Το πετρέλαιο είναι ένα ανόργανο άλας, το οποίο είναι ένα αδιάλυτο ελαιώδες υγρό σε νερό, το οποίο μπορεί να είναι σχεδόν άχρωμο ή σκούρο καφέ. Οι ιδιότητες και οι μέθοδοι διύλισης πετρελαίου εξαρτώνται από το ποσοστό των κυρίως υδρογονανθράκων στη σύνθεσή του, το οποίο ποικίλλει σε διαφορετικά πεδία.
Έτσι, στην αποθήκη Sosninskoye (Σιβηρία), τα αλκάνια (ομάδα παραφίνης) καταλαμβάνουν μερίδιο 52 τοις εκατό, κυκλοαλκάνια - περίπου 36%, αρωματικούς υδρογονάνθρακες - 12 τοις εκατό. Και, για παράδειγμα, στην κατάθεση Romashkinskoye (Tatarstan), το ποσοστό των αλκανίων και των αρωματικών ανθράκων είναι υψηλότερο - 55 και 18 τοις εκατό, αντίστοιχα, ενώ τα κυκλοαλκάνια έχουν μερίδιο 25 τοις εκατό. Εκτός από τους υδρογονάνθρακες, η πρώτη ύλη μπορεί να περιλαμβάνει θείο, ενώσεις αζώτου, ορυκτές ακαθαρσίες κ.λπ.
Το πετρέλαιο ήταν πρώτα "εκλεπτυσμένο" το 1745 στη Ρωσία
Στην ακατέργαστη μορφή του, αυτός ο φυσικός πόρος δεν χρησιμοποιείται. Για να ληφθούν τεχνικά πολύτιμα προϊόντα (διαλύτες, καύσιμα κινητήρων, συστατικά για χημική παραγωγή), το έλαιο εξευγενίζεται με πρωτογενείς ή δευτερογενείς μεθόδους. Οι προσπάθειες μετατροπής αυτών των πρώτων υλών έγιναν ήδη από τα μέσα του δέκατου όγδοου αιώνα, όταν, εκτός από τα κεριά και τα φανάρια που χρησιμοποίησε ο πληθυσμός, χρησιμοποιήθηκε "λαδόκολλα" στις λάμπες πολλών εκκλησιών, που ήταν ένα μείγμα φυτικών ελαίων και ραφιναρισμένου πετρελαίου.
Επιλογές εξευγενισμού του πετρελαίου
Ο καθαρισμός συχνά δεν εμπλέκεται άμεσα στις διεργασίες διύλισης πετρελαίου. Πρόκειται μάλλον για ένα προκαταρκτικό στάδιο, το οποίο μπορεί να αποτελείται από:
- Χημικός καθαρισμός όταν το πετρέλαιο εκτίθεται σε αιθέρα και πυκνό θειικό οξύ. Αυτό απομακρύνει τους αρωματικούς και ακόρεστους υδρογονάνθρακες.
- Θεραπεία προσρόφησης. Εδώ, οι ρητίνες και τα οξέα μπορούν να απομακρυνθούν από τα προϊόντα πετρελαίου με κατεργασία με θερμό αέρα ή με διαβίβαση ελαίου μέσω ενός προσροφητικού.
- Καταλυτική επεξεργασία - ήπια υδρογόνωση για την απομάκρυνση των ενώσεων αζώτου και θείου.
- Φυσικός και χημικός καθαρισμός. Στην περίπτωση αυτή, τα πλεονάζοντα συστατικά απελευθερώνονται επιλεκτικά με τη βοήθεια διαλυτών. Για παράδειγμα, η πολική διαλύτης φαινόλη χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των ενώσεων αζώτου και θείου, ενώ οι μη πολικοί διαλύτες - βουτάνιο και προπάνιο - εκπέμπουν πίσσα, αρωματικοί υδρογονάνθρακες κ.λπ.
Χωρίς χημικές αλλαγές ...
