Olja är ett mineral, som är en olöslig oljig vätska i vatten, som kan vara nästan färglös eller mörkbrun. Egenskaperna och metoderna för oljeraffinering beror på andelen övervägande kolväten i dess sammansättning, som varierar i olika fält.
Så i Sosninskoye-insättningen (Sibirien) upptar alkaner (paraffingrupp) en andel på 52 procent, cykloalkaner - cirka 36%, aromatiska kolväten - 12 procent. Och till exempel i Romashkinskoye-insättningen (Tatarstan) är andelen alkaner och aromatiska kolatomer högre - 55 respektive 18 procent, medan cykloalkaner har en andel på 25 procent. Förutom kolväten kan detta råmaterial inkludera svavel, kväveföreningar, mineralföroreningar etc.
Olja "raffinerades" först 1745 i Ryssland
I sin råa form används inte denna naturresurs. För att erhålla tekniskt värdefulla produkter (lösningsmedel, motorbränslen, komponenter för kemisk produktion) raffineras olja med hjälp av primära eller sekundära metoder. Försök att konvertera dessa råvaror gjordes redan i mitten av artonhundratalet, när, förutom ljus och facklor som användes av befolkningen, ”garnolja” användes i lamporna i ett antal kyrkor, som var en blandning av vegetabilisk olja och raffinerad olja.
Alternativ för oljeraffinering
Raffinering är ofta inte direkt involverad i oljeraffineringsprocesser. Snarare är detta en preliminär fas, som kan bestå av:
- Kemisk rengöring när olja utsätts för oleum och koncentrerad svavelsyra. Detta avlägsnar aromatiska och omättade kolväten.
- Adsorptionsbehandling. Här kan hartser och syror avlägsnas från petroleumprodukter genom behandling med varm luft eller genom att leda olja genom ett adsorbent.
- Katalytisk behandling - mild hydrering för att avlägsna kväve- och svavelföreningar.
- Fysisk och kemisk rengöring. I detta fall frigörs överskottsbeståndsdelar selektivt med hjälp av lösningsmedel. Exempelvis används det polära lösningsmedlet fenol för att avlägsna kväve- och svavelföreningar, medan icke-polära lösningsmedel - butan och propan - avger tjära, aromatiska kolväten etc.
Inga kemiska förändringar ...
Oljeraffinering genom primära processer innebär inte kemisk transformation av råmaterialet. Här är mineralet helt enkelt uppdelat i dess beståndsdelar. Den första oljedestillationsanordningen uppfanns 1823 i det ryska imperiet. Dubinin-bröderna gissade att lägga pannan i värmugnen, varifrån röret gick genom ett fat kallt vatten i en tom behållare. I ugnspannan värmdes olja, leddes genom ett "kylskåp" och fälldes ut.
Moderna metoder för framställning av råvaror
I dag, i oljeraffineringskomplex, börjar oljeraffineringstekniken med ytterligare rening, under vilken produkten dehydratiseras på ELOU-enheter (elektriska avsaltningsanläggningar), befriade från mekaniska föroreningar och lätta kolhydrater (C1 - C4). Då kan råvarorna gå till atmosfärisk destillation eller vakuumdestillation. I det första fallet liknar fabriksutrustningen enligt principen om driften det som användes redan 1823.
Endast oljeraffinaderiet i sig ser annorlunda ut. På företaget finns kaminer, i storlek som liknar hus utan fönster, gjorda av de bästa eldfasta tegelstenarna.Inuti dem finns flerkilometerrör, där olja rör sig i hög hastighet (2 meter per sekund) och värms upp till 300-325 ° C med en flamma från ett stort munstycke (vid högre temperaturer sönderdelas kolväten helt enkelt). Destillationskolonner (upp till 40 meter höga) ersätter röret för kondensation och kylning av ångor idag, där ångorna separeras och kondenseras, och hela städer från olika tankar byggs för att ta emot de mottagna produkterna.
Vad är materialbalans?
Oljeraffinering i Ryssland ger olika materialbalanser i den atmosfäriska destillationen av råvaror från ett visst område. Detta innebär att vid utgången olika proportioner kan erhållas för olika fraktioner - bensin, fotogen, diesel, eldningsolja, tillhörande gas.
För exempelvis västsibirisk olja upptar gasutbytet och -förlusterna en procent, bensinfraktioner (frigjord vid temperaturer från cirka 62 till 180 ° C) upptar cirka 19%, fotogen - cirka 9,5%, dieselfraktion - 19% , eldningsolja - nästan 50 procent (fördelat vid temperaturer från 240 till 350 grader). De resulterande materialen utsätts nästan alltid för ytterligare bearbetning, eftersom de inte uppfyller driftskraven för samma maskinmotorer.
