Лекція №2 Первинна переробка нафти
1. Сучасні методи отримання палив та олій.
2. Одержання палив прямою перегонкою нафти.
3. Вторинна переробка нафти та нафтопродуктів.
4. Термічний крекінг.
5. Термокаталітичні процеси.
7. Очищення, легування та одержання палив товарних марок.
8. Виробництво метилтретбутилового ефіру (МТБЕ).
1. Сучасні методи отримання палив та олій
З нафти виробляють основну масу (понад 90%) рідких палив та масел, а також отримують багато синтетичних матеріалів (каучук, пластмаси, бітуми, різні синтетичні волокна тощо). У невеликих кількостях палива отримують переробкою смол (бурого вугілля, сланців), полімеризацією газоподібних вуглеводнів та іншими способами. Останніми роками дедалі ширше розвивається виробництво синтетичних масел.
У нафтопереробці існують три основні способи переробки нафти:
Нафтові палива можна отримувати фізичними і хімічними способами, а масла - тільки фізичними.
До фізичних відносяться такі методи, при яких не порушується будова вуглеводнів, тому за хімічними властивостями вихідна нафта і одержувані нафтопродукти будуть схожими.
При хімічній переробці змінюється структура вуглеводнів, тому одержувані продукти (бензин) істотно відрізняються від вихідної сировини не тільки фізичними властивостями, а й будовою вуглеводнів, а, отже, хімічними властивостями. Усі хімічні процеси переробки нафти пов'язані з перерозподілом водню між молекулами вуглеводнів. При підвищених температурах в присутності каталізатора або без нього вуглеводні розпадаються на складові і одна частина збагачена воднем, інша збіднена ним.
Отримання палив для двигуніввнутрішнього згоряння - складний процес, що включає отримання первинних його компонентів, їх змішування та покращення присадками до товарних показників якості відповідно до вимог стандартів. Початковою сировиною палив зазвичай є нафта.
З метою зниження витрат на переробку нафти, спричинених втратою легких компонентів та надмірним зносом нафтопроводів та апаратів переробки, нафту піддається попередньої обробки.
Сортування та змішування нафти.Різні нафти та виділені з них відповідні фракції відрізняються один від одного фізико-хімічними та товарними властивостями. Так,бензиновіфракціїдеяких нафт характеризуються високою концентрацією ароматичних, нафтенових або ізопарафінових вуглеводнів і тому мають високі октанові числа, тоді як бензинові фракції інших нафт містять у значних кількостях парафінові вуглеводні і мають дуже низькі октанові числа. Важливе значення у подальшій технологічній переробці нафти має сірність, маслянистість, смолистость нафти та інших. Таким чином, існує необхідність відстеження якісних характеристик нафт у процесі транспортування, збирання та зберігання з метою недопущення втрати цінних властивостей компонентів нафти.
Однак роздільне збирання, зберігання та перекачування нафт у межах родовища з великою кількістю нафтових пластів вагомо ускладнює нафтопромислове господарство і потребує великих капіталовкладень. Тому близькі за фізико-хімічними та товарними властивостями нафти на промислах змішують та направляють на спільну переробку.
Чіткість поділу нафти на фракції при перегонці зодноразовим випаровуваннямгірше порівняно з перегонкою з багаторазовим і поступовим випаровуванням. Але якщо високої чіткостіподілу фракцій не потрібно, то метод одноразового випаровування економічніший: при максимально допустимій температурі нагріву нафти 350-370 ° С (за більш високої температури починається розкладання вуглеводнів) більше продуктів переходить у парову фазу порівняно з багаторазовим або поступовим випаровуванням. Для відбору з нафти фракцій, що википають вище 350-370 ° С, застосовують вакуум або водяну пару. Використання в промисловості принципу перегонки з одноразовим випаром у поєднанні з ректифікацією парової та рідкої фаз дозволяє досягати високої чіткості поділу нафти на фракції, безперервності процесу та економічного витрачання палива на нагрівання сировини.
Розрізняють дві групи способів переробки нафти з метою отримання палив і мастильних матеріалів:
1) способи, що не змінюють індивідуальних вуглеводнів;
2) способи термокаталітичної деструкції індивідуальних вуглеводнів.
У першу групувходять процеси первинної перегонки на нафтоперегінних установках, т. е. поділ нафти окремі фракції залежно від температури їх кипіння.
Перегонка нафти(дистиляція) - процес,обов'язковийдля отримання природних фракцій бензину, дизельного палива та інших фракцій, що містяться в нафті.
Залежно від родовища нафта містить 10-15% бензинових фракцій, 15-20% палива для реактивних двигунів, 15-20% дизельного палива та приблизно 50% мазуту, який, у свою чергу, є сировиною для отримання різних мастильних матеріалів.
Друга групавключає процеси вторинної переробки нафти, принцип якої заснований на термічному розкладанні індивідуальних вуглеводнів, що дозволяє суттєво збільшити вихід з нафти бензинових та інших фракцій, покращити їх показникиякості (детонаційну стійкість, хімічну стабільність та ін.).
До способів вторинної переробки належать: термічний крекінг; каталітичний крекінг; каталітичний риформінг; піроліз; гідрокрекінг; алкілування та ін. (див. рис. 1).
Мал. 1. Принципова схема переробки нафти