Природные углеводороды

Содержание

Стратегия

Перспективы развития «Газпрома» как одного из лидеров мировой энергетики тесно связаны с совершенствованием переработки углеводородов. Компания нацелена на увеличение глубины переработки и рост объемов производства продукции с повышенной добавочной стоимостью.

Природные углеводороды Что такое газовый конденсат

Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа

  • формат djvu
  • размер 8.27 МБ
  • добавлен 20 октября 2015 г.

М.: Изд-во Красанд, 2011. — 590 с. Настоящая монография представляет собой первую в отечественной научной литературе попытку рассмотреть с единых позиций большую совокупность гомогенно-гетерогенных процессов окислительной конверсии природного газа. В работе представлены основы кинетики газофазных реакций, необходимые для понимания механизма этих процессов. Изложены наиболее важные результаты по конверсии природного газа в оксигенаты, олефины и си…

b192b27.jpg

Формула расчета ГПН

До сих пор в мире нет общих правил вычисления этого параметра. Во всех странах приняты свои методы его расчета. К примеру, в Российской Федерации ГПН рассчитывается как суммарный процентный выхода нефти из общего количества нефтепродуктов за исключением не перерабатываемого остатка. Переработка нефти в России осуществляется с использованием следующей формы расчета ГПН:

ГПН = ((ООПС – ОПМ – ОПП – ОТПСН) / ООПС) * 100%

Где:

  • ООПС – значение общего объема переработанного сырья;
  • ОПМ – значение объема полученного мазута;
  • ОПП – значение объема производственных потерь;
  • ОТПСН – значение объема топлива, потраченного на собственные нужды.

Важнейшие центры по нефтепереработке руководствуются этими данными в разных обозначениях. Остаток зависит не только от используемой технологии переработки продуктов представленного горючего вещества. Существует прямая зависимость от качества самой нефти и направления использования остатка (качество топлива, применяемого в котельной, сырья для производства битума и т.д). ГПН наглядно показывает количество полезных продуктов, которое получается из определенного количества нефти (к примеру, 1 тонны).

Количество нефти измеряется двумя параметрами: баррели (стандарт США) и тонны (европейский стандарт). В Америке нефтепродукты транспортировались в специальных цистернах или бочках. Поэтому проводить измерения было удобно именно по этим емкостям. Отсюда и пошло значение баррель-бочка. В странах Европы транспорт вещества осуществлялся преимущественно морскими путями, поэтому и количество замеряли по весу (водоизмещению).

1 баррель = 0.159 куб. м. = 159 литров.

Формула расчета ГПН

Перерасчет тонн в баррели осуществляется исходя из относительного значения плотности нефти в вакууме при температуре 20 градусов Цельсия. Одна тонна описываемого вещества содержит примерно 6,7-7,6 барреля. Точное значение зависит от плотности нефти. Для марки Urals (Россия) показатель равен 7,16 барреля на 1 тонну. Бензин содержит 8,5 барреля на тонну.

Получаемые в процессе продукты

После прохождения этапа переработки образуются нефтесодержащие отходы: разделенные фракции чистой нефти, имеющие отличный химический состав и способ получения. Среди продуктов переработки нефти выделяются мазут, дизель, а также фракции: газолиновая, лигроиновая, керосиновая. Полученное сырье может использоваться в производстве или энергетике сразу. После прохождения вторичной переработки произойдет повторное разделение сырья на составляющие с учетом специфики производственных процессов.

Определение и формула расчета

Российская нефтеперерабатывающая система все еще имеет значительное наследие от своего советского прошлого. Тогда нефтеперерабатывающие заводы были расположены в относительно отдаленных регионах для обслуживания военно-промышленного комплекса, а добыча мазута поощрялась для поставок тяжелой промышленности. Тем не менее, этот акцент на «тяжелых концах» оставил значительную потребность в модернизации, поскольку Россия вступила в постсоветский период, и спрос на более легкие продукты увеличился. Это повлекло за собой необходимость в увеличении глубины переработки нефти.

Глубина переработки нефти — величина, показывающая отношение объёма продуктов переработки нефти к общему объёму затраченной при переработке нефти. Она рассчитывается по следующей формуле:

Глубина переработки = (Объём переработки — Объём производства мазута — Объём потерь и топлива на собственные нужды) / Объём переработки*100%

При определении и сравнении показателя глубины переработки нефтяного сырья необходимо иметь в виду следующее:

  1. Поскольку показатель глубины переработки нефтяного сырья зависит от потенциального содержания в поступающей нефти светлых фракций, выкипающих до 350оС, то сравнение отдельных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) по этому показателю правомерны только в том случае, если сравниваемые предприятия перерабатывают смеси нефти с примерно одинаковым потенциальным содержанием светлых фракций, выкипающих до 350оС;
  2. При прочих равных условиях показатель глубины переработки нефтяного сырья будет выше на тех НПЗ, которые, наряду с нефтью, перерабатывают газовый конденсат.
  3. Поскольку в зависимости от конъюнктуры внешнего и внутреннего рынка в отдельные месяцы НПЗ увеличивают производство нефтепродуктов, пользующихся повышенным потребительским спросом (топливо технологическое экспортное, вакуумный газойль, мазут судовой, моторное и судовое топлива и т.д.), то эффективность переработки нефтяного сырья на отдельных НПЗ может характеризовать только показатель, рассчитанный на основе предприятия в целом за год и с учетом среднегодового (средневзвешенного) содержания в поставляемой нефти светлых фракций, выкипающих до 350 оС.

