Primární rafinace oleje krátce. Metody zpracování ropy a zemního plynu. Ropné produkty
Rafinace ropy je poměrně složitý proces, který vyžaduje zapojení... Řada produktů se získává z vytěžených přírodních surovin – různé druhy paliv, bitumen, petrolej, rozpouštědla, maziva, ropné oleje a další. Rafinace ropy začíná přepravou uhlovodíků do závodu. Výrobní proces probíhá v několika fázích, z nichž každá je z technologického hlediska velmi důležitá.
Proces recyklace
Proces rafinace ropy začíná její specializovanou přípravou. To je způsobeno přítomností četných nečistot v přírodních surovinách. Ložisko ropy obsahuje písek, soli, vodu, půdu a plynné částice. Voda se používá k extrakci velkého množství produktů a zachování zásob energetických zdrojů. To má své výhody, ale výrazně snižuje kvalitu výsledného materiálu.
Přítomnost nečistot v ropných produktech znemožňuje jejich dopravu do závodu. Vyvolávají tvorbu plaku na výměnících tepla a jiných nádobách, což výrazně snižuje jejich životnost.
Vytěžené materiály proto procházejí komplexním čištěním – mechanickým a jemným. V této fázi výrobního procesu se výsledné suroviny separují na olej a. To se děje pomocí speciálních odlučovačů oleje.
Pro čištění surovin se obvykle uchovávají v hermeticky uzavřených nádobách. Pro aktivaci separačního procesu je materiál vystaven chladu nebo vysoké teplotě. Elektrické odsolovače slouží k odstranění solí obsažených v surovinách.
Jak probíhá proces oddělování oleje a vody?
Po počátečním čištění se získá těžko rozpustná emulze. Je to směs, ve které jsou částice jedné kapaliny rovnoměrně rozloženy ve druhé. Na tomto základě se rozlišují 2 typy emulzí:
- hydrofilní. Je to směs, kde jsou částice oleje ve vodě;
- hydrofobní. Emulze sestává převážně z oleje s částicemi vody.
Proces rozbíjení emulze může probíhat mechanicky, elektricky nebo chemicky. První metoda zahrnuje usazení kapaliny. To se děje za určitých podmínek - zahřátí na teplotu 120-160 stupňů, zvýšení tlaku na 8-15 atmosfér. K delaminaci směsi dochází obvykle během 2-3 hodin.
Aby byl proces separace emulze úspěšný, je nutné zabránit odpařování vody. Také separace čistého oleje se provádí pomocí výkonných odstředivek. Emulze je rozdělena na frakce, když dosáhne 3,5-50 tisíc otáček za minutu.
Použití chemické metody zahrnuje použití speciálních povrchově aktivních látek nazývaných deemulgátory. Pomáhají rozpouštět adsorpční film, v důsledku čehož je olej očištěn od vodních částic. Chemická metoda se často používá ve spojení s elektrickou metodou. Poslední metoda čištění zahrnuje vystavení emulze elektrickému proudu. Vyvolává spojení vodních částic. Díky tomu se ze směsi snadněji odstraňuje, výsledkem je olej nejvyšší kvality.
Primární zpracování
Výroba a rafinace ropy probíhá v několika fázích. Zvláštností výroby různých produktů z přírodních surovin je, že i po kvalitním čištění nelze výsledný produkt použít k určenému účelu.
Výchozí materiál se vyznačuje obsahem různých uhlovodíků, které se výrazně liší molekulovou hmotností a bodem varu. Obsahuje látky naftenické, aromatické a parafínové povahy. Surovina také obsahuje sloučeniny síry, dusíku a kyslíku organického typu, které je rovněž nutné odstranit.
Všechny existující metody rafinace ropy jsou zaměřeny na její rozdělení do skupin. Během výrobního procesu se získává široká škála produktů s různými vlastnostmi.
Primární zpracování přírodních surovin se provádí na základě různých teplot varu jejich složek. K provedení tohoto procesu se používají specializovaná zařízení, která umožňují získat různé ropné produkty - od topného oleje po dehet.
Pokud tímto způsobem zpracováváte přírodní suroviny, nezískáte materiál připravený k dalšímu použití. Primární destilace je zaměřena pouze na stanovení fyzikálních a chemických vlastností ropy. Poté lze určit potřebu dalšího zpracování. Stanoví také typ zařízení, které je třeba použít k provádění požadovaných procesů.
Primární rafinace ropy
Metody destilace ropy
Rozlišují se tyto způsoby rafinace oleje (destilace):
- jednorázové odpařování;
- opakované odpařování;
- destilací s postupným odpařováním.
Metoda rychlého odpařování zahrnuje zpracování oleje při vysoké teplotě při dané hodnotě. V důsledku toho se tvoří páry, které vstupují do speciálního zařízení. Říká se tomu výparník. V tomto válcovém zařízení se oddělují páry od kapalné frakce.
Při opakovaném odpařování je surovina podrobena zpracování, při kterém je teplota několikrát zvýšena podle daného algoritmu. Druhá destilační metoda je složitější. Rafinace ropy s postupným odpařováním znamená plynulou změnu hlavních provozních parametrů.
Destilační zařízení
Průmyslová rafinace ropy se provádí pomocí několika zařízení.
Trubkové pece. Na druhé straně jsou také rozděleny do několika typů. Jedná se o pece atmosférické, vakuové, atmosféricko-vakuové. Pomocí prvního typu zařízení se provádí mělké zpracování ropných produktů, které umožňuje získat topný olej, benzín, petrolej a naftu. Ve vakuových pecích se v důsledku efektivnějšího provozu suroviny dělí na:
- dehet;
- olejové částice;
- částice plynového oleje.
Výsledné produkty jsou zcela vhodné pro výrobu koksu, bitumenu a maziv.
