Перечислите способы переработки нефти

Перечислите способы переработки нефти

учительучительучительучитель

Переработка нефти: способы крекинга, риформинга и пиролиза

переработка нефти

Переработка нефти осуществляется физическими и химическими способами: физический – прямая перегонка; химический – термический крекинг; каталитический крекинг; гидрокрекинг; каталитический риформинг; пиролиз. Разберем эти способы переработки нефти в отдельности.

Технологии переработки нефти и нефтепродуктов

Нефтью называют горючую маслянистую жидкость, обладающую характерным запахом. Она распространена в оболочке Земли и является одним из важнейших природных ископаемых планеты. Из нее получают:

  • бензин;
  • керосин;
  • дизельное топливо;
  • мазуты;
  • исходные компоненты для получения бытовых принадлежностей.

Как перерабатывают нефть?

Как перерабатывают нефть?

Из нефти можно получить более 70 различных продуктов: от топлива до сложных химических соединений. Процесс переработки занимает время и требует больших производственных площадей. Для этого строятся огромные комплексы заводов, которые занимаются выпуском сложных продуктов.

Как происходит переработка нефти и нефтепродуктов?

При бурении нефтяных и газовых скважин на поверхность извлекаются углеводороды, которые в настоящее время являются важнейшими мировыми энергоносителями. Нефтяное месторождение представляет собой промысел, расположенный в нефтеносной провинции.

  • Этап первый – подготовка к первичной перегонке
  • Нефть и продукты её переработки
  • Первичная переработка нефти
  • Вторичная переработка нефти
  • Каталитический крекинг
  • Риформинг
  • Гидрокрекинг и гидроочистка
  • Деасфальтизация и экстракция
  • Коксование
  • Изомеризация
  • Алкинирование

Нефтедобыча и нефтепереработка, а также добыча природного газа, являются важнейшими современными отраслями мировой промышленности. Продукты из нефти и газа, получаемые современной промышленностью – это топлива различных видов, керосины, масла, мазуты, битумы, парафины, а также различные растворители, смазки, сажа, сырье для химической промышленности и прочие продукты нефтепереработки. Нефть и продукты, получаемые из этого полезного ископаемого, являются основными источниками энергии в настоящее время.

Переработка нефтепродуктов

Переработка нефтепродуктов представляет собой весьма сложный процесс. В 2016-ом году объемы мировой добычи этого полезного ископаемого были огромны, и модернизация технологических процессов его переработки актуальна, как никогда. После доставки на предприятия нефтепереработки, нефть, перед тем, как из неё получат готовые к использованию продукты, проходит несколько этапов, а именно:

  • подготовка к первичной переработке;
  • первичная переработка нефти, в результате которой получают продукты перегонки нефти;
  • вторичная переработка нефти и газа (продукт перегонки нефти улучшает свои качества);
  • очистка полученных нефтепродуктов.

Получение нефти и нефтепродуктов может проводиться самыми разными методами. Далее мы рассмотрим, как готовят промысловую нефть и способы её переработки.

Способы утилизации нефтепродуктов, их достоинства и недостатки

Одними из самых опасных видов загрязнений окружающей среды являются загрязнения нефтью и продуктами её переработки. Объемы используемых в мире нефтепродуктов – огромны, и на данный момент серьезной альтернативы этому виду энергоносителей не существует.

  • Методы утилизации отходов нефтепродуктов
  • Способы механической переработки
  • Очистка нефтяных шламов в декантере
  • Биохимический метод
  • Физико-химические способы шламовой переработки
  • Термические способы утилизации
  • Комбинированные методики утилизации нефтепродуктовых отходов

Всем известно, что такой природный ресурс, как нефть, является определяющим для положения государства на мировом рынке. Постоянно вспыхивающие конфликты за обладание этим ресурсом – яркое тому подтверждение. Однако, в настоящее время не менее острой и глобальной проблемой является и организация грамотной утилизации отработанных нефтепродуктов, с помощью которой любая страна мира может усилить свое экономическое влияние на мировой арене.

Не секрет, что глобальная утилизация отработанных нефтепродуктов дает возможность не только существенно улучшить экологическую ситуацию в государстве, но и существенно повысить его экономический потенциал. В настоящий момент сложилась ситуация сокращения мировых запасов энергоресурсов, в связи с чем именно современный и грамотный подход к утилизации нефтепродуктов может значительно повысить экономичность использования мировых нефтяных запасов.