Η διύλιση πετρελαίου μέσω πρωτογενών διεργασιών δεν συνεπάγεται χημικούς μετασχηματισμούς της πρώτης ύλης. Εδώ, το ορυκτό χωρίζεται απλώς στα συστατικά συστατικά του. Η πρώτη συσκευή απόσταξης πετρελαίου επινοήθηκε το 1823, στη Ρωσική Αυτοκρατορία. Οι αδελφοί Dubinin μαντέψαμε να βάλουμε το λέβητα στο φούρνο θέρμανσης, από όπου ο σωλήνας πέρασε ένα βαρέλι κρύου νερού σε ένα κενό δοχείο. Στον λέβητα του κλιβάνου, το πετρέλαιο θερμαίνεται, διέρχεται από ένα "ψυγείο" και καταβυθίζεται.
Σύγχρονες μέθοδοι προετοιμασίας πρώτων υλών
Σήμερα, στα συγκροτήματα διύλισης πετρελαίου, η τεχνολογία διύλισης πετρελαίου ξεκινά με πρόσθετο καθαρισμό, κατά τη διάρκεια του οποίου το προϊόν αφυδατώνεται σε συσκευές ELOU (ηλεκτρικές μονάδες αφαλάτωσης), απαλλαγμένες από μηχανικές ακαθαρσίες και ελαφρούς υδατάνθρακες (C1 - C4). Στη συνέχεια, οι πρώτες ύλες μπορούν να πάνε σε ατμοσφαιρική απόσταξη ή απόσταξη κενού. Στην πρώτη περίπτωση, ο εξοπλισμός εργοστασίου σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας μοιάζει με αυτό που χρησιμοποιήθηκε ήδη από το 1823.
Μόνο το διυλιστήριο πετρελαίου φαίνεται διαφορετικό. Στην επιχείρηση υπάρχουν σόμπες, σε μέγεθος που μοιάζουν με σπίτια χωρίς παράθυρα, κατασκευασμένα από τα καλύτερα πυρίμαχα τούβλα.Στο εσωτερικό τους υπάρχουν σωλήνες πολλών χιλιομέτρων, στους οποίους το πετρέλαιο κινείται με υψηλή ταχύτητα (2 μέτρα ανά δευτερόλεπτο) και θερμαίνεται στους 300-325 ° C με φλόγα από ένα μεγάλο ακροφύσιο (σε υψηλότερες θερμοκρασίες, οι υδρογονάνθρακες απλά αποσυντίθενται). Οι στήλες απόσταξης (μέχρι 40 μέτρα ύψος) αντικαθιστούν σήμερα το σωλήνα για συμπύκνωση και ψύξη ατμών, όπου οι ατμοί διαχωρίζονται και συμπυκνώνονται και ολόκληρες πόλεις από διαφορετικές δεξαμενές είναι κατασκευασμένες για να λαμβάνουν τα παραληφθέντα προϊόντα.
Τι είναι η ισορροπία υλικού;
Η διύλιση πετρελαίου στη Ρωσία παρέχει διαφορετικά υλικά ισοζύγια στην ατμοσφαιρική απόσταξη πρώτων υλών από συγκεκριμένο τομέα. Αυτό σημαίνει ότι στην έξοδο μπορούν να ληφθούν διαφορετικές αναλογίες για διαφορετικά κλάσματα - βενζίνη, κηροζίνη, ντίζελ, καύσιμο πετρέλαιο, σχετικό αέριο.
Για παράδειγμα, για το πετρέλαιο της Δυτικής Σιβηρίας, η απόδοση του αερίου και οι απώλειες είναι ένα τοις εκατό, αντίστοιχα, κλάσματα βενζίνης (που απελευθερώνονται σε θερμοκρασίες από περίπου 62 έως 180 ° C) καταλαμβάνουν περίπου 19%, κηροζίνη - περίπου 9.5% , πετρέλαιο - σχεδόν 50 τοις εκατό (που διατίθενται σε θερμοκρασίες από 240 έως 350 βαθμούς). Τα υλικά που προκύπτουν υποβάλλονται σχεδόν πάντα σε πρόσθετη επεξεργασία, καθώς δεν πληρούν τις λειτουργικές απαιτήσεις για τις ίδιες μηχανές μηχανών.