В связи с этим, глубина переработки нефти не является универсальным показателем для определения эффективности и технологичности завода.

1. Химический состав нефти

Главными элементами нефти являются углерод и водород. Содержание углерода колеблется от 83 до 87%, водорода от 11 до 14%. Число атомов углерода в углеводородах нефти колеблется от 1 до 50 и более, причём простейшие представители от метана СН4 до бутана С4Н10 в обычных условиях представляют собой газы, а углеводороды с числом атомов углерода более 15 являются твёрдыми веществами. Из этого следует, что нефть представляет собой сложную, жидкую в нормальных условиях смесь органических веществ, в которых растворены различные твёрдые углеводороды и смолистые вещества.

Углеводороды, встречающиеся в нефти, сложны по своей структуре и химическому составу: парафиновые, нафтеновые и ароматические. Они образуют гомологические ряды.

В гомологические ряды входят следующие углеводороды: СnН2n+2 – алканы (насыщенные углеводороды);

СnН2n – нафтены (алициклические углеводороды); СnН2n–6 – арены (ароматические углеводороды).

Топлива для двигателей и большинство смазочных материалов так же, как и нефть, состоят в основном из углеводородов различной молекулярной массы и строения.

Предельные (насыщенные) углеводороды, называемые в органической химии парафинами, имеют общую эмпирическую формулу СnН2n+2 и цепной (незамкнутый) характер соединения атомов углерода в сложных молекулах. Разнообразие свойств парафинов, как и углеводородов других классов, встречающихся в нефти и продуктах её переработки, обусловлено: с одной стороны величиной их молекулярной массы, а с другой – явлением изомерии.

Такие свойства как плотность, температура плавления и температура кипения парафинов повышаются с ростом молекулярной массы.

Парафины, содержащиеся в топливах и маслах, обладают высокой химической стабильностью. При нормальных условиях они слабо взаимодействуют со многими реагентами, в частности, при комнатной температуре неспособны к реакциям присоединения.

Нафтены представляют собой циклические насыщенные углеводороды, в которых смежные углеводородные атомы, соединяясь, друг с другом одной валентной связью, образуют замкнутую (циклическую) структуру. Поэтому нафтены иногда называют циклопарафинами.

В нефти и нефтепродуктах содержатся в основном моноциклические пяти- и шестичленные представители нафтенового ряда и их производные с общей формулой СnН2n .

Различие физико-химических свойств нафтенов обусловлено рядом факторов: числом и строением нафтеновых циклов, а для производных – дополнительным количеством, положением, длиной и структурой боковых цепей. Плотность и температура кипения нафтенов постепенно повышаются с увеличением числа углеводородных атомов в цикле. Причём по абсолютной величине они выше, чем у парафинов той же молекулярной массы. Нафтены подобно парафинам не способны к реакциям присоединения и достаточно инертны к различным реагентам. Поэтому топлива и масла, состоящие из парафинов и нафтенов, могут длительно храниться без изменения их химических свойств.

Ароматические углеводороды содержат в составе молекул группу атомов углерода, называемую бензольным ядром. Простейший представитель ароматических углеводородов бензол С6Н6. Его гомологи, получаемые замещением водорода на один или несколько парафиновых радикалов, имеют эмпирическую формулу СnН2n–6. В дизельных топливах и смазочных материалах имеются ароматические углеводороды, включающие два, три и более бензольных ядер. Наибольший интерес представляют производные бензола с двумя бензольными ядрами, образующие, так называемый, ряд нафталина с общей эмпирической формулой СnН2n–12.

Плотность бензола и его производных значительно превышает плотность парафинов и нафтенов с тем же числом углеводородных атомов.

По богатству химических превращений бензол и его гомологи не имеют конкурентов среди углеводородов других рядов. Но по отношению к кислороду, содержащемуся в воздухе, ароматические углеводороды оказываются исключительно стойкими, превосходя в этом отношении соответствующие нафтены. Они с трудом окисляются в паровой и жидкой фазах, что имеет важное значение для процессов сгорания бензинов в двигателях и обеспечивает высокую стабильность в условиях хранения топлив и масел, обогащённых ароматическими углеводородами.

Олефины – это непредельные углеводороды, имеющие цепную (незамкнутую) группировку углеродных атомов и содержащие в молекуле только одну двойную связь. Их общая формула СnН2n; она внешне сходна с общей формулой для моноциклических нафтенов.

По физическим свойствам олефины близко стоят к парафинам. Наличие одной двойной связи в молекуле несущественно отражается на величине плотности, температуре кипения и плавления. Разница в перечисленных константах между олефинами и парафинами не вносит заметных осложнений в практику использования топлив с большим содержанием олефинов.

Олефины практически не содержатся в нефти и в незначительных количествах образуются при её разгонке. Однако, некоторые виды химической переработки нефтяных фракций настолько обогащают целевые и побочные продукты олефинами, что их содержание оценивается десятками процентов. В частности, на долю олефинов среди других углеводородов в бензинах термического крекинга может приходиться до 40%.

