Современные технологии углубления переработки нефти. Современное состояние нефтепереработки и нефтехимии Современная нефтепереработка

Нефть – это полезное ископаемое, представляющее собой нерастворимую в воде маслянистую жидкость, которая может быть как почти бесцветной, так и темно-бурой. Свойства и способы переработки нефти зависят от процентного соотношения преимущественно углеводородов в ее составе, который различается в разных месторождениях.

Так, в Соснинском месторождении (Сибирь) алканы (парафиновая группа) занимают долю в 52 процента, циклоалканы – около 36%, ароматические углеводороды - 12 процентов. А, к примеру, в Ромашкинском месторождении (Татарстан) доля алканов и ароматических углеродов выше – 55 и 18 процентов соответственно, в то время как циклоалканы имеют долю в 25 процентов. Помимо углеводородов, это сырье может включать в себя сернистые, азотные соединения, минеральные примеси и др.

Впервые нефть "переработали" в 1745 году в России

В сыром виде это природное ископаемое не используется. Для получения технически ценных продуктов (растворители, моторное топливо, компоненты для химических производств) осуществляется переработка нефти посредством первичных или вторичных методов. Попытки преобразовать это сырье предпринимались еще в середине восемнадцатого века, когда, помимо свечей и лучин, используемых населением, в лампадах ряда церквей использовали «гарное масло», которое представляло собой смесь растительного масла и очищенной нефти.

Варианты очистки нефти

Очистка часто не включается непосредственно в способы переработки нефти. Это, скорее, предварительный этап, который может состоять из:

Химической очистки, когда на нефть воздействуют олеумом и концентрированной серной кислотой. При этом удаляются ароматические и непредельные углеводороды.

Адсорбционной очистки. Здесь из нефтепродуктов могут удаляться смолы, кислоты за счет обработки горячим воздухом или пропуском нефти через адсорбент.

Каталитической очистки – мягкой гидрогенизации для удаления азотистых и серных соединений.

Физико-химической очистки. В этом случае посредством растворителей избирательно выделяются лишние составляющие. Например, полярный растворитель фенол используется для удаления азотистых и сернистых соединений, а неполярные растворители – бутан и пропан - выделяют гудроны, ароматические углеводороды и пр.

Без химических изменений...

Переработка нефти посредством первичных процессов не предполагает химических превращений исходного сырья. Здесь полезное ископаемое просто разделяется на составляющие компоненты. Первое устройство по перегонке нефти было придумано в 1823 году, в Российской империи. Братья Дубинины догадались поставить котел в печь с нагревом, откуда шла труба через бочку с холодной водой в пустую емкость. В печном котле нефть нагревалась, проходила через «холодильник» и осаждалась.

Современные способы подготовки сырья

Сегодня на нефтеперерабатывающих комплексах технология переработки нефти начинается с дополнительной очистки, в ходе которой продукт обезвоживается на устройствах «ЭЛОУ» (электрообессоливающие установки), освобождается от механических примесей и углеводов легкого типа (С1 – С4). Потом сырье может поступать на атмосферную перегонку или вакуумную дистилляцию. В первом случае заводское оборудование по принципу действия напоминает то, что использовалось еще в 1823 году.

Только по-другому выглядит сама установка переработки нефти. На предприятии стоят печи, по размерам напоминающие дома без окон, из самого лучшего огнеупорного кирпича. Внутри них располагаются многокилометровые трубы, в которых нефть движется с большой скоростью (2 метра в сек.) и подогревается до 300-325 С пламенем из большой форсунки (при более высоких температурах углеводороды просто разлагаются). Трубу для конденсации и охлаждения паров в наши дни заменяют ректификационные колонны (могут быть до 40 метров в высоту), где пары разделяются и конденсируются, а для приема полученных продуктов выстраиваются целые городки из разных резервуаров.

Что такое материальный баланс?

Переработка нефти в России дает разные материальные балансы при атмосферной перегонке сырья из того или иного месторождения. Это означает, что на выходе могут получаться разные пропорции для разных фракций – бензиновой, керосиновой, дизельной, мазута, сопутствующего газа.

К примеру, для западно-сибирской нефти выход газа и потери составляют по одному проценту соответственно, бензиновые фракции (выделяются при температурах от около 62 до 180 С) занимают долю около 19%, керосин – около 9,5%, дизельная фракция – 19 %, мазут – почти 50 процентов (выделяется при температурах от 240 до 350 градусов). Полученные материалы практически всегда подвергаются дополнительной обработке, так как они не соответствуют эксплуатационным требованиям для тех же моторов машин.

Производство с меньшим числом отходов

Вакуумная переработка нефти базируется на принципе закипания веществ при более низкой температуре при снижении давления. Например, некоторые углеводороды в нефти кипят только при 450 С (атмосферное давление), но их можно заставить кипеть и при 325 С, если давление понизить. Вакуумная обработка сырья проводится в роторных вакуумных испарителях, которые увеличивают скорость перегонки и дают возможность получить из мазута церезины, парафины, топливо, масла, а тяжелый остаток (гудрон) применить далее для производства битума. Вакуумная дистилляция, по сравнению с атмосферной переработкой, дает меньше отходов.

Вторичная переработка позволяет получить качественные бензины

Вторичный процесс переработки нефти был придуман для того, чтобы из того же исходного сырья получить больше моторного топлива за счет воздействия на молекулы нефтяных углеводородов, которые обретают более подходящие для окисления формулы. Вторичная переработка включает в себя разные виды так называемого «крекинга», в том числе гидрокрекинг, термический и каталитический варианты. Этот процесс также изначально был изобретен в России, в 1891 году, инженером В. Шуховым. Он представляет собой расщепление углеводородов до форм с меньшим числом атомов углерода в одной молекуле.

Переработка нефти и газа при 600 градусах Цельсия

Принцип работы крекинг-заводов приблизительно такой же, как и установок атмосферного давления вакуумных производств. Но здесь обработка сырья, которое чаще всего представлено мазутом, производится при температурах, близких к 600 С. Под таким воздействием углеводороды, составляющие мазутную массу, распадаются на более мелкие, из которых и состоит тот же керосин или бензин. Термический крекинг базируется на обработке высокими температурами и дает бензин с большим количеством примесей, каталитический – также на температурной обработке, но с добавлением катализаторов (к примеру, специальной глиняной пыли), что позволяет получить больше бензина хорошего качества.

Гидрокрекинг: основные типы

Добыча и переработка нефти сегодня может включать различные виды гидрокрекинга, который представляет собой комбинацию процессов гидроочистки, расщепления крупных молекул углеводородов на более мелкие и насыщения непредельных углеводородов водородом. Гидрокрекинг бывает легким (давление 5 МПа, температура около 400 С, используется один реактор, получается, преимущественно, дизельное топливо и материал для каталитического крекинга) и жестким (давление 10 МПа, температура около 400 С, реакторов несколько, получаются дизельные, бензиновые и керосиновые фракции). Каталитический гидрокрекинг позволяет изготавливать ряд масел с высоким коэффициентов вязкости и малым содержанием углеводородов ароматического и сернистого типа.

Вторичная переработка нефти, кроме того, может использовать следующие технологические процессы:

Висбрекинг. В этом случае при температурах до 500 С и давлениях в пределах от половины до трех МПа из сырья за счет расщепления парафинов и нафтенов получают вторичные асфальтены, углеводородные газы, бензин.

Коксование нефтяных остатков тяжелого типа – это глубокая переработка нефти, когда сырье при температурах, близких к 500 С под давлением 0,65 МПа обрабатывают для получения газойлевых компонентов и нефтяного кокса. Стадии процесса заканчиваются получением «коксового пирога», которому предшествуют (в обратном порядке) уплотнение, поликонденсация, ароматизация, циклизация, дегидрирование и крекинг. Кроме того, продукт подлежит также высушиванию и прокаливанию.

