Eļļa ir minerāls, kas ir ūdenī nešķīstošs eļļains šķidrums, kas var būt gandrīz bezkrāsains vai tumši brūns. Naftas rafinēšanas īpašības un metodes ir atkarīgas no pārsvarā ogļūdeņražu procentuālā daudzuma tā sastāvā, kas dažādās jomās atšķiras.
Tātad Sosninskoje atradnē (Sibīrija) alkāni (parafīna grupa) aizņem 52 procentus, cikloalkāni - apmēram 36%, aromātiskie ogļūdeņraži - 12 procentus. Un, piemēram, Romashkinskoye atradnē (Tatarstāna) alkānu un aromātisko oglekļu īpatsvars ir lielāks - attiecīgi 55 un 18 procenti, bet cikloalkānu daļa ir 25 procenti. Papildus ogļūdeņražiem šajā izejvielā var būt sērs, slāpekļa savienojumi, minerālu piemaisījumi utt.
Nafta pirmo reizi tika "rafinēta" 1745. gadā Krievijā
Neapstrādātā veidā šis dabas resurss netiek izmantots. Lai iegūtu tehniski vērtīgus produktus (šķīdinātājus, degvielu, komponentus ķīmiskai ražošanai), eļļu rafinē, izmantojot primārās vai sekundārās metodes. Mēģinājumi pārveidot šīs izejvielas tika veikti jau astoņpadsmitā gadsimta vidū, kad papildus svecēm un kabatas lukturīšiem, ko izmantoja iedzīvotāji, daudzu baznīcu lampās tika izmantota “granātas eļļa”, kas bija augu eļļas un rafinētas eļļas maisījums.
Naftas rafinēšanas iespējas
Rafinēšana bieži nav tieši iesaistīta naftas rafinēšanas procesos. Tas drīzāk ir sākotnējs posms, ko var veidot:
- Ķīmiskā tīrīšana, kad eļļa tiek pakļauta oleum un koncentrētai sērskābei. Tas noņem aromātiskos un nepiesātinātos ogļūdeņražus.
- Adsorbcijas ārstēšana. Sveķus un skābes no naftas produktiem var noņemt, apstrādājot ar karstu gaisu vai izlaižot eļļu caur adsorbentu.
- Katalītiskā apstrāde - viegla hidrogenēšana, lai noņemtu slāpekļa un sēra savienojumus.
- Fiziskā un ķīmiskā tīrīšana. Šajā gadījumā liekos komponentus selektīvi atbrīvo ar šķīdinātāju palīdzību. Piemēram, polāro šķīdinātāju fenolu izmanto slāpekļa un sēra savienojumu noņemšanai, bet nepolārie šķīdinātāji - butāns un propāns - izdala darvu, aromātiskos ogļūdeņražus utt.
Nav ķīmisku izmaiņu ...
Naftas rafinēšana, izmantojot primāros procesus, nenozīmē izejvielu ķīmiskas pārvērtības. Šeit minerālu vienkārši sadala to veidojošajās sastāvdaļās. Pirmā eļļas destilācijas ierīce tika izgudrota 1823. gadā Krievijas impērijā. Brāļi Dubinins domāja ievietot katlu apkures krāsnī, no kuras caurule caur auksta ūdens mucu izgāja tukšā traukā. Krāsns katlā eļļu uzkarsēja, izlaida caur “ledusskapi” un izgulsnējās.
Mūsdienu izejvielu sagatavošanas metodes
Mūsdienās naftas rafinēšanas kompleksos eļļas rafinēšanas tehnoloģija sākas ar papildu attīrīšanu, kuras laikā produkts tiek dehidrēts ELOU ierīcēs (elektriskās atsāļošanas rūpnīcās), atbrīvots no mehāniskiem piemaisījumiem un vieglajiem ogļhidrātiem (C1 - C4). Tad izejvielas var pāriet atmosfēras destilācijā vai vakuumdestilācijā. Pirmajā gadījumā rūpnīcas aprīkojums pēc darbības principa atgādina to, kas tika izmantots jau 1823. gadā.