Специфика в химических свойствах непредельных углеводородов порождается наличием двойных связей в их молекулах. Поэтому олефины можно охарактеризовать как очень реакционноспособные соединения с ярко выраженной склонностью к реакциям присоединения, полимеризации и т.п. Учитывая высокую химическую активность олефинов, из них готовят обширный ассортимент синтетических топлив и масел, высокополимеров и других веществ. Однако низкая химическая стойкость олефинов, играет в эксплуатационных условиях отрицательную роль, а именно понижает стабильность материалов, содержащих в своём составе непредельные углеводороды. Например, бензины термического крекинга вследствие окисления их олефиновой составной части осмоляются при длительном хранении. По этой же причине происходит старение резиновых материалов, ведущее к потере ими эластичности.

Кроме углеводородов, в нефти есть ещё соединения, в молекулы которых входят сера, кислород и азот. Содержание этих элементов (вместе взятых) не превышает 3%. Но при переработке нефти эти соединения переходят в нефтепродукты и оказывают существенное влияние на их свойства.

Сернистые соединения делят на активные и неактивные. К активным сернистым веществам, способным корродировать металлы при нормальных условиях, относятся элементарная сера S, сероводород Н2S и меркаптаны R-SH, где R – углеводородный радикал.

Элементарная сера, находясь в растворённом или во взвешенном состоянии, способна вызывать сильную коррозию металлов даже на холоде и поэтому она относится к коррозионно-активным агентам.

Сероводород представляет собой газ с неприятным резким запахом, хорошо растворяющийся в воде и незначительно в углеводородах, на чём и основано удаление его из углеводородов. В присутствии воды он обладает свойствами слабой кислоты и способен замещать свой водород на металл. Кислые свойства водного раствора сероводорода проявляются в сильном коррозионном действии его по отношению к металлам, и поэтому сероводород наряду с элементарной серой относят к группе коррозионно-активных сернистых соединений.

Меркаптаны R-SH формально можно рассматривать как производные от сероводорода, в котором один атом водорода замещён на одновалентный углеводородный радикал. Такое замещение не уничтожает у возникающих меркаптанов кислых свойств, поэтому они, обменивая водород, находящийся при атоме серы, на металл, образуют меркаптиды металлов: R-SМ. Эта реакция объясняет способность меркаптанов корродировать металлы при обычных условиях, что позволяет отнести их к коррозионноактивным сернистым соединениям.

Меркаптаны – сильно летучие жидкости, обладающие своеобразным резким и сильным запахом даже в малых количествах. Они хорошо растворяются во всех нефтепродуктах, но плохо растворяются или нерастворимы в воде.

Неактивные сернистые соединения являются нейтральными веществами, и поэтому при нормальных условиях контактирующие с ними металлы не корродируют. Однако при полном сгорании в двигателе они образуют сернистый и серный ангидриды, способные вызвать коррозию и дающие в соединении с водой ещё более активные коррозионные агенты – сернистую и серную кислоты. Из этого типа в нефти и нефтепродуктах встречаются сульфиды RSR′, представляющие собой производные от сероводорода, в котором оба атома водорода замещены на два одинаковых или различных углеводородных радикала.

Кислородные соединения присутствуют в нефти в виде смолистых веществ (93% от всего кислорода в нефти), фенолов, жирных кислот и их производных.

Органические кислоты являются кислородосодержащими соединениями, которые присутствуют в любой нефти, а также во всех топливах и смазочных материалах. Структурная формула их следующая:

R – CООН или НООС – R – CООН, (1)

где R – углеводородные радикалы различного строения.

Так как основа радикала этих кислот принадлежит к нафтеновому ряду, то поэтому кислоты называются нафтеновыми (от латинского слова naphtha – нефть).

В настоящее время из нефти выделены нафтеновые кислоты с числом углеводородных атомов от 7 до 30. Однако извлечение отдельных их представителей из нефти так же трудно, как и получение из неё индивидуальных углеводородов, поэтому под термином нафтеновые кислоты подразумевают их смеси, выделяемые из тех или иных нефтепродуктов и обычно называемые по названию нефтяных фракций – керосиновые, газойлевые и т.д.

Нефтяные кислоты представляют собой высококипящие (темп. кип. выше 200 ºС) маслянистые жидкости с плотностью около единицы при температуре +20 ºС. Они хорошо растворимы в нефтепродуктах и практически не растворимы в воде.

Химические свойства органических, в том числе и нафтеновых кислот, в первую очередь обусловлены наличием в их молекулах карбоксильной группы -СООН, водород которой способен замещаться на металлы с образованием солей. Эта реакция идёт в зонах контакта некоторых металлов с топливами и смазочными материалами, содержащими большое количество нафтеновых кислот. В результате этого происходит коррозия системы питания автомобиля и деталей двигателя, а также образование солей нафтеновых кислот – нафтенатов, присутствие которых в нефтепродуктах крайне нежелательно.

Смолисто-асфальтеновые вещества (смолы, асфальтены и др.) относятся к сложным циклическим соединениям, в молекулы которых входят, кроме углерода и водорода, кислород и сера. Они содержатся в нефти, в большинстве продуктов её переработки (за исключением бензина прямой перегонки, в который они, обладая плохой испаряемостью, практически не попадают при разгонке нефти). Особенно большое количество их концентрируется в мазутах.

Химическая структура смолисто-асфальтеновых веществ ещё не выяснена, и поэтому в основе классификации лежит различная их способность растворяться в нефтепродуктах (углеводородах).