Утилизация нефтепродуктов

Если такой процесс организован на высоком технологическом уровне, в нем применяются самые передовые достижения научно-технического прогресса, то он дает возможность не только делать такие вредные отходы безопасными с экологической точки зрения, но также извлекать из отработанных нефтепродуктов ценные элементы с целью их повторного применения.

Этап первый – подготовка к первичной перегонке

Продукция нефтяных скважин, добываемая при бурении, содержит массу примесей, к которым относятся вода, соли, глина, частицы грунта песок и ПНГ (попутный нефтяной газ). Чем дольше эксплуатируется месторождение, тем больше обводняется нефтяной пласт, что увеличивает содержание в добываемом сырье воды и прочих примесей. Все это затрудняет транспортировку этих жидкостей по нефтепроводам и приводит к образованию в теплообменниках и прочих емкостях нефтяных отложений, что, в свою очередь, затрудняет нефтепереработку.

Промышленная нефть отличается от промысловой. Промысловая продукция содержит много нежелательных примесей, и чтобы избежать вышеуказанных сложностей, сырье подвергают процессу комплексной переработки нефти и газа (очистке), на первом этапе – механической, а после этого – тонкой. Кроме того, на этапе подготовки промысловая продукция разделяется в сепараторах на нефть и газ.

Большое количество воды и механических примесей удаляется путем отстаивания на холоде в герметичных резервуарах. Чтобы повысить эффективность дальнейшей переработки, сырую нефть после этого с помощью дополнительной обработки обезвоживают и обессоливают на специальных электрообессоливающих установок.

Читать также: Расчёт глубины переработки нефтиРасчёт глубины переработки нефти

Во многих случаях из нефти и воды образуются трудно растворимые эмульсии, которые бывают двух видов:

  • гидрофильная (нефть в воде);
  • гидрофобная (вода в нефти).

Чтобы разрушить такие эмульсии, применяют следующие методы:

К механическим способам относятся отстаивание и центрифугирование.

Поскольку нефть и вода обладают разными показателями плотности, отстаивание под давлением от 8-ми до 15-ти атмосфер с нагревом до 120-ти – 160-ти градусов легко разделяет нефть и воду в течение 2-3 часов. Испарение воды при этом не допускается.

Эмульсии также разделяют с помощью центробежных сил в специальных центрифугах, которые вращаются со скоростью 3500-50000 об/мин.

Переработка нефтепродуктов

Электрический метод предусматривает использование электродегидратора, в котором электрическое воздействие объединяет водяные частицы, вследствие чего они быстрее отделяются от нефти.

Суть химического способа заключается в разрушении эмульсии посредством применения поверхностно-активных веществ, называемых деэмульгаторами. Деэмульгаторы растворяют адсорбционную пленку путем образования эмульсии противоположного типа. Такие методики, как правило, применяются в комплексе с электрическими способами.

Очень важным аспектом этих процессов является качественная утилизация образующихся отходов, которые способны нанести колоссальный вред экологическому состоянию окружающей среды, а, следовательно, и человеку.

Разведка нефти

Целью нефтеразведки является выявление, оценка по экономическим и геологическим параметрам, а также подготовка к разработке мест нефтедобычи. В нефтеразведку входят буровые работы, геологические и геохимические работы на местах залежей нефти. Выделяют три этапа:

  1. Первым этапом является поиск в бассейнах, где нефтегазоносность не установлена. Проводятся региональные работы и исследование тектонических зон. Проводят гравиметрическую, геологическую и аэромагнитную съемку, исследование химического состава пород и вод. Затем проводится бурение опорных скважин.
  2. На втором этапе проводится детальная гравиразведка, сейсмо- и электроразведка, детализированная структурно-геологическая съемка. Уточняются масштабы съемки и прогнозы залежей нефти, подсчитываются и прогнозируются её запасы.
  3. Третьим этапом проводят бурение скважин для поиска нефтяных залежей. Максимальная глубина бурения выполняется у первых поисковых скважин.

Разведка и добыча

Основной целью разведывательного этапа является подготовка к разработке, выделение контуров залежей и прогнозирование возможных запасов.

