Переработка нефти - кратко о способах, стадиях и технологии перегонки

Понятие и суть процесса

Нефтепереработка — это сложнейший комплексный процесс, для организации которого требуется специальное оборудование, привлекаются грамотные специалисты. Добытое природное сырье служит источником для получения огромного количества вторичных продуктов:

• различных видов топлива;
• растворителей;
• горюче-смазочных составов;
• нефтяных масел;
• битума;
• керосина.

Производственный процесс переработки начинается с того, что углеводороды транспортируются на завод. Каждый из этапов имеет важное технологическое значение, за показателями и составами образующихся веществ внимательно следит автоматизированная аппаратура.

Нефтепереработке предшествует предварительная подготовка природного материала. Это связано с присутствием в его составе различных примесей в избытке в виде песка, воды, солей, частиц грунта и газообразных веществ. Для дальнейшего сохранения месторождения при добыче из него больших объемов сырья используется вода. Вместе с определенными преимуществами это ухудшает качественный состав нефти.

Примеси удаляются на этапе подготовки, так как их наличие вызывает появление налета и загрязнений на теплообменном оборудовании и в других емкостях. Добытый ресурс проходит комплексное очищение — механическое и тонкое. На этом этапе природное сырье разделяется на природный газ и нефть на специальных сепараторных установках.

Дальнейшая очистка происходит путем отстаивания в герметических закупоренных резервуарах. Состав подвергается воздействию высоких температур или холода для активации процесса. Последующая обработка осуществляется в электрообессоливающих установках.

Полученное очищенное «каменное масло» используется в различных отраслях промышленности и в повседневной жизни. Это основной ресурс для работы авиационных судов и автомобильного транспорта. Испокон веков сырье применяли в военно-морском флоте, а также в медицине и химии. Способы переработки нефти предполагают наличие не только высокотехнологичного оборудования, но и финансовых затрат. Эта отрасль промышленности считается одной из самых прибыльных.

Разделение эмульсии

В результате первичной очистки образуется труднорастворимая эмульсия — смесь, в которой мелкие частички и фракции одной жидкости растворяются в другой. На уроках химии в 10 классе в докладах про нефть изучают два типа образующихся эмульсий:

• гидрофильная (смесь, где частицы нефти содержатся в воде);
• гидрофобная (состоит практически полностью из нефти, но содержит частицы воды).

Чтобы разрушить образовавшуюся эмульсию, используют механический, химический или электрический способ.

Механический метод предполагает отстаивание жидкости при строго заданных условиях (температура от 120 до 160 °C и давление в пределах 9—15 атмосфер). Расслаивание состава происходит за 3—4 часа.

Очень важно не допустить в процессе разделения испарения воды. Для активизации процесса используются мощнейшие центрифуги, скорость вращения которых (от 5 до 50 тысяч оборотов за минуту) разделяет смесь на фракции.

Химический метод для расщепления эмульсии предполагает применение деэмульгаторов — поверхностно-активных веществ, которые растворяют адсорбционную пленку и очищают нефть от частиц воды. В отдельных случаях химическую обработку совмещают с электрическим методом. Он заключается в воздействии на состав электрического тока, что вызывает соединение молекул воды и их последующее удаление из массы.

Первичная перегонка не позволяет получать материалы, предназначенные для дальнейшего применения в промышленности. Это процесс, который направлен только на выделение физико-химических свойств добытого сырья. Только после разделения на фракции делают выводы о возможности и необходимости дальнейшей нефтепереработки и определяют тип оборудования, которое понадобится для проведения работ.

Вторичная перегонка

Еще недостаточно чистые продукты, получаемые после первой перегонки, отправляются на дальнейшую обработку. Этот процесс называется вторичной перегонкой. В современной промышленности можно перечислить несколько способов разделения фракций с кратким описанием:

1. Гидроочистка. Для проведения необходим водород, который взаимодействует с серно-азотистыми соединениями при высоких температурах (350—400 °C), в результате чего образуются сероводород и аммиак. Получается чистое и высококачественное топливо, которое можно использовать в чистом виде или в сочетании с другими составами.
2. Каталитический крекинг. Процесс предполагает применение мощных катализаторов, в которых температура достигает 550 °C. В результате образуются высококачественный бензин и мазутные фракции, соответствующие всем современным стандартам экологической безопасности. Этот способ наиболее распространен на современных нефтеперерабатывающих заводах, в таблицах уровней экономической эффективности ему отводят первое место.
3. Каталитический риформинг. Способ подразумевает сочетание высоких температур с водородной средой и катализаторами. В процессе некоторые углеводороды меняют свою химическую структуру и превращаются из нафтеновых в ароматические (тема подробно рассматривается на уроках химии о нефти в 10 классе). Метод позволяет также повысить качество уже произведенного ранее бензина.
4. Экстракция и деасфальтизация. Первый метод используется только для обработки тяжелых и плотных фракций (гудрона, мазута), в результате чего получают качественные масла, сохраняющие свойства при низких температурах. Если сочетать экстракцию с гидроочисткой, то образуются чистейшие масла и высококачественное дизельное топливо. При деасфальтизации происходит разделение тяжелых и легких мазутов. Первые отправляются для производства битумов и асфальтных покрытий, а вторые становятся сырьем для изготовления масел.

Несколько лет назад состоялась презентация и первая апробация гидрокрекинга. Это один из новейших способов нефтепереработки, при котором используются молибденовые катализаторы, высокая температура и давление. Процесс происходит с добавлением водорода, его цель — получить качественное реактивное топливо.

Другие методы

Для получения некоторых специфических видов топлива и масел используются нестандартные методики нефтеперегонки. О них ученики могут узнать не из школьной программы, а подготовив самостоятельно на уроке химии в 10 классе сообщение о нефти, конспект или реферат. К нестандартным способам вторичной переработки относятся:

• алкилирование — получение бензина высшего качества в результате реакции с органическими соединениями;
• полимеризация — соединение простых углеводородов в сложные фракции;
• изомеризация — воздействие на структуру веществ с целью ее изменения для повышения октанового числа бензина;
• коксование — способ получения нефтяного кокса из остающихся после перегонки тяжелых фракций.

Нефтеперерабатывающая отрасль считается одной из наиболее перспективных и прибыльных, она активно развивается, а ее продукция никогда не утратит актуальности и значимости для других сфер промышленности и хозяйственной деятельности. Добыча и переработка нефти — основополагающая сфера экономики. Она требует регулярных инвестиций и нуждается в разработке инновационных способов обработки природного сырья с целью защиты окружающей среды.