Destilační kolony. Proces zpracování ropy pomocí tohoto zařízení zahrnuje její ohřev ve svitku na teplotu 320 stupňů. Poté směs vstupuje do mezilehlých úrovní destilační kolony. V průměru má 30-60 žlabů, z nichž každý je umístěn v určitém intervalu a vybaven lázní kapaliny. To způsobí, že pára stéká dolů ve formě kapiček, jak se tvoří kondenzace.
Existuje také zpracování pomocí výměníků tepla.
Recyklace
Po určení vlastností oleje v závislosti na potřebě určitého konečného produktu se zvolí typ sekundární destilace. V podstatě spočívá v tepelně-katalytickém účinku na surovinu. Hluboká rafinace oleje může probíhat několika způsoby.
Palivo Použití této sekundární destilační metody umožňuje získat řadu vysoce kvalitních produktů - automobilové benzíny, motorovou naftu, trysková a kotlová paliva. K provedení zpracování nepotřebujete používat velké množství zařízení. V důsledku použití této metody se z těžkých frakcí surovin a sedimentu získá hotový produkt. Metoda destilace paliva zahrnuje:
- praskání;
- reformování;
- hydrorafinace;
- hydrokrakování.
Palivo a olej. Výsledkem použití této destilační metody jsou nejen různá paliva, ale také asfalt a mazací oleje. To se provádí extrakční metodou, odasfaltováním.
Petrochemický. V důsledku použití této metody s využitím high-tech zařízení se získá velké množství produktů. Nejde jen o palivo, oleje, ale také plasty, gumu, hnojiva, aceton, alkohol a mnoho dalšího.
Jak jsou předměty kolem nás vyrobeny z ropy a plynu - přístupné a srozumitelné
Tato metoda je považována za nejběžnější. Používá se ke zpracování síry nebo oleje s vysokým obsahem síry. Hydrorafinace může výrazně zlepšit kvalitu výsledných paliv. Odstraňují se z nich různé přísady - síra, dusík, sloučeniny kyslíku. Materiál je zpracováván pomocí speciálních katalyzátorů ve vodíkovém prostředí. V tomto případě teplota v zařízení dosahuje 300-400 stupňů a tlak - 2-4 MPa.
V důsledku destilace se organické sloučeniny obsažené v surovině při interakci s vodíkem cirkulujícím uvnitř zařízení rozkládají. V důsledku toho se tvoří amoniak a sirovodík, které jsou odstraněny z katalyzátoru. Hydrorafinace umožňuje zpracovat 95-99 % surovin.
Katalytické krakování
Destilace se provádí pomocí katalyzátorů obsahujících zeolit při teplotě 550 stupňů. Krakování je považováno za velmi efektivní způsob zpracování připravených surovin. S jeho pomocí lze z frakcí topného oleje získat vysokooktanový motorový benzin. Výtěžek čistého produktu je v tomto případě 40-60 %. Získá se také kapalný plyn (10-15 % původního objemu).
Katalytické reformování
Reformování se provádí pomocí hliníkovo-platinového katalyzátoru při teplotě 500 stupňů a tlaku 1-4 MPa. Zároveň je uvnitř zařízení přítomno vodíkové prostředí. Tato metoda se používá k přeměně naftenických a parafinických uhlovodíků na aromatické. To umožňuje výrazně zvýšit oktanové číslo vyráběných produktů. Při použití katalytického reformingu je výtěžek čistého materiálu 73-90 % zpětně získané suroviny.
Hydrokrakování
Umožňuje získat kapalné palivo při vystavení vysoký tlak(280 atmosfér) a teplota (450 stupňů). K tomuto procesu dochází i při použití silných katalyzátorů – oxidů molybdenu.
Pokud se hydrokrakování spojí s jinými způsoby zpracování přírodních surovin, výtěžnost čistých produktů ve formě benzínu a leteckého paliva je 75-80 %. Při použití kvalitních katalyzátorů se jejich regenerace nemusí provádět po dobu 2-3 let.
Těžba a odasfaltování
Extrakce spočívá v rozdělení připravené suroviny na požadované frakce pomocí rozpouštědel. Následně se provede odparafínování. Umožňuje výrazně snížit bod tuhnutí oleje. Pro získání vysoce kvalitních produktů jsou také hydrorafinovány. V důsledku těžby lze získat motorovou naftu. Pomocí této techniky se také extrahují aromatické uhlovodíky z připravených surovin.
Odasfaltování je nezbytné pro získání pryskyřično-asfaltenových sloučenin z finálních produktů destilace ropných surovin. Výsledné látky se aktivně využívají k výrobě bitumenu, jako katalyzátory pro jiné způsoby zpracování.
Jiné způsoby zpracování
Zpracování přírodních surovin po primární destilaci lze provádět i jinými způsoby.
Alkylace. Po zpracování připravených materiálů se získají vysoce kvalitní komponenty pro benzín. Metoda je založena na chemické interakci olefinu a parafinových uhlovodíků, jejímž výsledkem je vysokovroucí parafinický uhlovodík.
Izomerizace. Použití této metody umožňuje získat z nízkooktanových parafinických uhlovodíků látku s vyšším oktanovým číslem.
Polymerizace. Umožňuje přeměnu butylenů a propylenu na oligomerní sloučeniny. Díky tomu se získávají materiály pro výrobu benzinu a pro různé petrochemické procesy.
Koksování. Používá se k výrobě ropného koksu z těžkých frakcí získaných po destilaci ropy.
Odvětví rafinace ropy je slibné a rozvíjející se. Výrobní proces se neustále zdokonaluje zaváděním nových zařízení a technik.
Video: Rafinace ropy
Sloučeniny ropy jsou komplexní látky skládající se z pěti prvků – C, H, S, O a N, přičemž obsah těchto prvků se pohybuje v rozmezí 82-87 % uhlíku, 11-15 % vodíku, 0,01-6 % síry, 0-2 kyslíku a 0,01-3 % dusíku.