Их классифицируют:

1. Нейтральные смолы – высоковязкие жидкости или аморфные твёрдые тела с плотностью около единицы, хорошо растворяющиеся во всех жидких нефтепродуктах и содержащиеся в нефти в количестве от 5% до 40%. Нейтральные смолы имеют цвет от коричневого до чёрного, и обладают интенсивной красящей способностью, чем и обусловлена окраска товарных топлив и масел. Они являются очень неустойчивыми, легко изменяющимися веществами, что в совокупности с плохой испаряемостью предопределяет их отрицательную роль в топливах для двигателей и маслах.

Нейтральные смолы, отлагаясь на деталях двигателя, приводят к усиленному образованию нагаров в камере сгорания, вызывают пригорание поршневых колец и т.д. Поэтому их необходимо удалять из топлив и масел. Но полное удаление смол усложняет технологию и сильно повышает стоимость товарных нефтепродуктов. В отношении некоторых смазочных масел удаление смол будет даже вредно, так как обессоленные (переочищенные) смазочные масла окажутся с пониженной химической стабильностью (смолы являются естественными антиокислителями) и ухудшенной смазывающей способностью.

2. Асфальтены – твёрдые хрупкие вещества, окрашенные в бурый или чёрный цвет и обладающие плотностью выше единицы. Они в отличие от нейтральных смол нерастворимы в низкомолекулярных парафинах и нафтенах, но способны растворяться в бензоле и его производных. Асфальтены находятся в нефти в небольших количествах (до 5%), но присутствие их в смазочных маслах совершенно не допустимо, поэтому они при очистке нефтепродуктов должны полностью удаляться.

3. Кислые смолы. Плотность их выше единицы, внешне сходны с нейтральными смолами. Кислые смолы мало растворимы в углеводородной среде (в бензинах совсем не растворимы), поэтому по мере образования они выпадают из нефтепродуктов и оседают на деталях двигателей и систем питания в виде липких отложений.

Азотистые соединения в нефти содержатся в крайне малых количествах и поэтому они не оказывают заметного влияния на свойства топлив и масел.

1.

Презентация на тему

«Углеводородное сырьё:

способы переработки»

МБОУ «СОШ №1»

Ученик 10 «Б» класса

Гаджимагомедов Рамазан Самудович

2.

Углеводородное сырьё – природные углеводороды и

продукты их переработки (обычно их называют

нефтепродуктами

Газ (природный углеводородный) – сложная

природная гетерогенная смесь в основном

углеводородных (СН4, С2H6, C3H8, C4H10) и

незначительно неуглеводородных (N2, CO2, H2S, He, H2)

газообразных соединений, находящихся в свободном (в

залежах), растворённом (в водах или нефтях),

сорбированном (в углях, породах) и твёрдом

(газогидратном) состоянии в пластовых условиях, а в

стандартных условиях только в газовой фазе.

Содержания C2H6 более 3 % и H2S более 0,5 %,

а He более 0,05 % в свободном газе и 0,35 % в нефтяном

газе имеют промышленное значение.

Как происходит процесс разделения нефти и воды?

После первичной очистки получают труднорастворимую эмульсию. Она представляет собой смесь, в которой частички одной жидкости равномерно распределяются во второй. На этом основании выделяют 2 типа эмульсий:

  • гидрофильная. Представляет собой смесь, где частицы нефти находятся в воде;
  • гидрофобная. Эмульсия в основном состоит из нефти, где находятся частички воды.

Процесс разделения нефти и воды

Процесс разрушения эмульсии может происходить механическим, электрическим или химическим способом. Первый метод подразумевает отстаивание жидкости. Это происходит при определенных условиях – подогрев до температуры 120-160 градусов, повышение давления до 8-15 атмосфер. Расслаивание смеси обычно происходит в течение 2-3 часов.

Чтобы процесс разделение эмульсии прошел удачно, необходимо не допускать испарение воды. Также выделение чистой нефти осуществляется при помощи мощных центрифуг. Эмульсия разделяется на фракции при достижении 3,5-50 тысяч оборотов в минуту.

Применение химического метода подразумевает применение специальных поверхностно-активных веществ, называемых деэмульгаторами. Они помогают растворить адсорбционную пленку, в результате чего нефть очищается от частиц воды. Химический метод зачастую применяется совместно с электрическим. Последний способ очистки подразумевает воздействие на эмульсию электрического тока. Он провоцирует объединение частиц воды. В результате он легче удаляются из смеси, что позволяет получить нефть высочайшего качества.

Химические способы переработки нефти и нефтепродуктов

Технология переработки нефти

Добыча нефти – сложный технологический процесс, зачастую осуществляемый в тяжелых климатических условиях. Добытое сырье по нефтепроводам перегоняется на нефтеперерабатывающие предприятия. В сыром виде нефть в хозяйстве не используется, поэтому она подвергается переработке:

  • первичной;
  • вторичной.

На первом этапе с помощью физических методов происходит разделение на основные фракции. Второй этап требуется для проведения более точной сепарации и выделения компонентов, соответствующих определенным свойствам.

Первичные процессы

Поступающее на нефтеперерабатывающий завод сырье подвергается очистке от вредных примесей: газа, воды, механических элементов. Для обработки применяются физические способы сепарации входящих в состав фракций:

  • обезвоживание для предотвращения коррозии и последующего загрязнения;
  • постепенное нагревание позволяет при последовательном достижении определенных температурных значений отделять разные фракции за один цикл нагрева.

На данном этапе получается не чистый продукт, а сырье, пригодное для последующего применения.

