Olej jest minerałem, który jest nierozpuszczalną oleistą cieczą w wodzie, która może być prawie bezbarwna lub ciemnobrązowa. Właściwości i metody rafinacji ropy naftowej zależą od zawartości procentowej głównie węglowodorów w jej składzie, która jest różna w różnych polach.
Tak więc w złożu Sosninskoye (Syberia) alkany (grupa parafinowa) zajmują 52%, cykloalkany - około 36%, węglowodory aromatyczne - 12%. I na przykład w złożu Romashkinskoye (Tatarstan) udział alkanów i węgli aromatycznych jest wyższy - odpowiednio 55 i 18 procent, podczas gdy cykloalkany mają udział 25 procent. Oprócz węglowodorów ten surowiec może obejmować siarkę, związki azotu, zanieczyszczenia mineralne itp.
Ropa została po raz pierwszy „oczyszczona” w 1745 r. W Rosji
W swojej surowej postaci ten zasób naturalny nie jest wykorzystywany. Aby uzyskać cenne technicznie produkty (rozpuszczalniki, paliwa silnikowe, komponenty do produkcji chemicznej), olej rafinuje się metodami pierwotnymi lub wtórnymi. Próby przetworzenia tych surowców podjęto już w połowie XVIII wieku, kiedy oprócz świec i pochodni używanych przez ludność, w lampach wielu kościołów stosowano „olej garne”, który był mieszaniną oleju roślinnego i oleju rafinowanego.
Opcje rafinacji ropy naftowej
Rafinacja często nie jest bezpośrednio zaangażowana w procesy rafinacji ropy naftowej. Jest to raczej etap wstępny, który może obejmować:
- Czyszczenie chemiczne, gdy olej jest narażony na oleum i stężony kwas siarkowy. Usuwa to aromatyczne i nienasycone węglowodory.
- Leczenie adsorpcyjne. Tutaj żywice i kwasy można usuwać z produktów ropopochodnych przez obróbkę gorącym powietrzem lub przepuszczając olej przez adsorbent.
- Obróbka katalityczna - łagodne uwodornienie w celu usunięcia związków azotu i siarki.
- Czyszczenie fizyczne i chemiczne. W takim przypadku nadmiar składników jest selektywnie uwalniany za pomocą rozpuszczalników. Na przykład fenol rozpuszczalnika polarnego stosuje się do usuwania związków azotu i siarki, natomiast rozpuszczalniki niepolarne - butan i propan - emitują smołę, węglowodory aromatyczne itp.
Bez zmian chemicznych ...
Rafinacja ropy naftowej w procesach pierwotnych nie implikuje chemicznych przemian surowca. Tutaj minerał dzieli się po prostu na jego składniki. Pierwsze urządzenie do destylacji ropy naftowej zostało wynalezione w 1823 r. W Imperium Rosyjskim. Bracia Dubinin zgadli, że należy umieścić kocioł w piecu grzewczym, skąd rura przeszła przez beczkę zimnej wody do pustego pojemnika. W kotle piecowym olej ogrzewano, przepuszczano przez „lodówkę” i wytrącano.
Nowoczesne metody przygotowania surowców
Dzisiaj, w kompleksach rafinacji ropy naftowej, technologia rafinacji ropy rozpoczyna się od dodatkowego oczyszczania, podczas którego produkt jest odwadniany na urządzeniach ELOU (zakłady odsalania elektrycznego), wolny od zanieczyszczeń mechanicznych i lekkich węglowodanów (C1 - C4). Następnie surowce mogą przejść do destylacji atmosferycznej lub destylacji próżniowej. W pierwszym przypadku wyposażenie fabryczne na zasadzie działania przypomina to, które było używane już w 1823 roku.
Tylko sama rafineria ropy naftowej wygląda inaczej. W przedsiębiorstwie znajdują się piece, wielkości przypominające domy bez okien, wykonane z najlepszych cegieł ogniotrwałych.Wewnątrz znajdują się rury wielokilometrowe, w których olej porusza się z dużą prędkością (2 metry na sekundę) i jest podgrzewany do 300-325 C płomieniem z dużej dyszy (w wyższych temperaturach węglowodory po prostu rozkładają się). Kolumny destylacyjne (do 40 metrów wysokości) zastępują dziś rurę do kondensacji i chłodzenia par, gdzie pary są oddzielane i skraplane, a całe miasta z różnych zbiorników są budowane w celu odbioru otrzymanych produktów.
Co to jest równowaga materialna?
Rafinacja ropy naftowej w Rosji daje różny bilans materiałowy w destylacji atmosferycznej surowców z określonego pola. Oznacza to, że na wyjściu można uzyskać różne proporcje dla różnych frakcji - benzyny, nafty, oleju napędowego, oleju opałowego, związanego gazu.
Na przykład w przypadku oleju z Zachodniej Syberii wydajność i straty gazu wynoszą odpowiednio jeden procent, frakcje benzyny (uwalniane w temperaturach od około 62 do 180 ° C) zajmują około 19%, nafta - około 9,5%, frakcja oleju napędowego - 19% , olej opałowy - prawie 50 procent (przydzielany w temperaturach od 240 do 350 stopni). Otrzymane materiały prawie zawsze poddawane są dodatkowej obróbce, ponieważ nie spełniają wymagań operacyjnych dla tych samych silników maszynowych.
