Переробка нафти

З надр землі видобувається сира нафта, що є сировиною нафтопродуктів. Для отримання нафтопродуктів здійснюється переробка нафти. Про те, як відбувається цей процес і які продукти виходять із нафти, говоримо у цій статті.

Первинна переробка

Видобуту нафту готують до первинної переробки, видаляючи природні домішки – солі, пісок, глину, воду, грунт, розчинений у нафті попутний газ. Первинна переробка відбувається у три етапи:

Підготовка починається із надходження сирої нафти на нафтопереробний завод. Нафта відстоюють та центрифугують, щоб відокремити великі частинки та виділити воду. Нафта легша за воду і в процесі відстоювання піднімається нагору.

Потім методом атмосферної перегонки нафту поділяють п'ять фракцій:

• газову;
• бензинову;
• гасову;
• дизельну;
• мазут.

Атмосферна перегонка здійснюється при атмосферному тиску в колонах ректифікації. Залишком атмосферної перегонки є мазут, що піддається вакуумній дистиляції. Із мазуту також виділяють кілька фракцій. Тяжким залишком переробки є гудрон.

Мал. 2. Ректифікаційні колони.

Галузь економіки, що займається видобутком, транспортуванням, переробкою, складуванням, продажем нафти та нафтопродуктів, називається нафтовою промисловістю.

Вторинна переробка

Виділені фракції піддаються вторинним методам переробки нафти. Це необхідно для збільшення кількості палива, що виробляється, і отримання більш зручних для окислення речовин. Можливі процеси коротко описані у таблиці.

Суть процесу

Отримані продукти

Процес підвищення вмісту аренів у бензинових фракціях

Риформат, що використовується для виробництва автомобільного бензину та виділення бензолу, толуолу, ксилол

Зниження вмісту кисневмісних, сірчистих сполук, смол та насичення ненасичених вуглеводнів.

Відбувається при нагріванні під впливом водню та високого тиску. Піддаються бензинові, гасові, дизельні фракції.

Очищені види палива – бензин, гас, дизель, а також олії

Розщеплення молекул вуглеводнів дією високих температур у присутності каталізатора

Компоненти автомобільного бензину – пентан-гексанова фракція, нафта крекінгу

Розщеплення молекул вуглеводнів у надлишку водню. Піддаються фракція мазуту – газойль.

Дизель, компоненти автомобільного бензину

Нагрівання (прожарювання) без доступу кисню

Нафтовий кокс – твердий нафтопродукт

Зміна структури вуглеводнів (бутану, пентану, гексану) під тиском за високої температури

Приєднання до вуглеводнів алкілів у присутності каталізатора (плавикової кислоти). Агентами алкілів є кетони, альдегіди, ефіри, спирти, алкени.

З нафти одержують паливо, а також органічні сполуки, що використовуються для виробництва пластмас, штучних волокон, каучуку, парафіну.

Що ми дізналися?

З уроку хімії 10 класу дізналися, як переробляється та використовується нафта. Сира нафта зазнає первинної та вторинної переробки. При первинній переробці видаляються тверді домішки та вода. Після цього нафту поділяють на фракції. Кожна фракція проходить вторинну переробку одним із нафтопереробних методів. В результаті отримують бензин, дизель, гас, олії, а також окремі органічні сполуки.

Продукти переробки нафти та їх застосування

Нафта - масляниста горюча рідина, поширена в оболонці земної кулі.Продукти її переробки стали актуальними нещодавно: автомобільне паливо, газ ㅡ щодня використовуються людьми в побуті.

Переробка нафти

Спочатку переробні заводи будувалися в місцях видобутку, але завдяки технічному прогресу з'явилася можливість транспортування нафти. Це спричинило поділ її видобутку та переробки. Заводи почали з'являтися вздовж нафтопроводів чи місцях споживання.

Заводи з переробки

За своєю спеціалізацією виробництва діляться на категорії. Вони випускають різні елементи, одержувані внаслідок нафтопереробки.

1. Паливні заводи – виробляють бензин, дизельне паливо, гас.
2. Паливно-олійні - основу мастильних та солярових масел.
3. Паливно-нафтохімічні паливо, етилен, стирол.
4. Комплексні виробництва створюють весь можливий асортимент (від 5 до 40 видів продукції).