Риформинг. Данный способ обработки нефтепродуктов был придуман в России в 1911 году, инженером Н. Зелинским. Сегодня риформинг каталитического плана используется для того, чтобы из лигроиновых и бензиновых фракций получать высококачественные ароматические углеводороды и бензины, а также водородосодержащий газ для последующей переработки в гидрокрекинге.

Изомеризация. Переработка нефти и газа в данном случае предполагает получение из химического соединения изомера за счет изменений в углеродном скелете вещества. Так из низкооктановых компонентов нефти выделяют высокооктановые компоненты для получения товарных бензинов.

Алкилирование. Этот процесс строится на встраивании алкильных замещающих в молекулу органического плана. Таким образом из углеводородных газов непредельного характера получают составляющие для высокооктановых бензинов.

Стремление к евростандартам

Технология переработки нефти и газа на НПЗ постоянно совершенствуется. Так, на отечественных предприятиях отмечено увеличение эффективности переработки сырья по параметрам: глубина переработки, увеличение отбора светлых нефтепродуктов, снижение безвозвратных потерь и др. В планы заводов на 10-20-е годы двадцать первого века входит дальнейшее увеличение глубины переработки (до 88 процентов), повышение качества выпускаемых продуктов до евростандартов, снижение техногенного воздействия на окружающую среду.

Нефтепереработка – достаточно сложный процесс, для проведения которого требуется привлечение . Из добытого природного сырья получают множество продуктов – разные типы топлива, битумы, керосины, растворители, смазки, нефтяные масла и другие. Переработка нефти и начинается с транспортировки углеводородов на завод. Производственный процесс происходит в несколько этапов, каждый из которых очень важен с технологической точки зрения.

Процесс переработки

Процесс переработки нефти начинается с ее специализированной подготовки. Это вызвано наличием в природном сырье многочисленных примесей. В нефтеносной залежи содержится песок, соли, вода, грунт, газообразные частицы. Для добычи большого количества продуктов и сохранения месторождения энергоресурса используют воду. Это имеет свои преимущества, но значительно снижает качество полученного материала.

Наличие примесей в составе нефтепродуктов делает невозможной их транспортировку к заводу. Они провоцируют образование налета на теплообменных аппаратах и других емкостях, что значительно снижает их срок службы.

Поэтому добытые материалы подвергаются комплексной очистке – механической и тонкой. На данном этапе производственного процесса происходит разделение полученного сырья на нефть и . Это происходит при помощи специальных нефтяных сепараторов.

Для очистки сырья в основном его отстаивают в герметических резервуарах. Для активации процесса разделения материал подвергают действию холода или высокой температуры. Электрообессоливающие установки применяются для удаления, содержащихся в сырье, солей.

Как происходит процесс разделения нефти и воды?

После первичной очистки получают труднорастворимую эмульсию. Она представляет собой смесь, в которой частички одной жидкости равномерно распределяются во второй. На этом основании выделяют 2 типа эмульсий:

• гидрофильная. Представляет собой смесь, где частицы нефти находятся в воде;
• гидрофобная. Эмульсия в основном состоит из нефти, где находятся частички воды.

Процесс разрушения эмульсии может происходить механическим, электрическим или химическим способом. Первый метод подразумевает отстаивание жидкости. Это происходит при определенных условиях – подогрев до температуры 120-160 градусов, повышение давления до 8-15 атмосфер. Расслаивание смеси обычно происходит в течение 2-3 часов.

Чтобы процесс разделение эмульсии прошел удачно, необходимо не допускать испарение воды. Также выделение чистой нефти осуществляется при помощи мощных центрифуг. Эмульсия разделяется на фракции при достижении 3,5-50 тысяч оборотов в минуту.

Применение химического метода подразумевает применение специальных поверхностно-активных веществ, называемых деэмульгаторами. Они помогают растворить адсорбционную пленку, в результате чего нефть очищается от частиц воды. Химический метод зачастую применяется совместно с электрическим. Последний способ очистки подразумевает воздействие на эмульсию электрического тока. Он провоцирует объединение частиц воды. В результате он легче удаляются из смеси, что позволяет получить нефть высочайшего качества.

Первичная переработка

Добыча и переработка нефти происходит в несколько этапов. Особенностью производства различных продуктов из природного сырья считается то, что даже после качественной очистки полученный продукт не подлежит применению по прямому назначению.

Исходный материал характеризуется содержанием различных углеводородов, которые существенно отличаются молекулярным весом и температурой кипения. В его составе присутствуют вещества нафтеновой, ароматической, парафиновой природы. Также в исходном сырье содержатся сернистые, азотистые и кислородные соединения органического типа, которые также должны быть удалены.

Все существующие способы переработки нефти направлены на ее разделение на группы. В процессе производства получают широкий спектр продукции с разными характеристиками.

Первичная переработка природного сырья осуществляется на основании разных температур кипения ее составляющих частей. Для осуществления данного процесса привлекаются специализированные установки, которые позволяют получить различные нефтепродукты – от мазута до гудрона.

Если перерабатывать природное сырье таким способом, не удастся получить материал, готовый к дальнейшему использованию. Первичная перегонка направлена лишь на определение физико-химических свойств нефти. После ее проведения можно определить необходимость осуществления дальнейшей переработки. Также устанавливают тип оборудования, которое необходимо привлечь для выполнения нужных процессов.

Первичная переработка нефти

Способы перегонки нефти

Выделяют следующие методы переработки нефти (перегонки):

• однократное испарение;
• многократное испарение;
• перегонка с постепенным испарением.

Метод однократного испарения подразумевает переработку нефти при воздействии высокой температуры с заданным значением. В результате образуются пары, которые поступают в специальный аппарат. Его называют испарителем. В данном устройстве цилиндрической формы пары отделяются от жидкостной фракции.

При многократном испарении сырье подвергают обработке, при которой несколько раз осуществляют повышение температуры по заданному алгоритму. Последний способ перегонки является более сложным. Переработка нефти с постепенным испарением подразумевает плавное изменение основных рабочих параметров.

Оборудование для перегонки

Промышленная переработка нефти осуществляется при помощи нескольких аппаратов.

Трубчатые печи. В свою очередь их также разделяют на несколько видов. Это атмосферные, вакуумные, атмосферно-вакуумные печи. При помощи оборудования первого типа осуществляется неглубокая переработка нефтепродуктов, что позволяет получить мазут, бензиновые, керосиновые и дизельные фракции. В вакуумных печах в результате более эффективной работы сырье разделяют на:

• гудрон;
• масляные частицы;
• газойлевые частицы.

Полученные продукты полностью подходят для производства кокса, битума, смазочных материалов.

Ректификационные колонны. Процесс переработки нефтяного сырья при помощи данного оборудования подразумевает ее нагревание в змеевике до температуры 320 градусов. После этого смесь поступает в промежуточные уровни ректификационной колонны. В среднем она имеет 30-60 желобов, каждый из которых размещен с определенным интервалом и оснащен ванной с жидкостью. Благодаря этому пары стекают вниз в виде капель, поскольку образуется конденсат.

Существует также переработка с помощью теплообменных аппаратов.

Вторичная переработка

После определения свойств нефти, в зависимости от потребности в определенном конечном продукте, выбирается тип вторичной перегонки. В основном она заключается в термически-каталитическом воздействии на исходное сырье. Глубокая переработка нефти может происходить при помощи нескольких методов.

Топливный. Применение данного способа вторичной перегонки позволяет получить ряд высококачественных продуктов – автомобильных бензинов, дизельных, реактивных, котельных топлив. Для осуществления переработки не нужно привлекать много оборудования. В результате применения данного метода из тяжелых фракций сырья и осадка получают готовый продукт. К топливному методу перегонки относят:

• крекинг;
• риформинг;
• гидроочистку;
• гидрокрекинг.

