Переработка нефти

Переработка нефти

Цель переработки нефти (нефтепереработки) — производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив (автомобильных, авиационных, котельных и т. д.) и сырья для последующей химической переработки.

Первичные процессы

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции. Сначала промысловая нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей - этот процесс называется первичной сепарацией нефти.

Подготовка нефти

Нефть поступает на НПЗ в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1-С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Атмосферная перегонка

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Вакуумная дистилляция

Вакуумная дистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов.

Вторичные процессы

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.

По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на 3 вида:

Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д.

Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д.

Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т.д.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг - процесс термокаталитической переработки нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина и непредельных жирных газов. Сырьем для каталитического крекинга служат атмосферный и легкий вакуумный газойль, задачей процесса является расщепление молекул тяжелых углеводородов, что позволило бы использовать их для выпуска топлива. В процессе крекинга выделяется большое количество жирных (пропан-бутан) газов, которые разделяются на отдельные фракции и по большей части используются в третичных технологических процессах на самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автобензина. Остаток крекинга является компонентом мазута.

Риформинг

Каталитический риформинг - каталитическая ароматизация нефтепродуктов (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов). Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85-180°С[2]. В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями и его октановое число повышается примерно до 85. Полученный продукт (риформат) используется как компонент для производства автобензинов и как сырье для извлечения ароматических углеводородов.

Гидроочистка нефтепродуктов

Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Наиболее распространённый процесс нефтепереработки. Гидроочистке подвергаются следующие фракции нефти:

1. Бензиновые фракции (прямогонные и каталитического крекинга);

2. Керосиновые фракции;

3. Дизельное топливо;

4. Вакуумный газойль;

5. Моторные масла.

9. При четком делении смеси (то есть при использовании лабораторных методов периодической ректификации) получают кривые истинных температур кипения (ИТК), при нечетком делении - кривые условных температур кипения (кривые стандартной разгонки). Наиболее важными являются кривые ИТК. Их используют для определения фракционного состава сырой нефти, расчета физико-химических и эксплуатационных свойств нефтепродуктов и параметров технологического режима процессов перегонки и ректификации нефтяных смесей. Различие физико-химических свойств углеводородов используется для разделения топлив на узкие группы углеводородов и идентификации этих групп, а аддитивность некоторых свойств - для расчета количественного содержания групп углеводородов в смеси. При исследовании новых нефтей фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками. Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам фракционирования кривую истинных температур кипения. Кривая ИТК показывает потенциальное содержание в нефти отдельных (узких) фракций, являющихся основой для последующей их переработки и получения товарных нефтепродуктов (автобензинных, реактивных, дизельных и энергетических топлив, смазочного масла и др.).

Отбор от потенциала находится как отношение суммы фактического отбора фракций к суммарному потенциальному содержанию фракций, содержащихся в данной нефти.

10. АВТМ - атмосферно-вакуумная перегонка маслянистой нефти.

11. Глубина переработки нефти — величина, показывающая отношение объёма продуктов переработки нефти к общему объёму затраченной при переработке нефти.

Во многих странах, в том числе в России, глубину переработки нефти выражают формулой:

Г   = (Н - (М + П + СГ)) / Н,

где Г - глубина переработки нефти, %; Н - количество переработанной нефти; М - количество валового топочного мазута (котельного топлива) от переработанной нефти; П - количество безвозвратных потерь от того же количества нефти; Сп - количество сухого газа от переработанной нефти, использованного как топливо.

В России показатель глубины переработки нефти часто используется как показатель эффективности нефтепереработки. Однако этот показатель лишь косвенно говорит об эффективности и технологичности процесса.

В 2006 году глубина переработки в России составила 71,3 %, в США — 92 %.

Под углубленной переработкой понимают получение максимально возможного количества топлив и масел, получаемых из 1 т нефти. Комбинирование технологических процессов является как раз тем путем, который позволяет углубить переработку нефти. Наряду с комбинированием существенные экономические преимущества даёт укрупнение мощностей установок, поэтому оно всегда сопровождает комбинирование. В настоящее время достигнутый "потолок" мощности АВТ составляет 68 млн т/год, установок каталитического крекинга - 2 млн т/год, каталитическог риформинга - 1,2 млн т/год.

