Ulje je mineral, to je netopljiva uljna tekućina u vodi, koja može biti gotovo bezbojna ili tamno smeđa. Svojstva i metode rafiniranja nafte ovise o postotku pretežno ugljikovodika u njegovom sastavu, koji varira u različitim poljima.
Dakle, u ležištu Sosninskoye (Sibir) alkani (parafinska skupina) zauzimaju udio od 52 posto, cikloalkani - oko 36%, aromatski ugljikovodici - 12 posto. I, na primjer, u ležištu Romashkinskoye (Tatarstan) udio alkana i aromatskih ugljika je veći - 55 odnosno 18 posto, dok cikloalkani imaju udio od 25 posto. Pored ugljikovodika, ova sirovina može sadržavati sumpor, dušične spojeve, mineralne nečistoće itd.
Nafta je prvi put "rafinirana" 1745. godine u Rusiji
U svom sirovom obliku ovaj prirodni resurs se ne koristi. Za dobivanje tehnički vrijednih proizvoda (otapala, motorna goriva, komponente za kemijsku proizvodnju) ulje se rafinira primarnim ili sekundarnim metodama. Pokušaji pretvorbe ovih sirovina izvršeni su već sredinom osamnaestog stoljeća, kada se uz svijeće i baklje koje je koristilo stanovništvo, u svjetiljkama niza crkava koristilo i „ulje grana“, koje je bilo mješavina biljnog i rafiniranog ulja.
Mogućnosti rafiniranja nafte
Rafiniranje često nije izravno uključeno u procese rafiniranja nafte. Umjesto toga, ovo je preliminarna faza, koja se može sastojati od:
- Kemijsko čišćenje kada je ulje izloženo oleziju i koncentriranoj sumpornoj kiselini. Time se uklanjaju aromatični i nezasićeni ugljikovodici.
- tretman adsorpcije. Ovdje se smole i kiseline mogu ukloniti iz naftnih derivata obradom vrućim zrakom ili uljem prolazeći kroz adsorbent.
- Katalitička obrada - blaga hidrogenizacija za uklanjanje dušičnih i sumpornih spojeva.
- Fizičko i kemijsko čišćenje. U ovom se slučaju višak sastojaka selektivno oslobađa pomoću otapala. Na primjer, polarni otapalo fenol koristi se za uklanjanje dušičnih i sumpornih spojeva, dok nepolarna otapala - butan i propan - emitiraju katran, aromatične ugljikovodike itd.
Nema kemijskih promjena ...
Rafiniranje nafte kroz primarne procese ne podrazumijeva kemijsku transformaciju sirovine. Ovdje je mineral jednostavno podijeljen na njegove sastavne dijelove. Prvi uređaj za destilaciju nafte izumljen je 1823. godine u Ruskom carstvu. Braća Dubinin nagađala su da bojler stave u peć za grijanje, odakle je cijev prošla kroz bačvu hladne vode u prazan spremnik. U ložištu je grijalo ulje, prošlo kroz "hladnjak" i istaložilo.
Suvremene metode pripreme sirovina
Danas, u kompleksima za rafiniranje nafte, tehnologija rafiniranja nafte započinje dodatnim pročišćavanjem, tijekom kojeg se proizvod dehidrira na ELOU uređajima (električnim postrojenjima za uklanjanje kamenca), oslobođen mehaničkih nečistoća i lakih ugljikohidrata (C1 - C4). Tada sirovine mogu preći u atmosfersku destilaciju ili vakuum destilaciju. U prvom slučaju, tvornička oprema po principu rada nalikuje onoj koja je korištena još 1823. godine.
Samo sama rafinerija nafte izgleda drugačije. U poduzeću se nalaze peći, veličine koje podsjećaju na kuće bez prozora, izrađene od najboljih vatrostalnih opeka.Unutar njih su cijevi od više kilometara, u kojima se ulje kreće velikom brzinom (2 metra u sekundi) i zagrijava se na 300-325 C plamenom iz velike mlaznice (pri višim temperaturama ugljikovodici se jednostavno raspadaju). Destilacijski stupovi (visoki do 40 metara) danas zamjenjuju cijev za kondenzaciju i hlađenje para, gdje se pare odvajaju i kondenziraju, a čitavi gradovi iz različitih spremnika grade se za primanje dobivenih proizvoda.
Što je materijalna ravnoteža?
Rafiniranje nafte u Rusiji daje različite materijalne ravnoteže u atmosferskoj destilaciji sirovina iz određenog polja. To znači da se na izlazu mogu dobiti različiti udjeli za različite frakcije - benzin, kerozin, dizel, lož ulje, pripadajući plin.
Na primjer, za zapadno-sibirsku naftu, prinos i gubici plina su jedan posto, benzinske frakcije (otpuštene na temperaturama od oko 62 do 180 C) zauzimaju oko 19%, kerozin - oko 9,5%, dizelska frakcija - 19% , lož ulje - gotovo 50 posto (dodijeljeno na temperaturama od 240 do 350 stupnjeva). Rezultirajući materijali gotovo su uvijek podvrgnuti dodatnoj obradi, jer ne zadovoljavaju operativne zahtjeve za iste strojne motore.