Процесс

Продукты переработки нефти

Современный процесс охватывает 4 этапа обработки нефти, реализация которых характеризуется применением специального оборудования:

  1. Предварительная подготовка – переработка добытого сырья от воды и солей.
  2. Первичная – комплекс процедур (нагревание, испарение, конденсация, атмосферная и вакуумная перегонка нефти).
  3. Вторичная – химические реакции с углеводородом:
    • углубляющие (коксование, висбрекинг);
    • облагораживающие (очистка, изомеризация);
    • другие.
  4. Крекинг – производство товара с делением по уровням качества (целевое предназначение) с использованием дополнительных продуктов:
    • термический;
    • каталический;
    • гидро.

От степени обработки нефти формируется стоимость товара.

Первичная переработка

Нефтеперерабатывающие заводы строят не рядом с месторождениями, а в крупных городах, где есть возможность продать продукт. Это сделано для того, чтобы не усложнять логистику около месторождений, которая сама по себе не такая уж легкая.

Продукты первичной перегонки:

  • топливо;
  • моторные и технические масла;
  • сырье для нефтехимии.

Процесс перегонки основан на разнице в физических и химических свойствах разных фракций.

Способы перегонки нефти

Наиболее распространены четыре вида перегонки: равновесная дистилляция, ректификация, химическое испарение, разница давлений. Все они основаны на том, что разные фрагменты нефти кипят при той или иной температуре.

Однократное испарение – это постепенное подогревание нефти. Пар отводится в отдельные емкости и охлаждается. Результатом становится разделение на легкие и тяжелые фракции. Исторически это один из первых способов переработки. Продукты получаются недостаточно чистыми.

Ректификация – процесс периодического нагревания и охлаждения сырья в специальных колоннах. В результате получаются четыре фракции разной плотности: легкая бензиновая, тяжелая бензиновая, керосиновая, мазутная.

Вакуумная дистилляция – процесс получения масел из мазутной фракции. Используется разница в плотности, которая становится заметна при низком атмосферном давлении. Выделяются масла различных типов и гудрон.

Химическое испарение – новый и дорогой способ. Используется испаряющий агент, который разлагает сырье на фракции. Результат – более чистые соединения, чем при других способах переработки.

Оборудование для перегонки

На заводах оборудование соединено в единый цикл – это позволяет сделать переработку более быстрой и дешевой. В самой распространенной на 2019 г. системе объединены:

  • электрообессоливающая установка (после того, как нефть очищена от воды и примесей);
  • атмосферный блок;
  • вакуумный блок;
  • стабилизационный блок;
  • вторичный ректификационный блок;
  • защелачивающий блок.

Все блоки вместе формируют комплекс переработки нефти. Работа идет круглосуточно. Запуск оборудования продолжителен, поэтому останавливать однажды запущенный процесс нельзя, это ведет к большим финансовым потерям. Сотрудникам нефтеперерабатывающих заводов приходится работать в несколько смен в любые дни, в том числе выходные.

Как перерабатывают нефть?

Как осуществляется разделения нефти и воды?

Способы переработки нефти

Ещё до начала запуска процедуры переработки нефть очищают от ненужных примесей. К таковым относятся и подземные воды. На первых порах эксплуатации месторождения она составляет 20-30% состава всего вещества. Чем длительнее срок добычи, тем больше будет в составе материала жидкости. На конечном этапе доля воды может достигать 90%.

Помимо воды в извлечённой нефти присутствуют примеси:

  • газообразных частиц;
  • грунта;
  • солей;
  • песка.

Всё перечисленное мешает транспортировать сырьё к местам переработки. Образуемый примесями налёт снижает сроки эксплуатации теплообменных аппаратов и иных ёмкостей.

Для того, чтобы удалить из «каменного масла» примеси, производят его комплексное очищение – механическое и тонкое. Из основного сырья выделяют 2 компонента:

  • природный газ;
  • нефть.

В результате очисток получается труднорастворимая эмульсия, состоящая из 2-х жидкостей – компоненты одной жидкости распределены внутри другой жидкости. Есть 2 вида эмульсий:

  1. Гидрофобная. Её основа нефть, в которой содержатся водные частички.
  2. Гидрофильная. В основе вода, в которой содержатся нефтяные частички.

Применяют ряд способов разрушения эмульсий:

  • химическая методика;
  • электрическая методика;
  • механическая методика.

Для успешного разделения компонентов механическим способом создаются такие условия:

  • давление – 8-15 атмосфер;
  • температура от 120 до 160°C;
  • недопущение испарений воды.