Tikai pati naftas pārstrādes rūpnīca izskatās savādāk. Uzņēmumā ir krāsnis, kuru izmērs atgādina mājas bez logiem un kuras ir izgatavotas no labākajiem ugunsizturīgajiem ķieģeļiem.To iekšpusē ir vairāku kilometru caurules, kurās eļļa pārvietojas ar lielu ātrumu (2 metri sekundē) un tiek uzkarsēta līdz 300-325 C ar liesmu no lielas sprauslas (augstākā temperatūrā ogļūdeņraži vienkārši sadalās). Destilācijas kolonnas (līdz 40 metriem augstās) šodien aizvieto cauruļu tvaiku kondensācijai un dzesēšanai, kur tvaiki tiek atdalīti un kondensēti, un saņemto produktu saņemšanai ir uzbūvētas veselas pilsētas no dažādām tvertnēm.
Kas ir materiālais līdzsvars?
Naftas pārstrāde Krievijā dod atšķirīgu materiālu līdzsvaru izejvielu atmosfēras destilācijā no noteikta lauka. Tas nozīmē, ka izejā var iegūt dažādas proporcijas dažādām frakcijām - benzīnam, petrolejai, dīzeļdegvielai, mazutam, saistītajai gāzei.
Piemēram, Rietumsibīrijas naftas ieguve un zudumi ir attiecīgi viens procents, benzīna frakcijas (izdalās temperatūrā no aptuveni 62 līdz 180 ° C) aizņem apmēram 19%, petroleja - aptuveni 9,5%, dīzeļdegvielas frakcija - 19% , mazuts - gandrīz 50 procenti (piešķirta temperatūrā no 240 līdz 350 grādiem). Iegūtie materiāli gandrīz vienmēr tiek pakļauti papildu apstrādei, jo tie neatbilst vienas un tās pašas mašīnas motoru ekspluatācijas prasībām.
Mazāk atkritumu rašanās
Eļļas vakuuma apstrādes pamatā ir princips, ka vielas vārot zemākā temperatūrā ar pazeminātu spiedienu. Piemēram, daži ogļūdeņraži eļļā vārās tikai pie 450 ° C (atmosfēras spiediens), bet, ja spiediens tiek pazemināts, tos var piespiest vārīties 325 ° C temperatūrā. Izejvielu vakuuma apstrāde tiek veikta rotācijas vakuuma iztvaicētājos, kas palielina destilācijas ātrumu un ļauj no kurināmā iegūt ceresinus, parafīnus, degvielu, eļļas un tālāk izmantot smago atlikumu (darvu) bitumena ražošanai. Vakuumdestilācija, salīdzinot ar atmosfēras pārstrādi, rada mazāk atkritumu.
Pārstrāde ļauj iegūt augstas kvalitātes benzīnu
Sekundārais naftas rafinēšanas process tika izgudrots, lai no tām pašām izejvielām iegūtu vairāk degvielu, jo tās ietekmē naftas ogļūdeņražu molekulas iegūst oksidēšanai piemērotākas formulas. Pārstrāde ietver dažāda veida tā sauktos "plaisājumus", ieskaitot hidrokrekinga, termiskās un katalītiskās iespējas. Šo procesu sākotnēji arī Krievijā 1891. gadā izgudroja inženieris V. Šukovs. Tas ir ogļūdeņražu sadalīšana formās, kurās vienā molekulā ir mazāk oglekļa atomu.
Naftas un gāzes pārstrāde 600 grādos pēc Celsija
Krekinga iekārtu darbības princips ir aptuveni vienāds ar vakuuma iekārtu atmosfēras spiediena iestatījumiem. Bet šeit izejvielu pārstrāde, ko visbiežāk pārstāv mazuts, tiek veikta temperatūrā, kas ir tuvu 600 C. Šajā ietekmē ogļūdeņraži, kas veido mazuta masu, sadalās mazākos, no kuriem sastāv tā pati petroleja vai benzīns. Termiskā krekinga pamatā ir apstrāde augstā temperatūrā un tas dod benzīnu ar lielu daudzumu piemaisījumu, katalītisko krekingu arī termiski apstrādājot, bet pievienojot katalizatorus (piemēram, īpašus māla putekļus), kas ļauj iegūt vairāk labas kvalitātes benzīna.