В некоторых случаях необходимо провести несколько первичных циклов для полной очистки поступившей на перегонку нефти.

Подготовка и очистка нефти

Первый этап – подготовительный для создания материала, который будет использоваться при производстве. Применяются следующие методы подготовки нефти:

  • атмосферное давление (перегонка);
  • вакуумная дистилляция;
  • однократное испарение (равновесная дистилляция);
  • простая перегонка (фракционная дистилляция);
  • ректификация;
  • применение испаряющего агента.

Каждый из методов связан с процедурой нагрева, отличия заключаются в температуре и степени очистки смеси.

После обработки получается сырье пригодное для хозяйственного использования: мазут, гудрон, бензин, керосин.

Атмосферная перегонка

Сырье поступает в специальные камеры, в которых под действием атмосферного давления происходит разделение на несколько фракций: бензин, керосин, дизель, мазут. Сепарация достигается за счет физических свойств составляющих, отличающихся весом и плотностью. Получившиеся нефтепродукты необходимо переработать повторно для возможности хозяйственного использования.

Вакуум-дистилляция

Один из основных продуктов, образующихся после первичной переработки, – мазут. Это результат образования осадка под действием атмосферного давления. Из мазута изготавливаются другие продукты после проведения дополнительных операций по внесению остатков вакуумную среду.

За счет этого удается достичь иных условий нагрева сырья, позволяющих выделить следующие продукты: моторное топливо, парафин.

Остаточный материал операции вакуумной дистилляции – гудрон.

Вторичные процессы

После окончания первичной обработки сырье поступает на вторичную, где подвергается химическому воздействию. Данный этап служит для улучшения характеристик нефтепродуктов. Выделяются три вида направлений проведения вторичной переработки:

  • углубляющее;
  • облагораживающее;
  • не объединенные общим признаком.

Выбор определенного вида зависит от целей вторичной переработки. Основная задача – получить удобную для окисления форму.

Каталитический крекинг

Один из наиболее распространенных методов вторичного прогона нефти – каталитический крекинг. Процесс заключается в химическом расщеплении сырья с помощью специальных катализаторов при высокой температуре. Распространенность метода связана с несколькими факторами:

  • возможность обработки фракций разного состава;
  • получение продукта, насыщенного активными элементами;
  • совместимость с другими методами.

Каталитический крекинг относится к углубляющим способам вторичной переработки за счет достигаемой совокупности свойств нефтепродуктов.

Термический крекинг и висбрекинг

Другой вид крекинга, являющийся углубляющим методом вторичной обработки, – термический. Процедура заключается в размещении нефти в конструкции без доступа воздуха, в которой происходит нагрев под давлением. Продолжительность операции – 2-30 минут, температура – 500-540 градусов, давление – 2-5 МПА. Недостаток метода – образующиеся неустойчивые химические соединения.

Связанная технология – висбрекинг. Используется в специфических целях: для выделения из гудрона топлива. Процедура проводится в более мягких условиях, чем крекинг.

Замедленное коксование

Как и после первичной обработки, при завершении операций по вторичной переработке остаются остатки сырья. Нефтяные остатки и тяжелые фракции под действием высоких температур и в отсутствие доступа к кислороду формируют твердый материал – кокс и летучие продукты. Подобная операция относится к углубляющим.

Гидрокрекинг и гидроочистка

Некоторые из методов вторичной обработки используются совместно: гидрокрекинг и гидроочистка, например. Указанные методы относятся к разным группам направлений: углубляющее, облагораживающее. Оба метода объединяет используемый элемент – водород. Процедура гидроочистки и гидрокрекинга схожа с проведением термического и каталитического крекинга, но проводится под водородным воздействием.

В установленной среде производится расщепление нефти для повышения качества сырья. В сочетании с другими методами гидрокрекингом достигается высокий уровнь чистоты переработанного материала – до 75-80%.

Каталитический риформинг

Метод вторичной переработки, относящийся к облагораживающему направлению, – каталитический риформинг.

Назначение метода – получение бензиновых фракций высокого качества.

Для этого сырье размещается в катализаторе, в котором углероды подвергаются ароматическому воздействую при высоких температурах и давлении 1-4 МПА. Более 75% поступившего на риформинг сырья станет чистым продуктом.

Изомеризация низкооктановых фракций нефти

Октановое число – показатель, отражающий степень разветвленности химической структуры материала или сырья. Для нефти применяется процесс изомерации, выполнение которого направлено на проведение химического вмешательства. Состав сырья остается прежним, но меняется его структура на более разветвленную.

Коксование тяжёлых нефтяных остатков

Методы обработки нефтепродуктов состоят из сложных этапов, работающих в установленной последовательности. Один из таких способов переработки – коксование. Проведение процедуры опирается на ряд последовательных операций, обеспечивающих формирование многослойного кокса. Получившееся сырье периодически выгружается, сушится и прокаливается для последующего применения в металлургической отрасли.

Алкилирование сырья

С октановым числом топлива связано алкирование бензина для увеличения качества продукта. При введении активного вещества в сырье происходит органическая реакция, образуя высокооктановые топливные соединения. Из-за особенностей операции она прямо не относится к углубляющим или облагораживающим.

Производство битумов

Цепочка остатков переработки нефти состоит из некоторых материалов, применяемых в хозяйстве уже на ранних уровнях обработки. Выделяется цепочка, в которой каждый последующий элемент – остаток от предыдущего. В состав цепи входят: мазут, гудрон, битум. Битумы получаются при помощи окисления остатков гудрона.