Λιγότερη παραγωγή αποβλήτων
Η επεξεργασία με έλαιο του ελαίου βασίζεται στην αρχή των βρασμένων ουσιών σε χαμηλότερη θερμοκρασία με μείωση της πίεσης. Για παράδειγμα, μερικοί υδρογονάνθρακες σε λάδι βράζουν μόνο στους 450 ° C (ατμοσφαιρική πίεση), αλλά μπορούν να αναγκαστούν να βράσουν στους 325 ° C αν μειωθεί η πίεση. Η επεξεργασία κενού των πρώτων υλών πραγματοποιείται σε περιστροφικούς εξατμιστήρες υπό κενό, οι οποίοι αυξάνουν την ταχύτητα απόσταξης και καθιστούν δυνατή την απόκτηση κηροζίνης, παραφινών, καυσίμων, ελαίων από καύσιμο πετρέλαιο και περαιτέρω χρήση βαρέων υπολειμμάτων (πίσσα) για την παραγωγή πίσσας. Η απόσταξη κενού, σε σύγκριση με την ατμοσφαιρική επεξεργασία, παράγει λιγότερα απόβλητα.
Η ανακύκλωση σας επιτρέπει να έχετε υψηλής ποιότητας βενζίνες
Η δευτερογενής διαδικασία διύλισης πετρελαίου επινοήθηκε προκειμένου να ληφθεί περισσότερο καύσιμο κινητήρων από την ίδια πρώτη ύλη λόγω της επίδρασης στα μόρια πετρελαϊκών υδρογονανθράκων, τα οποία αποκτούν τύπους που είναι περισσότερο κατάλληλοι για οξείδωση. Η ανακύκλωση περιλαμβάνει διάφορους τύπους αποκαλούμενων "ρωγμών", συμπεριλαμβανομένων των υδρογονοπυρόλυσης, θερμικών και καταλυτικών επιλογών. Αυτή η διαδικασία αρχικά επινοήθηκε στη Ρωσία, το 1891, από έναν μηχανικό V. Shukhov. Πρόκειται για διάσπαση των υδρογονανθράκων σε μορφές με λιγότερα άτομα άνθρακα σε ένα μόριο.
Επεξεργασία πετρελαίου και αερίου στους 600 βαθμούς Κελσίου
Η αρχή της λειτουργίας των μονάδων πυρόλυσης είναι περίπου η ίδια με τις ρυθμίσεις της ατμοσφαιρικής πίεσης των φυτών κενού. Αλλά εδώ η επεξεργασία πρώτων υλών, η οποία αντιπροσωπεύεται συχνότερα από καύσιμο πετρέλαιο, πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες κοντά στους 600 βαθμούς Κελσίου. Υπό την επίδραση αυτή, οι υδρογονάνθρακες που συνθέτουν τη μάζα πετρελαίου διαλύονται σε μικρότερες, εκ των οποίων αποτελείται η ίδια κηροζίνη ή βενζίνη. Η θερμική πυρόλυση βασίζεται σε επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας και δίνει βενζίνη με μεγάλη ποσότητα ακαθαρσιών, καταλυτική πυρόλυση και σε θερμική επεξεργασία, αλλά με την προσθήκη καταλυτών (για παράδειγμα, ειδικής σκόνης αργίλου), που επιτρέπει την απόκτηση περισσότερης βενζίνης καλής ποιότητας.
Υδρογονοπυρόλυση: κύριοι τύποι
Η παραγωγή πετρελαίου και η διύλιση σήμερα μπορεί να περιλαμβάνουν διάφορους τύπους υδρογονοπυρόλυσης, ο οποίος είναι ένας συνδυασμός διαδικασιών υδρογονοκατεργασίας, η κατανομή των μεγάλων μορίων υδρογονανθράκων σε μικρότερες και ο κορεσμός των ακόρεστων υδρογονανθράκων με υδρογόνο. Η υδροπυρόλυση είναι εύκολη (πίεση 5 MPa, θερμοκρασία περίπου 400 C, χρησιμοποιείται ένας αντιδραστήρας, αποδίδεται κυρίως καύσιμο ντίζελ και υλικό για καταλυτική πυρόλυση) και σκληρό (πίεση 10 MPa, θερμοκρασία περίπου 400 C, αρκετοί αντιδραστήρες, ντίζελ, βενζίνη και κηροζίνη κλάσματα). Η καταλυτική υδρογονοπυρόλυση επιτρέπει την παραγωγή ενός αριθμού ελαίων με συντελεστές υψηλού ιξώδους και χαμηλή περιεκτικότητα αρωματικών υδρογονανθράκων και υδρογονανθράκων τύπου θείου.
