Один из важнейших ресурсов планеты – нефть. Это полезное ископаемое представлено в энергетике и во многих отраслях промышленности, а изменение его стоимости влияет на мировую экономику. Применение нефти в чистом виде невозможно, поэтому для практического использования сырье подвергается переработке. Для нефтепереработки используются 2 уровня, на каждом из которых достигается требуемое значение состава сырья. Переработка нефти – обязательный этап для получения продукта для промышленных или энергетических нужд.
- Получаемые в процессе продукты
- Технология переработки нефти
- Первичные процессы
- Подготовка и очистка нефти
- Атмосферная перегонка
- Вакуум-дистилляция
- Вторичные процессы
- Каталитический крекинг
- Термический крекинг и висбрекинг
- Замедленное коксование
- Гидрокрекинг и гидроочистка
- Каталитический риформинг
- Изомеризация низкооктановых фракций нефти
- Коксование тяжёлых нефтяных остатков
- Алкилирование сырья
- Производство битумов
- Производство различных масел
- Товарное производство
- Оборудование для переработки
- Переработка нефти в России
Получаемые в процессе продукты
После прохождения этапа переработки образуются нефтесодержащие отходы: разделенные фракции чистой нефти, имеющие отличный химический состав и способ получения. Среди продуктов переработки нефти выделяются мазут, дизель, а также фракции: газолиновая, лигроиновая, керосиновая. Полученное сырье может использоваться в производстве или энергетике сразу. После прохождения вторичной переработки произойдет повторное разделение сырья на составляющие с учетом специфики производственных процессов.
Технология переработки нефти
Добыча нефти – сложный технологический процесс, зачастую осуществляемый в тяжелых климатических условиях. Добытое сырье по нефтепроводам перегоняется на нефтеперерабатывающие предприятия. В сыром виде нефть в хозяйстве не используется, поэтому она подвергается переработке:
- первичной;
- вторичной.
На первом этапе с помощью физических методов происходит разделение на основные фракции. Второй этап требуется для проведения более точной сепарации и выделения компонентов, соответствующих определенным свойствам.
Первичные процессы
Поступающее на нефтеперерабатывающий завод сырье подвергается очистке от вредных примесей: газа, воды, механических элементов. Для обработки применяются физические способы сепарации входящих в состав фракций:
- обезвоживание для предотвращения коррозии и последующего загрязнения;
- постепенное нагревание позволяет при последовательном достижении определенных температурных значений отделять разные фракции за один цикл нагрева.
На данном этапе получается не чистый продукт, а сырье, пригодное для последующего применения.
Подготовка и очистка нефти
Первый этап – подготовительный для создания материала, который будет использоваться при производстве. Применяются следующие методы подготовки нефти:
- атмосферное давление (перегонка);
- вакуумная дистилляция;
- однократное испарение (равновесная дистилляция);
- простая перегонка (фракционная дистилляция);
- ректификация;
- применение испаряющего агента.
Каждый из методов связан с процедурой нагрева, отличия заключаются в температуре и степени очистки смеси.
Атмосферная перегонка
Сырье поступает в специальные камеры, в которых под действием атмосферного давления происходит разделение на несколько фракций: бензин, керосин, дизель, мазут. Сепарация достигается за счет физических свойств составляющих, отличающихся весом и плотностью. Получившиеся нефтепродукты необходимо переработать повторно для возможности хозяйственного использования.
Вакуум-дистилляция
Один из основных продуктов, образующихся после первичной переработки, – мазут. Это результат образования осадка под действием атмосферного давления. Из мазута изготавливаются другие продукты после проведения дополнительных операций по внесению остатков вакуумную среду.
Остаточный материал операции вакуумной дистилляции – гудрон.
Вторичные процессы
После окончания первичной обработки сырье поступает на вторичную, где подвергается химическому воздействию. Данный этап служит для улучшения характеристик нефтепродуктов. Выделяются три вида направлений проведения вторичной переработки:
- углубляющее;
- облагораживающее;
- не объединенные общим признаком.
Каталитический крекинг
Один из наиболее распространенных методов вторичного прогона нефти – каталитический крекинг. Процесс заключается в химическом расщеплении сырья с помощью специальных катализаторов при высокой температуре. Распространенность метода связана с несколькими факторами:
- возможность обработки фракций разного состава;
- получение продукта, насыщенного активными элементами;
- совместимость с другими методами.
Каталитический крекинг относится к углубляющим способам вторичной переработки за счет достигаемой совокупности свойств нефтепродуктов.
Термический крекинг и висбрекинг
Другой вид крекинга, являющийся углубляющим методом вторичной обработки, – термический. Процедура заключается в размещении нефти в конструкции без доступа воздуха, в которой происходит нагрев под давлением. Продолжительность операции – 2-30 минут, температура – 500-540 градусов, давление – 2-5 МПА. Недостаток метода – образующиеся неустойчивые химические соединения.
