L'olio è un minerale, che è un liquido oleoso insolubile in acqua, che può essere quasi incolore o marrone scuro. Le proprietà e i metodi della raffinazione del petrolio dipendono dalla percentuale di idrocarburi prevalentemente nella sua composizione, che varia in diversi campi.
Quindi, nel deposito di Sosninskoye (Siberia), gli alcani (gruppo paraffina) occupano una quota del 52 percento, i cicloalcani - circa il 36%, gli idrocarburi aromatici - il 12 percento. E, ad esempio, nel deposito di Romashkinskoye (Tatarstan), la percentuale di alcani e carboni aromatici è più alta, rispettivamente del 55 e del 18 percento, mentre i cicloalcani hanno una quota del 25 percento. Oltre agli idrocarburi, questa materia prima può includere zolfo, composti azotati, impurità minerali, ecc.
Il petrolio fu prima "raffinato" nel 1745 in Russia
Nella sua forma grezza, questa risorsa naturale non viene utilizzata. Per ottenere prodotti tecnicamente preziosi (solventi, carburanti, componenti per la produzione chimica), l'olio viene raffinato con metodi primari o secondari. I tentativi di convertire queste materie prime furono fatti già verso la metà del diciottesimo secolo, quando, oltre alle candele e alle torce utilizzate dalla popolazione, nelle lampade di alcune chiese si usava "olio di garne", che era una miscela di olio vegetale e olio raffinato.
Opzioni di raffinazione del petrolio
La raffinazione spesso non è direttamente coinvolta nei processi di raffinazione del petrolio. Piuttosto, questa è una fase preliminare, che può consistere in:
- Pulizia chimica quando l'olio è esposto a oleum e acido solforico concentrato. Questo rimuove gli idrocarburi aromatici e insaturi.
- Trattamento di adsorbimento. Qui, le resine e gli acidi possono essere rimossi dai prodotti petroliferi mediante trattamento con aria calda o passaggio di olio attraverso un adsorbente.
- Trattamento catalitico - lieve idrogenazione per rimuovere azoto e composti solforati.
- Pulizia fisica e chimica. In questo caso, i componenti in eccesso vengono rilasciati selettivamente mediante solventi. Ad esempio, il solvente polare fenolo viene utilizzato per rimuovere i composti azotati e solforati, mentre i solventi non polari - butano e propano - emettono catrame, idrocarburi aromatici, ecc.
Nessun cambiamento chimico ...
La raffinazione del petrolio attraverso i processi primari non implica trasformazioni chimiche della materia prima. Qui, il minerale è semplicemente diviso nei suoi componenti costitutivi. Il primo dispositivo di distillazione dell'olio fu inventato nel 1823, nell'impero russo. I fratelli Dubinin intuirono di mettere la caldaia nella fornace del riscaldamento, da dove il tubo passava attraverso un barile di acqua fredda in un contenitore vuoto. Nella caldaia del forno, l'olio veniva riscaldato, fatto passare attraverso un "frigorifero" e fatto precipitare.
Metodi moderni di preparazione delle materie prime
Oggi, nei complessi di raffinazione del petrolio, la tecnologia della raffinazione del petrolio inizia con un'ulteriore purificazione, durante la quale il prodotto viene disidratato su dispositivi ELOU (impianti elettrici di dissalazione), liberato da impurità meccaniche e carboidrati leggeri (C1 - C4). Quindi le materie prime possono andare alla distillazione atmosferica o alla distillazione sotto vuoto. Nel primo caso, l'attrezzatura di fabbrica in base al principio di funzionamento ricorda quella utilizzata nel lontano 1823.
Solo la raffineria di petrolio sembra diversa. Nell'azienda ci sono stufe, di dimensioni simili alle case senza finestre, realizzate con i migliori mattoni refrattari.Al loro interno ci sono tubi da molti chilometri, in cui l'olio si muove ad alta velocità (2 metri al secondo) e viene riscaldato a 300-325 C con una fiamma da un ugello di grandi dimensioni (a temperature più elevate, gli idrocarburi si decompongono semplicemente). Le colonne di distillazione (alte fino a 40 metri) stanno sostituendo il tubo per la condensazione e il raffreddamento dei vapori oggi, dove i vapori sono separati e condensati e intere città da diversi serbatoi vengono costruite per ricevere i prodotti ricevuti.
Cos'è l'equilibrio materiale?
La raffinazione del petrolio in Russia offre diversi equilibri materiali nella distillazione atmosferica di materie prime provenienti da un determinato campo. Ciò significa che all'uscita si possono ottenere diverse proporzioni per diverse frazioni: benzina, cherosene, diesel, olio combustibile, gas associato.
Ad esempio, per il petrolio della Siberia occidentale, il rendimento e le perdite di gas sono rispettivamente dell'uno percento, le frazioni di benzina (rilasciate a temperature da circa 62 a 180 ° C) occupano circa il 19%, cherosene - circa il 9,5%, frazione diesel - 19% , olio combustibile - quasi il 50 percento (assegnato a temperature da 240 a 350 gradi). I materiali risultanti sono quasi sempre sottoposti a ulteriore elaborazione, poiché non soddisfano i requisiti operativi per gli stessi motori della macchina.
