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.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

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 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.

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: Как получают топливо из 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.

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.

Нефть и продукты её переработки

Первичная переработка нефти

Сырая  нефть представляет собой смесь различных  углеводов (с разными  молекулярными весами и температурами кипения) и сернистых, кислородных и азотистых органических соединений. Цель первичной нефтепереработки –  разделить прошедшую предварительную подготовку нефть и газы на отдельные углеводородные  фракции. Такая перегонка позволяет получить целый спектр  нефтепродуктов и полуфабрикатов. Продукт перегонки нефти называется прямогонным.

Этот процесс основан на разности температур кипения различных групп углеводородов. В результате сырая нефть разделяется на различные светлые и темные фракции, являющиеся прямогонными нефтепродуктами.

При первичной нефтеперегонке используют:

• однократное испарение;
• многократное испарение;
• постепенное испарение.

В первом случае сырье нагревают до заданной температуры, в результате чего образуются пары. Когда заданная температура достигнута – смесь жидкости и паров попадает в испаритель, в котором жидкость и пар разделяются.

Многократное испарение – это череда  однократных испарений, с постепенным повышением температуры нагрева. Суть постепенного испарения – малое изменение состояния перерабатываемого сырья в процессе каждого однократного испарения.

Основное оборудование, с помощью которого получают продукт перегонки нефти при первичной переработке – это ректификационные колонны,  трубчатые печи и теплообменники.

Такая перегонка не позволяет выделить из полученных фракций отдельных высокочистых  углеводородов, которые используются в качестве сырья для  получения ксилола, толуола, бензола и так далее. Чистые углеводороды получают  путем введения  в перегонные установки  дополнительных веществ, которые увеличивают разности показателей летучести разделяемых компонентов.

Читать также: Как происходит первичная переработка нефти?

Продукт перегонки нефти, полученный в результате первичной переработки, как правило, не используется в качестве готового.  Цель этого этапа – определить основные  характеристики и свойства конкретной  нефти, на основании которых выбирается вид процесса дальнейшей переработки, которая на выходе и дает конечный продукт перегонки нефти.

Основными продуктами первичной переработки нефти являются:

• газ (бутан, пропан);
• бензиновые фракции;
• керосиновый дистиллят;
• дизельное топливо или газойль;
• смазочные масла;
• остаток (мазут).

Вторичная переработка нефти

Как было сказано выше,  физико-химические характеристики нефти, а также  потребность в конкретном конечном нефтепродукте, определяют способ дальнейшей переработки современными методами. Вторичная нефтепереработка – это термическое и каталитическое воздействие на прямогонный продукт переработки нефти, которое  меняет природу содержащихся в нем углеводородов.

Основные способы переработки нефти на этой стадии делятся на:

• топливные;
• топливно-масляные;
• нефтехимические.

Топливные методики, при помощи которых перерабатывают продукты прямой перегонки,  используют для получения автомобильных бензинов высокого качества, дизельных топлив (зимнего и летного типа), а также реактивных и  котельных топлив. Цель топливного метода –  получить из тяжелых фракций моторное топливо того или иного вида.

Основные методы переработки нефти на этом этапе таковы:

• термический крекинг (без применения катализаторов);
• каталитический крекинг (с использованием катализаторов);
• гидрокрекинг;
• каталитический риформинг;
• термический риформинг;
• гидроочистка и так далее.

Топливно-масляная переработка позволяет получать топлива, смазочные масла и асфальтовые фракции. К ней относятся деасфальтизация и экстракция.

Самое большое число разнообразных готовых нефтепродуктов дает нефтехимическая переработка.

Основными продуктами вторичной переработки нефти являются:

• топлива;
• масла;
• синтетический каучук;
• азотные удобрения;
• различные виды пластмасс;
• моющие средства;
• синтетические волокна;
• жирные кислоты;
• эфиры, спирты, ацетон, фенол и так далее.

Каталитический крекинг

Этот процесс переработки нефти заключается в использование для ускорения химических реакций катализатора, но – без изменения сути таких реакций. Крекинг-процесс – это  реакция расщепления, которое происходит при прогон нагретого до состояния пара сырья через вышеупомянутый катализатор.

Риформинг

Эти процесс в основном используется для получения высокооктанового бензина. Такая промышленная переработка нефти действует только на парафиновые фракции, которые кипят в температурном диапазоне от 95-ти до 205-ти градусов Цельсия.

Риформинг бывает термическим и каталитическим.

В первом случае  фракции, полученные в результате  первичной нефтепереработки, подвергают воздействию высоких температур без применения катализатора.

Каталитический  риформинг подразумевает  воздействие на сырье как высокими температурами, так и катализаторами.

Гидрокрекинг и гидроочистка

Данные методы применяют для получения бензиновых фракций, дизельного и реактивного топлива, а также сжиженных газов и смазочных масел. Их принцип – воздействие водородом на фракции с высокой температурой кипения с применением катализатора. Процесс гидрокрекинга  фракции также подвергаются  гидроочистке, суть которой – удаление серы и прочих примесей.

Читать также: Каково содержание серы в нефти?

Установки гидроочистки, как правило,  совмещаются с установками, в которых проходит  каталитический риформинг, поскольку результате этого процесса происходит  выделение большого количества водорода. Результатом очистки является повышение качества нефтепродуктов, вследствие чего снижается  воздействие на оборудование коррозии.

Деасфальтизация и экстракция

Деасфальтизация позволяет получить из нефтяного остатка смолистые вещества для изготовления асфальта. Также этот процесс позволяет получить  битум, который используют как  сырьё в таких процессах, как гидрокрекинг и каталитический крекинг.

Экстракция – это разделение твердых или жидких нефтяных компонентов с помощью растворителей, после чего проводят депарафинизацию, цель которой –  снижение температуры застывания получаемых масел. В конце продукт подвергается гидроочистке. С помощью экстракции получают дизельное топливо и ароматические углеводороды.

Коксование

Используется для получения газойлевых компонентов и кокса из тяжелых нефтяных фракций, из остатков процесса деасфальтизации, а также из остатков бензинового пиролиза,  каталитического и термического  крекинга. Суть процесса коксования – последовательные крекинговые реакции, дегидрирование, циклизация, ароматизация, поликонденсация и уплотнение. В результате получается сплошной “коксовый пирог”. Выделяющиеся в ходе этого процесса летучие продукты переработки нефти подвергаются ректификации, с целью получения и стабилизации целевых фракций.

Изомеризация

Изомеризация – это превращения исходного сырья в  его изомеры. Позволяет получать высокооктановые виды бензинов.

Алкинирование

Используется для получения из углеводородных газов бензинов с высоким октановым числом с помощью введения в них алкинов.