Manje proizvodnje otpada
Vakuumska obrada ulja temelji se na principu vrenja tvari na nižoj temperaturi s smanjenjem tlaka. Na primjer, neki ugljikovodici u nafti kuhaju samo na 450 ° C (atmosferski tlak), ali oni se mogu prisilno kuhati na 325 ° C ako se tlak spusti. Vakuumska obrada sirovina provodi se u rotacijskim vakuumskim isparivačima, koji povećavaju brzinu destilacije i omogućavaju dobivanje ceresina, parafina, goriva, ulja iz loživog ulja i korištenje teških ostataka (katrana) dalje za proizvodnju bitumena. Vakuum destilacijom, u usporedbi s atmosferskom obradom, nastaje manje otpada.
Recikliranje vam omogućuje dobivanje visokokvalitetnih benzina
Postupak sekundarne rafiniranja nafte izumljen je kako bi se dobilo više motornog goriva iz iste sirovine zbog učinka na molekule naftnih ugljikovodika koji dobivaju formule pogodnije za oksidaciju. Recikliranje uključuje razne vrste takozvanih "krekiranja", uključujući hidrokrekiranje, termičke i katalitičke mogućnosti. Taj je postupak izvorno izumio u Rusiji, 1891. godine, inženjer V. Shukhov. To je cijepanje ugljikovodika u oblike s manje atoma ugljika u jednoj molekuli.
Prerada nafte i plina na 600 Celzijevih stupnjeva
Princip rada postrojenja za krekiranje približno je jednak postavkama atmosferskog tlaka u vakuumskim postrojenjima. No ovdje se prerada sirovina, koja je najčešće predstavljena loživim uljem, provodi pri temperaturama blizu 600 C. Pod tim utjecajem ugljikovodici koji čine masno gorivo razgrađuju se na manje, od kojih se sastoji isti kerozin ili benzin. Termičko krekiranje temelji se na visokotemperaturnoj obradi i daje benzinu s velikom količinom nečistoća, katalitičko krekiranje također na toplinskoj obradi, ali uz dodatak katalizatora (na primjer, posebne glinene prašine), što omogućava dobivanje više benzina dobre kvalitete.
Hidrokrekiranje: glavne vrste
Proizvodnja i rafiniranje nafte danas mogu uključivati različite vrste hidrokrekinga, što je kombinacija procesa hidrotretiranja, raspada velikih molekula ugljikovodika na manje i zasićenja nezasićenih ugljikovodika vodikom. Hidrokrakiranje je jednostavno (tlak 5 MPa, temperatura oko 400 C, koristi se jedan reaktor; ispada uglavnom dizelsko gorivo i materijal za katalitičko krekiranje) i tvrdo (tlak 10 MPa, temperatura oko 400 C, dobiva se nekoliko reaktora, dizel, benzin i kerozin frakcije). Katalitičko hidrokrekiranje omogućava proizvodnju velikog broja ulja s visokim koeficijentima viskoznosti i niskim sadržajem aromatskih i sumpornih ugljikovodika.
Rafiniranje nafte može koristiti sljedeće postupke:
- Visbreaking.U ovom slučaju, pri temperaturama do 500 ° C i pritiscima u rasponu od pola do tri MPa, sekundarni asfalteni, ugljikovodični plinovi i benzin dobivaju se iz sirovina cijepanjem parafina i naftena.
- Kuhanje ostataka teške nafte je duboko rafiniranje nafte kada se sirovine obrađuju na temperaturama blizu 500 C pod pritiskom od 0,65 MPa da bi se proizvele komponente plinskog ulja i naftni koks. Faze procesa završavaju se s "koksnim kolačem", kojem prethodi (obrnutim redoslijedom) zgušnjavanjem, polikondenzacijom, aromatizacijom, ciklizacijom, dehidrogenacijom i krekiranjem. Pored toga, proizvod je također podložan sušenju i kalcinaciji.
- Reforma. Ovu metodu prerade naftnih derivata izumio je u Rusiji 1911. godine, inženjer N. Zelinsky. Danas se koristi reforma katalitičkog plana da bi se dobili visokokvalitetni aromatski ugljikovodici i benzini, kao i plin koji sadrži vodik iz ligroina i benzinskih frakcija za naknadnu obradu u hidrokrekingu.
- Izomerizacija. Prerada nafte i plina u ovom slučaju uključuje dobivanje izomera iz kemijskog spoja zbog promjena u ugljikovom kosturu neke tvari. Tako su od komponenata nafte s visokim oktanskim brojem izolirane komponente s visokim oktanskim brojem kako bi se proizveli benzolini koji se mogu prodati.
- Alkilacija. Taj se postupak temelji na uključivanju alkilnih supstituenata u organsku molekulu. Stoga se komponente za visoko oktanske benzine dobivaju iz nezasićenih plinova ugljikovodika.
Teži europskim standardima
Tehnologija prerade nafte i plina u rafineriji se stalno poboljšava. Dakle, kod domaćih poduzeća povećanje učinkovitosti prerade sirovina zabilježeno je po parametrima: dubini prerade, povećanju odabira lakih naftnih derivata, smanjenju nepovratnih gubitaka i dr. Planovi postrojenja za razdoblje 10-20-ih godina dvadeset prvog stoljeća uključuju daljnje povećanje dubine prerade (do 88 posto) , poboljšanje kvalitete proizvoda u skladu s europskim standardima, smanjenje tehnološkog utjecaja na okoliš.