Популярною є 1 категорія заводів, оскільки паливо користується найбільшим попитом у промисловості та у жителів країни.

Процес

Розроблено 3 основні етапи, які проводять на кожному нафтопереробному виробництві.

Первинна переробка - сировину знесолює, ділять на фракцію з різними проміжками температур кипіння (опис у таблиці).

Продукти

При переробці нафти отримують продукти, що є вихідними компонентами промисловості, побутового приладдя людини.

Нафтові олії

Результат перегонки та очищення мазуту.Застосовуються як мастило автотехніки та механізмів на промислових виробництвах більшості областей. Бувають спеціальні олії (для електроізоляції в трансформаторних будках, вимикачів на олійній основі) та мастильні, які за призначенням ділять на 6 видів:

1. Індустріальні - використовуються при змащуванні підшипників, деталей механізмів фабричного обладнання, що труться один про одного.
2. Турбінні – ними змащують, охолоджують підшипники парових, газових турбін, електрогенераторів.
3. Компресорні – застосовуються для повітряних, холодильних компресорів.
4. Приладові.
5. Трансмісійні - мастило коробок передач, кермових, гідравлічних механізмів.
6. Моторні – застосовуються для різних двигунів (карбюраторних, дизельних чи авіаційних).

Служать основою багатьох косметичних товарів, пластичних, технологічних мастил, гідравлічних рідин, що охолоджують.

Асфальт

Утворюється з важких фракцій нафти, технічно напівтвердий або твердий бітум. Складається з великої кількості олій високих температур плавлення, твердого парафіну, сірки (менше 1%).

За способом виробництва бувають:

• залишковий (виробляється концентруванням бітуму за допомогою водяної пари);
• окислений (концентрування досягається повітрям).

Через обмежену кількість родовищ природного асфальту почалося виготовлення штучного, нафтового асфальту. Застосовується як основа замазок, клеїв або як покрівельний, ізоляційний матеріал. Як дорожнє покриття асфальт почали використовувати в 1930-ті рр. у США, завдяки швидкому розвитку автомобілізму та непрактичності, галасливості бруківок.

Пластмаса

Матеріал, виготовлений на основі полімерів. Щорічно виробляється 200 млн. тонн пластмаси.Виробництво полягає в полімеризації, поліконденсації або поліприєднання низькомолекулярних речовин, що виділяються з нафти.

Багато хто не має поняття, що більшість повсякденних предметів виготовлено на основі продуктів переробки нафти. Пластмаса другий за популярністю матеріал, що використовується в побуті (контейнери, посуд, меблі, кухонне приладдя).

Поліетилен

Зручний матеріал для промислових цілей та повсякденного життя. Поряд із пластмасою, користується попитом у обивателів. Щорічно випускається велика кількість поліетиленових упаковок та пластикових пляшок.

Дизель

Прозора рідина світлого жовтого або коричневого кольору. Використовується як паливо в дизельних двигунах (залізничне, надводний, вантажний транспорт, сільгосптехніка) або для котелень. Залежно від цетанового числа, сфери застосування буває:

Іноді застосовується як просочення шкіряних виробів, компонент мастильно-охолоджувальних або загартувальних рідин при обробці металів.

Бензин

Пальне для двигунів внутрішнього згоряння. За призначенням поділяється на бензин для автомобілів та літаків. Незважаючи на різні сфери використання, види мають спільні якості. Випарюваність, завдяки якій виникає однорідна суміш палива та повітря, що зберігає оптимальну структуру за будь-яких температур; груповий вуглеводневий склад, що сприяє надійному функціонуванню двигуна за різних режимів.

До кінця 19 століття бензин застосовувався лише як антисептик, паливо для примусів. Поки не розробили двигун внутрішнього згоряння, більшу частину його спалювали або викидали.

Мазут

Важкий залишок від переробки, після відокремлення всіх фракцій, є густою рідиною.Головні споживачі — морський, річковий флот, житлово-комунальне господарство, промислові виробництва.

Використовується як паливо для заводських печей або різних котельних установок, основа для створення суднового мазуту (важкого палива) та моторних мастил, бітуму, коксу.

Гас

Прозора рідина, іноді жовтуватого кольору, з характерним запахом і легкою маслянистою консистенцією.

