktanzahl aus ungesättigten Kohlenwasserstoffgasen erhalten.
Streben nach europäischen Standards
Die Technologie der Öl- und Gasverarbeitung in der Raffinerie wird ständig verbessert. In einheimischen Unternehmen wurde die Effizienz der Verarbeitung von Rohstoffen durch Parameter gesteigert: die Verarbeitungstiefe, die Auswahl leichter Erdölprodukte, die Verringerung unwiederbringlicher Verluste usw. Die Pläne der Raffinerien für die 10-20er Jahre des einundzwanzigsten Jahrhunderts sehen eine weitere Erhöhung der Verarbeitungstiefe vor (bis zu 88 Prozent). Verbesserung der Qualität der Produkte nach europäischen Standards und Verringerung der technologischen Auswirkungen auf die Umwelt.
