Переробка нафти
 | Стаття не входить до енциклопедії. |
Переробка нафти — складний багатоступеневий технологічний процес, у результаті якого отримують широкий асортимент товарних нафтопродуктів, що відрізняються структурою, фізико-хімічними властивостями, складом і сферами використання.
Зміст
Загальні відомості
Виокремлюють первинну і вторинну переробку нафти. Методи переробки нафти і рідких нафтопродуктів діляться на фізичні та хімічні.
Фізичні методи переробки полягають у тому, що з нафти чи нафтопродуктів одержують індивідуальні вуглеводні або частіше їх суміші на основі різниці фізичних властивостей: температури кипіння, кристалізації, розчинності тощо. Найбільше поширення одержала так звана пряма перегонка нафти і нафтопродуктів, заснована на різниці температур кипіння окремих фракцій нафти.
Хімічні методи засновані на глибоких хімічних деструктивних перетвореннях, яких зазнають вуглеводні, що містяться у нафті чи нафтопродуктах, під впливом температури, тиску, каталізаторів. Найбільше поширення серед цих методів одержали різні види крекінгу.
Основними групами продуктів, отримуваними з нафти, є рідке, газоподібне, тверде паливо (нафтовий кокс), мастильні й спеціальні оливи, парафіни, церезини, бітуми, ароматичні сполуки, сажа, ацетилен, етилен, нафтові кислоти і їхні солі, вищі спирти.
Історична довідка
Нафту здавна використовували у багатьох країнах, зокрема й в Україні. Однак сучасна історія нафтової промисловості почалася з розробки процесу виробництва гасу з вугілля, яку виконав хімік і геолог А. Гесснер (1797–1864; Канада. У 1954 хімік-технолог, винахідник гасової лампи І. Лукасевич (1822–1882; Польща) почав виробляти гас з нафтових свердловин поблизу м. Кросно, Польща. Перший великий нафтопе-реробний завод (НПЗ) був побудований 1856 в м. Плоєшті, Румунія.
У Північній Америці перша нафтова свердловина була пробурена в 1858 в Канаді, пров. Онтаріо, Дж. М. Вільямсом (1818 – 1890; США - Канада). Нафтовидобувна промисловість США веде відлік від 1859, коли Е. Дрейк (1819–1880; США) знайшов нафту поблизу м. Тітусвілля, шт. Пенсильванія. У 1800-х нафтопереробна промисловість росла повільно, в основному виробляючи гас для освітлювальних ламп. На початку 20 ст. впровадження двигуна внутрішнього згорання та його використання в автомобілях створило ринок бензину, який стимулював швидке зростання нафтової промисловості. Ранні знахідки нафти, зокрема, в Онтаріо та Пенсильванії, незабаром продовжилися нафтовими «бумами» в Оклахомі, Техасі та Каліфорнії.
До Другої світової війни більшість НПЗ у США складалися з установок перегонки сирої нафти. Деякі заводи також мали установки для вакуумної перегонки, а також пристрої термічної перегонки, такі як візбрейки. Усі інші процеси переробки були розроблені під час війни або протягом декількох років після війни. Вони стали комерційно доступними через 5–10 років по закінченню війни, а світова нафтова промисловість отримала швидке зростання. Рушійною силою для цього технологічного зростання, а також кількості і розмірів НПЗ у всьому світі стало зростання попиту на автомобільний бензин та авіаційне паливо.
В Україні нафту вперше почали видобувати на Прикарпатті в 16 — на початку 17 ст. Але нафтопрояви в Українських Карпатах місцеве населення спостерігало здавна, що позначилося на топонімах, які походять від автохтонної назви нафти — «ропа»: Роп'янка, Ріпне, Ропиця та ін. За даними дослідника історії нафтовидобування В. М. Михалевича (1924–2002; Україна) на території Галичини про «скальну олію» було відомо ще у 13 ст. У 16 ст. м. рогобич отримало привілей на освітлення вулиць «скельним олієм». Перша згадка про карпатську нафту зустрічається в літературі в 1617. На старовинному промислі Слобода Рунгурська її добували з 1711. Перші нафтопереробні заводи в Україні виникли у 19 ст. на Прикарпатті — у Бориславі, Львові, Дрогобичі, Надвірній.
Первинна переробка нафти
Нафта, яку добувають зі свердловин, як правило, має у своєму складі пластову воду (у вільному або емульгованому стані), що містить різні мінеральні солі — хлористий натрій NаСl, хлористий кальцій СаСl2, хлористий магній МgСl2 тощо і часто механічні домішки (пісок і ін.). До складу нафти входять також гази органічного (метан СН4, етан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10) та неорганічного походження (сірководень Н2S, вуглекислий газ СO2, гелій Не).
Первинна переробка нафти (підготовка до транспортування на нафтових промислах) включає її дегазацію, зневоднення, знесолення та стабілізацію. Дегазацію нафти здійснюють у горизонтальних чи вертикальних сепараторах для відокремлення попутного газу від нафти. Роботу сепараторів будь-якого типу характеризуютья три показники: ступінь розгазування нафти або її усадка; ступінь очищення газу, що надходить у газопровід, від крапельок нафти; ступінь очищення нафти, яка надходить у нафтопровід, від бульбашок газу.
Зневоднення включає деемульсацію нафти та власне розділення нафти від води. Для руйнування нафтових емульсій застосовуються декілька методів: гравітаційне холодне розділення; внутрішньотрубна деемульсація; термічний вплив; термохімічний вплив; електричний вплив; фільтрація; розділення під дією відцентрових сил. Розділення нафти і води проводиться у відстійниках періодичної або безперервної дії.
Знесолення нафти на промислах здійснюють шляхом змішування зневодненої нафти з прісною водою, після чого отриману емульсію зневод-нюють. Знесолювання здійснюють до вмісту солей у нафті менше ніж 0,1%.
Стабілізацію нафти, тобто відокремлення від неї легких (пропан-бутанових і частково бензинових) фракцій, здійснюють методом гарячої сепарації або методом ректифікації.
Вторинна переробка нафти
У процесі вторинної переробки нафти мають місце такі основні процеси: а) перегонка; б) термічний крекінг; в) каталітичний крекінг; г) піроліз; ґ) коксування; д) деструктивна гідрогенізація. Крім того, частину процесів проводять під тиском водню, – це гідрокрекінг, гідроочищення, гідродеалкілювання і риформінг.
Основні варіанти переробки нафти: 1) паливний; 2) паливно-мастильний; 3) нафтохімічний.
За паливним варіантом нафту переробляють в основному на моторні й котельні палива. Паливний варіант переробки вирізняється найменшою кількістю технологічних установок і низькими капіталовкладеннями.
Розрізняють глибоку й неглибоку паливну переробку. При глибокій переробці нафти прагнуть одержати максимально можливий вихід високоякісних автомобільних бензинів, зимових і літніх дизельних палив та палив для реактивних двигунів літаків. Вихід котельного палива в цьому варіанті зводиться до мінімуму. Передбачають такий набір процесів вторинної переробки, при якому з важких нафтових фракцій і залишку — гудрону — одержують високоякісні легкі моторні палива. За цим варіантом застосовують каталітичні процеси — каталітичний крекінг, каталітичний риформінг, гідрокрекінг і гідроочищення, а також термічні процеси, наприклад коксування. Переробка заводських газів у цьому випадку спрямована на збільшення виходу високоякісних бензинів. При неглибокій переробці нафти передбачається високий вихід котельного палива.
За паливно-мастильним варіантом переробки нафти разом з паливами одержують мастила. Для виробництва мастил звичайно підбирають нафти з високим потенційним умістом масляних фракцій. У цьому випадкові для вироблення високоякісних мастил потрібна мінімальна кількість технологічних установок. Масляні фракції (фракції, що википають при температурі, вищій ніж 350 °С), виділені з нафти, спочатку піддаються очищенню вибірковими (селективними) розчинниками: фенолом або фурфуролом (для видалення частини смолистих речовин і низькоіндексних вуглеводнів), потім виконують депарафінізацію за допомогою сумішей метилетилкетону чи ацетону з толуолом для зниження температури застигання мастила. Закінчується обробка масляних фракцій доочищенням відбілюючими глинами. В останніх технологіях для одержання мастил використовують процеси гідроочищення замість селективного очищення та обробки відбілюючими глинами. Так одержують дистилятні мастила (легкі й середні індустріальні, автотракторні й ін.). Залишкові мастила (авіаційні, циліндрові) виділяють з гудрону шляхом його деасфальтизації рідким пропаном. При цьому утворюються деасфальти та асфальт. Деасфальти піддають подальшій обробці, а асфальт переробляють на бітум або кокс.
Нафтохімічний варіант переробки нафти порівняно з попередніми варіантами вирізняється більшим асортиментом нафтохімічної продукції й у зв’язку з цим найбільшою кількістю технологічних установок і високими капіталовкладеннями. НПЗ, будівництво яких здійнювали останніми десятиліттями, орієнтовані на нафтохімічну переробку. Нафтохімічний варіант переробки нафти являє собою складне поєднання підприємств, на котрих, крім вироблення високоякісних моторних палив і мастил, не лише відбувається підготовка сировини (олефінів, ароматичних, нормальних та ізопарафінів вуглеводнів тощо) для важкого органічного синтезу, але й здійснюються складні фізико-хімічні процеси, пов’язані з багатотоннажним виробництвом азотних добрив, синтетичного каучуку, пластмас, синтетичних волокон, мийних речовин, жирних кислот, фенолу, ацетону, спиртів, етерів і багатьох інших хімікалій.
У залежності від виду сировини і необхідної якості одержуваної продукції у нафтопереробній промисловості застосовують різні технологічні способи переробки сировини.
Без застосування каталізаторів: термічний крекінг в рідкій і паровій фазах, піроліз, коксування, окиснювальний крекінг і окиснювальний піроліз. Із застосуванням каталізаторів: каталітичний крекінг, гідрогенізаційний крекінг (деструктивна гідрогенізація), каталітична.
Література
- Гуменецький В. В. Процеси та обладнання нафтопереробних заводів. Національний університет «Львівська політехніка». Львів, 2003. 437 c.
- Шпак О. Г. Нафта і нафтопродукти. Київ : Ясон-К. 2000. 370 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Донбас, 2004. Т. 1. 640 с.
- James G. Speight, Environmental Analysis and Technology for the Refining Industry, John Wiley & Sons, 2005. 416 p.
- Саранчук В. І., Ільяшов М. О., Ошовський В. В., Білецький В. С. Основи хімії і фізики горючих копалин. Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. 640 с.
- Склабінський В. І. та ін. Технологічні основи нафто- та газопереробки. Суми : Сумський державний університет, 2011. 187 с.
- Топільницький В., Гринишин О., Мачинський О.. Технологія первинної переробки нафти і газу. Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. 468 с.
Автор ВУЕ
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 13.12.2021
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