Meno produzione di rifiuti
Il trattamento sotto vuoto dell'olio si basa sul principio delle sostanze bollenti a temperatura più bassa con una diminuzione della pressione. Ad esempio, alcuni idrocarburi nell'olio bollono solo a 450 ° C (pressione atmosferica), ma possono essere forzati a bollire a 325 ° C se la pressione viene ridotta. La lavorazione sotto vuoto delle materie prime viene effettuata in evaporatori rotanti sotto vuoto, che aumentano la velocità di distillazione e consentono di ottenere ceresine, paraffine, carburanti, olii da olio combustibile e utilizzare ulteriormente i residui pesanti (catrame) per la produzione di bitume. La distillazione sotto vuoto, rispetto alla lavorazione atmosferica, produce meno rifiuti.
Il riciclaggio ti consente di ottenere benzina di alta qualità
Il processo di raffinazione del petrolio secondario è stato inventato per ottenere più carburante per motori dalla stessa materia prima a causa dell'effetto sulle molecole degli idrocarburi del petrolio, che acquisiscono formule più adatte all'ossidazione. Il riciclaggio comprende vari tipi di cosiddetti "cracking", comprese le opzioni di hydrocracking, termico e catalitico. Questo processo fu anche originariamente inventato in Russia, nel 1891, da un ingegnere V. Shukhov. È una scissione di idrocarburi in forme con meno atomi di carbonio in una molecola.
Lavorazione di petrolio e gas a 600 gradi Celsius
Il principio di funzionamento degli impianti di cracking è approssimativamente lo stesso delle impostazioni della pressione atmosferica degli impianti a vuoto. Ma qui la lavorazione delle materie prime, che è spesso rappresentata dall'olio combustibile, viene effettuata a temperature vicine ai 600 C. Sotto questa influenza, gli idrocarburi che compongono la massa di olio combustibile si dividono in più piccoli, di cui è costituito lo stesso cherosene o benzina. Il cracking termico si basa sul trattamento ad alta temperatura e fornisce benzina con una grande quantità di impurità, cracking catalitico anche sul trattamento termico, ma con l'aggiunta di catalizzatori (ad esempio polvere speciale di argilla), che consente di ottenere più benzina di buona qualità.
Hydrocracking: tipi principali
La produzione e la raffinazione del petrolio oggi possono includere vari tipi di idrocracking, che è una combinazione di processi di idrotrattamento, la scomposizione di grandi molecole di idrocarburi in più piccole e la saturazione di idrocarburi insaturi con idrogeno. L'idrocracking è facile (pressione 5 MPa, temperatura circa 400 C, viene utilizzato un reattore, risulta principalmente gasolio e materiale per cracking catalitico) e duro (pressione 10 MPa, temperatura è di circa 400 C, si ottengono diversi reattori, diesel, benzina e cherosene frazioni). L'idrocracking catalitico consente la produzione di numerosi oli con elevati coefficienti di viscosità e un basso contenuto di idrocarburi aromatici e di zolfo.
La raffinazione del petrolio, inoltre, può utilizzare i seguenti processi:
- Visbreaking.In questo caso, a temperature fino a 500 C e pressioni che vanno da metà a tre MPa, gli asfalteni secondari, i gas idrocarburici e la benzina sono ottenuti da materie prime mediante scissione di paraffine e nafteni.
- La cokificazione di residui di olio pesante è una raffinazione del petrolio profonda quando le materie prime vengono lavorate a temperature vicine a 500 C sotto una pressione di 0,65 MPa per produrre componenti di gasolio e coke di petrolio. Le fasi del processo terminano con una "torta di coca cola", che è preceduta (in ordine inverso) da densificazione, policondensazione, aromatizzazione, ciclizzazione, deidrogenazione e screpolature. Inoltre, il prodotto è anche soggetto ad essiccazione e calcinazione.
- Riforma. Questo metodo di lavorazione dei prodotti petroliferi fu inventato in Russia nel 1911, l'ingegnere N. Zelinsky. Oggi, la riforma del piano catalitico viene utilizzata per ottenere idrocarburi aromatici e benzine di alta qualità, nonché gas contenente idrogeno da frazioni di ligroina e benzina per la successiva lavorazione in idrocracking.
- Isomerizzazione. L'elaborazione di petrolio e gas in questo caso comporta l'ottenimento di un isomero da un composto chimico a causa di cambiamenti nello scheletro di carbonio di una sostanza. Quindi dai componenti dell'olio ad alto numero di ottano, i componenti ad alto numero di ottano sono isolati per produrre benzina commerciale.
- Alchilazione. Questo processo si basa sull'incorporazione di sostituenti alchilici in una molecola organica. Pertanto, i componenti per le benzine ad alto numero di ottano sono ottenuti da gas idrocarburi insaturi.
Alla ricerca di standard europei
La tecnologia di raffinazione del petrolio e del gas nella raffineria viene costantemente migliorata. Quindi, nelle imprese domestiche, un aumento dell'efficienza della lavorazione delle materie prime è stato notato da parametri: la profondità della lavorazione, un aumento della selezione di prodotti petroliferi leggeri, una diminuzione delle perdite irrecuperabili e altri. I piani degli impianti per gli anni 10-20 del ventunesimo secolo includono un ulteriore aumento della profondità di lavorazione (fino all'88%) , migliorando la qualità dei prodotti secondo gli standard europei, riducendo l'impatto tecnologico sull'ambiente.