Гасом промивають деталі для очищення від іржі, просочують вироби зі шкіри, використовують при випалюванні виробів зі скла, фарфору, як компонент лаків, плівок. До появи дизельних двигунів, гас повсюдно застосовувався як паливо для сільськогосподарської техніки. вживається артистами під час проведення уявлень з вогнем.

Мастильні матеріали

Використовуються для поліпшення тертя деталей механізмів (двигунів, підшипників) і при обробці металів під тиском (заточування, шліфування).

Розвиток технічного обладнання стрімко прогресує, разом з цим зростає кількість мастильних матеріалів. Якщо підібрати невідповідний вигляд, то виникнуть поломки механізму.

Парафін

Безбарвний, жирний, твердий продукт нафтопереробки. Розчиняється в мінеральних оліях, розчинниках органічного походження, а в спирті, воді немає.Широко застосовується при виготовленні свічок, як мастило дерев'яних деталей (висувних ящиків), при парафінотерапії, виробництві косметичного вазеліну. У поєднанні з бензином утворює покриття, що захищає від корозії. Крім цього, він зареєстрований як харчова добавка (Е905).

Парафін можна використовувати вдома для відбілювання, очищення та омолодження шкіри, її захисту від сухості та потріскування. Для таких процедур потрібно придбати в аптеці очищений косметичний парафін.

Зріджений нафтовий газ

Вуглеводні, вилучені з газу, супутнього нафти, які при збільшенні тиску набувають рідкої форми, для зручного зберігання або транспортування. Основні компоненти: пропан, бутан, ізобутан. Використовується в побуті (газові плити, опалення, звичайні запальнички) або паливо для автомобілів.

Дьоготь

Густий, маслянистий рідкий продукт, результат сухої перегонки листяної або соснової деревини, кам'яного вугілля, торфу, нафти. Має лікувальні властивості: має протизапальну, антисептичну дію, захищає від бактерій, паразитів, допомагає зменшити свербіж. Використовується як компонент косметичних засобів для догляду за шкірою, волоссям, нігтями.

З дьогтю одержують спеціальні речовини для будівельної сфери: пек (речовина, що застосовується для виготовлення будматеріалів, укладання дорожнього полотна) та емульсії (основа для ґрунтоасфальту та глинозему).

Видобуток, переробка нафти завдає непоправної шкоди навколишньому середовищу, що зростає з кожним етапом процесу. Від розчищення місцевості для встановлення обладнання до руху ґрунтів (внаслідок утворення порожнин після викачування видобутку). Забруднення вод планети, 1 л нафти позбавляє воду 40 000 л кисню, а щорічно у води світу потрапляє 10 млн. тонн.Якщо не вживати заходів щодо забезпечення безпеки, то цей вид промисловості призведе до фатальних наслідків для людини та природи.

Переробка нафти: технологія, етапи, продукти, обладнання

Один із найважливіших ресурсів планети – нафта. Ця корисна копалина представлена ​​в енергетиці та в багатьох галузях промисловості, а зміна її вартості впливає на світову економіку. Застосування нафти у чистому вигляді неможливе, тому для практичного використання сировина піддається переробці. Для нафтопереробки використовуються 2 рівні, кожному з яких досягається необхідне значення складу сировини. Переробка нафти – обов'язковий етап отримання продукту для промислових чи енергетичних потреб.

Отримані в процесі продукти

Після проходження етапу переробки утворюються нафтовмісні відходи: розділені фракції чистої нафти, що мають відмінний хімічний склад та спосіб отримання. Серед продуктів переробки нафти виділяються мазут, дизель, а також фракції: газолінова, лігроїнова, гасова. Отримана сировина може використовуватися у виробництві чи енергетиці відразу. Після проходження вторинної переробки відбудеться повторний розподіл сировини на складові з урахуванням специфіки виробничих процесів.

Технологія переробки нафти

Видобуток нафти – складний технологічний процес, що найчастіше здійснюється у важких кліматичних умовах. Добута сировина нафтопроводами переганяється на нафтопереробні підприємства. У сирому вигляді нафта у господарстві не використовується, тому вона піддається переробці:

У першому етапі з допомогою фізичних методів відбувається поділ основні фракції. Другий етап потрібен щодо більш точної сепарації і виділення компонентів, відповідних певним властивостям.

Первинні процеси

Сировина, що надходить на нафтопереробний завод, піддається очищенню від шкідливих домішок: газу, води, механічних елементів. Для обробки застосовуються фізичні способи сепарації фракцій, що входять до складу:

• зневоднення для запобігання корозії та подальшого забруднення;
• поступове нагрівання дозволяє при послідовному досягненні певних температурних значень відокремлювати різні фракції за цикл нагріву.

На цьому етапі виходить не чистий продукт, а сировина, придатна для подальшого застосування.

У деяких випадках необхідно провести кілька первинних циклів для повного очищення нафти, що надійшла на перегонку.

Підготовка та очищення нафти

Перший етап – підготовчий до створення матеріалу, який використовуватиметься під час виробництва. Застосовуються такі способи підготовки нафти:

• атмосферний тиск (перегонка);
• вакуумна дистиляція;
• одноразове випаровування (рівноважна дистиляція);
• проста перегонка (фракційна дистиляція);
• ректифікація;
• застосування агента, що випаровує.

Кожен з методів пов'язаний з процедурою нагрівання, відмінності полягають у температурі та ступені очищення суміші.

Після обробки виходить сировина придатна для господарського використання: мазут, гудрон, бензин, гас.

Атмосферна перегонка

Сировина надходить у спеціальні камери, у яких під впливом атмосферного тиску відбувається поділ на кілька фракцій: бензин, гас, дизель, мазут. Сепарація досягається за рахунок фізичних властивостей складових, що відрізняються вагою та щільністю. Надійні нафтопродукти необхідно переробити повторно для можливості господарського використання.

Вакуум-дистиляція

Один із основних продуктів, що утворюються після первинної переробки, – мазут.Це результат утворення осаду під впливом атмосферного тиску. З мазуту виготовляються інші продукти після проведення додаткових операцій із внесення залишків вакуумне середовище.

За рахунок цього вдається досягти інших умов нагріву сировини, що дозволяють виділити такі продукти: моторне паливо, парафін.

Залишковий матеріал операції вакуумної дистиляції – гудрон.

Вторинні процеси

Після закінчення первинної обробки сировина надходить на вторинну, де піддається хімічному впливу. Цей етап служить поліпшення показників нафтопродуктів. Виділяються три види напрямків проведення вторинної переробки:

• поглиблююче;
• облагороджувальне;
• не об'єднані загальною ознакою.

Вибір певного виду залежить від цілей вторинної переробки. Основне завдання – отримати зручну для окислення форму.

Каталітичний крекінг

Один із найпоширеніших методів вторинного прогону нафти – каталітичний крекінг. Процес полягає у хімічному розщепленні сировини за допомогою спеціальних каталізаторів за високої температури. Поширеність методу пов'язана з кількома факторами:

• можливість обробки фракцій різного складу;
• одержання продукту, насиченого активними елементами;
• сумісність коїться з іншими методами.

Каталітичний крекінг відноситься до поглиблюючих способів вторинної переробки за рахунок сукупності властивостей нафтопродуктів, що досягається..

Термічний крекінг та вісбрекінг

Інший вид крекінгу, що є поглиблюючим методом вторинної обробки – термічний. Процедура полягає у розміщенні нафти в конструкції без доступу повітря, в якій відбувається нагрівання під тиском. Тривалість операції – 2-30 хвилин, температура – ​​500-540 градусів, тиск – 2-5 МПА.Недолік методу - нестійкі хімічні сполуки, що утворюються.

Пов'язана технологія – вісбрекінг. Використовується в специфічних цілях: виділення з гудрону палива. Процедура проводиться в більш м'яких умовах, ніж крекінг.

Уповільнене коксування

Як і після первинної обробки, при завершенні операцій із вторинної переробки залишаються залишки сировини. Нафтові залишки і важкі фракції під впливом високих температур і відсутність доступу до кисню формують твердий матеріал – кокс і леткі продукти. Подібна операція відноситься до поглиблюючих.

Гідрорекінг та гідроочищення

Деякі з методів вторинної обробки використовуються спільно: гідрокрекінг та гідроочищення, наприклад. Зазначені методи відносяться до різних груп напрямів: поглиблююче, покращує. Обидва методи поєднують використовуваний елемент - водень. Процедура гідроочищення та гідрокрекінгу схожа з проведенням термічного та каталітичного крекінгу, але проводиться під водневим впливом.

У встановленому середовищі проводиться розщеплення нафти підвищення якості сировини. У поєднанні з іншими методами гідрокрекінгу досягається високий рівень чистоти переробленого матеріалу – до 75-80%.

Каталітичний риформінг

Метод вторинної переробки, що відноситься до покращує напрямок, - каталітичний риформінг.

Для цього сировина розміщується в каталізаторі, в якому вуглеці піддаються ароматичному впливу при високих температурах та тиску 1-4 МПА. Понад 75% сировини, що надійшла на риформінг, стане чистим продуктом.

Ізомеризація низькооктанових фракцій нафти

Октанове число – показник, що відбиває ступінь розгалуженості хімічної структури матеріалу чи сировини.Для нафти застосовується процес ізомерації, виконання якого спрямовано проведення хімічного втручання. Склад сировини залишається тим самим, але змінюється його структура більш розгалужену.

Коксування важких нафтових залишків

Методи обробки нафтопродуктів складаються із складних етапів, що працюють у встановленій послідовності. Один із таких способів переробки – коксування. Проведення процедури спирається на низку послідовних операцій, що забезпечують формування багатошарового коксу. Сировина, що вийшла, періодично вивантажується, сушиться і прожарюється для подальшого застосування в металургійній галузі.

Алкілювання сировини

З октановим числом палива пов'язане алкування бензину збільшення якості продукту. При введенні активної речовини у сировину відбувається органічна реакція, утворюючи високооктанові паливні сполуки. Через особливості операції вона прямо не відноситься до поглиблюючих або облагороджувальних.

Виробництво бітумів

Ланцюжок залишків переробки нафти складається з деяких матеріалів, що застосовуються у господарстві вже на ранніх рівнях обробки. Виділяється ланцюжок, у якому кожен наступний елемент – залишок від попереднього. До складу ланцюга входять: мазут, гудрон, бітум. Бітуми виходять за допомогою окиснення залишків гудрону.

Виробництво різних олій

Широка сфера застосування перероблених нафтопродуктів – виробництво олій. Виділяється кілька видів нафтових олій:

Освіта товару відбувається під час виконання відповідних процесів, що з нафтопереробкою. Застосовуються як мастильні матеріали, консерваційні, електроізолюючі або косметичні мастила.

Товарне виробництво

Нафта переважно використовується як паливо – основний енергетичний ресурс планети.Крім цього, до 20% нафти, що видобувається, піддається переробки для виробництва товарів трьох груп:

• широкого застосування;
• мастильні матеріали;
• Промислове виробництво.

Нафтопродукти використовуються при виготовленні побутових речей та предметів: косметики, ліків, одягу, упаковки, добавок до їжі.

З'єднання з компонентів нафтопереробки є у більшості товарів, що використовуються щодня в домашніх умовах.

Устаткування для переробки

Для обробки обсягів нафти необхідні нафтопереробні заводи, відповідні обсягам видобутку. На підприємствах використовується таке обладнання:

• накопичуючі резервуари та генератори;
• фільтри;
• нагрівачі (газові, рідинні);
• факельна система;
• паротурбіни;
• теплові обмінники;
• компресори;
• трубопроводи.

Обладнані комплекси використовуються для поділу сирої нафти, що надходить на фракції. Для цього сировина проганяється трубопроводом через цикл переробки.

Переробка нафти у Росії

Основний напрямок російської економіки – видобуток та експорт сирої нафти. Переробка та виробництво товарів з нафтопродуктів не перевищують 50% від загального обсягу сировини, що видобувається.

У країні працюють 32 підприємства, які здійснюють переробку нафти. Найбільше з них - "Газпромнефть-ОНПЗ" (обсяг переробки - понад 20 мільйонів тонн на рік). Розташування заводів визначається зосередженням кінцевих споживачів, тому підприємства мають поблизу густонаселених місць, на відміну родовищ.

Крім великих підприємств, у країні діє мережа з міні-заводів, які здійснюють операції з первинної та вторинної переробки нафти. Обсяг роботи таких НПЗ становить 4% загальноросійського, число – 80.