Mindre avfallsproduktion
Vakuumbehandling av olja är baserad på principen om kokande ämnen vid en lägre temperatur med en minskning av trycket. Till exempel kokar vissa kolväten i olja endast vid 450 ° C (atmosfärstryck), men de kan tvingas koka vid 325 ° C om trycket sänks. Vakuumbehandling av råmaterial utförs i roterande vakuumindunstare, vilket ökar destillationshastigheten och gör det möjligt att erhålla ceresiner, paraffiner, bränslen, oljor från eldningsolja och använder den tunga återstoden (tjära) vidare för produktion av bitumen. Vakuumdestillation ger mindre avfall jämfört med atmosfärbearbetning.
Återvinning gör att du kan få bensin av hög kvalitet
Den sekundära oljeraffineringsprocessen uppfanns för att få mer motorbränsle från samma råvara på grund av effekten på molekylerna i petroleumkolväten, som erhåller formler som är mer lämpade för oxidation. Återvinning inkluderar olika typer av så kallade "sprickbildning", inklusive hydrokrackning, termiska och katalytiska alternativ. Denna process uppfanns också ursprungligen i Ryssland 1891 av en ingenjör V. Shukhov. Det är en uppdelning av kolväten i former med färre kolatomer i en molekyl.
Olje- och gasbearbetning vid 600 grader Celsius
Principen för drift av krackningsanläggningar är ungefär densamma som atmosfärstryckinställningarna för vakuumanläggningar. Men här utförs bearbetningen av råmaterial, som oftast representeras av eldningsolja, vid temperaturer nära 600 C. Under detta inflytande bryts kolväten som utgör bränslemassan upp i mindre, varav samma fotogen eller bensin består. Termisk krackning baseras på högtemperaturbehandling och ger bensin med en stor mängd föroreningar, katalytisk sprickbildning också på värmebehandling, men med tillsats av katalysatorer (till exempel speciellt leradamm), vilket möjliggör mer bensin av god kvalitet.
Hydrokrackning: huvudtyper
Oljeproduktion och raffinering idag kan innehålla olika typer av hydrokrackning, som är en kombination av hydrobehandlingsprocesser, nedbrytning av stora kolväte-molekyler till mindre och mättnad av omättade kolväten med väte. Hydrokrackning är lätt (tryck 5 MPa, temperatur ca 400 C, en reaktor används, det visar sig främst dieselbränsle och material för katalytisk krackning) och hårt (tryck 10 MPa, temperaturen är ca 400 C, flera reaktorer erhålls, diesel, bensin och fotogen fraktioner). Katalytisk hydrokrackning möjliggör produktion av ett antal oljor med höga viskositetskoefficienter och en låg halt av kolväten av aromatisk typ och svavel.
Oljeraffinering kan dessutom använda följande processer:
- Visbreaking.I detta fall erhålls vid temperaturer upp till 500 ° C och tryck som sträcker sig från halv till tre MPa, sekundära asfaltener, kolväte-gaser och bensin från råmaterial genom uppdelning av paraffiner och naftener.
- Koksning av tunga oljerester är en djup oljeraffinering när råvaror bearbetas vid temperaturer nära 500 C under ett tryck av 0,65 MPa för att producera gasoljekomponenter och petroleumkoks. Stegen i processen slutar med en "kokskaka", som föregås (i omvänd ordning) av förtätning, polykondensering, aromatisering, cyklisering, dehydrogenering och sprickbildning. Dessutom utsätts produkten för torkning och kalcinering.
- Reformering. Denna metod för bearbetning av oljeprodukter uppfanns i Ryssland 1911, ingenjör N. Zelinsky. Idag används reformering av den katalytiska planen för att erhålla högkvalitativa aromatiska kolväten och bensin, såväl som väteinnehållande gas från ligroin- och bensinfraktioner för efterföljande bearbetning vid hydrokrackning.
- Isomerisering. Olje- och gasbearbetning innebär i detta fall att man erhåller en isomer från en kemisk förening på grund av förändringar i ett ämnes kolskelett. Så från högoktanoljekomponenter isoleras högoktankomponenter för att producera säljbara bensiner.
- Alkylering. Denna process är baserad på införlivandet av alkylsubstituenter i en organisk molekyl. Sålunda erhålls komponenter för bensin med högoktan från omättade kolväter.
Strävan efter europeiska standarder
Tekniken för olje- och gasbearbetning vid raffinaderiet förbättras ständigt. Så hos inhemska företag ökade effektiviteten i bearbetning av råvaror med parametrar: bearbetningsdjupet, en ökning i urvalet av lätta oljeprodukter, en minskning av oåterkalleliga förluster, etc. Planernas planer för 10-20-talet av det tjugoförsta århundradet inkluderar en ytterligare ökning av bearbetningsdjupet (upp till 88 procent) , förbättra kvaliteten på produkterna till europeiska standarder, minska den tekniska påverkan på miljön.