Топливно-масляный. В результате применения данного метода перегонки получают не только различные топлива, но и асфальт, смазочные масла. Это осуществляется при помощи метода экстракции, деасфальтизации.

Нефтехимический. В результате применения данного метода с привлечением высокотехнологичного оборудования получают большое количество продукции. Это не только топливо, масла, а и пластмассы, каучук, удобрения, ацетон, спирт и многое другое.

Как из нефти и газа получаются окружающие нас предметы - доступно и понятно

Данный метод считается более всего распространенным. С его помощью осуществляется переработка сернистой или высокосернистой нефти. Гидроочистка позволяет существенно повысить качество получаемых видов топлива. Из них удаляют различные добавки – сернистые, азотистые, кислородные соединения. Обработка материала происходит на специальных катализаторах в водородной среде. При этом температура в оборудовании достигает показателей 300-400 градусов, а давление – 2-4 Мпа.

В результате перегонки, содержащиеся в сырье, органические соединения разлагаются при взаимодействии с водородом, циркулирующем внутри аппарата. В итоге образуется аммиак, сероводород, которые удаляются из катализатора. Гидроочистка позволяет переработать 95-99% сырья.

Каталитический крекинг

Перегонка осуществляется при помощи цеолитсодержащих катализаторов при температуре 550 градусов. Крекинг считается очень эффективным методом переработки подготовленного сырья. С его помощью из мазутных фракций можно получить высокооктановый автомобильный бензин. Выход чистого продукта в данном случае составляет 40-60%. Также получают жидкий газ (10-15% от исходного объема).

Каталитический риформинг

Риформинг осуществляется при помощи алюмоплатинового катализатора при температуре 500 градусов и давлении 1-4 Мпа. При этом внутри оборудования присутствует водородная среда. Данный метод применяется для превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в ароматические. Это позволяет существенно повысить октановое число производимой продукции. При использовании каталитического риформинга выход чистого материала составляет 73-90% от залученного сырья.

Гидрокрекинг

Позволяет получить жидкостное топливо при воздействии высокого давления (280 атмосфер) и температуры (450 градусов). Также данный процесс происходит с применением сильных катализаторов – оксидов молибдена.

Если гидрокрекинг сочетать с другими методами переработки природного сырья, выход чистых продуктов в виде бензина и реактивного топлива составляет 75-80%. При применении качественных катализаторов их регенерация может не проводиться 2-3 года.

Экстракция и деасфальтизация

Экстракция подразумевает разделение подготовленного сырья на нужные фракции при помощи растворителей. В дальнейшем производится депарафинизация. Она позволяет существенно снизить температуру застывания масла. Также для получения продукции высокого качества ее подвергают гидроочистке. В результате проведения экстракции можно получить дистдизельное топливо. Также с помощью данной методики производят извлечение ароматических углеводородов из подготовленного сырья.

Деасфальтизация необходима для того, чтобы из конечных продуктов дестиляции нефтяного сырья получить смолисто-асфальтеновые соединения. Образовавшиеся вещества активно применяются для производства битума, в качестве катализаторов для осуществления других методов переработки.

Другие методики переработки

Переработка природного сырья после первичной перегонки может осуществляться и другими способами.

Алкилирование. После переработки подготовленных материалов получают высококачественные компоненты для бензина. Метод основан на химическом взаимодействии олефиновых и парафиновых углеводородов, в результате чего получают высококипящий парафиновый углеводород.

Изомеризация . Применение данного метода позволяет получить из низкооктановых парафиновых углеводородов вещество с более высоким октановым числом.

Полимеризация . Позволяет осуществить превращение бутиленов и пропилена в олигомерные соединения. В результате получают материалы для производства бензинов и для проведения различных нефтехимических процессов.

Коксование . Применяется для производства нефтяного кокса из тяжелых фракций, получаемых после перегонки нефти.

Нефтеперерабатывающая отрасль относится к перспективным и развивающимся. Производственный процесс все время усовершенствуется за счет введения нового оборудования и методик.

Видео: Переработка нефти

Качество добываемой нефти – это основной фактор, влияющий на рынок нефтепереработки.

Специалисты отмечают, что за последние годы вектор добычи сырой нефти сдвигается в пользу извлечения продукта высокой вязкости (тяжелой нефти). Это движение отражается и на перерабатывающих сырье заводах, изменением производственных структур и технологического оборудования.

История нефтепереработки

Формирование черного золота – это процесс, который занимает в природе до 330-360 миллионов лет, найти сырую нефть можно на глубине в десятки метров или же на километровых глубинах. История добычи на территории СССР начинается с 1847 года, когда в Баку была сделана первая скважина, что впоследствии сделало этот регион первопроходцем в добыче сырой нефти. Развитие нефтедобычи и переработки по историческим датам:

Польский химик Лукасевич, который занимался фармацевтикой, предложил в 1853 году применять керосин как источник света в процессе его горения. Он же открыл процесс извлечения керосина из нефти и сделал первую керосиновую лампу. Лукасевич построил в Австрии первый завод перегонки нефтепродуктов.

1859 год ознаменовался первыми скважинами в США, в штате Пенсильвания, когда их бурили для добычи воды, а попадали на нефтеносные пласты. Ценность этого продукта уже была известна, важен был процесс легкой добычи этого сырья.

Кавказ 1866 года (промысел Кудакин), добыча нефти, организация первой буровой.

Согласно статистике, в конце двадцатого века запасы всей нефти составляли немногим более триллиона баррелей. Баррель – это единица меры нефти, которая приравнивается к 159 литрам. Как эталон качества, принимается сорт нефти «Brent». Чем больше отличий от эталонного барреля, тем дешевле нефть.

Современный рынок и перспективы нефтепереработки

Природные ископаемые всегда ценны для государства, но нефть является основным показателем богатства страны, вокруг нее выстраивается экономика государства. Россия – это передовая страна по добыче сырой нефти, которая входит в первую тройку лидеров по нефтедобыче. Кроме РФ в лидерах находятся Саудовская Аравия и США. В первой тройке идет постоянная борьба за лидерство по рейтингу нефтедобычи.

Активная добыча углеводородов ведется в таких странах, как:

• Китай;
• Ирак;
• Иран;
• Канада;
• Кувейт;
• Венесуэла.

Рейтинг добычи нефти, не зависит от объема имеющихся в стране разведанных объемов нефти. В последнее время для поддержания стоимости этого продукта, страны ОПЕК совместно с Россией приостанавливают количество добываемого сырья.

Нефтедобыча, нефтепереработка и нефтехимия предприятия

Компания Vygon Consulting, проводящая в России консалтинговые исследования, провела мероприятие по исследованию и анализу состояния нефтяной отрасли на 2016 год и перспективному развитию ее до 2018 года.

Результаты этого исследования следующие:

Зафиксировано снижение объемов переработки сырой нефти в 2016 году объем недополученных продуктов составил 3,5 миллионов тонн.

С восстановлением стоимости барреля нефти 2017 год ознаменуется ростом объемов переработки на 2 миллиона тонн и по итогам 2018 года на 8 миллионов тонн продуктов, что вернет изначальные на 2014 год 289 миллионов тонн нефтепродуктов. Достигается рост следующими действиями: модернизация процессов производства, оптимизация структуры предприятия НПЗ, увеличение маржи.

Рост объема переработки сырья растет из-за правильных действий с НК РФ, по отношению к НПЗ, что дало возможность сохранить финансовые позиции российских нефтяных компаний на рынке.

Специалисты отмечают, что современный экспорт продуктов нефтепереработки имеет вектор направления, это Ближний Восток (Иран), Африка.

Продукция нефтепереработки и нефтехимии

Россия, это один из мировых лидеров по выпуску нефтепродуктов и переработки сырой нефти. На территории РФ работает больше 50 предприятий по направлению нефтехимия и переработка исходного сырья, это: РНК, Омск НПЗ, Лукойл-Норси, другие предприятия. Все они имеют тесный контакт с добывающими компаниями: Роснефть, Газпром, Лукойл, Сургутнефтегаз.