Производство различных масел

Широкая сфера применения переработанных нефтепродуктов – производство масел. Выделяется несколько видов нефтяных масел:

  • дистиллятные;
  • остаточные;
  • компаундированные.

Образование товара происходит в ходе выполнения соответствующих процессов, связанных с нефтепереработкой. Применяются в качестве смазочных материалов, консервационных, электроизолирующих или косметических масел.

Товарное производство

Нефть в основном используется в качестве топлива – основной энергетический ресурс планеты. Кроме этого, до 20% добываемой нефти подвергается переработки для производства товаров трех групп:

  • широкого применение;
  • смазочные материалы;
  • промышленное производство.

Нефтепродукты используются при изготовлении бытовых вещей и предметов: косметики, лекарств, одежды, упаковки, добавок в пищу.

Соединения из компонентов нефтепереработки присутствуют в большинстве товаров, используемых ежедневно в домашних условиях.

5. Нефтепереработка делится на:

Первичные процессы переработки

-Подготовка нефти

-Атмосферная перегонка

-Вакуумная дистиляция

Вторичные процессы переработки

-Риформинг

-Гидроочистка

-Каталитический крекинг

-Гидрокрекинг

-Коксование

-Изомеризация

-Алкилирование

Переработка каменного угля

Основным способом переработки каменного угля является коксование. Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:

1) Кокс 

Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.

2) Каменноугольная смола

Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;

3) Аммиачная вода

Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.

4) Коксовый газ

Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.

Оборудование для переработки

Для обработки добываемых объемов нефти необходимы нефтеперерабатывающие заводы, соответствующие объемам добычи. На предприятиях используется следующее оборудование:

  • накапливающие резервуары и генераторы;
  • фильтры;
  • нагреватели (газовые, жидкостные);
  • факельная система;
  • паротурбины;
  • тепловые обменники;
  • компрессоры;
  • трубопроводы.

Оборудованные комплексы используются для разделения поступающей сырой нефти на фракции. Для этого сырье прогоняется по трубопроводу через цикл переработки.

Переработка нефти и газового конденсата

Основные мощности Группы «Газпром» по переработке жидкого углеводородного сырья (нефти, газового конденсата, мазута) по состоянию на 31 декабря 2019 года:

  • Сургутский завод по стабилизации конденсата им. В. С. Черномырдина;

  • Уренгойский завод по подготовке конденсата к транспорту;

  • Астраханский ГПЗ;

  • Оренбургский ГПЗ;

  • Сосногорский ГПЗ;

  • Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) ООО «Газпром нефтехим Салават»;

  • Московский НПЗ Группы «Газпром нефть»;

  • Омский НПЗ Группы «Газпром нефть»;

  • Ярославнефтеоргсинтез (доступ Группы «Газпром» к 50% мощности через ПАО «НГК „Славнефть“»);

  • Мозырский НПЗ, Республика Беларусь (до 50% от объема поставляемой на НПЗ нефти, доступ Группы «Газпром» через ПАО «НГК „Славнефть“»);

  • НПЗ Группы «Газпром нефть» в гг. Панчево и Нови-Сад, Сербия.

Основным нефтеперерабатывающим предприятием Группы «Газпром» является Омский НПЗ — один из самых современных нефтеперерабатывающих заводов России и один из крупнейших в мире.

В 2019 году Группой «Газпром» переработано 67,1 млн т жидкого углеводородного сырья.

Объемы переработки нефти и газового конденсата, млн т   За год, закончившийся 31 декабря 2015 2016 2017 2018 2019 Переработка нефти и газового конденсата, млн т   ПАО «Газпром» и его основные дочерние общества 17,26 17,55 17,47 17,75 18,82 Газпром нефть 43,07 41,89 40,11 42,91 41,48 в том числе за рубежом 3,54 3,23 3,42 3,56 3,14 Газпром нефтехим Салават 6,44 6,47 6,48 6,74 6,83 Всего 66,77 65,91 64,06 67,40 67,13

Свойства нефтяного топлива

Свойства нефтяного топлива или продуктов, необходимых для энергетических применений варьируются от одного применения к другому и от одной энергетической системы к другой.

Как правило, топливо должно:

