Процес очищення сирої нафти - як відбувається очищення нафти

Як відбувається очищення нафти

Як вже було сказано, в барелі сирої нафти містяться всі види вуглеводнів. Під час перероблення нафти відбувається поділу всіх цих видів вуглеводнів, в результаті чого виходять сировинні продукти, що використовуються для подальшого виробництва корисних речовин. Процес очищення нафти включає наступні етапи:

1. Найдавніший і найбільш використовуваним вважається спосіб поділу продуктів на різні компоненти (звані фракціями) за допомогою температури. За рахунок різниці температури кипіння компонентів одного речовини, можна отримати необхідний вам продукт з цієї речовини. Цей процес називається фракційної перегонкою. Спочатку, сиру нафту нагрівають до певної температури, в результаті чого вона починає випаровуватися, а потім конденсують пар, тобто перетворюють пар в рідину.

2. Більш нові методи дозволяють за допомогою хімічної обробки з одних фракцій отримувати інші. Цей процес переробки нафти називають конверсією. За допомогою хімічної обробки можна, наприклад, більш довгі ланцюги розбити на кілька коротких ланцюгів. Завдяки такому процесу нафтопереробний завод перетворює дизельне паливо в бензин. Те на скільки частин будуть розбиті довгі ланцюги, визначає якість бензину.

3. Нафтопереробні заводи повинні переглянути кожну фракцію і видалити залишилися в ній домішки.

4. Нафтопереробні заводи комбінують різні фракції (оброблені та необроблені) в суміші, з яких в подальшому виготовляють бажані продукти. Наприклад, з комбінації декількох різних ланцюгів можна виготовити різні види бензину з різним рівнем вмісту в ньому октану.

Оброблені продукти зберігаються на місці експлуатації до тих пір, поки їх не поставлять на різні ринки, наприклад, на бензоколонки, в аеропорти і на хімічні заводи. Крім виробництва нафтопродуктів, нафтопереробні заводи повинні подбає про ліквідацію залишилися після переробки нафти відходів, подбає про те, щоб ці відходи як можна менше забруднювали повітря і воду.

Різні компоненти сирої нафти мають різні розміри, вага і температуру кипіння. Фракційна перегонка в першу чергу полягає в тому, щоб розділити всі ці компоненти. Оскільки кожен компонент сирої нафти має свою температурою кипіння, то їх можна розділити за допомогою фракційної перегонки та дистиляції. Фракційна перегонка полягає в наступному:

1. Суміш з двох або більше компонентів (в даному випадку рідин) з різною точкою кипіння необхідно нагріти до високої температури. Зазвичай нагрівання проводиться парою високого тиску до температури приблизно 1112 градусів Фаренгейта / 600 градусів Цельсія.

2. Суміш починає кипіти, в результаті чого утворюються пари (гази).

3. Потім пара потрапляє на дно довгої колони (колона ректифікації) з Маслозбірники і тарілками.

• У Маслозбірники є спеціальні отвори або ковпачки барботажной ректифікаційної колони через які виходить пар.
• Масляні лотки (маслозбірники) накопичують рідини, які формуються на різних рівнях висоти колони.
• Температура по всій довжині колони не однакова (найгарячіша точка - біля основи, нагорі температура набагато менше).
4. Потім пара піднімається вгору по колоні.
5. Коли пар проходить через підноси (маслозбірники) в колоні, він поступово охолоджується.
6. Коли речовини, що містяться в парі, досягають певної висоти, на якій температура в колоні дорівнює точці кипіння цієї речовини, відбувається конденсація пара, тобто перетворення пари в рідину. При чому речовини з найнижчою точкою кипіння починають конденсуватися на найвищій точці колони; і відповідно, речовини з більш високими точками кипіння конденсуються на нижньому рівні колони.
7. Таці збирають різні фракції рідини.
8. Зібрані фракції рідини можуть:
-- далі перейти на конденсатори, де вони ще раз будуть охолоджені, а потім залиті в резервуари для зберігання
-- перейти на наступний рівень хімічної обробки.
Фракційна дистиляція допомагає розділити компоненти речовин навіть з невеликою різницею температури кипіння і грає дуже важливу роль в процесі переробки сирої нафти.
Однак, після фракційної переробки лише небагато отримані продукти йдуть прямо на ринок. Багато з них ще підлягають подальшій хімічній обробці, в результаті якої виходити нові фракції. Наприклад, тільки 40% дистильованої сирої нафти - бензин; однак, бензин - один з головних продуктів, вироблених нафтовими компаніями. Замість того, щоб безперервно дистильованої великі кількості сирої нафти, нафтові компанії хімічно обробляють деякі фракції, отримані в результаті дистиляції в ректифікаційної колоні, для отримання бензину; завдяки хімічній обробці з одного бареля сирої нафти виходить більше бензину, ніж якщо отримувати бензин за допомогою дистиляції.

