Технологические процессы переработки нефти

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. Дополнительно в состав нефти входит неуглеродная часть и минеральные примеси.

Углеродная часть нефти состоит из парафиновых (алканы), нафтеновых (цикланы) и ароматических (арены) углеводородов (см.

Парафиновые углеводороды (алканы) включают растворенные в нефти газообразные (С! —С4), жидкие (С5 —С15) и твердые (С„ gt; i5) соединения. Их количество в нефти находится в пределах 30-50%.

Газообразные парафиновые углеводороды присутствуют в нефти в растворенном состоянии. При выходе нефти на поверхность земли, когда давление нефти снижается, газообразные углеводороды выделяются из нее в виде попутных газов.

Жидкие парафиновые углеводороды составляют основную часть нефти и жидких фракций, получаемых при ее переработке.

Твердые парафиновые углеводороды растворены в нефти и могут быть из нее выделены.

Нафтеновые углеводороды (цикланы) представлены моно-, би- и полициклическими структурами с боковыми цепями или без них. Значительную часть нафтенов составляют производные циклопентана и циклогексана. Их суммарная концентрация в нефти равна 25 — 75 %.

Ароматические углеводороды (арены) имеют моноциклические (бензол, толуол, ксилолы) или би- и полициклические (нафталин, антрацен и др.) структуры. Их содержится в нефти 10 — 20 %.

Неуглеродная часть нефти состоит из сернистых, кислородных и азотистых органических соединений. Кислородные соединения нефти включают смолы, асфальтовые вещества и нафтеновые кислоты. Последние могут быть выделены из нефти едким натром. При этом получают натриевые соли, которые являются хорошими эмульгаторами.

Азотистые соединения нефти представлены веществами типа пиридина, хинолина и аминов.

Суммарное содержание кислорода и азота в нефти составляет 0,5-1,7%.

Минеральные примеси в нефти — это механические примеси, минеральные соли и вода.

Фракционный состав нефти определяется фракционной перегонкой нефти, при которой нефть разделяется на фракции по температурам кипения.

Продукты переработки нефти: жидкие и газообразные топлива; осветительные керосины; растворители; смазочные масла; консистентные смазки; твердые и полутвердые смеси углеводородов (парафин, церезин, вазелин); нефтяные кислоты и их производные (сульфокислоты, жирные кислоты);

• индивидуальные углеводороды (этилен, пропилен, бензол, толуол и др.).

Перед переработкой нефть проходит стадию подготовки. Подготовка заключается в отделении газов и обезвоживании. Отделение газов осуществляют в аппаратах за счет снижения давления и уменьшения скорости движения нефти. При этом газы десорбируются из нефти и выделяются в атмосферу. Обезвоживание производится методом длительного отстаивания.

Различают первичные и вторичные методы переработки нефти.

Первичные, или физические, методы, переработки нефти предполагают разделение нефти на отдельные компоненты или смеси компонентов с использованием разницы в их физических свойствах — температуре кипения или кристаллизации, растворимости.

Наибольшее распространение получил способ, основанный на использовании разницы температуры кипения компонентов нефти — прямая перегонка нефти.

К первичным методам относятся процессы атмосферной перегонки и вакуумной перегонки мазута. Они основаны на использовании разницы температуры кипения компонентов нефти. Перегонку осуществляют в атмосферных трубчатых (АТ), вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

Вторичные, или химические, методы основаны на глубоких деструктивных превращениях, которые претерпевают углеводороды нефти под влиянием высоких температур, давления или применения катализаторов. Наибольшее распространение среди этих процессов получил крекинг.

Нефтеперерабатывающий завод представляет собой комплекс промышленных установок, число которых определяется ассортиментом производимых продуктов. Значительная часть этих продуктов — различные марки керосина, жидкого топлива, смазочных масел и парафина — представляют собой фракции, входящие в состав сырой нефти и выделяемые из нее в процессе перегонки.

На нефтеперегонном заводе, где осуществляются шесть технологических процессов, в том числе перегонка и крекинг, можно получить бензин, керосин и различные виды жидкого топлива. Для производства растворителей требуется еще два-три дополнительных процесса. Для производства смазочного масла — еще не менее пяти технологических процессов. Для получения разнообразной продукции — асфальта и консистентных смазок различных видов, кокса, смазочных масел, сжиженных нефтяных газов, алкилатов и других продуктов — необходимо проведение до 50 различных технологических процессов.

Рис. 9.1. Обобщенная технологическая схема переработки нефти

На рис. 9.1 приведена принципиальная обобщенная технологическая схема производств, осуществляемых на НПЗ. Цифрой «1» обозначены аппараты для проведения первичных методов переработки нефти, цифрой «2» — аппараты и операции вторичной (химической) переработки нефти. Технологические стадии и составы получаемых продуктов также показаны на рис. 9.1.

В последнее время на современных НПЗ России эксплуатируются установки по первичной переработке нефти комбинированного типа, в которых процессы обессоливания и обезвоживания нефти, атмосферная перегонка нефти и вакуумная перегонка мазута, процессы стабилизации бензиновых фракций, вторичной перегонки бензина объединены в единую технологическую схему. Это обеспечивает улучшение ряда технико-экономических показателей. На российских заводах, пущенных в эксплуатацию в 70 —80-е годы XX в., наибольшее распространение получили установки комбинированного типа мощностью 2,3 и 6 млн т /год.

Рассмотрим более подробно основные процессы, осуществляемые на нефтеперегонных заводах.