Как происходит первичная переработка нефти?

Нефть – это сложная смесь углеводородных соединений. Выглядит она как   маслянистая вязкая жидкость с характерным запахом, цвет которой в основном варьируется от темно-коричневого до черного, хотя бывают и светлые, почти прозрачные нефти.

Эта жидкость обладает слабой флюоресценцией, её плотность меньше, чем у воды, в которой она почти не растворяется. Плотность нефти может иметь имеет значение от 0,65-0,70 грамм на кубический сантиметр (легкие сорта), а также 0,98-1,00 грамма на кубический сантиметр (тяжелые сорта).

Первичная переработка нефти

Нефть находится в особых горных породах, называемых коллекторами. Коллектор представляет собой осадочную пористую горную породу с различной степенью проницаемости.

Одним из важнейших свойств  нефти является её горючесть.

Составляющие этот природный энергоресурс углеводороды относятся к различным группам (парафиновые, нафтеновые и ароматические), которые различаются по таким характеристикам, как  молекулярный вес и температура кипения. Помимо углеводородных соединений, в ней присутствуют соединения на основе кислорода, азота и  серы, а также менее одного процента различных металлических примесей.

Из нефти-сырца производят массу необходимых нефтепродуктов самого разного назначения. Для этого сырье разделяют на фракции с изменением его химического состава.

Чтобы получить нефтепродукты, необходима первичная переработка нефти, в процессе которой с помощью дистилляции  получаются так называемые светлые и темные фракции, которые в дальнейшем  перерабатывают с помощью вторичных химических процессов  для придания им необходимых эксплуатационных свойств.

Первая переработка по-другому называется прямая перегонка нефти или ректификация нефти. В ходе этих процессов нефть разделяют на отдельные фракции, используя её ассортиментные и качественные возможности для получения максимального количества необходимой продукции.

Вторичной переработкой называют деструктивные вторичные процессы обработки полученных дистиллятов, а также всевозможные методики очистки прямогонных нефтепродуктов. Цель этих процессов – создание условий для изменения химического состава нефтяного сырья с помощью термических воздействий с применением различных катализаторов.

Такую нефтяную  переработку проводят с целью придания конечному продукту  заданных  качественных и эксплуатационных характеристик, при этом увеличивая его количество.

Процессы первичной переработки нефти

Первичная нефтепереработка делится на два этапа – подготовка сырья к транспортировке по системе магистральных нефтепроводов и сама прямая перегонка полученного сырья.

Разберемся с ними поподробнее.

Подготовка промысловой нефти

В добытом из промысловых скважин нефтяном сырье, кроме углеводородов, содержится вода, попутный газ, растворенные соли (в основном – хлориды), а также масса примесей механического характера (песок, кусочки горной породы, ил и тому подобное). Использовать такое сырье без предварительной подготовки нельзя.

Попутные и растворенные в нефти  газы отделяют с помощью  системы газовых сепараторов, в которых происходит последовательное снижение давления от значения в самой скважине до нормального  (атмосферного). Стоит сразу сказать, что после этого в сырой нефти остается до четырех процентов растворенных газов.

После сепарации сырая жидкая смесь углеводородов поступает в отстойники, где в результате действия гравитации происходит отделение от промыслового продукта механических примесей.

Там же, за счет разницы плотностей волы и нефти, происходит постепенное обезвоживание полученного сырья.

Из отстойников  нефть перекачивается на промысловые установки по электрическому обессоливанию, на которых из нефти удаляют лишние растворенные в ней соли.

В основу процесса обезвоживания положен принцип разрушения водонефтяных эмульсий, образовавшихся в результате закачки воды в продуктивный пласт с целью повышения его давления для добычи необходимого сырья.

Затем обезвоженная и обессоленная нефть смешивается с водой с целью создания искусственной эмульсии  с низким уровнем  солености, а затем эта эмульсия также подвергается расслаиванию. Полученная вода проходит специальную очистку и повторно закачивается в пласт, создавая в нем необходимое для добычи давления.

Первичная переработка нефти

Самый простой способ обезвоживания  нефти на месторождении –   термохимический способ удаления воды при нормальном атмосферном давлении.

Суть его заключается в том, что в подогретую до 30-ти – 50-ти градусов в нефть добавляют специальное поверхностно-активное вещество, называемое деэмульгатор, после чего полученная смесь отстаивается в специальных  резервуарах. Если не обеспечить необходимую герметичность емкостей отстойников, то возникают серьезные потери сырья вследствие испарительных процессов. Поэтому в основном термохимический отстой происходит  в герметичных резервуарах под давлением.

Если в нефти содержание солей невелико, то они практически полностью удаляются в процессе сепарации и отстаивания. Однако, большей части добываемых нефтей все-таки необходимо дополнительное обессоливание.

Для этого процесса также применимы термохимические методики, но в большинстве случаем применяется способ, называемый электрообессоливанием. Он сочетает в себе  термохимический отстой с дополнительной  обработкой нефтяной эмульсии, которая происходит  в электрических полях. Установки, с помощью которых проводится этот процесс, называются электрообессоливающими ( сокращенно – ЭЛОУ).

После обессоливания на  ЭЛОУ смесь поступает в систему магистральных трубопроводов с целью её дальнейшей транспортировки на предприятия перерабатывающего комплекса (сокращенно – НПЗ).

Физические методы переработки нефти – прямая перегонка

Процессы прямой перегонки сырой нефти происходят на трубчатых установках двух типов – при значении атмосферного давления (установки АТ) и в вакууме различной глубины (ВТ). На отечественных НПЗ, как правило, оба типа объединяют в одну комбинированную установку АВТ – атмосферно-вакуумного трубчатого типа.

Название трубчатая объясняется тем, что сырье перед разделением его на фракции нагревается в змеевиках печей трубчатого типа.

АВТ имеет в своем составе  два блока – атмосферный и вакуумный. Атмосферная перегонка нефти (или дистилляция) при естественном значении давления позволяет получать   светлые фракции нефти, к которым относятся бензины, керосины и дизельные дистилляты.

Температура их выкипания – не выше 360-ти градусов Цельсия.  Выход таких фракций, в зависимости от физико-химического состава перерабатываемого сырья, составляет от  45-ти до 60-ти процентов от общего количества сырой   нефти. Остаток атмосферной перегонки называется мазутом.

Сам процесс переработки (разделение на фракции) предварительно нагретой нефти происходит  в ректификационной колонне, которая выглядит как   цилиндрический вертикальный агрегат, оборудованный изнутри специальными  контактными устройствами, называемыми тарелками.  Через эти тарелки выделяемые пары нефтепродуктов движутся вверх, а жидкие фазы опускаются вниз.

Ректификационные колонны могут быть разных размеров и различных конфигураций, однако их используют на всех предприятиях нефтепереработки. Количество тарелок в таких устройствах может колебаться от  20-ти до 60-ти штук.

В нижней части этой колонны предусмотрен подвод тепла, а в верхней – его отвод, поэтому температура в колонне постепенно понижается от нижней части к верхней. Это позволяет отводить бензиновые  фракции в виде паров с  верхней части аппарата. Керосиновые и дизельные дистилляты конденсируются и выводятся в других частях ректификационного колонного аппарата, а жидкий остаток в виде  мазута откачивается с нижней части и поступает на вакуумный блок.

Первичная переработка нефти

Задача вакуумной перегонки – отбор из мазута дистиллятов масляного типа (если НПЗ специализируется на производстве масел и смазок) либо широкой масляной фракции широкого спектра, которая называется вакуумный  газойль (если специализация  НПЗ – производство моторного топлива). После вакуумной перегонки образуется остаток, называемый гудроном.

Необходимость такой переработки мазута под вакуумом объясняется тем, что при значении температуры более 380-ти градусов начинается процесс крекинга (термического разложения углеводородов), а точка выкипания вакуумного газойля – это более 520-ти градусов. Из-за этого перегонку необходимо проводить при остаточном значении давления на уровне  40-60 миллиметров ртутного столба,  что дает возможность уменьшить максимальне температурное значение в установке до 360-ти – 380-ти градусов.

Вакуумная среда в такой колонне создается с помощью специализированного  оборудования, основным ключевым элементом которого являются либо жидкостные, либо  паровые эжекторы.