Отстаивание продукта длится 2-3 часа. Затем процесс продолжают с помощью центрифуг. Вращение в центрифуге достигает 3 500 – 50 000 оборотов в минуту.

При запуске химического метода очистки используют деэмульгаторы – поверхностно-активные вещества. Деэмульгаторы растворяют адсорбционную плёнку, что ведёт к разделению продуктов.

Электрический способ предполагает воздействие на эмульсию электротоком. В результате частицы воды объединяются, что облегчает их выделение.

Часто комбинируют химический и электрический методы.

Подготовка нефти к переработке

Добытое из недр земли черное золото имеет ряд примесей, которые необходимо удалить до начала первичной переработки. При плохой очистке нефти-сырца, сторонние компоненты пагубным образом воздействуют на технологическое оборудование, что приводит к его преждевременному износу и существенно понижают качество готовой продукции.

Перечень ненужных добавок, содержащихся в сырой нефти.

  • Попутные газы (5%-6%). Газ из сырой нефти отделяют в специальных сепараторах, постепенно снижая давление и отделяя конденсат на промежуточных накопителях. Такая технология позволяет уменьшить объем растворенного газа, но полностью отделить его на этапе очистки невозможно.
  • Неорганические соединения (1%-2%). Повышенная концентрация минеральных солей понижает рентабельность переработки. По существующим нормам сырец должен содержать не больше 50мг/л, при поступлении на нефтеперерабатывающий завод и 5мг/л для начала процесса дистилляции.
  • Примеси грунта и ПАВ. Для большей эффективности добычи черного золота нефтяники используют поверхностно-активные вещества. Вместе с частицами грунтовых пород они образуют эмульсии требующие разрушения.
  • Подземные воды (20%-30%).

Процент воды в сырце возрастает прямо пропорционально времени эксплуатации месторождения. При наступлении стадии падающей добычи обводненность возрастает до 90% массы извлекаемой жидкости, что приводит к серьезному увеличению стоимости переработки «каменного масла».

Если нефть содержит в своем составе минеральные соли, она смешивается с водой в дисперсную систему. В таком виде каждая из взаимно нерастворимых жидкостей присутствует в другой мелкими каплями, образуя эмульсионный раствор.

Существуют эмульсии двух видов: вода в нефти и нефть в воде (гидрофобная и гидрофильная). Для их разрушения применяются механические, химические и электрические методы, в зависимости от стойкости образовавшейся смеси.

Подготовительная стадия обезвоживания состоит из прогонки через сепаратор, отстаивания. Параллельно осуществляется первичное обессоливание и стабилизация продукта.

Механическая очистка состоит из отстаивания нагретой нефти в резервуаре под давлением 8-15 атмосфер и прогонки по центрифуге. Химический метод совмещают с электрическим в установке ЭЛОУ (электродигидратор), которая может быть включена в технологическую линию или работать в автономном режиме.

О первичных процессах

Способы переработки нефти

Ряд нефтепродуктов можно получить при первичной переработке:

  • керосин;
  • дизель;
  • бензин;
  • смазочные масла;
  • углеводородные газы пропан и бутан.

На данном этапе сырьё сохраняет свой химический состав. Происходит лишь деление его на фракции. Первый шаг – сепарация, в результате которой отделяются примеси, вода и газ.

Подготовка

После сепарации нефть можно транспортировать. Её направляют на нефтеперерабатывающий завод, где происходит ещё одна дополнительная очистка продукта в специальных установках. Удаляются лёгкие растворённые углеводы и механические примеси. Далее с помощью электрообессоливающих устройств запускается процесс обезвоживания.

Процесс атмосферной перегонки

Следующий этап – атмосферная перегонка происходит в ректификационных колоннах. Под давлением продукт разделяется на фракции:

  • дизельную;
  • керосиновую;
  • лёгкую бензиновую;
  • тяжёлую бензиновую;
  • мазут – остаток.

Всему перечисленному требуется вторичная переработка, так как качество полученных материалов не соответствует рыночным требованиям.

Процесс вакуумной дистилляции

На данном этапе осуществляется отгонка из мазута доступных для дальнейшей переработки фракций для получения:

  • церезинов;
  • парафинов;
  • масел;
  • моторного топлива и др.

После вакуумной дистилляции остаётся осадок – гудрон, который применяют в качестве сырья для производства битума.

