El aceite es un mineral, que es un líquido oleoso insoluble en agua, que puede ser casi incoloro o marrón oscuro. Las propiedades y métodos de refinación de petróleo dependen del porcentaje de hidrocarburos predominantemente en su composición, que varía en diferentes campos.
Entonces, en el depósito de Sosninskoye (Siberia), los alcanos (grupo de parafina) ocupan una parte del 52 por ciento, los cicloalcanos, alrededor del 36%, los hidrocarburos aromáticos, el 12 por ciento. Y, por ejemplo, en el depósito Romashkinskoye (Tatarstán), la proporción de alcanos y carbonos aromáticos es mayor: 55 y 18 por ciento, respectivamente, mientras que los cicloalcanos tienen una proporción del 25 por ciento. Además de los hidrocarburos, esta materia prima puede incluir azufre, compuestos de nitrógeno, impurezas minerales, etc.
El petróleo se "refinó" por primera vez en 1745 en Rusia
En su forma cruda, este recurso natural no se utiliza. Para obtener productos técnicamente valiosos (solventes, combustibles para motores, componentes para la producción química), el petróleo se refina utilizando métodos primarios o secundarios. Los intentos de convertir estas materias primas se realizaron a mediados del siglo XVIII, cuando, además de las velas y antorchas utilizadas por la población, se usó "aceite de garne" en las lámparas de varias iglesias, que era una mezcla de aceite vegetal y aceite refinado.
Opciones de refinación de petróleo
La refinación a menudo no está directamente involucrada en los procesos de refinación de petróleo. Más bien, esta es una etapa preliminar, que puede consistir en:
- Limpieza química cuando el aceite está expuesto al oleum y al ácido sulfúrico concentrado. Esto elimina los hidrocarburos aromáticos e insaturados.
- Tratamiento de adsorción. Aquí, las resinas y los ácidos se pueden eliminar de los productos derivados del petróleo mediante el tratamiento con aire caliente o pasando aceite a través de un adsorbente.
- Tratamiento catalítico: hidrogenación suave para eliminar compuestos de nitrógeno y azufre.
- Limpieza física y química. En este caso, el exceso de constituyentes se libera selectivamente por medio de solventes. Por ejemplo, el solvente polar fenol se usa para eliminar compuestos de nitrógeno y azufre, y los solventes no polares - butano y propano - emiten alquitrán, hidrocarburos aromáticos, etc.
Sin cambios químicos ...
La refinación de petróleo a través de procesos primarios no implica transformaciones químicas de la materia prima. Aquí, el mineral simplemente se divide en sus componentes constituyentes. El primer dispositivo de destilación de petróleo fue inventado en 1823, en el Imperio ruso. Los hermanos Dubinin adivinaron poner la caldera en el horno de calentamiento, desde donde la tubería atravesaba un barril de agua fría hasta un recipiente vacío. En la caldera del horno, el aceite se calentó, se pasó por un "refrigerador" y se precipitó.
Métodos modernos de preparación de materias primas.
Hoy, en los complejos de refinación de petróleo, la tecnología de refinación de petróleo comienza con una purificación adicional, durante la cual el producto se deshidrata en dispositivos ELOU (plantas desaladoras eléctricas), liberado de impurezas mecánicas y carbohidratos ligeros (C1 - C4). Entonces las materias primas pueden ir a destilación atmosférica o destilación al vacío. En el primer caso, el equipo de la fábrica por el principio de funcionamiento se asemeja al que se usaba ya en 1823.
Solo la refinería de petróleo en sí se ve diferente. En la empresa hay estufas, de tamaño similar a las casas sin ventanas, hechas de los mejores ladrillos refractarios.Dentro de ellos hay tuberías de varios kilómetros, en las que el petróleo se mueve a alta velocidad (2 metros por segundo) y se calienta a 300-325 C con una llama de una boquilla grande (a temperaturas más altas, los hidrocarburos simplemente se descomponen). Las columnas de destilación (hasta 40 metros de altura) están reemplazando la tubería para la condensación y enfriamiento de los vapores hoy, donde los vapores se separan y condensan, y se construyen ciudades enteras de diferentes tanques para recibir los productos recibidos.
¿Qué es el equilibrio material?
La refinación de petróleo en Rusia proporciona diferentes equilibrios de materiales en la destilación atmosférica de materias primas de un campo en particular. Esto significa que en la salida se pueden obtener diferentes proporciones para diferentes fracciones: gasolina, queroseno, diesel, fuel oil, gas asociado.
Por ejemplo, para el petróleo de Siberia Occidental, el rendimiento y las pérdidas de gas son del uno por ciento, respectivamente, las fracciones de gasolina (liberadas a temperaturas de aproximadamente 62 a 180 C) ocupan aproximadamente el 19%, queroseno - aproximadamente el 9,5%, fracción de diesel - 19% , fuel oil - casi 50 por ciento (asignado a temperaturas de 240 a 350 grados). Los materiales resultantes casi siempre están sujetos a procesamiento adicional, ya que no cumplen con los requisitos operativos para los mismos motores de máquina.