Перетворити одну фракцію в іншу можна трьома способами: - за рахунок дроблення великих вуглеводнів на дрібні частини (крекінг) - за рахунок об'єднання дрібних частин для створення одного великого вуглеводню (уніфікація або об'єднання) - за рахунок зміни різних частин для створення бажаних вуглеводнів (деформація або зміна)

Крекінг - це переробка нафти і важких нафтопродуктів з метою отримання моторних палив і сировини для хімічної промисловості, яка полягає в дроблення великих вуглеводнів на дрібні частини. В результаті крекінгу великі ланцюга розколюються на кілька невеликих ланцюгів.

Розрізняють декілька типів крекінгу:

Тепловий - коли великі вуглеводні нагрівають при високих температурах (іноді також при високому тиск) до тих пір, поки не відбувається їх розкол.

-- Паровий - коли використовується пар при температурі кипіння не менше 1500 градусів Фаренгейта / 816 градусів Цельсія, який використовують для перетворення таких газів як етан, бутан та напта в етилен і бензол, необхідні для виробництва хімічних реагентів.

-- Легкий крекінг - залишкові продукти після процесу дистиляції нагрівають до температури 900 градусів Фаренгейта / 482 градуса Цельсія, охолоджують газовим маслом і швидко занурюють в колону ректифікації. Легкий крекінг знижує в'язкість нафтопродуктів і виробляє смолу.

-- Коксування - отримані в ректифікаційної колоні продукти нагрівають до температури понад 900 градусів Фаренгейта / 482 градуса Цельсія до тих по, поки не починається процес «розколювання» продуктів на важку нафту, бензин і гас. Таким чином отримують майже чистий вуглецевий залишок (кокс); потім кокс зчищають з коксовіка і продають. Каталітичний - коли для прискорення протікання хімічної реакції застосовують каталізатор. До стимуляторів відноситься цеоліт, алюмінієвий гідросилікат, боксит (алюмінієва руда) і ін.

-- Крекінг з флюідізірованним каталізатором - гарячий, рідкий каталізатор (1000 градусів Фаренгейта / 538 градусів Цельсія) перетворює важке газове масло в дизельне паливо і бензин.

-- гідрокрекінг подібний крекінгу з флюідізірованним каталізатором, але на відміну від першого способу гідрокрекінг використовує інший каталізатор, протікає при більш низькій температурі і більш високому тиску, а також використовує водневий газ. Під час гідрокрекінгу необроблена важка нафта перетворюється в бензин і гас (паливо для реактивних літаків).

Після того, як різні вуглеводні були роздроблені на більш дрібні, отримані продукти надходять в іншу фракційну колону дистиляції, де відбувається їх подальший розподіл.

У деяких випадках необхідно, навпаки, з кількох дрібних частин створити один цілий вуглеводень, такий процес обробки нафти називається уніфікацією. У свою чергу в процесі уніфікації велику роль грає ще один процес - каталітичний реформінг з використанням спеціальних каталізатор (наприклад, платина, суміш платини і ренію). Під дією каталізаторів відбувається змішання легкого гасу з ароматичними вуглеводнями. В результаті цієї реакції утворюється не менш важливий побічний продукт - водневий газ, який використовують для гідрокрекінгу або просто поставляють на ринок і продають.

У деяких випадках структури молекул в одній фракції деформуються для створення іншої молекулярної структури. Такий процес деформації структури молекули називається алкилированием. При алкилировании, з'єднання з низькою молекулярною масою, типу пропілену і бутилену, змішуються під дією каталізатора, наприклад, гідрофторістой або сірчаної кислоти (побічний продукт, що залишився після очищення домішок у багатьох нафтових продуктах). Продуктами алкилирования є вуглеводні октану, які використовуються в бензинових сумішах для зменшення стукоту, наприклад, двигуна.

Розглянувши, як відбувається обробка і зміна фракцій, перейдемо до того, що ж далі відбувається з отриманими продуктами і як з них виготовляють побутову та іншу продукцію.

Фракції, які пройшли процес дистиляції і хімічної обробки, піддаються технологічної очистки, необхідної для видалення домішок на зразок органічних сполук, що містять сірку, азот, кисень, воду, розчинені метали і неорганічні солі. Під час технологічної обробки фракції проходять наступні стадії:

--в абсорбційної колони осушувачі видаляють воду, що залишилася

-- сірчана обробка і сірководневий газоочисникам (скрубер) видаляють сірку

Після технологічної очистки фракції охолоджують і починають змішувати. З отриманих сумішей в наслідок виготовляють різну продукцію, наприклад, різні сорти бензину з добавками і без мастила різних ваг і сортів (наприклад 10W-40, 5W-30) різні сорти гасу реактивне паливо дизельне паливо пічне паливо; паливо комунально-побутового призначення різні сорти хімічних реагентів для виготовлення пластмаси та інші полімери