Специалисты акцентируют внимание, что топливная отрасль, это не одно предприятие, а совокупность нескольких отраслей взаимно связанных. НПЗ – комплекс, который с помощью технологических линий, цехов и агрегатов, при наличии вспомогательных служб выпускает необходимый объем нефтепродуктов, а также изготавливает сырье для нефтехимии.

Предприятия переработки специалисты делят на группы:

• топливное направление НПЗ;


• нефтехимический и топливный профиль НПЗ;


• топливо-масляное направление НПЗ;


• предприятия топливо-нефтехимического и масляного направления.

Три основных сегмента нефтепереработки в РФ:

• предприятия НПЗ – крупные, это 27 объектов, суммарно перерабатывают 262 миллиона тонн сырья за год;


• предприятия, перерабатывающие нефть и газ, сектор Газпрома, суммарно 8,4 миллиона тонн за год;


• небольшие предприятия НПЗ, более 50 объектов, имеющих суммарную переработку около пяти миллионов тонн за год.

Итогом работы НПЗ на территории России является получение нефтепродуктов: моторное масло, бензин разных марок, авиационное топливо, керосин, ракетное топливо, мазут и другие тяжелые фракции.

Стратегия развития отрасли, это надежное обеспечение продуктами переработки государственных и частных структур в РФ.

Нефтепереработка Казахстана

На территории Казахстана в 2017 году уже добыто больше 28 миллионов тонн нефти, это в два раза выше показателей прошлого года за этот же временной период. Увеличение объемов добычи характеризуется способностью переработки сырья. Канат Бозумбаев, министр энергетики республики, отметил, что увеличение добычи стало возможно из-за пуска нового месторождения, Кашаган.

На фактор роста повлияли своевременно модернизированные НПЗ: Атырауское предприятие переработки, Шымкентское и Павлодарское предприятия. В ходе модернизации производств было установлено новое оборудование, произведена наладка новых технологических процессов. Продукты этих НПЗ позволяют полностью закрыть потребности Казахстана в нефтепродуктах. Хотя итоги 2016 года показали зависимость Казахстана в поставках бензина на 40% от потребностей, в основном, это высокооктановые марки.

Нефтепереработка в США

Для специалистов и экспертов показатели запасов нефти в США являются индикатором котировки этого продукта между его спросом на рынке и существующих предложений. Информацию о количестве нефти в США публикует API (American Petroleum Institute), институт нефти Америки.

В еженедельный отчет входит:

• количественный запас бензина;
• сколько нефти в запасе;
• наличие керосина;
• количество мазутного топлива;
• сколько дистиллятов.

Перечисленные продукты в американской переработке нефти занимают 85%. Есть и другой отчет, который представляет независимая структура – Энергетическое агентство Америки EIA.

Единственная разница в цифрах состоит и в том, что: агентство EIA – указывает данные от министерства Энергетики США, агентство API – это прогнозы на ближайшее время.

Цифры отчетов сказывают на все политике в области продажи нефти. Это связано с тем, что чем больше фактические запасы стратегических природных ископаемых в США, тем ниже цены на нефть на мировом рынке.

Крупные центры нефтепереработки США

Америка в добыче нефти всегда находится в первой тройке, постоянный запас колеблется в пределах 20,8 миллиарда баррелей, что составляет 1,4% мировой добычи «черного золота».

Центры нефтепереработки в США располагаются вдоль побережья атлантического океана:

• портовые объекты для переработки импортной нефти, Северо-Восток США;
• центры переработки вдоль магистральных транспортных каналов подачи нефти.

В экономике США прибыль, получаемая от продажи продуктов переработки нефти, занимает существенную позицию, это почти 7% от всего ВВП, 36,7% нефти в Америке расходуется на энергетические нужды.

Добыча сланцевой нефти для Америки необходимость, чтобы понизить зависимость от сырья Саудовской Аравии, Нигерии, Канады, Венесуэлы, других стран.

Компания WBH Energy, является лидером в добыче нефти, а наиболее освоенными районами считаются: Аляска, шельфовая добыча в Мексиканском заливе, Калифорния, Техас. До 2015 года в США был запрет на экспорт собственной нефти, сейчас его сняли, для привлечения европейского рынка на реализацию собственного сырья.

Компании и заводы нефтепереработки в России

Рассмотрим топ 5 крупных и передовых предприятий НПЗ в России, которые суммарно уже перерабатывают около 90 миллионов тонн сырой нефти.

• НПЗ город Омск, «Газпром Нефть ОНПЗ», структура Газпрома России, владелец Газпром Нефть, год строительства 1949, год пуска в эксплуатацию 1955 год. Мощность предприятия 20,88 миллиона тонн. Отношение переработки к выпускаемой продукции (глубина переработки), достигает 91%. Продукция завода: топливо разных марок, кислоты, битум, другая продукция. На предприятии следят за экологической чистотой, выбросы в атмосферу сократились по сравнению с 2000 годом в пять раз.


• Киришский НПЗ, «Киришинефтеоргсинтез», это завод Сургутнефтегаза, который имеет мощность 20,14 миллиона тонн, расположен в ленинградской области город Кириши, пуск в эксплуатацию в 1966 году. Глубина перерабатываемого сырья 54%. Отличительная черта производства, это выпуск не только ГСМ, но также: аммиак, ксилол, битум, растворители, газ. Нет фиксаций вредных выбросов в атмосферу.


• Рязанский НПЗ, «Рязанская нефтеперерабатывающая компания, структура Роснефти. Имеет мощность 18,81 миллиона тонн. Продукция завода: автомобильный бензин разных марок, дизельное топливо, котельное топливо, авиационный керосин, битумы для строительной отрасли и дорожных работ. Глубина переработки достигает 68%. На заводе работает центр исследований экологии в регионе, ежегодно производятся лабораторные исследования и замеры вредоносных выбросов в атмосферу.


• Предприятие компании Лукойл «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез», город Кстово, Нижегородская область. Мощность предприятия 17,1 миллиона тонн, пуск завода в эксплуатацию в 1958 году. Глубина переработки до 75%. Предприятие города Кстово производит около 70 видов продукции, включая топливо и ГСМ, кроме этого есть собственная специфика, это выпуск пищевого парафина.


• Предприятие «Лукойл-Волгограднефтепереработка», год пуска в эксплуатацию в 1957 году, с 1991 года является структурой компании Лукойл. Перерабатывает сырье с глубиной 93%. Мощность предприятия 15,71 миллиона тонн, выпускает продукцию: сжиженный газ, бензин, дизельное топливо, до 70 видов наименований продукции.

Специалистами отмечается увеличение глубины переработки сырой нефти в РФ, увеличение первичной переработки сырья, наращивание мощности предприятиями, этим улучшается качество выпускаемой продукции. Одновременно замечается активная позиция НПЗ в борьбе на уменьшение вредных выбросов и загрязнений атмосферы.

Центры, комплексы и объекты нефтепереработки

Нефть не применяется в сыром виде, она нуждается в первичной и вторичной переработке, чем занимаются центры и комплексы по всему миру.

Россия считается лидером добычи, но не является лидером переработки «черного золота», мировые центры располагаются по рейтингу:

• Соединенные штаты Америки;
• Япония;
• Германия;
• Франция;
• Китай;
• Англия;
• Бразилия;
• другие государства.

Объемы российской продукции переработки на рынке представлены следующими компаниями: Лукойл, «Салаватнефтеоргсинтез», «Уфаоргсинтез», «Башкирия химия» и другие компании.

В Московской области и в промышленной зоне столицы располагаются следующие передовые предприятия нефтехимии: «Полимерия», «АкваХим», «Роспоставка», «ХимЭкспресс», и другие предприятия.