  1. Иметь низкое содержание золы как негорючего остатка. Значение золы связано с неорганическим материалом. Чрезмерное количество золы в жидком топливе может привести к образованию отложений загрязнений в оборудовании для сжигания. Зола оказывает эрозионное воздействие на наконечники горелок, вызывает повреждение огнеупоров при высоких температурах, а также приводит к высокотемпературной коррозии и загрязнению оборудования.
  2. Иметь высокую теплотворную способность. Теплотворная способность-это измерение тепла или энергии, произведенной на килограмм. Измеряется либо как валовая, либо как чистая теплотворная способность. Валовая теплотворная способность предполагает, что весь пар, образующийся в процессе горения, полностью конденсируется. Чистая теплотворная способность предполагает, что вода уходит вместе с продуктами сгорания, не будучи полностью конденсированной. Топливо сравнивается по чистой теплотворной способности.
  3. Подходящую удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость-это термин, обозначающий количество энергии (ккал), необходимое для повышения температуры 1 кг масла на 1° C. единица удельной теплоемкости составляет 4 ккал.
  4. Иметь не агрессивный состав. Это свойство важно при работе в металлических энергетических системах.
  5. Низкое содержание серы. Желательно иметь сырую нефть с более низким содержанием серы. Как правило, количество серы зависит главным образом от источника сырой нефти и в меньшей степени от процесса переработки. Типичный диапазон содержания серы для керосина и дизельного топлива составляет 0,05-0,25 частей.
  6. Низкая температура застывания. Температура застывания топлива-это самая низкая температура, при которой оно будет разливаться или течь при охлаждении в предписанных низкотемпературных условиях. Это показатель самой низкой температуры, при которой топливо легко перекачивается. Это также означает, что топливо с низкой температурой застывания не будет легко затвердевать при понижении температуры.
  7. Высокая температура вспышки. Температура вспышки топлива-это самая низкая температура, при которой топливо может быть нагрето так, что пар испускает мгновенные вспышки, когда над ним проходит открытое пламя. Чем выше температура вспышки, тем безопаснее будет топливо, особенно в энергетических приложениях, которые имеют дело с высокой температурой окружающей среды.
  8. Низкая или подходящая вязкость. Вязкость топлива-это мера его внутреннего сопротивления потоку. Вязкость зависит от температуры и уменьшается с увеличением температуры. Это наиболее важная характеристика при хранении, транспортировке и использовании. Это влияет на степень предварительного нагрева, необходимого для обработки, хранения и удовлетворительного распыления. Если состав слишком вязкий, то он может стать трудным для перекачки, трудно зажечь в горелке и привести к плохому распыливанию топлива. Плохое распыление может, в свою очередь, вызвать образование нагара на наконечниках горелок или на стенках. Поэтому предварительный нагрев высоковязкого масла при промышленном нагреве необходим для правильного распыления.
  9. Безопасность, простота транспортировки и хранения. Добыча и переработка нефти должна закончиться производством топлива. Всё произведенное топливо должно быть относительно безопасным и легким для транспортировки (например, для применения в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств). Топливо должно относительно легко хранится и извлекаться.
  10. Другие подходящие реологические, физические и химические свойства. Например, для сжигания топлива на электростанциях обычно оно должно обладать более высоким октановым числом, чтобы достичь более высокой степени сжатия и, следовательно, тепловой эффективности. Цетан (эталон) дизельного топлива должен быть как можно выше.

Продукты переработки

Производство основных видов продукции переработки, газо- и нефтехимии Группой «Газпром» (без учета давальческого сырья)   За год, закончившийся 31 декабря 2015 2016 2017 2018 2019 Стабильный газовый конденсат и нефть, тыс. т 7 448,1 8 216,4 8 688,7 8 234,3 8 362,0 Сухой газ, млрд куб. м 24,2 24,0 23,6 23,6 23,9 СУГ, тыс. т 3 463,3 3 525,4 3 522,5 3 614,3 3 663,8 в том числе за рубежом 137,9 115,0 103,0 97,0 77,8 Автомобильный бензин, тыс. т 12 395,2 12 270,0 11 675,6 12 044,9 11 703,1 в том числе за рубежом 646,8 516,0 469,0 515,7 445,2 Дизельное топливо, тыс. т 14 837,0 14 971,4 14 322,1 15 662,5 15 514,6 в том числе за рубежом 1 470,1 1 363,0 1 299,0 1 571,2 1 432,7 Авиационное топливо, тыс. т 3 171,0 3 213,2 3 148,8 3 553,3 3 433,8 в том числе за рубежом 107,9 122,0 155,0 190,4 154,4 Мазут топочный, тыс. т 8 371,4 7 787,2 6 585,9 6 880,6 7 167,8 в том числе за рубежом 450,6 334,0 318,0 253,7 186,4 Судовое топливо, тыс. т 4 172,2 3 177,2 3 367,3 2 952,0 2 795,3 Битумы, тыс. т 1 883,8 2 112,0 2 662,1 3 122,3 2 959,0 в том числе за рубежом 333,0 335,0 553,3 600,3 572,3 Масла, тыс. т 404,1 421,0 480,0 487,2 539,3 Сера, тыс. т 4 793,8 4 905,6 5 013,6 5 179,7 5 377,8 в том числе за рубежом 17,8 22,0 24,0 23,0 13,8 Гелий, тыс. куб. м 4 969,7 5 054,1 5 102,2 5 088,9 4 731,5 ШФЛУ, тыс. т 1 728,6 1 807,0 1 294,8 1 465,5 1 383,8 Этановая фракция, тыс. т 377,4 377,9 363,0 347,3 337,3 Мономеры, тыс. т 243,4 294,0 264,9 335,8 293,3 Полимеры, тыс. т 157,9 179,1 154,3 185,6 171,6 Продукция органического синтеза, тыс. т 90,4 89,6 44,7 71,3 49,7 Минеральные удобрения и сырье для них, тыс. т 775,9 953,0 985,5 836,4 799,7

Другие методики переработки

Переработка природного сырья после первичной перегонки может осуществляться и другими способами.

Алкилирование. После переработки подготовленных материалов получают высококачественные компоненты для бензина. Метод основан на химическом взаимодействии олефиновых и парафиновых углеводородов, в результате чего получают высококипящий парафиновый углеводород.

Изомеризация. Применение данного метода позволяет получить из низкооктановых парафиновых углеводородов вещество с более высоким октановым числом.