18. Нефтяные (минеральные) масла — жидкие смеси высококипящих углеводородов (температура кипения 300…600 °C), главным образом алкилнафтеновых и алкилароматических, получаемые переработкой нефти.

По способу производства делятся на дистиллятные, остаточные и компаундированные, получаемые соответственно дистилляцией нефти; удалением нежелательных компонентов из гудронов, гидрочисткой или смешением дистиллятных и остаточных.

В последнее время получил распространение метод преобразования исходного нефтяного сырья в более ценные продукты гидрокрекингом — получаемые в таком производстве масла, при значительно более низкой себестоимости, приближаются по свойствам к синтетическим.

Для придания необходимых свойств в нефтяные масла часто вводят присадки. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, специальные жидкости, например смазочно-охлаждающие жидкости, гидравлические и т. п.

24.           550809  Химическая технология топлива и газа

     Область исследований включает фундаментальные основы химии и технологии переработки нефти, газа и угля. Основными направлениями научных исследований являются изучение химического и фазового составов нефти, нефтепродуктов, углеводородных газов, продуктов переработки угля, моторных топлив, смазочных масел, консистентных смазок, битумов, исследование дисперсности систем, разработка каталитических процессов повышения качества целевых продуктов.

     Программа включает изучение процессов тепло- и массообмена,  теории катализа, современных методов оптимизации и моделирования сложных химико-технологических систем, методов физико-химического анализа фазового состояния дисперсных сред.

Для решения профессиональных задач магистр:

-   собирает, обрабатывает, анализирует и обобщает научно-техническую информацию, передовой отечественный и зарубежный опыт в области химической технологии и биотехнологии;

           -планирует и проводит теоретические и экспериментальные исследования в области получения веществ и материалов, изучения их структуры, состава и исследования их свойств;

           - составляет отчеты (разделы отчета) по теме или ее разделу (этапу, заданию);

             - принимает участие в стендовых и промышленных испытаниях опытных образцов (партий) материалов,  отдельных химических аппаратов и технологических схем;

           - участвует во внедрении результатов исследований и разработок;

          -  консультирует по вопросам создания конкурентоспособной продукции, разработки прогрессивных технологических процессов.

Магистр должен знать:

-          новейшие достижения химической технологии, методологию научного творчества, современные информационные технологии, методы получения, обработки и хранения информации;

-          математические методы теоретического и экспериментального исследования процессов химической технологии и биотехнологии;     

    - методы термодинамического анализа возможности проведения  химических процессов;

- методы кинетического анализа химических реакций, определения

кинетических параметров реакций в сложных системах;

-          современные приборы и методы определения химического и фазового состава изучаемых систем;

-          теоретические и экспериментальные методы установления связи

состав - свойства и предсказания свойств веществ и материалов;

-          методы моделирования химико-технологических аппаратов и 

процессов.

27. Качество продукции — это оценка потребителем степени соответствия свойств продукции его ожиданиям, обязательным нормам в соответствии с ее назначением.

Уровень качества продукции – это относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении совокупности показателей ее качества с базовыми значениями.

28. Организацию контроля качества невозможно осуществлять без стандартов на нефтепродукты и методов их испытания.

Государственная система стандартизации предусматривает следующие категории стандартов:

      государственные на нефтепродукты (ГОСТ),

      отраслевые (ОСТ),

      республиканские (РСТ),

      стандарты предприятий (ГТП),

      технические условия (ТУ).

Соблюдение государственных стандартов обязательно для всех предприятий и организаций, причастных к транспорту и хранению нефтей и нефтепродуктов, тогда как другие имеют ограниченную сферу влияния. В этих документах устанавливается перечень формулируемых физико-химических, наиболее важных эксплуатационных свойств, допустимые значения ряда констант, имеющих специфическое назначение и условие использования.