Menos producción de residuos
El procesamiento al vacío del aceite se basa en el principio de hervir sustancias a una temperatura más baja con una disminución de la presión. Por ejemplo, algunos hidrocarburos en el aceite hierven solo a 450 ° C (presión atmosférica), pero pueden forzarse a hervir a 325 ° C si se baja la presión. El procesamiento al vacío de las materias primas se lleva a cabo en evaporadores rotativos al vacío, que aumentan la velocidad de destilación y permiten obtener ceresinas, parafinas, combustibles, aceites de fuel oil, y utilizar los residuos pesados (alquitrán) para la producción de betún. La destilación al vacío, en comparación con el procesamiento atmosférico, produce menos residuos.
Reciclar le permite obtener gasolinas de alta calidad.
El proceso secundario de refinación de petróleo se inventó para obtener más combustible de motor de la misma materia prima debido al efecto sobre las moléculas de hidrocarburos de petróleo, que adquieren fórmulas que son más adecuadas para la oxidación. El reciclaje incluye varios tipos de los llamados "craqueo", incluidas las opciones de hidrocraqueo, térmico y catalítico. Este proceso también fue inventado originalmente en Rusia, en 1891, por un ingeniero V. Shukhov. Es una división de hidrocarburos en formas con menos átomos de carbono en una molécula.
Procesamiento de petróleo y gas a 600 grados centígrados
El principio de funcionamiento de las plantas de craqueo es aproximadamente el mismo que el de la presión atmosférica de las plantas de vacío. Pero aquí el procesamiento de las materias primas, que a menudo se representa con fuel oil, se lleva a cabo a temperaturas cercanas a los 600 C. Bajo esta influencia, los hidrocarburos que componen la masa de fuel oil se descomponen en otros más pequeños, en los que consiste el mismo queroseno o gasolina. El craqueo térmico se basa en el tratamiento a alta temperatura y proporciona gasolina con una gran cantidad de impurezas, el craqueo catalítico también en el tratamiento térmico, pero con la adición de catalizadores (por ejemplo, polvo especial de arcilla), que permite obtener más gasolina de buena calidad.
Hidrocraqueo: tipos principales
La producción y el refinado de petróleo en la actualidad pueden incluir varios tipos de hidrocraqueo, que es una combinación de procesos de hidrotratamiento, la descomposición de moléculas grandes de hidrocarburos en pequeñas y la saturación de hidrocarburos insaturados con hidrógeno. El hidrocraqueo es fácil (presión 5 MPa, temperatura de aproximadamente 400 C, se usa un reactor, resulta principalmente combustible diesel y material para craqueo catalítico) y duro (presión 10 MPa, temperatura es de aproximadamente 400 C, se obtienen varios reactores, diesel, gasolina y queroseno fracciones). El hidrocraqueo catalítico permite la producción de varios aceites con altos coeficientes de viscosidad y un bajo contenido de hidrocarburos aromáticos y de azufre.
La refinación de petróleo, además, puede usar los siguientes procesos:
- Visbreaking.En este caso, a temperaturas de hasta 500 ° C y presiones que oscilan entre la mitad y tres MPa, se obtienen asfaltenos secundarios, gases de hidrocarburos y gasolina de las materias primas mediante la división de parafinas y naftenos.
- La cocción de residuos de petróleo pesado es una refinación profunda del petróleo cuando las materias primas se procesan a temperaturas cercanas a 500 C bajo una presión de 0.65 MPa para producir componentes de gasóleo y coque de petróleo. Las etapas del proceso finalizan con una "torta de coque", precedida (en orden inverso) por densificación, policondensación, aromatización, ciclación, deshidrogenación y agrietamiento. Además, el producto también está sujeto a secado y calcinación.
- Reformando. Este método de procesamiento de productos derivados del petróleo fue inventado en Rusia en 1911, el ingeniero N. Zelinsky. Hoy en día, la reforma del plan catalítico se utiliza para obtener hidrocarburos y gasolinas aromáticas de alta calidad, así como también gas que contiene hidrógeno de fracciones de ligroína y gasolina para su posterior procesamiento en hidrocraqueo.
- Isomerización. El procesamiento de petróleo y gas en este caso implica la obtención de un isómero a partir de un compuesto químico debido a los cambios en el esqueleto de carbono de una sustancia. Entonces, a partir de componentes de aceite de alto octanaje, los componentes de alto octanaje se aíslan para producir gasolinas comerciales.
- Alquilación Este proceso se basa en la incorporación de sustituyentes alquilo en una molécula orgánica. Por lo tanto, los componentes para gasolinas de alto octanaje se obtienen a partir de gases de hidrocarburos insaturados.
Luchando por los estándares europeos
La tecnología de procesamiento de petróleo y gas en la refinería se mejora constantemente. Entonces, en las empresas nacionales hubo un aumento en la eficiencia del procesamiento de materias primas por parámetros: la profundidad del procesamiento, un aumento en la selección de productos derivados del petróleo livianos, una disminución en las pérdidas irrecuperables, etc. Los planes de las refinerías para los años 10-20 del siglo XXI incluyen un aumento adicional en la profundidad del procesamiento (hasta 88 por ciento) , mejorando la calidad de los productos a los estándares europeos, reduciendo el impacto tecnológico en el medio ambiente.