Mniejsza produkcja odpadów
Próżniowa obróbka oleju opiera się na zasadzie wrzenia substancji w niższej temperaturze przy spadku ciśnienia. Na przykład niektóre węglowodory w oleju wrzą tylko w temperaturze 450 ° C (ciśnienie atmosferyczne), ale mogą zostać zmuszone do wrzenia w temperaturze 325 ° C, jeśli ciśnienie zostanie obniżone. Przetwarzanie próżniowe surowców odbywa się w obrotowych wyparkach próżniowych, które zwiększają szybkość destylacji i umożliwiają otrzymywanie cerezyn, parafin, paliw, olejów z oleju opałowego i dalsze wykorzystywanie ciężkiej pozostałości (smoły) do produkcji bitumu. Destylacja próżniowa, w porównaniu z przetwarzaniem atmosferycznym, wytwarza mniej odpadów.
Recykling pozwala uzyskać wysokiej jakości benzyny
Drugi proces rafinacji ropy naftowej został wynaleziony w celu uzyskania większej ilości paliwa silnikowego z tego samego surowca ze względu na wpływ na cząsteczki węglowodorów ropopochodnych, które uzyskują formuły bardziej odpowiednie do utleniania. Recykling obejmuje różne rodzaje tak zwanego „krakowania”, w tym opcje hydrokrakowania, termiczne i katalityczne. Proces ten został pierwotnie wynaleziony w Rosji w 1891 r. Przez inżyniera V. Szuchowa. Jest to rozszczepienie węglowodorów na formy o mniejszej liczbie atomów węgla w jednej cząsteczce.
Przetwarzanie ropy i gazu w temperaturze 600 stopni Celsjusza
Zasada działania instalacji do krakowania jest w przybliżeniu taka sama jak ustawienia ciśnienia atmosferycznego w instalacjach próżniowych. Ale tutaj przetwarzanie surowców, które najczęściej reprezentowane jest przez olej opałowy, odbywa się w temperaturach zbliżonych do 600 C. Pod tym wpływem węglowodory tworzące masę oleju opałowego rozpadają się na mniejsze, z których składa się ta sama nafta lub benzyna. Kraking termiczny opiera się na obróbce w wysokiej temperaturze i daje benzynę z dużą ilością zanieczyszczeń, kraking katalityczny również podczas obróbki cieplnej, ale z dodatkiem katalizatorów (na przykład specjalnego pyłu glinowego), co pozwala uzyskać więcej benzyny dobrej jakości.
Hydrokraking: główne typy
Obecnie produkcja i rafinacja ropy naftowej może obejmować różne rodzaje hydrokrakingu, które są połączeniem procesów hydrorafinacji, rozpadu dużych cząsteczek węglowodorów na mniejsze i nasycenia nienasyconych węglowodorów wodorem. Hydrokraking jest łatwy (ciśnienie 5 MPa, temperatura około 400 ° C, używany jest jeden reaktor, okazuje się, że głównie olej napędowy i materiał do krakowania katalitycznego) i twardy (ciśnienie 10 MPa, temperatura wynosi około 400 ° C, otrzymuje się kilka reaktorów, olej napędowy, benzynę i naftę frakcje). Katalityczne hydrokrakowanie umożliwia wytwarzanie szeregu olejów o wysokich współczynnikach lepkości i niskiej zawartości węglowodorów aromatycznych i siarkowych.
Rafinacja ropy naftowej może ponadto wykorzystywać następujące procesy:
- Visbreaking.W tym przypadku, w temperaturach do 500 ° C i ciśnieniach w zakresie od połowy do trzech MPa, wtórne asfalteny, gazy węglowodorowe i benzyna są uzyskiwane z surowców przez rozszczepianie parafin i naftenów.
- Koksowanie ciężkich pozostałości oleju jest głęboką rafinacją ropy naftowej, gdy surowce są przetwarzane w temperaturach zbliżonych do 500 ° C pod ciśnieniem 0,65 MPa w celu wytworzenia składników oleju napędowego i koksu naftowego. Etapy procesu kończą się „ciastem koksowym”, które poprzedza (w odwrotnej kolejności) zagęszczanie, polikondensację, aromatyzację, cyklizację, odwodornianie i krakowanie. Ponadto produkt podlega również suszeniu i kalcynacji.
- Reformowanie. Ta metoda przetwarzania produktów ropopochodnych została wynaleziona w Rosji w 1911 r. Przez inżyniera N. Zelinsky'ego. Obecnie reformowanie planu katalitycznego jest stosowane w celu uzyskania wysokiej jakości węglowodorów aromatycznych i benzyny, a także gazu zawierającego wodór z ligroiny i frakcji benzyny do dalszego przetwarzania w hydrokrakingu.
- izomeryzacja. Przetwarzanie ropy i gazu w tym przypadku obejmuje uzyskanie izomeru ze związku chemicznego z powodu zmian w szkielecie węglowym substancji. Tak więc z wysokooktanowych składników olejowych wysokooktanowe składniki są izolowane w celu wytworzenia sprzedawanych benzyn.
- Alkilacja. Proces ten opiera się na włączeniu podstawników alkilowych do cząsteczki organicznej. Tak więc składniki benzyny wysokooktanowej otrzymuje się z nienasyconych gazów węglowodorowych.
Dążenie do standardów europejskich
Technologia przetwarzania ropy i gazu w rafinerii jest stale doskonalona. Tak więc w przedsiębiorstwach krajowych wzrost wydajności przetwarzania surowców zanotowano według parametrów: głębokości przerobu, wzrostu wyboru lekkich produktów naftowych, spadku nieodwracalnych strat itp. Plany zakładów na lata 10-20 XXI wieku obejmują dalszy wzrost głębokości przerobu (do 88 procent) , poprawiając jakość produktów do standardów europejskich, zmniejszając wpływ technologiczny na środowisko.