Получаемая прямой перегонкой продукция

С помощью первичной перегонки нефтяного сырья получают следующие продукты:

  • углеводородный газ, который выводят посредством головки стабилизации; применяется в качестве бытового топлива и сырья для процессов газофракционирования;
  • бензиновые фракции (температура выкипания – до 180 градусов); используется в качестве сырья для процессов вторичной перегонки в установках каталитического риформинга и крекинга, пиролиза и других видов переработки нефти (точнее, её фракций), с целью получения товарных автомобильных бензинов;
  • керосиновые фракции (температура  выкипания – от 120-ти до 315 градусов); после прохождения гидроочистки их применяют как  реактивное и тракторное  топливо;
  • атмосферный газойль (дизельные фракции), который выкипает  в диапазоне от 180-ти до 350-ти градусов; после чего, пройдя соответствующую обработку и очистку, он  применяется как топливо для дивгателей дизельного типа;
  • мазут, который   выкипает при температурах свыше  350-ти градусов; используется как топливо для котельных и как сырьё для термических крекинговых установок;
  • вакуумный газойль с температурой выкипания от 350 до 500 градусов и более; является сырьём для каталитического  и гидрокрекинга, а также для производства масляных нефтепродуктов;
  • гудрон – температура  выкипания – более  500 градусов; который выступает сырьем для установок коксования и термического крекинга, с целью получения  битумов и различных видов нефтяных масел.

Технологическая схема прямой перегонки (из учебника в редакции Глаголевой и Капустина)

Расшифруем обозначения:

  • К-1 – колонна отбензинивания;
  • К-2 – колонна атмосферной переработки нефти;
  • К-3 – колонна отпаривания;
  • К-4 – установка стабилизации;
  • К-5 – колонна вакуумной переработки;
  • Э-1…Э-4 – электрические дегидраторы;
  • П-1 и П-2 – подогревательные печи;
  • КХ-1…КХ-4 – устройства охлаждения и конденсирования;
  • Е-1 и Е-2 – рефлюксные емкости;
  • А-1 – вакуумный насос паро-эжекторного типа;
  • I – сырая нефть;
  • II – стабилизационная головка;
  • III – стабилизированный бензин;
  • IV – керосиновая фракция;
  • V – атмосферный газойль (дизельные фракции);
  • VI – вакуумный газойль;
  • VII – гудрон (остаток,  образовавшийся после того, как была проведена  вакуумная обработка);
  • VIII – выхлопные эжекторные газы;
  • IX – вещество ПАВ (деэмульгатор);
  • X – вода, сбрасываемая в  канализационные стоки;
  • XI – водяной пар.

Первичная переработка нефти

В колонне К-1 отбирается бензиновая фракция, которая затем конденсируется в ХК-1 и поступает в ёмкость Е-1.

Наполовину отбензиненная переработанная нефть с нижней части  К-1 через печь трубчатого типа П-1 попадает в  К-2 (атмосферная колонна). Часть потока такой нефти возвращается обратно в К-1, давая  тепло, необходимое для ректификационных процессов.

В К-2 происходит дальнейшее фракционирование. Самая верхняя фракция  К-2 – тяжелый бензин, который после  конденсации поступает в Е-2. Керосин и дизельная фракция отводятся из К-2 с помощью боковых погон и попадают для отпаривания в  К-3.

В К-3 происходит  удаление легких фракций, после чего дизельный дистиллят и керосин через подогревательные теплообменники и холодильники выводят из  установки.

Снизу К-2 отбирается жидкий мазут, затем он подается в печь П-2, а потом –    в вакуумную колонну К-5, где его разделяют на гудрон и вакуумный газойль.

Сверху их  К-5 с пароэжекторным насосом А-1 отсасывают водяной пар, воздух и образовавшиеся  и газы, а также небольшое количество легких дизельных продуктов. Вакуумный газойль и гудрон пропускаются через подогреватели (теплообменники), а затем после конденсации в холодильниках они отводятся из установки.

Бензин из  Е-1 и Е-2 подогревают и подают в колонну стабилизации К-4. Через  верха К-4  (стабилизационную головку) отводятся сжиженные газы, а с нижней её части –  стабилизированный жидкий бензин.

Так в общих чертах выглядит процесс первичной нефтеобработки.

Рейтинг автора
1
Автор статьи
Владимир Хомутко
Написано статей
14
Как происходит первичная переработка нефти?
Оцените статью: 1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Наверх!