Полимеризация. Позволяет осуществить превращение бутиленов и пропилена в олигомерные соединения. В результате получают материалы для производства бензинов и для проведения различных нефтехимических процессов.

Коксование. Применяется для производства нефтяного кокса из тяжелых фракций, получаемых после перегонки нефти.

Нефтеперерабатывающая отрасль относится к перспективным и развивающимся. Производственный процесс все время усовершенствуется за счет введения нового оборудования и методик.

Методы переработки нефти. Фракционная перегонка

Главным методом переработки является фракционная перегонка нефти. Данная процедура подразумевает разделение вещества на фракции, которые отличаются по составу. Дистилляция основана на различии в температурах кипения компонентов нефти.

Фракция представляет собой химическую часть вещества с одинаковыми физическими и химическими свойствами, которая выделяется в процессе перегонки.

Прямая перегонка представляет собой физический метод переработки нефти с применением атмосферно-вакуумной установки.

Фракционная перегонка нефти

13. Изомеризация

превращение химического соединения в изомер.

Процесс изомеризации направлен на получение

высокооктановых компонентов товарного бензина из

низкооктановых фракций нефти путем структурного

изменения углеродного скелета.

Источником детонации в двигателях внутреннего

сгорания является образование свободных

радикалов по цепному механизму. Нормальные

неразветвленные алканы при горении образуют

наиболее активные первичные радикалы, чем

вторичные или третичные радикалы при горении

разветвленных алканов с изостроением. Поэтому чем

разветвление молекула, тем выше её детонационная

стойкость, октановое число.

Зачем нужна переработка нефти

Нефтепереработка — это производство различных сортов горюче-смазочных материалов и сырья для химической промышленности. «Каменное масло» испокон веков использовали для освещения, а также в медицине и военно-морском флоте (греческий огонь). Но нефтяные светильники чадили и распространяли неприятные запахи. Качественное горючее для ламп добывали путем прямой перегонки (ректификации) нефти.

На открытом воздухе нефтяное вещество густеет и затвердевает, становясь битумом и асфальтом. Эти материалы применяли в строительстве, гончарном ремесле, а также для изготовления скульптур и украшений.

цель переработки нефти

Из черного золота выделяют парафин, синтетические жирные кислоты и растворители. Без продуктов переработки нефти невозможно производство резины, бытовой химии, синтетического каучука, кормового белка и пластмассы. Нефть применяют при изготовлении косметики и в фармакологии.

На долю нефтепродуктов приходится 30% общего энергопотребления. Добыча и переработка нефти — это первичный сектор мировой экономики, без которого невозможно существование современной цивилизации.

14. Алкилирование

введение алкильного

заместителя в молекулу органического

соединения. Типичными алкилирующими

агентами

являютсяалкилгалогениды, алкены, эпоксисоеди

нения, спирты,

реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диаз

оалканы. Катализаторами алкилирования

являются минеральные кислоты, кислоты

Льюиса а также цеолиты.

15. Историческая справка

Переработка нефти с целью ее очистки для уменьшения неприятного запаха при

использовании в лечебных целях была известна еще в начале нашей эры. Описания

разл. способов перегонки нефти приведены в средневековых иностр. и рус.

лечебниках. Впервые нефтепереработка в пром. масштабе была осуществлена в

России на заводе, построенном на р. Ухте (1745). В 18-19 вв. в России и др. странах

действовали отдельные примитивные НПЗ, на к-рых получали преим. осветит.

керосин и смазочные масла. Большой вклад в развитие нефтепереработки внесли

рус. ученые и инженеры. Д. И. Менделеев, детально изучив технол. и экономич.

проблемы нефтепереработки, предложил строить нефтеперегонные заводы в местах

концентрированного потребления нефтепродуктов. А. А. Летний создал основы

крекинга и пиролиза нефти; под его руководством запроектирован и построен ряд

НПЗ. К. В. Харичков предложил способ переработки высокопарафинистых мазутов

для послед. использования их в качестве котельного топлива; Л. Г. Гурвич

разработал основы очистки нефтепродуктов. В. Г. Шухов изобрел форсунку для

сжигания жидкого топлива, что позволило применять не находивший

квалифицированных источников потребления мазут как топливо для паровых

котлов; кроме того, совместно с С. П. Гавриловым он запатентовал трубчатую

нефтеперегонную установку непрерывного действия, техн. принципы к-рой

используются в работе совр. установок первичной переработки нефти. Дальнейшее

развитие нефтепереработка получила в 20 в. в связи с появлением автомобильного и

авиац. транспорта. Особенно быстрыми темпами происходил рост

нефтепереработки после 2-й мировой войны: производств. мощности, напр.,

капиталистичесхик стран с 1947 по 1988 возросли с 416 до 2706 млн. т/год.

17.

Сырой газ поступает на завод под сравнительно небольшим

давлением (0,3-0,4 МПа). Все газопроводы, идущие к заводу,

соединены в один узел, называемый пунктом приема газа, в

котором замеряют количество газа, поступающего по каждому

трубопроводу. Затем газ одним потоком -направляется на

очистку.

Для очистки газа от механических примесей устанавливают

сепараторы различных конструкций, работа которых основана

на том, что при уменьшении скорости движения газа,

изменении направления потока или возникновения

центробежной силы из газа выпадают песок, пыль, капли

влаги, масла и конденсата. Очищенный от сероводорода газ

направляется на следующую стадию переработки отбензинивание.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...