Углеводороды: значение и применение

Нефть и газ – полезные ископаемые, право обладания которыми вызывает борьбу стран. Независимо от существования множества альтернатив, сравнимых по эффективности, не найдено. Это сырье и результаты переработки по предварительным данным иссякнут на протяжении 21 века, что вызовет мировой энергетический кризис.

Развитие процессов переработки «черного золота» привело к созданию нового раздела химии — нефтехимии.

Другие методики

Другие методы применяются, чтобы получить отдельные виды топлива. Методики:

  • Алкилирование – реакция с органическими соединениями. Получается высококачественный бензин.
  • Изомеризация – изменение структуры веществ, входящих в состав нефти. Повышает октановое число бензина.
  • Полимеризация – объединение простых углеводородов в сложные. Получается сырье для химической промышленности.
  • Коксование – уплотнение тяжелых фракций. Нефтяной кокс используется для создания плотных соединений.

Не вся нефть становится топливом, так как ее большая часть нужна для нефтехимической промышленности. Там получают резину различного назначения – от автомобильных покрышек до тонких шлангов, пластмассы, пластика и т. д. (вплоть до парфюмерных изделий).

Добыча и переработка нефти остается важнейшей отраслью мировой экономики. Истощение запасов углеводородов требует повышения качества обработки сырья. Процессы развиваются в сторону большей эффективности и безопасности для окружающей среды.

Перерабатывающие производства

Продукция, получаемая из нефти, сильно зависит от профиля производства, которое перерабатывает сырье. Топливные производства специализируются на получении бензина, дизельного топлива, керосина, но также могут отпускать в продажу побочные продукты производства.

Топливно-масляные, соответственно, дополнительно выделяют фракции, из которых можно получить смазочные и соляровые масла. Топливно-нефтехимические производства поставляют не только горючее, но и вещества, являющиеся исходными для химических производств – этилен, стирол.

Соответственно, топливно-масляно-нефтехимические являются универсальными и выпускают наибольший ассортимент продукции, получаемой при переработке природного сырья.

Перерабатывающие производства

Несмотря на это, наибольшим спросом пользуются именно топливные предприятия по переработке. Нефтеперерабатывающих предприятий топливного профиля наблюдается больше других, так как моторное горючее пользуется широким спросом у населения и промышленности.

Заключение

Переработка нефти наносит огромный вред природной среде, возрастающий с каждой стадией производственного процесса. Отсутствие мер безопасности в этой отрасли промышленности приведет к необратимым последствиям для всего живого на планете Земля.

Основные нефтяные фракции

Основными фракциями, выделяемыми при первичной и вторичной перегонке, очистке и обессоливании нефти, являются:

  • Газолиновая фракция, содержащая алканы от пентана до декана. Дальнейшая обработка данной фракции позволяет получить бензин и газолин.
  • Лигроиновая фракция, содержащая алканы, начиная от октана и выше. Выделенный лигроин используется в качестве топлива для тракторов.
  • Керосиновая фракция, включающая алканы, начиная от додекана. Очищенный керосин используют как топливо для ракет, тракторов и реактивных самолетов.
  • Газойль, выделенный при температуре до трехсот градусов Цельсия, является дизельным топливом.
  • Мазут – остаточные смеси, полученные в результате перегонки. Его подразделяют на соляровое масло, смазочное масло и вазелин.

Некоторые сорта нефти позволяют получить парафин и гудрон, остающийся после отгонки и применяемый при строительстве дорог.

Аспирин

Известный препарат, используемый для борьбы с высокой температурой и головной болью, берет свое начало с продуктов нефтепереработки, так как исходным компонентом для синтеза ацетилсалициловой кислоты является бензол.

Солнечные батареи

Панели солнечных батарей, преобразующие солнечный свет в электроэнергию, называют главными конкурентами невозобновляемых источников энергии. Тем не менее, для изготовления таких панелей также используются невозобновляемое сырье – фотоэлемент, преобразующий энергию, должен быть нанесен на панель, изготовленную из нефтяной смолы.

Солнечные батареи

Нейлон

У многих нейлон ассоциируется с элементом женского гардероба – нейлоновыми колготками и чулками. Но это далеко не конечный список продукции, изготовленной из нейлона. Он входит в состав средств бытовой химии, одежды, парашютов, подшипников, втулок и многих других, незаменимых в быту вещей.

Видео по теме: Производство бензина и дизельного топлива

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий