Переработка нефти

Трудно переоценить ту роль, которую играет нефть в современной экономике. Однако, в сыром виде она не находит сколь-нибудь значительного употребления. Гораздо больший интерес представляют её компоненты. Ведь из этого углеводорода извлекают не только топливо, но и множество ценнейших химических соединений. Происходит это в процессе нефтепереработки, проходящей под воздействием целого комплекса физических и химических процессов, что приводит к получению свыше 70-и видов нефтепродуктов.

Для чего сооружаются огромные комплексы нефтеперерабатывающих заводов, занимающих гигантские площади, на которых и осуществляется производство сложных в химическом отношении продуктов. Но создаются они не в местах добычи, а в крупных городах, располагающих соответствующей инфраструктурой, рабочей силой, логистическими связями, сбытом полученной продукции. А на месторождениях выполняется подготовка нефти к первичной переработке.

Подготовка к первичной переработке

Нефть, добываемая на нефтепромыслах, содержит в себе множество посторонних примесей в виде воды, соли, грунта, песка, попутного нефтяного газа, которые могут засорить или повредить дорогостоящее перерабатывающее оборудование. Причём с увеличением продолжительности работы скважины, повышается количество посторонних веществ в добываемом сырье.

Отстаивание

Для освобождения нефти от примесей, её помещают в резервуары. С целью ускорения процесса, сырьё подвергается нагреву и охлаждению. Чтобы осуществить кристаллизацию соли для более быстрого выпадения последней в осадок, работают электрообессоливающие установки. Затем нефть отправляют на дальнейшие этапы переработки, а ёмкости подвергают очистке от образовавшегося осадка.

Разрушение эмульсий

Соединение нефти с водой происходит в результате естественного контакта близлежащих пластов, подверженных разрушению в процессе бурения. Также, имеет место и искусственное воздействие водой, позволяющее вести добычу более экономично и эффективно. В том и другом случае возможно возникновение плохо растворимых эмульсий (сырья, лишённого присутствия твёрдых включений). Они бывают двух видов:

• гидрофильная – с преобладанием воды,
• гидрофобная – с преобладанием нефти.

Процесс разрушения эмульсии осуществляется с помощью:

• Отстаивания. Используя ёмкости, под воздействием повышенной температуры и давления, нефть отделяют от воды за счёт разности их удельных весов.
• Центрифугирования – вращения в центрифугах со скоростью до 50 тыс. об/мин. Что позволяет выполнить разделение под воздействием центробежных сил.
• Электрохимического воздействия. Основанного на использовании поверхностно-активных веществ – деэмульгаторов в сочетании с воздействием электрического тока.

Пройдя предварительную подготовку, нефть отправляется на нефтеперерабатывающие заводы.

Первичные процессы переработки

На этом этапе нефть разделяется на отдельные углеводородные фракции. Происходит это за счёт разницы температур их кипения, с помощью процессов: ректификации (атмосферной перегонки), вакуумной дистилляции, испарения (однократного, многократного, постепенного или химического).

Ректификация

В ректификационных колонах, высотой 50 м и более, разделённых специальными перегородками, нефть подвергают нагреву и охлаждению. В результате чего получают керосиновые, мазутные, лёгкие и тяжёлые бензиновые фракции.

Вакуумная дистилляция

Ещё один процесс, проводимый при пониженном давлении, за счёт разности в плотности, дающем возможность отгонки из мазута маслосодержащих фракций. В результате чего остаётся гудрон, применяющийся при изготовлении битумов и асфальта.

Испарения

Однократное испарение – старейший способ переработки посредством подогревания и дальнейшего охлаждения. Приводит к разделению сырья на лёгкие и тяжёлые фракции. Многократные испарения предусматривают постепенное повышение температуры, являющееся фактором ограничения изменения сырья на каждом этапе нагрева – процесс разворачивается постепенно. Химическое испарение производится с участием испаряющего агента. Что, несмотря на дороговизну процесса, обеспечивает более высокую чистоту получаемых компонентов.

Вторичные процессы переработки

Продукты, получаемые в результате первичной перегонки, не отличаются чистотой и требуют дальнейшего углубления процессов с целью обеспечения товарных качеств. С помощью термического и каталитического воздействия осуществляются процессы: углубления, облагораживания и иных воздействий. В их список входят:

• гидроочистка;
• каталитический и термический риформинги;
• висбрекинг, гидрокрекинг, каталитический и термический крекинги;
• замедленное коксование;
• изомеризация;
• деасфальтизация и экстракция;
• алкилирование;
• производство масел, простых эфиров, ароматических углеводородов;
• и множество других процессов.

Все они в общей сложности, согласно исследованию Американского нефтяного института, дают возможность выпускать свыше 2000 единиц нефтепродуктов.

Гидроочистка

Наиболее распространённый способ нефтепереработки, основанный на взаимодействии водорода с серой и азотом под воздействием высокой температуры (300-400⁰ С) и давления (2-4 Мпа). В результате чего происходит насыщение непредельных углеводородов и удаление образовавшегося аммиака и сероводорода.

Каталитический крекинг

Проводимый при высокой температуре (550⁰ С) и с участием катализаторов процесс, предназначенный для получения непредельных углеводородов в газообразном состоянии и ряда компонентов для производства высокооктанового бензина. Достаточно распространённый и высокоэффективный метод вторичной нефтепереработки.

Каталитический риформинг

Используемый для повышения качества бензина, метод сочетает в себе применение водорода, высокую температуру и употребление катализаторов. При его протекании нафтеновые углеводороды становятся ароматическими.

Коксование

Во время, которого остатки вторичных процессов и тяжёлых фракций во время коксования превращаются в нефтяной кокс.

Изомеризация

Процесс преобразования углеводородов в свои изомеры: изобутан, изогексан, изогептан, изопентан, служащие в качестве сырья для нефтехимии и компонентов повышении октанового числа бензинов для автотранспорта.

Экстракция и деасфальтизация

Разделение мазутов и гудронов, предназначенное с целью получения масел, дизельного топлива; сырья для битумов, асфальта; ряда катализаторов.

Алкилирование

Введение в органические соединения алкилов для получения высококачественных сортов бензина.

Назначение продукции нефтепереработки и перспективы развития отрасли

Значительная часть нефти используется в качестве топлива, но это крайне неэффективно. Великий русский учёный Д. И. Менделеев подчёркивал, что топить нефтью – всё равно, что жечь ассигнации. Гораздо выгоднее и экономичнее использовать этот вид углеводородов в качестве сырья для химической промышленности. Где из него изготавливают резинотехнические изделия, пластики, плёнку, ткани, косметику, парфюм, лекарства, удобрения, ядохимикаты и многое другое.

Поэтому нефтепереработка была и остаётся важнейшей отраслью промышленности, современной тенденцией которой, в связи с истощением природных энергоресурсов, становится углубление технологических процессов и повышение качества выпускаемого сырья.