Переработка нефти: этапы и методы

Нефть – смесь углеводородов, азотистых, серных и других соединений. Для получения нефтепродуктов без примесей на заводах проводят обработку сырья в 4 этапа. Процесс проходит под воздействием высокой температуры, давления и разных катализаторов.

Зачем нужна переработка нефти?

Сырая нефть характеризуется низким качеством, поэтому практически не используется. Ее компоненты приобретают ценность только по отдельности. Для получения каждой составляющей нужна переработка нефти. Процесс направлен на производство нефтепродуктов: бензина, керосина, смазочных материалов, растворителей и сырья для химической отрасли.

Процесс переработки

Полученную из скважин нефть не отправляют сразу на завод, поскольку в ней содержатся примеси. Ее переработка является сложным процессом, который состоит из таких этапов:

• подготовку сырья к первичной переработке;
• перегонку нефти;
• вторичную переработку;
• очистку.

Для производства качественных нефтепродуктов необходима установка дорогого и качественного оборудования.

Первичная переработка

Суть первого этапа сводится к разделению веществ, которые входят в состав нефти, на отдельные фракции. У каждого углеводорода своя температура кипения, поэтому маслянистую жидкость подогревают. На этом этапе получают низкооктановый бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, гудрон. Процессу первичной переработки предшествует подготовка. Она нужна для избавления сырья от примесей, которые испортят оборудование и трубы при транспортировке.

Подготовка нефти к первичной переработке

Сначала с помощью специальной установки отделяют природный газ. Из смеси воды и нефти получается эмульсия, которая практически не растворяется.

СПРАВКА! Она бывает 2 видов – гидрофильная и гидрофобная. Первая представляет собой частицы нефти в воде. Во второй преобладает маслянистая жидкость с небольшими каплями воды.

Такие смеси разрушают механическим, химическим или электрическим способами. В первом случае эмульсию отстаивают при температуре 120 – 160 градусов и давлении от 8 до 15 атмосфер. Процесс отделения длится около 2 – 3 часов. Нельзя допустить испарение воды.

Когда применяют центрифугу, разделение начинается при достижении 3000 – 3500 оборотов. Для расслаивания используют деэмульгатор. Дополнительно воздействуют на сырье электрическим током. Он способствует объединению частиц воды, поэтому ее легче убрать. Устранение солей происходит с помощью электрообессоливающих установок.

Способы перегонки нефти

При нагревании жидкости в специальные установки поступают разные нефтепродукты. При первичной переработке используют такие методы:

1. Однократное испарение – предусматривает применение высокой температуры. Образовавшиеся пары поступают в испаритель. В этом аппарате они отделяются от жидкостной фракции.
2. Многократное повышение температуры – смесь подогревают несколько раз. Процесс считается более сложным, чем предыдущий.
3. Постепенное испарение – эмульсия плавно меняет свое состояние. Пары беспрерывно выводятся в отдельный резервуар

ВНИМАНИЕ! В результате первичной переработки получают бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и гудрон.

Оборудование для перегонки

Для получения бензина, керосина и других легких фракции используют отбензинивающую колонну с тарелками для отделения легких веществ. Чем больше горизонтальных перегородок, тем точнее смесь разделается на фракции.

СПРАВКА! Стандартно используют колонны с 20 – 25 тарелками.

Отделившийся бензин попадает в холодильник-конденсат. Оставшаяся нефть попадает в ректификационную колонну с тарелками. Нагретая трубчатой печью эмульсия делится на топливные фракции и мазут. Полученные вещества собираются в боковых емкостях.

Первичную обработку проводят под давлением, а оставшуюся нефть перерабатывают под вакуумом. Первый вариант подходит для неглубокой переработки, чтобы получить бензин, керосин, дизельное топливо. В вакуумных установках происходит более глубокий процесс, который заканчивается образованием газойля, гудрона и масляных фракций.

Такое оборудование устанавливают отдельно или создают одну атмосферно-вакуумную установку (АВТ). Она включает следующие аппараты:

• рефлюксные емкости;
• атмосферные и вакуумные колонны;
• холодильники-рекуператоры.