Связанная технология – висбрекинг. Используется в специфических целях: для выделения из гудрона топлива. Процедура проводится в более мягких условиях, чем крекинг.
Замедленное коксование
Как и после первичной обработки, при завершении операций по вторичной переработке остаются остатки сырья. Нефтяные остатки и тяжелые фракции под действием высоких температур и в отсутствие доступа к кислороду формируют твердый материал – кокс и летучие продукты. Подобная операция относится к углубляющим.
Гидрокрекинг и гидроочистка
Некоторые из методов вторичной обработки используются совместно: гидрокрекинг и гидроочистка, например. Указанные методы относятся к разным группам направлений: углубляющее, облагораживающее. Оба метода объединяет используемый элемент – водород. Процедура гидроочистки и гидрокрекинга схожа с проведением термического и каталитического крекинга, но проводится под водородным воздействием.
В установленной среде производится расщепление нефти для повышения качества сырья. В сочетании с другими методами гидрокрекингом достигается высокий уровнь чистоты переработанного материала – до 75-80%.
Каталитический риформинг
Метод вторичной переработки, относящийся к облагораживающему направлению, – каталитический риформинг.
Для этого сырье размещается в катализаторе, в котором углероды подвергаются ароматическому воздействую при высоких температурах и давлении 1-4 МПА. Более 75% поступившего на риформинг сырья станет чистым продуктом.
Изомеризация низкооктановых фракций нефти
Октановое число – показатель, отражающий степень разветвленности химической структуры материала или сырья. Для нефти применяется процесс изомерации, выполнение которого направлено на проведение химического вмешательства. Состав сырья остается прежним, но меняется его структура на более разветвленную.
Коксование тяжёлых нефтяных остатков
Методы обработки нефтепродуктов состоят из сложных этапов, работающих в установленной последовательности. Один из таких способов переработки – коксование. Проведение процедуры опирается на ряд последовательных операций, обеспечивающих формирование многослойного кокса. Получившееся сырье периодически выгружается, сушится и прокаливается для последующего применения в металлургической отрасли.
Алкилирование сырья
С октановым числом топлива связано алкирование бензина для увеличения качества продукта. При введении активного вещества в сырье происходит органическая реакция, образуя высокооктановые топливные соединения. Из-за особенностей операции она прямо не относится к углубляющим или облагораживающим.
Производство битумов
Цепочка остатков переработки нефти состоит из некоторых материалов, применяемых в хозяйстве уже на ранних уровнях обработки. Выделяется цепочка, в которой каждый последующий элемент – остаток от предыдущего. В состав цепи входят: мазут, гудрон, битум. Битумы получаются при помощи окисления остатков гудрона.
Производство различных масел
Широкая сфера применения переработанных нефтепродуктов – производство масел. Выделяется несколько видов нефтяных масел:
- дистиллятные;
- остаточные;
- компаундированные.
Образование товара происходит в ходе выполнения соответствующих процессов, связанных с нефтепереработкой. Применяются в качестве смазочных материалов, консервационных, электроизолирующих или косметических масел.
Товарное производство
Нефть в основном используется в качестве топлива – основной энергетический ресурс планеты. Кроме этого, до 20% добываемой нефти подвергается переработки для производства товаров трех групп:
- широкого применение;
- смазочные материалы;
- промышленное производство.
Соединения из компонентов нефтепереработки присутствуют в большинстве товаров, используемых ежедневно в домашних условиях.
Оборудование для переработки
Для обработки добываемых объемов нефти необходимы нефтеперерабатывающие заводы, соответствующие объемам добычи. На предприятиях используется следующее оборудование:
- накапливающие резервуары и генераторы;
- фильтры;
- нагреватели (газовые, жидкостные);
- факельная система;
- паротурбины;
- тепловые обменники;
- компрессоры;
- трубопроводы.
Оборудованные комплексы используются для разделения поступающей сырой нефти на фракции. Для этого сырье прогоняется по трубопроводу через цикл переработки.
Переработка нефти в России
В стране работают 32 предприятия, осуществляющих переработку нефти. Крупнейшее из них – «Газпромнефть-ОНПЗ» (объем переработки – более 20 миллионов тонн в год). Расположение заводов определяется сосредоточением конечных потребителей, поэтому предприятия располагают вблизи густонаселенных мест, в отличие от месторождений.
Кроме крупных предприятий, в стране действует сеть из мини-заводов, осуществляющих операции по первичной и вторичной переработке нефти. Объем работы таких НПЗ составляет 4% от общероссийского, число – 80.