Hidrokrekings: galvenie veidi
Naftas ieguve un rafinēšana mūsdienās var ietvert dažādus hidrokrekinga veidus, kas ir hidroterapijas procesu apvienojums, lielu ogļūdeņražu molekulu sadalīšana mazākās un nepiesātinātu ogļūdeņražu piesātināšana ar ūdeņradi. Hidrokrekings ir viegls (spiediens 5 MPa, temperatūra aptuveni 400 C, tiek izmantots viens reaktors, izrādās, galvenokārt dīzeļdegviela un materiāls katalītiskai krekingam) un cieta (spiediens 10 MPa, temperatūra ir aptuveni 400 C, tiek iegūti vairāki reaktori, dīzeļdegviela, benzīns un petroleja) frakcijas). Katalītiskais hidrokrekinings ļauj ražot vairākas eļļas ar augstiem viskozitātes koeficientiem un zemu aromātisko un sēra tipa ogļūdeņražu saturu.
Naftas rafinēšanā papildus var izmantot šādus procesus:
- Visbreaking.Šajā gadījumā temperatūrā līdz 500 C un spiedienā no puse līdz trim MPa sekundāros asfaltenus, ogļūdeņraža gāzes un benzīnu iegūst no izejvielām, sadalot parafīnus un naftenīnus.
- Smago naftas produktu atlikumu koksēšana ir dziļa naftas pārstrāde, kad izejvielas tiek apstrādātas temperatūrā tuvu 500 C zem 0,65 MPa spiediena, lai iegūtu gāzeļļas komponentus un naftas koksu. Procesa posmi beidzas ar “koksa kūku”, pirms kura (apgrieztā secībā) notiek blīvēšana, polikondensācija, aromatizēšana, ciklizācija, dehidrogenēšana un plaisāšana. Turklāt produkts tiek pakļauts arī žāvēšanai un kalcinēšanai.
- reformēšana. Šī naftas produktu pārstrādes metode tika izgudrota Krievijā 1911. gadā, inženieris N. Zeļinskis. Mūsdienās tiek izmantots katalītiskā plāna reformēšana, lai iegūtu augstas kvalitātes aromātiskos ogļūdeņražus un benzīnus, kā arī ūdeņradi saturošu gāzi no ligroīna un benzīna frakcijām turpmākai pārstrādei hidrokrekingā.
- izomerizācija. Naftas un gāzes pārstrāde šajā gadījumā ir saistīta ar izomēra iegūšanu no ķīmiska savienojuma vielas oglekļa skeleta izmaiņu dēļ. Tātad no naftas komponentiem ar augstu oktānskaitli tiek atdalīti komponenti ar augstu oktānskaitli, lai iegūtu tirgojamas benzīnas.
- Alkilēšana. Šis process ir balstīts uz alkil aizvietotāju iekļaušanu organiskā molekulā. Tādējādi benzīnu ar augstu oktānskaitli sastāvdaļas iegūst no nepiesātinātām ogļūdeņraža gāzēm.
Tiekšanās pēc Eiropas standartiem
Naftas un gāzes pārstrādes rūpnīcā tehnoloģija tiek pastāvīgi pilnveidota. Tātad vietējos uzņēmumos izejvielu pārstrādes efektivitātes palielināšanās tika atzīmēta ar parametriem: pārstrādes dziļumu, petrolētera produktu izvēles palielināšanos, neatgriezenisku zaudējumu samazināšanos un citus. Rūpnīcu plānos divdesmit pirmā gadsimta 10-20 gadiem ir paredzēts papildu pārstrādes dziļuma palielinājums (līdz 88 procentiem). , produktu kvalitātes uzlabošana atbilstoši Eiropas standartiem, samazinot tehnoloģisko ietekmi uz vidi.
