Сырая нефть содержит значительное количество растворенных в ней легких углеводородов C1 — C4. При транспортировке и хранении нефти они могут выделяться, вследствие чего состав нефти будет меняться. Чтобы избежать потери газа и вместе с ним легких бензиновых фракций и предотвратить загрязнение атмосферы, эти продукты должны быть извлечены из нефти до ее переработки. Подобный процесс выделения легких углеводородов из нефти в виде попутного газа называется стабилизацией нефти. В зависимости от условий стабилизацию нефти осуществляют методом сепарации непосредственно в районе ее добычи на замерных установках, дожимных станциях и УПН (рис.1), или на газоперерабаты - вающих заводах.
В первом случае попутный газ отделяют от нефти многоступенчатой сепарацией в сепараторах - газоотделителях (траппах), в которых последовательно снижаются давление и скорость потока нефти. В результате происходит десорбция газов, совместно с которыми удаляются и затем конденсируются летучие жидкие углеводороды, образуя «газовый конденсат». При сепарационном методе стабилизации в нефти остается до 2% углеводородов состава C1 — C4.
2.3. Очитка от серы.
Сырая нефть содержит сероводород (H2S) и другие соединения, содержащие серу. При перегонке нефти, соединения содержащие серу расщепляются, образуя преимущественно сероводород, который попадает в нефтезаводской газ или во фракцию сжиженного газа. Так как сероводород обладает свойствами слабой кислоты, то его можно удалить слабым основанием. Полученный сероводород можно сжечь при недостатке кислорода в присутствии катализатора Al2O3 при t = 4000C:
2H2S + O2 → 2H2O + 2S
ценный побочный продукт
Около 75% всей элементарной серы, используемой в промышлен - ности, получают из сырой нефти и природного газа.
III. Общая характеристика технологий первичной
перегонки нефти.
Обессоленная нефть с ЭЛОУ поступает на установку атмосферно-вакуумной перегонки нефти, которая на российских НПЗ обозначается аббревиатурой АВТ - атмосферно-вакуумная трубчатка. Такое название обусловлено тем, что нагрев сырья перед разделением его на фракции, осуществляется в змеевиках трубчатых печей за счет тепла сжигания топлива и тепла дымовых газов.
АВТ разделена на два блока - атмосферной и вакуумной перегонки.
3.1. Атмосферная перегонка.
Нефть разделяется при атмосферном давлении на фракции с различными пределами температуры кипения. Причем каждая фракция содержит присущие ей группы углеводородов, отличающихся как химической структурой, так и молекулярной массой (табл. 1).
Таблица 1. Углеводородные фракции, получаемые при перегонке нефти
| Фракция | t0кип. 0С | Число атомов углерода в молекулах УВ | Применение |
| Газы | < 40 | 1-4 | Сжижают и получа-ют сжиженный неф-тяной газ. Исполь- зуют как топливо или для получения этилена. Сырье для получения водорода. |
| Бензин прямой пере-гонки | 40-100 | 4-8 | Используется для получения различ-ных сортов мотор-ного топлива. |
| Лигроин (нафта) | 80-100 | 5-12 | Большую часть под-вергают риформин-гу для превращения в бензин. Сырье для получения различ-ных химических веществ. |
| Керосин | 160-250 | 12-18 | Получают парафи-ны. Подвергают крекингу для полу-чения бензина. Как горючее для ракет и самолетов. |
| Газойль | 270-350 | 14-25 | Дизельное горючее. |
| Мазут: | Подвергают вакуумной перегонке | ||
| 1.Смазочные масла и воск | 350-500 | 20-35 | В качестве жидкого котельного топлива для получения электрич. энергии и водяного пара (пром.предприятия, электростанции, корабельные двигатели). Смазка. |
| 2. Парафин | Труднолетучие вещества | 25-40 | Изоляционный мате-риал, используется в медицине и пище-вой промышленнос-ти. |
| 3. Битум, асфальт, гудрон | >500 | >35 | Гидроизоляционные материалы в строи-тельстве. Дорожное покрытие. |
Атмосферная перегонка предназначена для отбора светлых нефтяных фракций - бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки - мазут.
Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне - цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость - вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем, температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху.
В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.
3.2. Вакуумная перегонка.
Вакуумная перегонка предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля). Остатком вакуумной перегонки является гудрон или полугудрон. Полугудроном называют остаток, получаемый в результате неглубокого отбора масляных фракций. Полугудрон после глубокой очистки используют для производства высоковязких, так называемых остаточных масел, а гудрон — для дорожных покрытий.
Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля - 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.
Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы.
IV. Общая характеристика технологий очистки
нефтепродуктов.
В процессе получения, транспортировки, хранения и использования нефтепродуктов происходит их загрязнение водой и различными механическими примесями – сернистыми и азотистыми соединениями, щелочами, водорастворимыми кислотами, асфальтово-смолистыми веществами, биозагрязнениями и многим другим. Вполне естественно, что попадания инородных веществ в нефтепродукты неизбежны. Вода, например, растворяется из воздуха, а также может попасть в виде инея со стенок баков. Однако также естественно и то, что все это заметно ухудшает эксплуатационные свойства топлив и масел и приводит к значительному экономическому ущербу, приводя к таким проблемам, как износ оборудования ввиду ускорения коррозии, перемораживание оборудования в зимнее время и снижение эффективности каталитических процессов.
Очистка нефтепродуктов ─ это удаление из нефтепродуктов (дистиллятов и остатков от перегонки нефти) нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел. К таким компонентам относятся сернистые и азотистые соединения, асфальтово-смолистые вещества и др. В промышленности применяются химические, физико-химические и каталитические методы очистки.
Химическая очистка производится путём воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способам является очистка 92—98%-ной серной кислотой и олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов, асфальтово-смолистых веществ, азотистых и сернистых соединений, и очистка щелочами (растворамиедкого натра и кальцинированной соды) — для удаления некоторых кислородных соединений, сероводорода и меркаптанов. Для удаления сернистых соединений применяют плюмбит натрия и некоторые др. реагенты.
Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (сжиженные газы — пропан и бутан) применяются для удаления из остатков после переработки нефти (гудронов и полугудронов) асфальтово-смолистых веществ, полициклических (тяжёлых) ароматических углеводородов (процесс деасфальтизации). Полярные растворители (фенол, фурфурол и др.) используются для удаления полициклических ароматических и нефтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, непредельных углеводородов, сернистых и азотистых соединений, смолистых веществ из масляных дистиллятов и деасфальтизата. Кетоны в смеси с толуолом, хлорпроизводные углеводородов в смеси с бензолом и др. полярные и неполярные растворители и их смеси используются в процессе депарафинизации для удаления твёрдых углеводородов из рафинатов (продуктов селективной очистки масляных дистиллятов и остатков). Удаление твёрдых парафинов производится кристаллизацией их из растворов очищаемого продукта. Для очистки дизельных топлив, керосинов, тяжёлых бензинов и маловязких нефтяных масел применяют также карбамидную депарафинизацию, основанную на комплексообразовании нормальных парафиновых углеводородов с карбамидом (мочевиной).
При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др., а также полициклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды. Адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого продукта с тонкодисперсными адсорбентами (контактная очистка) или фильтрацией продукта через зёрна адсорбента. Избирательная адсорбция при помощи молекулярных сит (цеолитов) позволяет выделить нормальные парафины из лёгких бензиновых и керосиногазойлевых фракций.