Эксплуатация объектов нефтепереработки

Объекты нефтепереработки, это сложные по организации системы, которые решают задачи переработки углеводородного сырья в продукцию товарного вида или в полуфабрикаты для нефтехимии.

Основные элементы, входящие в эксплуатацию объектов НПП:

• реакторы и технологические трубопроводы;


• колонные аппараты;


• резервуары и компрессорное оборудование совместно с насосами.

Кроме, основного оборудования и установок в эксплуатации объектов НПП задействовано оборудование, обеспечивающее технологический процесс:

• электрические шкафы и другое электротехническое оборудование;


• системы контрольной измерительной аппаратуры;


• инженерные системы водного снабжения.

Количество элементов, принимающих участие в эксплуатации объекта НПП, из-за которых может возникнуть аварийная ситуация вследствие их вывода из эксплуатации (поломки), достигает разных значений от сотен до тысяч. По этой причине важно своевременно проводить анализ рисков технологической системы. Существуют специальные методики для проведения подобных расчетов.

Технологии нефтепереработки

Переработка нефти на предприятиях НПЗ заключается в прохождении сырья нескольких стадий:

1. Деление исходного сырья по фракциям, параметр, отвечающий за это, температура кипения.


2. Применение химически соединений в переработке полученных объединений, получение товарного продукта.


3. Процесс смешивания составляющих с добавлением специальных смесей.

Нефтехимия – это научное отделение, которое занимается тщательной переработкой исходного сырья. Задачей этого направления является получение конечного продукта из нефти, а также полуфабрикатов для химической отрасли.

Основная продукция - это аммиак, кетон, кислота, спирт, альдегиды и другие соединения. Для получения нефтехимической продукции сейчас используется только 10% из добытой нефти и переработки ее.

Основные технологические процессы и способы нефтепереработки

Основные процессы переработки нефти, это первичные, которые не делают химического воздействия на исходное сырье, происходит деление добываемой нефти на фракции, а также вторичные, когда ставится задача получения больших объемов топлива воздействием на химическую структуру нефти и получением более простых соединений.

Первичный процесс состоит из трех стадий:

• подготовительный этап добытой нефти, проводится очистка и удаление газов с водой, применяется электрообессоливающее оборудование;


• атмосферная перегонка очищенного сырья, где применяется ректификационная колонна, и получают фракции: керосин, бензин, дизельное топливо;


• дальнейшая перегонка – для получения мазута.

Каталитические процессы в нефтепереработке

Каталитический процесс применяется для увеличения качественного продукта на выходе. К современным каталитическим процессам можно отнести: сероочистка, крекинг, гидрокрекинг, риформинг, изомеризация.

Одним из широко используемых каталитических процессов является каталитический крекинг, за счет которого появилась возможность получения больших объемов в переработки сырья фракций с низким порогом кипения.

За счет применения современных катализаторов с синтетическими цеолитами элементы окислов редкоземельных металлов объем, получаемой продукции увеличился до 40%.

Катализаторы в нефтепереработке

В каталитических процессах большое значение имеют применяемые катализаторы. Например, гидрокрекинг заключается в расщеплении структуры углеводорода под давлением в водородной среде.

Процесс риформинга предполагает использование катализатором тонкодисперсной платины, которая наносится на окисноалюминиевый носитель. Таким образом, из парафинов получается ароматический продукт для высокооктановых марок бензина и ароматических полуфабрикатов для химической отрасли.

Применение рения в качестве добавок к катализаторам позволило интенсифицировать процесс переработки. Платиновые и палладиевые катализаторы необходимы для получения лучшего качество бензина.

Ректификация в нефтепереработке

Процесс нефтепереработки, который происходит при разделении смесей за счет движения встречных масс и применяемого теплового обмена между жидкостью и паром, называют ректификацией. Этот процесс является первичной переработкой исходного сырья, когда при делении на фракции получается следующая продукция: дизельное топливо, бензин, керосин, мазут.

В ректификации светлые фракции (бензин и керосин, дизтопливо) получают на установках АТ (атмосферные трубчатки). Нагревание происходит в трубчатой печи. Остаток этого перегона мазут перерабатывается в вакуумной установке для получения моторных и смазочных масел.

Вторичные процессы нефтепереработки

В нефтепереработке вторичные процессы доводят полученные продукты первичной переработки к товарному виду.

Виды вторичных процессов:

• увеличение объема (углубление переработки) применяя крекинг термический и каталитический, гидрокрекинг;


• улучшение качества путем применения риформинга, гидроочистки, изомеризации;


• получение ароматических углеводородов, производство масел.

Риформинг применяется в основном для бензина. При риформинге происходит насыщение ароматическими смесями для получения высококачественного бензина.

Гидрокрекинг необходим для получения качественного дизельного топлива. В процессе используется способ молекулярного расщепления газа в излишках гидрогена.

Современное оборудование переработки - это комбинированные установки, где сочетаются первичные и вторичные процессы.

Глубина нефтепереработки

Глубиной переработки нефти называют параметр (ГПН), который показывает соотношение между количеством добытого сырья и полученного товарного продукта или полуфабрикатов для химии. На основании ГПН определяется эффективность НПЗ.

От качества исходного сырья зависит значение ГПН, а также сфера применения продукции. Западные страны считают ГПН только в топливном направлении, и берут во внимание только продукты светлой фракции.

Специалисты сейчас подразделяют НПЗ по виду переработки на: углубленной и неглубокой. Показатель ГПН указывает на насыщенность производства оборудованием и установками переработки исходного сырья.

Автоматизация процессов нефтепереработки

Нефтяная переработка является комплексом взаимосвязанных процессов (физических и химических), которые должны улучшить качество продукта на выходе.

Автоматизация НПЗ повышает эффективность производственных процессов. В современных условиях требования к получаемому качественному продукту могут реализовываться вводом автоматического контроля для получения товарного продукта.

Для повышения уровня автоматизации НПЗ:

• внедряются технологические идеи с использованием цифрового оборудования;


• применяются регулирующих автоматических устройств.

Автоматизация предприятия снижает расходную часть НПЗ, дает возможность компьютерного слежения за процессами.

Установки, аппараты, оборудование нефтепереработки

Предприятия нефтяной переработки используют в основном следующее оборудование и установки: резервуары и генераторы, фильтра, газовые и жидкостные нагреватели, факельные системы, паровые турбины и теплообменники, компрессорные установки, трубопроводы и другое оборудование.

Предприятия НПЗ применяют печи для термической перегонки нефти и деления ее на фракции. Для сжигания остатков получаемых от производственного процесса используются трубчатые печи. Основой переработки является деление сырья на фракции.

Затем, с учетом направленность НПЗ и вида оборудования, происходит дальнейшая переработка первичной продукции, проводится очистка и последующее деление для получения товарного вида продукции.

Печи и теплообменники в нефтепереработке

Печи, применяемые в нефтепереработке – это агрегаты, необходимые:

• для подогрева добытой нефти, эмульсии, газового конденсата и газа;


• для обеспечения процесса рекуперации;


• для пиролиза нефти.

Основная проблема в использовании печей в нефтепереработке, это коксообразование, когда происходят процессы крекинга, что приводит к неэффективному использованию трубопроводов, теплообменников.

Теплообменник – это устройство, без которого НПЗ работать не может. Количество теплообменников на предприятии зависит от объема конечного товара и технологической оснащенности.

Современное предприятие нефтепереработки имеет около 400 устройств теплового обмена, среда, которая проходит в них: дизельное топливо, керосин, бензин, мазут.

Применяемое давление в теплообменники достигает 40 атмосфер, когда среда нагревается до 400 градусов Цельсия. Часто используются устройства, рассчитанные на давление 25 атмосфер, это зависит от профильных технологий НПЗ.