ВНИМАНИЕ! Первичная переработка является полностью автоматизированной. Современный АВТ на заводах позволяют обработать от 600 тыс. до 8 млн. тонн сырой нефти в год.

Вторичная переработка

После определения физико-химических свойств жидкости начинается следующий этап переработки. На сырье воздействуют катализаторами и высокой температурой. Существую такие методы обработки нефти:

• нефтехимический – образуется большое количество продуктов: топливо, каучук, ацетон, спирт, пластмассы;
• топливно-масляный – при помощи экстракции и деасфальтизации получаются смазочные материалы;
• топливный – используются тяжелые фракции, из которых изготовляют высококачественный бензин, авиационное, котельное и реактивное топливо.

На заводах часто применяют последний способ обработки. Он включает гидроочистку, риформинг, крекинг, гидрокрекинг.

Гидроочистка

Она подходит для переработки нефти с содержанием больше 0,5 % серы. Гидроочистка позволяет избавиться от азотных, кислородных и серных соединений с помощью катализаторов с водородом. Оборудование нагревают до 300 – 400 градусов и увеличивают давление до 2 – 4 МПа. В результате из органических соединений образуется аммиак и сероводород, которые выводят из емкости.

ВНИМАНИЕ! Таким способом обрабатывают 95 – 99% нефти.

Каталитический крекинг

В перегонке используют цеолитсодержащие катализаторы. Сырье нагревают до 500 градусов, чтобы разделить мазутные фракции. На выходе получают 40 – 60 % бензина с октановым числом 98 и выше. Около 15 % жидкий газ.

Каталитический риформинг

В методе применяют катализатор с окисью алюминия. Процесс направлен на повышение ароматизации. Он происходит в емкости с водородом при давлении 1 – 4 МПа. Температуру повышают до 500 градусов. В результате можно получить от 70 до 90% чистого материала.

Гидрокрекинг

Процедура проводится с применением сильного катализатора – оксида молибдена. Топливо образуется при температуре 450 градусов и давлении больше 28 МПа. В сочетании с другими способами выходит 75 – 80% бензина и реактивное топливо.

Экстракция и деасфальтизация

В экстракции участвуют растворители, которые устраняют побочные компоненты. Дальше происходит депарафинизация, чтобы снизить температуру застывания масел. Благодаря гидроочистке получается высококачественный продукт. Процесс позволяет извлечь ароматические углеводороды.

Деасфальтизация заключается в получении из конечной продукции переработки смолисто-асфальтеновых соединений. Они составляют от 40 до 70% тяжелых нефтяных остатков. В дальнейшем десасфальтизат используют для крекинга или производства битума.

ВАЖНО! В процессе применяют бутан, пентан и их смесь с пропаном.

Другие методы переработки

Нефть после прямой перегонки могут поддавать другим способам обработки, чтобы получить конкретный продукт. На заводах могут использовать такие методы:

1. Алкилирование – при взаимодействии алкиновых соединений образуются парафиновые углеводороды. Это компоненты бензина и масел высокого качества, которые улучшают характеристики сырья.
2. Изомеризация – процесс получения их низкооктановых компонентов фракции с более высоким октановым числом. Она проводится с легкими продуктами, которые кипят при температуре 28 – 70 градусов.
3. Коксование – из тяжелых фракций нефти получают кокс и газойль.
4. Пиролиз – распад углеводородов под воздействие температуры до 650 градусов для получения ароматических углеводородов и газа. В результате образуется 50 % газа, 45 % смолы и 5 % сажи. Необходимые вещества путем ректификации извлекают из смолы.

Нефть относится к ценным полезным ископаемым, который состоит из множества компонентов. Перед началом переработки из нее убирают воду, природный газ и соли. В результате применения методов первичной и вторичной обработки получают качественный бензин, топливо и другие нефтепродукты.

Видео: Технология переработки нефти и газа

Как вам статья?