Konvenční vrtná ropa je zelenohnědá, vysoce hořlavá, olejovitá kapalina se štiplavým zápachem. Ropa produkovaná na polích obsahuje kromě plynů v ní rozpuštěných i určité množství nečistot – částice písku, jílu, krystalky soli a vody. Obsah pevných částic a vody komplikuje její transport potrubím a zpracování, způsobuje erozi vnitřních povrchů potrubí ropovodů a tvorbu usazenin ve výměnících tepla, pecích a lednicích, což vede ke snížení součinitele prostupu tepla, zvyšuje obsah popela ve zbytcích z destilace ropy (topné oleje a dehty) podporuje tvorbu perzistentních emulzí. Navíc během procesu výroby a přepravy ropy dochází k výrazné ztrátě složek lehké ropy. Aby se snížily náklady na rafinaci ropy způsobené ztrátou lehkých komponentů a nadměrným opotřebením ropovodů a zpracovatelského zařízení, je vytěžená ropa podrobena předúpravě.
Pro snížení ztrát lehkých komponentů je olej stabilizován, používají se speciální hermetické zásobníky oleje. Olej se zbavuje hlavního množství vody a pevných částic usazováním v nádržích za studena nebo při zahřátí. Nakonec jsou dehydratovány a odsoleny ve speciálních zařízeních. Voda a olej však často tvoří těžko oddělitelnou emulzi, která velmi zpomaluje nebo dokonce zabraňuje dehydrataci oleje. Existují dva typy olejových emulzí:
olej ve vodě nebo hydrofilní emulze,
a voda v oleji nebo hydrofobní emulze.
Existují tři způsoby, jak rozbít olejové emulze:
mechanické:
usazování - aplikuje se na čerstvé, snadno rozbitné emulze. K oddělení vody a oleje dochází v důsledku rozdílu v hustotách složek emulze. Proces se urychlí zahřátím na 120-160°C pod tlakem 8-15 atmosfér po dobu 2-3 hodin, čímž se zabrání odpařování vody.
centrifugace - oddělení mechanických nečistot oleje pod vlivem odstředivých sil. V průmyslu se používá zřídka, obvykle v sérii odstředivek s rychlostí 350 až 5000 za minutu, s produktivitou každé 15-45 m3 / h.
Chemikálie:
rozkladu emulzí je dosaženo použitím povrchově aktivních látek - deemulgátorů. Destrukce se dosahuje a) adsorpčním vytěsněním aktivního emulgátoru látkou s větší povrchovou aktivitou, b) tvorbou emulzí opačného typu (převrácení váz) a c) rozpuštěním (destrukcí) adsorpčního filmu v důsledku jeho chemická reakce s deemulgátorem zavedeným do systému. Chemická metoda se používá častěji než mechanická, obvykle v kombinaci s elektrickou.
Elektrický:
Když se olejová emulze dostane do střídavého elektrického pole, začnou částice vody, které reagují na pole silněji než ropa, kmitat, narážet do sebe, což vede k jejich asociaci, zvětšování a rychlejší separaci s ropou. Zařízení nazývaná elektrické dehydrátory.
Důležitým bodem je proces třídění a míchání oleje. Oleje s podobnými fyzikálními, chemickými a komerčními vlastnostmi se na polích mísí a odesílají ke společnému zpracování.
Existují tři hlavní možnosti rafinace ropy:
- - palivo,
- - palivo a olej,
- - petrochemický.
Podle varianty paliva se ropa zpracovává především na motorová a kotlová paliva. Existuje hluboké a mělké zpracování paliva. Při hlubinné rafinaci ropy se snaží získat co nejvyšší výtěžnost vysoce kvalitních automobilových benzinů, zimní a letní motorové nafty a paliva pro tryskové motory. Výtěžnost kotlového paliva v této variantě je snížena na minimum. Patří mezi ně katalytické procesy – katalytické krakování, katalytické reformování, hydrokrakování a hydrogenační rafinace, stejně jako tepelné procesy, jako je koksování. V tomto případě je zpracování továrních plynů zaměřeno na zvýšení výtěžnosti vysoce kvalitního benzínu. Pro mělkou rafinaci ropy je k dispozici vysoký výkon kotlové palivo.
Podle palivové varianty rafinace ropy se spolu s palivy získávají mazací oleje a destilační oleje (lehké a střední průmyslové, automobilové atd.). Zbytkové oleje (letadlo, válec) se od dehtu oddělují odasfaltováním kapalným propanem. V tomto případě se tvoří deasfalt a asfalt. Deasfalt se dále zpracovává a asfalt se zpracovává na bitumen nebo koks. Petrochemická verze rafinace ropy - kromě výroby kvalitních motorových paliv a olejů se provádí nejen příprava surovin (olefiny, aromatické, normální a isoparafinové uhlovodíky atd.) pro těžké organické syntézy, ale také jsou prováděny nejsložitější fyzikální a chemické procesy spojené s velkovýrobou dusíkatých hnojiv, syntetického kaučuku, plastů, syntetických vláken, detergentů, mastných kyselin, fenolu, acetonu, alkoholů, etherů a mnoha dalších chemikálií. Hlavní metodou rafinace ropy je její přímá destilace.
Destilace - destilace (kapkování) - dělení ropy na frakce různého složení (jednotlivé ropné produkty), na základě rozdílu bodů varu jejích složek. Destilace ropných produktů s body varu do 370°C se provádí při atmosférický tlak, a s vyššími - ve vakuu nebo pomocí vodní páry (aby nedocházelo k jejich rozkladu).