Реакторы нефтепереработки

Предприятия НПЗ для улучшения параметра ГПН (глубины очистки) используют реакторное оборудование для таких процессов, как: гидроочистка, риформинг, гидрокрекинг, гидроконверсия. Это оборудование для глубоко переработки исходного сырья, получения бензина европейских марок.

Оборудование изготавливается по лицензиям таких мировых компаний: ExxonMobil, Chevron Lummus Global.

Продукты и отходы нефтепереработки

Когда добытая нефть отправляется на переработку, на выходе помимо товарной продукции всегда присутствуют отходы нефтепереработки.

Основные продукты нефтепереработки это продукция НПЗ полученная путем применения процессов первичной и вторичной переработки, к ним относятся: высококачественный бензин, дизельное топливо, авиационный керосин, ракетное топливо, моторные масла, мазут, продуты нефтехимии.

К отходам нефтепереработки относят адсорбенты. Это химические вещества, которые нельзя подвергать дальнейшей регенерации. Основным методом утилизации отходов является сжигание. Но сжигание может наносить существенный вред окружающей среде.

Есть варианты применения золы и шлака, отходов нефтепереработки, как наполнителей для строительной продукции, редко используются для удобрений или же для получения химических элементов. Когда нельзя провести утилизацию отходов их отправляют на хранение в специальные отвалы.

Экология и охрана окружающей среды при нефтепереработке

Предприятия НПЗ оказывают влияние на экологию всего региона. Весь процесс переработки сопровождается наличием вредных веществ в экологии региона.

На крупных заводах НПЗ есть собственные лаборатории для постоянного контроля вредных выбросов в атмосферу. Исходя из направленности работы перерабатывающих предприятий, можно говорить о вреде, который может наноситься экологии.

Например, при переработке сернистой нефти загрязнения атмосферы распространяется на большие расстояния. Поэтому на каждом предприятии плановая работа по уменьшению загрязнений окружающей предприятие среды.

Продукция, установки, оборудование, технологии, процессы, центры, предприятия нефтепереработки на выставке «Нефтегаз» в «ЦВК Экспоцентр».

Читайте другие наши статьи:

Российская Федерация – один из мировых лидеров по добыче и производству нефти. В государстве действует более 50 предприятий, основными задачами которых является нефтепереработка и нефтехимия. Среди них Кириши НОС, Омский НПЗ, «Лукойл-НОРСИ», РНК, «ЯрославНОС» и так далее.

На данный момент большинство из них соединены с известными нефтегазовыми компаниями, такими как «Роснефть», «Лукойл», «Газпром» и «Сургутнефтегаз». Период работы такого производства составляет около 3 лет.

Основные продукты нефтепереработки – это бензин, керосин и ДТ. Сейчас более 90% всего добытого черного золота используется для получения топлива: авиационного, реактивного, дизельного, печного, котельного, – а также смазочных масел и сырья для будущей химической обработки.

Технология нефтепереработки

Технология нефтепереработки состоит из нескольких этапов:

• разделение продукции на фракции, которые отличаются температурой кипения;


• переработка данных объединений при помощи химических соединений и производство товарных нефтепродуктов;


• смешивание составляющих с применением разнообразных смесей.

Отделом науки, который посвящен переработке горючих полезных ископаемых, является нефтехимия. Она изучает процессы получения изделий из черного золота и конечных химических выработок. К ним относятся спирт, альдегид, аммиак, водород, кислота, кетон и тому подобное. На сегодняшний день всего 10% добытой нефти служит сырьем для нефтехимии.

Основные процессы нефтепереработки

Процессы нефтепереработки разделяются на первичные и вторичные. Первые не подразумевают химического изменения черного золота, а обеспечивают его физическое разделение на фракции. Задачей вторых является повышение объемов производимого топлива. Они содействуют химическим преобразованиям молекул углеводорода, который входит в состав нефти, в более простые соединения.

Первичные процессы происходят в три этапа. Начальный – это подготовка черного золота. Оно проходит дополнительную очистку от механических примесей, осуществляется устранение легких газов и воды на современном электрообессоливающем оборудовании.

Далее следует атмосферная перегонка. Нефть перемещается в ректификационную колонну, где происходит ее деление на фракции: бензиновые, керосиновые, дизельные и в заключение – в мазут. Качество, которое имеет продукция на данном этапе переработки, не соответствует товарным характеристикам, поэтому фракции подвергаются вторичным обработкам.

Вторичные процессы можно разделить на несколько видов:

• углубляющие (каталитический и термический крекинг, висбрекинг, медленное коксование, гидрокрекинг, изготовление битумов и так далее);


• облагораживающие (риформинг, гидроочистка, изомеризация и тому подобное);


• другие операции по производству масла и ароматических углеводородов, а также алкилирование.

Риформинг применяется для бензиновой фракции. В итоге она насыщается ароматическими смесями. Извлеченное сырье используют в качестве элемента для получения бензина.

Каталитический крекинг служит для расщепления молекул тяжелых газов, которые затем применяются для выпуска топлива.

Гидрокрекингом является способ расщепления молекул газов в избытке гидрогена. В результате данного процесса получается дизельное топливо и элементы для бензина.

Коксованием называется операция по добыче нефтяных коксов из тяжелой фракции и остатков вторичного процесса.

Гидрокрекинг, гидрирование, гидроочистка, гидродеароматизация, гидродепарафинизация – это все гидрогенизационные процессы в нефтепереработке. Их отличительной характеристикой является проведение каталитических преобразований с присутствием гидрогена или газа, который содержит воду.

Современные установки для первичной промышленной переработки нефти часто комбинированы и могут выполнять и некоторые вторичные процессы в разнообразных объемах.

Оборудование для нефтепереработки

Оборудование для нефтепереработки – это:

• генераторы;


• резервуары;


• фильтры;


• нагреватели жидкости и газа;


• инсинераторы (устройства для термической утилизации отходов);


• факельные системы;


• газовые компрессоры;


• паровые турбины;


• теплообменники;


• стенды гидроиспытаний трубопроводов;


• трубы;


• фитинги и тому подобное.

Кроме того, на предприятиях применяются технологические печи для нефтепереработки. Они предназначены для подогрева технологической среды при помощи тепла, которое выделилось во время сжигания топлива.

Существует две разновидности данных агрегатов: трубчатые печи и устройства для сжигания жидких, твердых и газообразных остатков производства.

Основы нефтепереработки заключаются в том, что в первую очередь производство начинается с перегонки нефти и образования ее в отдельные фракции.

Затем основная часть полученных соединений преобразуется в более необходимую продукцию при помощи изменений их физических характеристик и строения молекул под воздействием крекинга, риформинга и остальных операций, которые относятся к вторичным процессам. Далее нефтепродукты последовательно проходят разные виды очистки и разделения.

Крупные нефтеперерабатывающие предприятия занимаются фракционированием, преобразованием, обработкой и смешиванием черного золота со смазочными материалами. Кроме того, они производят тяжелое топливо и асфальт, а также могут проводить дальнейшую перегонку нефтепродуктов.

Проектирование и строительство нефтепереработки

Для начала необходимо провести проектирование и строительство нефтепереработки. Это достаточно сложный и ответственный процесс.

Проектирование и строительство нефтепереработки происходит в несколько стадий:

• формирование главных целей и задач предприятия и проведение инвестиционного анализа;


• выбор территории под производство и получение разрешения на возведение завода;


• сам проект нефтеперерабатывающего комплекса;


• сбор необходимых устройств и механизмов, выполнение строительства и монтажа, а также пусконаладочных действий;


• завершающий этап – сдача нефтедобывающего предприятия в эксплуатацию.

Производство продукции из черного золота происходит при помощи специализированных механизмов.