Επιπλέον, η διύλιση πετρελαίου μπορεί να χρησιμοποιήσει τις ακόλουθες διαδικασίες:
- Βιασμός.Στην περίπτωση αυτή, σε θερμοκρασίες έως 500 C και πιέσεις που κυμαίνονται από μισό έως τρία MPa, δευτερογενή ασφαλτικά, αέρια υδρογονανθράκων και βενζίνη λαμβάνονται από πρώτες ύλες με διάσπαση παραφινών και ναφθενών.
- Η καύση των υπολειμμάτων βαρέως πετρελαίου είναι βαθιά εξευγενισμός του πετρελαίου όταν οι πρώτες ύλες επεξεργάζονται σε θερμοκρασίες κοντά στους 500 ° C υπό πίεση 0,65 MPa για την παραγωγή συστατικών πετρελαίου πετρελαίου και οπτάνθρακα πετρελαίου. Τα στάδια της διαδικασίας τελειώνουν με ένα "κέικ κέικ", το οποίο προηγείται (σε αντίστροφη σειρά) με συμπύκνωση, πολυσυμπύκνωση, αρωματοποίηση, κυκλοποίηση, αφυδρογόνωση και πυρόλυση. Επιπλέον, το προϊόν υπόκειται επίσης σε ξήρανση και φρύξη.
- Μεταρρύθμιση. Αυτή η μέθοδος επεξεργασίας πετρελαϊκών προϊόντων επινοήθηκε στη Ρωσία το 1911, ο μηχανικός Ν. Zelinsky. Σήμερα, η αναμόρφωση του καταλυτικού σχεδίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή αρωματικών υδρογονανθράκων και βενζινών υψηλής ποιότητας καθώς και αερίου που περιέχει υδρογόνο από κλάσματα λιγροΐνης και βενζίνης για μετέπειτα επεξεργασία σε υδροπυρόλυση.
- Ισομερισμός. Η επεξεργασία πετρελαίου και αερίου στην περίπτωση αυτή περιλαμβάνει την απόκτηση ισομερούς από μια χημική ένωση λόγω αλλαγών στον σκελετό άνθρακα μιας ουσίας. Έτσι, από τα συστατικά πετρελαίου υψηλού οκτανίου, τα συστατικά υψηλού οκτανίου απομονώνονται για την παραγωγή εμπορεύσιμων βενζινών.
- Αλκυλίωση. Αυτή η διαδικασία βασίζεται στην ενσωμάτωση υποκαταστατών αλκυλίου σε ένα οργανικό μόριο. Έτσι, τα συστατικά για βενζίνες υψηλού οκτανίου λαμβάνονται από αέρια ακόρεστων υδρογονανθράκων.
Προσπάθεια για ευρωπαϊκά πρότυπα
Η τεχνολογία επεξεργασίας πετρελαίου και αερίου στο διυλιστήριο συνεχώς βελτιώνεται. Έτσι, στις εγχώριες επιχειρήσεις σημειώθηκε αύξηση της αποδοτικότητας της επεξεργασίας των πρώτων υλών από τις παραμέτρους: το βάθος της επεξεργασίας, η αύξηση της επιλογής ελαφρών πετρελαϊκών προϊόντων, η μείωση των ανεπανόρθωτων απωλειών κλπ. Τα σχέδια των διυλιστηρίων για τα 10-20 του εικοστού πρώτου αιώνα περιλαμβάνουν μια περαιτέρω αύξηση του βάθους επεξεργασίας (έως 88% , τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων στα ευρωπαϊκά πρότυπα, τη μείωση των τεχνολογικών επιπτώσεων στο περιβάλλον.