Olej pod tlakem se čerpá do trubkové pece, kde se zahřeje na 330...350°C. Horký olej spolu s parami vstupuje do střední části destilační kolony, kde se vlivem poklesu tlaku odpařuje a odpařené uhlovodíky se oddělují od kapalné části oleje - topného oleje. Uhlovodíkové páry proudí kolonou nahoru a kapalný zbytek stéká dolů. V destilační koloně jsou podél cesty pohybu par instalovány desky, na kterých kondenzuje část par uhlovodíků. Těžší uhlovodíky kondenzují na prvních deskách, lehké stihnou stoupnout kolonou nahoru a nejtěžší uhlovodíky smíchané s plyny projdou celou kolonou bez kondenzace a jsou odváděny z hlavy kolony ve formě par. Takže uhlovodíky jsou rozděleny do frakcí v závislosti na jejich teplotě varu.
Při destilaci ropy se získávají lehké ropné produkty: benzín (bp 90-200°C), nafta (bp 150-230°C), petrolej (bp 180-300°C), lehký plynový olej - nafta (bp 230- 350 °C), těžký plynový olej (bod varu 350-430 °C) a zbytek je viskózní černá kapalina - topný olej (teplota varu nad 430 °C). Topný olej je podroben dalšímu zpracování. Destiluje se za sníženého tlaku (aby nedocházelo k rozkladu) a oddělují se mazací oleje. Flash destilace sestává ze dvou nebo více jednotlivých destilačních procesů, které zvyšují provozní teplotu v každém kroku. Produkty získané přímou destilací mají vysokou chemickou stabilitu, protože neobsahují nenasycené uhlovodíky. Použití krakovacích procesů pro rafinaci ropy umožňuje zvýšit výtěžnost benzinových frakcí.
Krakování je proces rafinace ropy a jejích frakcí, založený na rozkladu (štěpení) molekul komplexních uhlovodíků za podmínek vysokých teplot a tlaků. Existují následující typy krakování: tepelné, katalytické, dále hydrokrakování a katalytické reformování. Tepelné krakování se používá k výrobě benzínu z topného oleje, petroleje a motorové nafty. Benzín vyrobený tepelným krakováním má nedostatečně vysoké oktanové číslo (66...74) a vysoký obsah nenasycených uhlovodíků (30...40%), t.j. má špatnou chemickou stabilitu a používá se převážně pouze jako složka při výrobě komerčního benzínu.
Nová zařízení pro tepelné krakování se v současné době již nebudují, neboť s jejich pomocí vyráběný benzín během skladování oxiduje na pryskyřice a je nutné zavádět speciální přísady (inhibitory), které výrazně snižují rychlost dehtování. Tepelné krakování se dělí na parní fázi a kapalnou fázi.
Krakování v parní fázi - olej se zahřívá na 520...550°C při tlaku 2...6 atm. V současné době se nepoužívá kvůli nízké produktivitě a vysokému obsahu (40 %) nenasycených uhlovodíků v konečném produktu, které snadno oxidují a tvoří pryskyřice.
Krakování v kapalné fázi - teplota ohřevu oleje je 480...500°C při tlaku 20...50 atm. Zvyšuje se produktivita, klesá množství (25...30 %) nenasycených uhlovodíků. Benzínové frakce z tepelného krakování se používají jako součást komerčního automobilového benzinu. Paliva pro termické krakování se však vyznačují nízkou chemickou stabilitou, která se zlepšuje zaváděním speciálních antioxidačních přísad do paliva. Výtěžnost benzínu je 70 % z ropy, 30 % z topného oleje.
Katalytické krakování je proces výroby benzinu založený na štěpení uhlovodíků a změně jejich struktury vlivem vysoké teploty a katalyzátoru. K štěpení molekul uhlovodíků dochází v přítomnosti katalyzátorů a při teplotě a atmosférickém tlaku. Jedním z katalyzátorů je speciálně upravený jíl. Tento typ praskání se nazývá práškové praskání. Katalyzátor se potom oddělí od uhlovodíků. Uhlovodíky putují do rektifikací a ledniček a katalyzátor do svých zásobníků, kde se obnovují jeho vlastnosti. Frakce plynového oleje a nafty získané přímou destilací ropy se používají jako suroviny pro katalytické krakování. Produkty katalytického krakování jsou povinnými složkami při výrobě benzinu jakosti A-72 a A-76.
Hydrokrakování je proces rafinace ropných produktů, který kombinuje krakování a hydrogenaci surovin (plynové oleje, ropné zbytky atd.). Jedná se o typ katalytického krakování. Proces rozkladu těžkých surovin probíhá za přítomnosti vodíku při teplotě 420...500°C a tlaku 200 atm. Proces probíhá ve speciálním reaktoru s přídavkem katalyzátorů (oxidy W, Mo, Pt). V důsledku hydrokrakování se získá palivo.
Reforming - (z anglického reforming - předělat, vylepšit) průmyslový proces zpracování benzinových a naftových frakcí ropy za účelem získání vysoce kvalitního benzínu a aromatických uhlovodíků. Jako surovina pro katalytické reformování se obvykle používají benzinové frakce primární destilace ropy, vyvařující již při 85...180 "C. Reformování probíhá v prostředí plynu obsahujícího vodík (70...90% vodík) při teplotě 480... 540 °C a tlaku 2...4 MPa za přítomnosti molybdenového nebo platinového katalyzátoru Pro zlepšení vlastností benzínových frakcí ropy procházejí katalytickým reformováním, které se provádí v přítomnosti katalyzátorů vyrobených z platiny nebo platiny a rhenia.Při katalytickém reformování benzinu se z parafinů a cykloparafinů uvolňují aromatické uhlovodíky (benzen, toluen, xylen atd.) Reformace při použití molybdenového katalyzátoru se nazývá hydroforming a při použití platinový katalyzátor – platforming.Ten druhý, který je jednodušší a bezpečnější proces, se nyní používá mnohem častěji.
Pyrolýza. Jedná se o tepelný rozklad ropných uhlovodíků ve speciálních zařízeních nebo plynových generátorech při teplotě 650°C. Používá se k výrobě aromatických uhlovodíků a plynu. Jako suroviny lze použít ropu i topný olej, ale nejvyšší výtěžnost aromatických uhlovodíků je pozorována při pyrolýze lehkých frakcí ropy. Výtěžek: 50 % plynu, 45 % dehtu, 5 % sazí. Aromatické uhlovodíky se z pryskyřice získávají rektifikací.
Metody rafinace ropy se dělí na primární a sekundární. Uvažujme o primárních metodách, kdy ropa vstupuje do ropné rafinérie.
Předběžná příprava oleje
Rektifikace
Předupravená ropa je separována na uhlovodíkové skupiny (frakce) pomocí primárních zpracovatelských procesů – atmosférické destilace a vakuové destilace.
Samotný proces rafinace zahrnuje odpařování ropy a destilaci výsledných frakcí v důsledku rozdílu teplot varu. Tento proces se nazývá přímá destilace nebo rektifikace.
Atmosférická destilace– vyskytuje se v destilační koloně za atmosférického tlaku. V důsledku toho se získá benzín, petrolej, naftové frakce a topný olej.
Vakuová destilace– separace topného oleje zbývajícího z atmosférické destilace na dehet za účelem získání buď široké destilační frakce (volba paliva) nebo úzkých frakcí oleje (volba oleje).
Výsledkem primární rafinace ropy jsou tedy ropné produkty a meziprodukty pro další zpracování sekundárními metodami se zlepšením jejich komerční kvality.
Procesy rafinace ropy
Metody recyklace ropy lze rozdělit na tepelné a katalytické.
Metody používané pro recyklaci ropy lze rozdělit na tepelné a katalytické procesy.
Visbreaking
Visbreaking je proces výroby kotlového paliva z dehtu a podobných zbytkových produktů rafinace oleje se zlepšenými výkonnostními vlastnostmi, vyznačující se sníženou úrovní viskozity a bodem tuhnutí.
Při tepelném krakování se vyrábí další objem lehkých surovin, také je možné tímto procesem zpracování získat ropné produkty používané na zařízeních pro výrobu elektrodového koksu a surovin, na jejichž základě saze se získá. Objem získaného produktu lehkého oleje je poměrně malý a vyžaduje další zpracování.
Surovinou pro zpracování reformováním je primární benzín s oktanovým číslem 80-85 jednotek. Tento způsob rafinace oleje umožňuje odstranit 78-82% konečného produktu. Zároveň takto získaný základní benzín obsahuje poměrně vysoké procento aromatických uhlovodíků (50-65 %), včetně až 7 % benzenu, což výrazně zvyšuje úroveň tvorby sazí a přispívá ke zvýšení hladiny emisí karcinogenních látek do atmosféry, stejně jako obsahuje nedostatečné množství lehkých frakcí.
K výrobě benzínu splňujícího schválené normy se používají lehké izoparafiny, které se z parafinů normální struktury odstraňují pomocí katalytické izomerizace v prostředí obsahujícím vodík.
Nejlehčí část čistého benzinu, tzv. hlava, zůstává jako složka komerčního benzinu v ropných rafinériích při výrobě reformovací suroviny. Hlavní podíl zpracované ropy je přitom charakterizován přítomností hlavové frakce s nízkým oktanovým číslem. Zvýšení oktanového čísla lehké frakce o 15-20 jednotek je možné její izomerizací, což umožňuje její použití jako složku komerčního benzínu.
Hydrokrakování
Hydrokrakování je proces zpracování topného oleje, vakuového plynového oleje nebo deasfaltovaného oleje pod tlakem vodíku, určený k výrobě všech typů lehkých ropných produktů, včetně automobilového benzínu, motorové nafty, zkapalněných plynů a dalších typů lehkých ropných produktů. Typ konečného produktu závisí na nastavení a objemu použitého vodíku.
Mimochodem, přečtěte si také tento článek: Zpožděný koks
Hydrokrakování se také používá k výrobě nízkovroucích uhlovodíků. Surovinou jsou v tomto případě střední destilační frakce a těžký benzín.
Procesem hydrokrakování lze vyrábět pouze produkty rozkladu, zhutňovací reakce při tomto způsobu zpracování ropných produktů jsou potlačeny vlivem vodíku.
Podniky specializované na výrobu paliv a ropných produktů získávají destilační frakce separací vakuového plynového oleje z frakcí a zbytkové frakce oleje z dehtového disfaltovaného oleje. Typicky se při výrobě olejů používají extrakční procesy. Zároveň jsou odlišné podmínky nutné pro úspěšné dokončení zpracovatelských procesů, což je dáno odlišností chemické složení konečný produkt získaný z olejů různého původu.
Pro běžný provoz dnes musí ropné rafinérie splňovat následující požadavky:
– být schopen vyrobit dostatečný objem finálního produktu, aby plně pokryl potřeby regionu;
– vyrábět produkty, které splňují moderní vysoké standarty kvalitní;
– usilovat o zavedení nepřetržitého procesu rafinace ropy;
– provádět integrovanou výrobu produktů ropného a plynárenského průmyslu;
– zachovat vysokou úroveň konkurenceschopnosti;
– splňují všechny standardy technologické a ekologické bezpečnosti výroby.
MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:
Úvod
I. Primární rafinace ropy
1. Sekundární destilace benzinových a naftových frakcí
1.1 Sekundární destilace benzinové frakce
1.2 Sekundární destilace naftové frakce
II. Tepelné procesy technologie rafinace ropy
2. Teoretický základ pro řízení procesů zpožděného koksování a koksování ve vrstvě chladiva
2.1 Zpožděné procesy koksování
2.2 Koksování ve vrstvě chladicí kapaliny
III. Technologie termokatalytických a termohydrokatalytických procesů
čištění ropy
3. Hydrorafinace petrolejových frakcí
IV. Technologie zpracování plynu
4. Zpracování rafinérských plynů - absorpčně-plynové frakcionační jednotky (AGFU) a plynové frakcionační jednotky (GFC)
4.1 Zařízení na frakcionaci plynu (GFU)
4.2 Jednotky frakcionace absorpčního plynu (AGFU)
Závěr
Bibliografie
Úvod
Ropný průmysl je dnes velkým národním ekonomickým komplexem, který žije a rozvíjí se podle svých vlastních zákonů. Co dnes znamená ropa pro národní hospodářství země? Jsou to: suroviny pro petrochemii při výrobě syntetického kaučuku, alkoholy, polyetylen, polypropylen, široký sortiment různých plastů a hotových výrobků z nich, umělé tkaniny; zdroj pro výrobu motorových paliv (benzín, petrolej, motorová nafta a trysková paliva), olejů a maziv, jakož i paliva pro kotle a pece (mazut), stavebních materiálů (bitumen, dehet, asfalt); suroviny pro výrobu řady proteinových přípravků používaných jako přísady do krmiv pro hospodářská zvířata ke stimulaci jejich růstu.
V současné době ropný průmysl Ruská Federace je na 3. místě na světě. Ruský ropný komplex zahrnuje 148 tisíc ropných vrtů, 48,3 tisíce km hlavních ropovodů, 28 ropných rafinérií s celkovou kapacitou více než 300 milionů tun ropy ročně a také velké množství dalších výrobních zařízení.
Podniky ropného průmyslu a jeho odvětví služeb zaměstnávají asi 900 tisíc pracovníků, z toho asi 20 tisíc lidí v oblasti vědy a vědeckých služeb.
Průmyslová organická chemie prošla dlouhou a složitou vývojovou cestou, během níž se dramaticky změnila její surovinová základna. Počínaje zpracováním rostlinných a živočišných surovin se pak transformovalo na uhelnou či koksárenskou chemii (recyklace odpadu z koksovatelného uhlí), aby se nakonec proměnilo v moderní petrochemii, která se již dávno nespokojí pouze s odpady z rafinace ropy. Pro úspěšné a nezávislé fungování jejího hlavního průmyslu – těžké, tedy rozsáhlé, organické syntézy, byl vyvinut proces pyrolýzy, na kterém jsou založeny moderní olefinové petrochemické komplexy. Přijímají a následně zpracovávají především nižší olefiny a diolefiny. Surovinová základna pro pyrolýzu se může lišit od souvisejících plynů po naftu, plynový olej a dokonce i ropu. Proces, původně určený pouze pro výrobu etylenu, je nyní také velkým dodavatelem propylenu, butadienu, benzenu a dalších produktů.
Ropa je naše národní bohatství, zdroj síly země, základ její ekonomiky.
technologie zpracování ropných plynů
já. Primární rafinace ropy
1. Sekundární destilace benzinových a naftových frakcí
Sekundární destilace - dělení frakcí získaných při primární destilaci na užší kusy, z nichž každý se pak používá pro svůj vlastní účel.
V rafinerii se druhotně destiluje široká benzinová frakce, naftová frakce (při příjmu surovin z jednotky adsorpční extrakce parafínu), ropné frakce atd. Proces se provádí v samostatných instalacích nebo jednotkách, které jsou součástí instalací AT a AVT.
Destilace ropy - proces jejího dělení na frakce na základě bodů varu (odtud pojem "frakcionace") - je základem rafinace ropy a výroby motorových paliv, mazacích olejů a různých dalších cenných chemických produktů. Primární destilace ropy je první fází studia jejího chemického složení.
Hlavní frakce izolované během primární destilace ropy:
1. Benzínová frakce– olej řezaný s bodem varu z př.n.l. (bod varu, individuální pro každý olej) do 150-205 0 C (v závislosti na technologickém účelu výroby automobilového, leteckého nebo jiného speciálního benzínu).
Tato frakce je směsí alkanů, naftenů a aromatických uhlovodíků. Všechny tyto uhlovodíky obsahují 5 až 10 atomů C.
2. Petrolejová frakce– olejový řez s bodem varu od 150-180 0 C do 270-280 0 C. Tato frakce obsahuje uhlovodíky C10-C15.
Používá se jako motorové palivo (traktorový petrolej, složka motorové nafty), pro domácí potřebu (osvětlovací petrolej) atd.
3. Frakce plynového oleje– bod varu od 270-280 0 C do 320-350 0 C. Tato frakce obsahuje uhlovodíky C14-C20. Používá se jako motorová nafta.
4. Topný olej– zbytek po destilaci výše uvedených frakcí s bodem varu nad 320-350 0 C.
Topný olej lze použít jako kotlové palivo, nebo jej podrobit dalšímu zpracování – buď destilací za sníženého tlaku (ve vakuu) s výběrem olejových frakcí nebo širokou frakcí vakuového plynového oleje (sloužícího jako surovina pro katalytické krakování získat vysokooktanovou složku benzínu), nebo krakování.
5. Dehet- téměř pevný zbytek po destilaci ropných frakcí z topného oleje. Z ní se získávají tzv. zbytkové oleje a bitumen, ze kterých se oxidací získává asfalt, používaný při stavbě silnic atp. Z dehtu a dalších zbytků druhotného původu lze koksováním získat koks, používaný v hutním průmyslu.
1 .1 Sekundární destilace benzinové frakce
Sekundární destilace benzínového destilátu je buď nezávislý proces, nebo je součástí kombinovaného zařízení v rámci ropné rafinérie. V moderních továrnách jsou zařízení pro sekundární destilaci benzínového destilátu navržena tak, aby z něj byly získány úzké frakce. Tyto frakce jsou následně využívány jako surovina pro katalytické reformování – proces, jehož výsledkem jsou jednotlivé aromatické uhlovodíky – benzen, toluen, xyleny nebo benzín s vyšším oktanovým číslem. Při výrobě aromatických uhlovodíků se výchozí benzínový destilát dělí na frakce s body varu: 62-85 °C (benzen), 85-115 (120) °C (toluen) a 115 (120)-140 °C (xylen ).
Benzínová frakce se používá k výrobě různých druhů motorových paliv. Jedná se o směs různých uhlovodíků, včetně přímých a rozvětvených alkanů. Spalovací charakteristiky alkanů s přímým řetězcem nejsou ideálně vhodné pro spalovací motory. Proto je benzinová frakce často podrobena tepelnému reformování, aby se nerozvětvené molekuly přeměnily na rozvětvené. Před použitím se tato frakce obvykle smíchá s rozvětvenými alkany, cykloalkany a aromatickými sloučeninami získanými z jiných frakcí katalytickým krakováním nebo reformováním.
Kvalita benzínu jako motorového paliva je dána jeho oktanovým číslem. Udává objemové procento 2,2,4-trimethylpentanu (isooktanu) ve směsi 2,2,4-trimethylpentanu a heptanu (alkan s přímým řetězcem), která má stejné charakteristiky klepání při spalování jako testovaný benzín.
Nekvalitní motorové palivo má oktanové číslo nula a dobré palivo má oktanové číslo 100. Oktanové číslo benzinové frakce získané z ropy obvykle nepřesahuje 60. Spalovací vlastnosti benzinu se zlepší přidáním antidetonačního aditiva, což je tetraethyl olovo (IV)., Pb(C2H5)4. Tetraethylolovo je bezbarvá kapalina, která se získává zahřátím chlorethanu se slitinou sodíku a olova:
Při hoření benzínu obsahujícího tuto přísadu se tvoří částice olova a oxidu olovnatého (II). Zpomalují určité fáze hoření benzínu a tím zabraňují jeho detonaci. Spolu s tetraethylolovem se do benzínu přidává také 1,2-dibromethan. Reaguje s olovem a olovem (II) za vzniku bromidu olovnatého. Protože bromid olovnatý je těkavá sloučenina, odstraňuje se z výfuku motoru automobilu. Benzínový destilát širokého frakčního složení, například od počátečního bodu varu do 180 °C, je čerpán přes výměníky tepla a přiváděn do prvního hadu pece a poté do destilační kolony. Hlavním produktem tohoto sloupce je n zlomek. teplota - 85 °C, procházející vzduchovým chladicím zařízením a chladničkou, vstupuje do přijímače. Část kondenzátu je čerpána jako výplach do horní části kolony a zbytek je přiváděn do jiné kolony. Teplo je dodáváno do spodní části kolony cirkulačním refluxem (frakce 85-180 °C), čerpáno přes druhý had pece a přiváděno na dno kolony. Zbytek ze dna kolony je posílán čerpadlem do další sloupec.
Páry hlavové frakce opouštějící horní část kolony (n.c. -62 °C) kondenzují v zařízení pro chlazení vzduchem; Kondenzát ochlazený ve vodním chladiči se shromažďuje v jímce. Odtud je kondenzát posílán čerpadlem do zásobníku a část frakce slouží jako závlaha kolony. Zbytkový produkt - frakce 62-85 °C - je při výstupu z kolony zdola odváděn čerpadlem přes výměník tepla a chladničky do zásobníku. Jako vrchní produkt kolony se získá frakce 85-120 °C, která po průchodu aparaturou vstupuje do jímače. Část kondenzátu se vrací do horní části kolony jako irigace a zbývající množství je odváděno z instalace čerpadlem do zásobníku.
Ropa je komplexní látka skládající se ze vzájemně rozpustných organických látek (uhlovodíků). Kromě toho má každá jednotlivá látka svou vlastní molekulovou hmotnost a bod varu.
Surová ropa ve formě, v jaké se těží, je pro člověka k ničemu a lze z ní vytěžit jen malé množství plynu. Pro získání dalších druhů ropných produktů se ropa opakovaně destiluje přes speciální zařízení.
Při první destilaci dochází k separaci látek obsažených v oleji do samostatných frakcí, což dále přispívá ke vzniku benzinu, motorové nafty a různých motorových olejů.
Zařízení pro primární rafinaci ropy
Primární zpracování oleje začíná jeho příchodem do zařízení ELOU-AVT. Není to zdaleka jediná a ne poslední instalace nutná k získání vysoce kvalitního produktu, ale účinnost zbývajících článků technologického řetězce závisí na práci této konkrétní sekce. Zařízení pro primární rafinaci ropy jsou základem existence všech společností na zpracování ropy na světě.
Právě za podmínek primární destilace ropy se uvolňují všechny složky motorového paliva, mazací oleje, suroviny pro proces sekundární rafinace a petrochemie. Provoz této jednotky určuje jak množství a kvalitu složek paliva, mazacích olejů, tak technicko-ekonomické ukazatele, jejichž znalost je nezbytná pro následné čistící procesy.
Standardní instalace ELOU-AVT se skládá z následujících bloků:
- elektrická odsolovací jednotka (EDU);
- atmosférický;
- vakuum;
- stabilizace;
- rektifikace (sekundární destilace);
- alkalizující.
Každý blok je zodpovědný za zvýraznění konkrétní frakce.
Proces rafinace ropy
Čerstvě vytěžený olej se dělí na frakce. K tomu se využívá rozdílu v bodu varu jeho jednotlivých součástí a speciálního vybavení - instalace.
Surová ropa se dopravuje do jednotky CDU, kde se z ní oddělují soli a voda. Odsolený produkt se zahřeje a pošle do atmosférické destilační jednotky, ve které se olej částečně doplní, rozdělí na spodní a horní produkty.
Odebíraný olej ze dna je přesměrován do hlavní atmosférické kolony, kde se oddělují frakce petroleje, lehké nafty a těžké nafty.
Pokud vakuová jednotka nefunguje, pak se topný olej stává součástí komoditní základny. Po zapnutí vakuové jednotky se tento produkt zahřeje, vstoupí do vakuové kolony a oddělí se z něj lehký vakuový plynový olej, těžký vakuový plynový olej, zatemněný produkt a dehet.