Современные технологии нефтепереработки на выставке

Нефтегазовая промышленность широко развита на территории Российской Федерации. Поэтому встает вопрос о создании новых производств и усовершенствовании и модернизации технического оборудования. Для того, чтобы вывести российскую нефтегазовую индустрию на новый, более высокий уровень, и проводится ежегодная выставка научных достижений в данной области «Нефтегаз» .

Экспозиция «Нефтегаз» будет отличаться своей масштабностью и большим количеством приглашенных компаний. Среди них не только популярные отечественные фирмы, но и представители других государств. Они продемонстрируют свои достижения, инновационные технологии, свежие бизнес-проекты и тому подобное.

Кроме того, на выставке будет представлена продукция нефтепереработки, альтернативные виды топлива и энергии, современное оборудование для предприятий и так далее.

В рамках мероприятия планируется проведение разнообразных конференций, семинаров, презентаций, дискуссий, мастер-классов, лекций и обсуждений.

Читайте другие наши статьи.

Для современной нефтепереработки характерна многоступенчатость при производстве продуктов высокого качества. Во многих случаях наряду с основными процессами проводят и подготовительные и завершающие процессы. К подготовительным технологическим процессам относят: 1. обессоливание нефти перед переработкой 2. выделение узких по пределам выкипания фракций из дистиллятов широкого фракционного состава; 3. гидроочистка бензиновых фракций перед их каталитическим риформингом; 4. гидрообессеривание газойлевого сырья, направляемого на каталитический крекинг; 5. деасфальтизация гудронов; 6. гидроочистка керосинового дистиллята перед его абсорбционным разделением и т. д.

2 стадия, 1 стадия Первичная переработка 3 стадия Вторичная переработка риформинг Обессоливание Разделение на фракции крекинг 4 стадия Очистка нефтепродуктов гидроочистка Селективная Очистка Растворителей депарафинизация гидроочистка

1 Стадия: Обессоливание нефти Производственный цикл начинается с ЭЛОУ. Это сокращение означает “электрообессоливающая установка”. Обессоливание начинают с того, что нефть забирают из заводского резервуара, смешивают ее с промывной водой, деэмульгаторами, щелочью (если в сырой нефти есть кислоты). Затем смесь нагревают до 80- 120 °С и подают в электродегидратор. В электрогидраторе под воздействием электрического поля и температуры вода и растворенные в ней неорганические соединения отделяются от нефти. Требования к процессу обессоливания жесткие: в нефти должно остаться не более 3 - 4 мг/л солей и около 0, 1% воды. Поэтому чаще всего в производстве применяют двухступенчатый процесс, и нефть после первого попадает во второй электродегидратор. После этого нефть считается пригодной для дальнейшей переработки и поступает на первичную перегонку.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов Установки первичной переработки нефти составляют основу всех технологических процессов нефтеперерабатывающих заводов. От работы этих установок зависят качество и выходы получаемых компонентов топлив, а также сырья для вторичных и других процессов переработки нефти.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов В промышленной практике нефть разделяют на фракции, различающиеся температурными пределами выкипания: сжиженный газ бензины (автомобильный и авиационный) реактивное топливо керосин дизельное топливо (солярка), мазут Мазут перерабатывают для получения: парафина, битума, жидкого котельного топлива, масел.

2 Стадия: Перегонка нефти Смысл процесса перегонки нефти прост. Как и все другие соединения, каждый жидкий углеводород нефти имеет свою температуру кипения, то есть температуру, выше которой он испаряется. Температура кипения возрастает по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле. Например, бензол С 6 Н 6 кипит при 80, 1 °С, а толуол С 7 Н 8 при 110, 6 °С.

2 Стадия: Перегонка нефти Например, если поместить нефть в перегонное устройство, которое называют перегонным кубом, и начать ее нагревать, то как только температура жидкости превысит 80 °С, из нее испарится весь бензол, а с ним и другие углеводороды с близкими температурами кипения. Таким образом отделяют от нефти фракцию от начала кипения до 80 °С, или н. к. - 80 °С, как это принято писать в литературе по нефтепереработке. Если продолжить нагрев и поднять температуру в кубе еще на 25 °С, то от нефти, отделится следующая фракция - углеводороды С 7, которые кипят в диапазоне 80 -105 °С. И так далее, вплоть до температуры 350 °С. Выше этого предела температуру поднимать нежелательно, так как в остающихся углеводородах содержатся нестабильные соединения, которые при нагреве осмоляют нефть, разлагаются до углерода и могут закоксовать, забить смолой всю аппаратуру.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов Разделение нефти на фракции проводят на установках первичной перегонки нефти с применением процессов нагрева, дистилляции ректификации конденсации охлаждения. Прямую перегонку осуществляют при атмосферном или несколько повышенном давлении, а остатков - под вакуумом. Атмосферные (AT) и вакуумные трубчатые установки (ВТ) строят отдельно друг от друга или комбинируют в составе одной установки (АВТ).

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов На современных нефтеперерабатывающих заводах вместо дробной перегонки в периодически работающих кубах, применяют ректификационные колонны. Над кубом, в котором нагревают нефть, присоединен высокий цилиндр, перегороженный множеством, ректификационных тарелок. Их конструкция такова, что поднимающиеся вверх пары нефтепродуктов, могут частично конденсироваться, собираться на этих тарелках и по мере накопления на тарелке жидкой фазы сливаться вниз через специальные сливные устройства. В то же время парообразные продукты продолжают пробулькивать через слой жидкости на каждой тарелке.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов Температура в ректификационной колонне снижается от куба к самой последней, верхней тарелке. Если в кубе она 380 °С, то на верхней тарелке она должна быть не выше 35 -40 °С, чтобы сконденсировать и не потерять все углеводороды C 5, без которых товарный бензин не приготовить. Верхом колонны уходят несконденсировавшиеся углеводородные газы С 1 -С 4. Все, что может конденсироваться, остается на тарелках. Таким образом, достаточно сделать отводы на разной высоте, чтобы получать фракции перегонки нефти, каждая из которых кипит в заданных температурных пределах. Фракция имеет свое конкретное назначение и в зависимости от него может быть широкой или узкой, то есть выкипать в интервале двухсот или двадцати градусов.

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов На современных нефтеперерабатывающих заводах обычно работают атмосферные трубчатки или атмосферно-вакуумные трубчатки мощностью 6 - 8 миллионов тонн перерабатываемой нефти в год. Обычно на заводе две-три таких установки. Первая атмосферная колонна представляет собой сооружение диаметром, около 7 метров в нижней и 5 метров в верхней части. Высота колонны - 51 метр. По существу, это два цилиндра, поставленные один на другой. Другие колонны - это холодильники-конденсаторы, печи и теплообменники

2 Стадия: Первичная перегонка нефти и вторичная перегонка бензиновых дистиллятов С точки зрения затрат, чем более широкие фракции получаются в итоге, тем они дешевле. Поэтому нефть поначалу перегоняли на широкие фракции: бензиновая фракция (прямогонный бензин, 40 -50 -140 -150 °С). фракция реактивного топлива (140 -240 °С), дизельная (240 -350 °С). остаток перегонки нефти - мазут В настоящее время ректификационные колонны разделяют нефть на более узкие фракции. И чем более узкие фракции хотят получить, тем выше должны быть колонны. Тем больше в них должно быть тарелок, тем больше раз одни и те же молекулы должны, поднимаясь вверх с тарелки на тарелку, перейти из газовой фазы в жидкую и обратно. Для этого нужна энергия. Ее подводят к кубу колонны в виде пара или топочных газов.

3 Стадия: крекинг нефтяных фракций Кроме обессоливания, обезвоживания и прямой перегонки на многих нефтезаводах есть еще одна операция переработки - вторичная перегонка. Задача этой технологии - получить узкие фракции нефти для последующей переработки. Продуктами вторичной перегонки обычно являются бензиновые фракции, служащие для получения автомобильных и авиационных топлив, а также в качестве сырья для последующего получения ароматических углеводородов - бензола, толуола и других.

3 Стадия: крекинг нефтяных фракций Типовые установки вторичной перегонки и по своему виду, и по принципу действия очень похожи на агрегаты атмосферной трубчатки, только их размеры гораздо меньше. Вторичная перегонка завершает первую стадию переработки нефти: от обессоливания до получения узких фракций. На 3 стадии переработки нефти в отличие от физических процессов перегонки, происходят глубокие химические преобразования.

3 Стадия: термический крекинг нефтяных фракций Одна из самых распространенных технологий этого цикла - крекинг (от английского слова cracking – расщепление) Крекинг – это реакции расщепления углеродного скелета крупных молекул при нагревании и в присутствии катализаторов. При термическом крекинге происходят сложные рекомбинации осколков разорванных молекул с образованием более легких углеводородов. Под воздействием высокой температуры длинные молекулы, например алканов С 20, расщепляются на более короткие - от С 2 до С 18. (Углеводороды С 8 - С 10 - это бензиновая фракция, С 15 – дизельная) Протекают также реакции циклизации и изомеризации углеводородов нефти

3 Стадия: термический крекинг нефтяных фракций Технологии крекинга позволяют увеличивать выход светлых нефтепродуктов с 40 -45% до 55 -60%. Из этих нефтепродуктов изготавливают бензин, керосин, дизельное топливо (соляр)

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Каталитический крекинг был открыт в 30 -е годы 20 в. , когда заметили, что контакт с некоторыми природными алюмосиликатами меняет химический состав продуктов термического крекинга. Дополнительные исследования привели к двум важным результатам: 1. установлен механизм каталитических превращений; 2. поняли, что необходимо специально синтезировать цеолитные катализаторы, а не искать их в природе.

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Механизм каталитического крекинга: катализатор сорбирует на себе молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться, то есть отдавать водород; образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора; по мере увеличения концентрации непредельных соединений происходит их полимеризация, появляются смолы - предшественницы кокса, а затем и сам кокс;

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций высвобождающийся водород принимает активное участие в других реакциях, в частности гидрокрекинга, изомеризации и др. , в результате чего продукт крекинга обогащается углеводородами не просто легкими, но и высококачественными - изоалканами, аренами, алкиларенами с температурами кипения 80 – 195 °С (это и есть широкая бензиновая фракция, ради которой ведут каталитический крекинг тяжелого сырья).

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Типичные параметры каталитического крекинга при работе на вакуум-дистилляте (фр. 350 - 500 °С): температура 450 - 480 °С давление 0, 14 - 0, 18 МПа. Мощность современных установок в среднем - от 1, 5 до 2, 5 млн тонн, однако на заводах ведущих мировых компаний существуют установки мощностью и 4, 0 млн. тонн. В итоге получают углеводородные газы (20%), бензиновую фракцию (50%), дизельную фракцию (20%). Остальное приходится на тяжелый газойль или крекинг-остаток, кокс и потери.

3 Стадия: каталитический крекинг нефтяных фракций Микросферические катализаторы крекинга обеспечивают высокий выход светлых нефтепродуктов (68– 71 мас. %), в зависимости от марки катализатора.

Реакторный блок каталитического крекинга по технологии Exxon. Mobil. В правой части - реактор, слева от него - регенератор.

3 Стадия: Риформинг - (от англ. reforming - переделывать, улучшать) промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов. До 30 -х годов 20 века риформинг представлял собой разновидность термического крекинга и проводился при 540 о. С для получения бензина с октановым числом 70 -72.

3 Стадия: Риформинг С 40 -х годов риформинг - каталитический процесс, научные основы которого разработаны Н. Д. Зелинским, а также В. И. Каржевым, Б. Л. Молдавским. Впервые этот процесс был осуществлен в 1940 г в США. Его проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3 -4 реакторов при температуре 350 -520 о. С, в присутствии различных катализаторов: платиновых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и др. .

3 Стадия: Риформинг осуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. Эти каталитические превращения позволяют дегидрировать нафтеновые углеводороды в ароматические. Одновременно происходит дегидрирование алканов в соответствующие алкены, эти последние циклизуются тут же в циклоалканы, и с еще большей скоростью происходит дегидрирование циклоалканов в арены. Так, в процессе ароматизации типичное превращение следующее: н-гептан н-гептен метилциклогексан толуол. В результате риформинга бензиновых фракций нефти получают 80 -85 % бензин с октановым числом 90 -95, 1 -2% водорода и остальное количество газообразных углеводородов

4 Стадия: Гидроочистка – очистка нефтепродуктов от органических сернистых, азотистых и кислородных соединений при помощи молекул водорода. В результате гидроочистки повышается качество нефтепродуктов, снижается коррозия оборудования, уменьшается загрязнение атмосферы. Процесс гидроочистки приобрел очень большое значение в связи с вовлечением в переработку больших количеств сернистых и высокосернистых (более 1, 9% серы) видов нефти.

4 Стадия: Гидроочистка При обработке нефтепродуктов на гидрирующих катализаторах с использованием алюминиевых, кобальтовых и молибденовых соединений при давлении 4 - 5 МПа и температуре 380 - 420 °C. происходит несколько химических реакций: Водород соединяется с серой с образованием сероводорода (H 2 S). Некоторые соединения азота превращаются в аммиак. Любые металлы, содержащиеся в нефти, осаждаются на катализаторе. Некоторые олефины и ароматические углеводороды насыщаются водородом; кроме того, в некоторой степени идет гидрокрекинг нафтенов и образуется некоторое количество метана, этана, пропана и бутанов.

4 Стадия: Гидроочистка Сероводород в обычных условиях находится в газообразном состоянии и при нагревании нефтепродукта выделяется из него. Его поглощают водой в колоннах орошения и затем превращают либо в элементарную серу, либо в концентрированную серную кислоту. Содержание серы, особенно в светлых нефтепродуктах, можно свести до тысячных долей. Зачем доводить содержание примесей сероорганических веществ в бензине до такой жесткой нормы? Все дело в последующем использовании. Известно, например, что чем жестче режим каталитического риформинга, тем выше выход высокооктанового бензина при данном октановом числе или выше октановое число при данном выходе катализата. В результате увеличивается выход «октан-тонн» - так называется произведение количества катализата риформинга или любого другого компонента на его октановое число.

4 Стадия: Гидроочистка Нефтепереработчики в первую очередь заботятся об увеличении октан-тонн продукта по сравнению с сырьем Поэтому стараются ужесточить все вторичные процессы переработки нефти. В риформинге жесткость определяется снижением давления и повышением температуры. При этом полнее и быстрее идут реакции ароматизации. Но повышение жесткости лимитируется стабильностью катализатора и его активностью.

4 Стадия: Гидроочистка Сера, будучи каталитическим ядом, отравляет катализатор по мере ее накопления на нем. Отсюда понятно: чем меньше ее в сырье, тем дольше катализатор будет активным при повышении жесткости. Как в правиле рычага: проиграешь на стадии очистки - выиграешь на стадии риформинга. Обычно гидроочистке подвергают не всю, например, дизельную фракцию, а только ее часть, поскольку этот процесс достаточно дорог. Кроме того, у него есть еще один недостаток: эта операция практически не изменяет углеводородный состав фракций.

4 Стадия: СЕЛЕКТИВНАЯ ОЧИСТКА нефтепродуктов. осуществляется путем экстракции растворителями вредных примесей из нефтяных фракций для улучшения их физико-химических и эксплуатационных характеристик; один из главных технологических процессов производства смазочных масел из нефтяного сырья. Селективная очистка основана на способности полярных растворителей избирательно (селективно) растворять полярные или поляризуемые компоненты сырья полициклические ароматические углеводороды и высокомолекулярные смолисто-асфальтеновые вещества.