Horní produkty benzinové frakce jsou smíchány, zbaveny vody a plynů a převedeny do stabilizační komory. Horní část látky se ochladí, načež se odpaří jako kondenzát nebo plyn a spodní část se odešle na sekundární destilaci, aby se rozdělil na užší frakce.
Technologie rafinace ropy
Aby se snížily náklady na rafinaci ropy spojené se ztrátou lehkých komponent a opotřebením zpracovatelského zařízení, je veškerý olej podroben předúpravě, jejíž podstatou je zničení olejových emulzí mechanickými, chemickými nebo elektrickými prostředky.
Každý podnik používá svou vlastní metodu rafinace ropy, ale obecná šablona zůstává stejná pro všechny organizace zapojené do této oblasti.
Proces rafinace je extrémně pracný a zdlouhavý, je to způsobeno především katastrofálním poklesem množství lehké (dobře zpracované) ropy na planetě.
Těžká ropa se obtížně zpracovává, ale každým rokem dochází v této oblasti k novým objevům, takže počet efektivní způsoby a metod práce s tímto produktem přibývá.
Chemické zpracování ropy a plynu
Výsledné zlomky lze převést na sebe, k tomu stačí:
- použijte metodu krakování - velké uhlovodíky se rozkládají na malé;
- sjednotit frakce - provést opačný proces, kombinující malé uhlovodíky do velkých;
- provádět hydrotermální změny - přeskupovat, vyměňovat, kombinovat části uhlovodíků, abyste získali požadovaný výsledek.
Během procesu krakování se velké sacharidy štěpí na malé. Tento proces je usnadněn katalyzátory a vysokou teplotou. Ke slučování malých uhlovodíků se používá speciální katalyzátor. Po dokončení kombinace se uvolňuje plynný vodík, který slouží i pro komerční účely.
Pro vytvoření jiné frakce nebo struktury se molekuly ve zbývajících frakcích přeskupí. To se provádí během alkylace - smíchání propylenu a butylenu (nízkomolekulární sloučeniny) s kyselinou fluorovodíkovou (katalyzátor). Výsledkem jsou vysokooktanové uhlovodíky používané ke zvýšení oktanového čísla v benzínových směsích.
Primární technologie rafinace ropy
Primární rafinace ropy pomáhá rozdělit ji na frakce bez ovlivnění chemické vlastnosti jednotlivé komponenty. Technologie tohoto procesu není zaměřena na radikální změnu strukturní struktury látek na různých úrovních, ale na studium jejich chemického složení.
Při použití speciálních přístrojů a instalací se od oleje dodávaného do výroby oddělují:
- benzínové frakce (bod varu je nastaven individuálně, v závislosti na technologickém účelu - získávání benzínu pro automobily, letadla a další typy zařízení);
- petrolejové frakce (petrolej se používá jako motorové palivo a osvětlovací systémy);
- frakce plynového oleje (nafta);
- dehet;
- topný olej
Separace na frakce je prvním krokem při čištění oleje od různých typů nečistot. Pro získání skutečně kvalitního produktu je nutné sekundární čištění a hloubkové zpracování všech frakcí.
Hluboká rafinace ropy
Hlubinná rafinace ropy zahrnuje zahrnutí již destilovaných a chemicky upravených frakcí do procesu rafinace.
Účelem úpravy je odstranění nečistot obsahujících organické sloučeniny, síru, dusík, kyslík, vodu, rozpuštěné kovy a anorganické soli. Při zpracování se frakce ředí kyselinou sírovou, která se z nich odstraní pomocí sirovodíkových praček, nebo vodíkem.
Zpracované a ochlazené frakce se smíchají za vzniku různých druhů paliva. Kvalita konečného produktu - benzín, motorová nafta, motorové oleje - závisí na hloubce zpracování.
Technik, technolog pro zpracování ropy a plynu
Odvětví zpracování ropy má významný dopad na různé oblasti společnosti. Profese technologa zpracování ropy a plynu je považována za jednu z nejprestižnějších a zároveň nejnebezpečnějších na světě.
Technologové jsou přímo zodpovědní za proces čištění, destilace a rafinace ropy. Technolog zajišťuje, že kvalita produktu odpovídá stávajícím standardům. Je to technolog, kdo si ponechává právo zvolit sled operací prováděných při práci se zařízením, tento specialista je zodpovědný za jeho nastavení a volbu požadovaného režimu.
Technologové neustále:
- prozkoumat nové metody;
- aplikovat experimentální technologie zpracování v praxi;
- identifikovat příčiny technických chyb;
- hledat způsoby, jak předejít vzniklým problémům.
K práci technologa potřebujete nejen znalosti v ropném průmyslu, ale také matematické myšlení, vynalézavost, přesnost a preciznost.
Nové technologie pro primární a následnou rafinaci ropy na výstavě
Používání závodů ELOU v mnoha zemích je považováno za zastaralou metodu rafinace ropy.
Potřeba stavby speciálních pecí ze žáruvzdorných cihel se stává naléhavou. Uvnitř každé takové pece jsou trubky dlouhé několik kilometrů. Ropa jimi protéká rychlostí 2 metry za sekundu při teplotách až 325 stupňů Celsia.
Kondenzace a chlazení páry se provádí destilačními kolonami. Konečný produkt vstupuje do série nádrží. Proces je nepřetržitý.
O moderní metody práci s uhlovodíky se lze naučit na výstavě "Neftegaz".
Během výstavy účastníci věnují zvláštní pozornost recyklaci produktů a používání metod, jako jsou:
- visbreaking;
- koksování zbytků těžké ropy;
- reformování;
- izomerace;
- alkylace.
Technologie rafinace ropy se každým rokem zlepšují. Na výstavě jsou k vidění nejnovější úspěchy v oboru.
Přečtěte si naše další články:
