ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

ЦЕЛЬ: показать состав нефти, ее происхождение, прямую перегонку и продукты прямой перегонки.

Состав нефти Нефть в основном смесь углеводородов. Состав нефти неодинаков. Но все они обычно содержат три вида углеводородов – парафины (преимущественно нормального строения), циклопарафины (нафтены) и ароматические, хотя соотношение этих углеводородов в нефти различных месторождений бывает разное. Помимо углеводородов, в меньших количествах в нефти содержатся органические соединения.

Основными химическими элементами, образующими эти вещества, являются углерод (82- 87%) и водород (11-15%), есть очень немного серы (0,01-6%), азота (0,01- 3%) и кислорода (0-2%). Имеются и высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ. Всего нефть содержит сотни различных соединений. Основными химическими элементами, образующими эти вещества, являются углерод (82- 87%) и водород (11-15%), есть очень немного серы (0,01-6%), азота (0,01- 3%) и кислорода (0-2%). Имеются и высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ. Всего нефть содержит сотни различных соединений.

Что такое нефть? Нефть - это маслянистая, горючая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется. Нефть - это маслянистая, горючая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется. Каждая нефть имеет только ей присущий цвет: Кавказа – нефть темно- зеленая, Сибири – желтоватая, Белоруссии – розоватая, Мангышлака – абсолютно черная. Каждая нефть имеет только ей присущий цвет: Кавказа – нефть темно- зеленая, Сибири – желтоватая, Белоруссии – розоватая, Мангышлака – абсолютно черная. Каждая нефть имеет свой неповторимый букет запахов. Нефть Апшерона нельзя спутать по запаху с нефтью Ухты. Нефть даже отдаленно не напоминает по запаху бензин или керосин, с которыми у нас ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий ей сероуглерод, остатки растительных и животных организмов. Каждая нефть имеет свой неповторимый букет запахов. Нефть Апшерона нельзя спутать по запаху с нефтью Ухты. Нефть даже отдаленно не напоминает по запаху бензин или керосин, с которыми у нас ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий ей сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.

История возникновения нефти Очень часто нефть зовут "черным золотом", тем самым, подчеркивая ее большую ценность в жизни человека. Нам известно, что уже в Древнем Египте нефть добавляли в бальзамирующие составы, асфальт- вязкое смолистое вещество, остающееся при выветривании нефти, использовали при возведении дамб на реке Евфрат, при строительстве Вавилонской башни и бассейнов древнеиндийского города Мохенджо - Даро 5 тыс. лет назад, но установить точную дату открытия нефти оказалось невозможным. В древности нефть использовали и в военных целях. Летописи В древности нефть использовали и в военных целях. Летописи рассказывают, что древние греки привязывали сосуд с таинственной смесью к метательному копью, запускавшемуся гигантской пращей. Когда снаряд достигал цели, происходил взрыв и поднималось облако дыма. Пламя сразу же распространялось во всех направлениях. Вода не могла погасить огонь. Состав «греческого огня» хранился в строгой тайне и лишь арабским алхимикам XII века удалось его разгадать. Всю основу этого таинственного рецепта составляла нефть с добавлением серы и селитры. В XVII-XVIII вв. нефть использовалась и как лечебное средство.

Лишь во второй половине прошлого века человек открыл удивительные возможности "черного золота". Развитие промышленности потребовало огромного количества смазочных средств, нового более дешевого и более эффективного, чем уголь, топлива, в принципиально новых источниках света. Все это могла дать только нефть. Развитие индустрии все больше и настойчивее требовало для своего роста нефти и нефтепродуктов. Началась повсеместная ее добыча. Поднималась заря новой, нефтяной эры. Первым вестником ее явились нефтяные вышки полковника Дрейка. В североамериканском городке Тайтесвилле штата Пенсильвания его скважина дала нефть. Это случилось 27 августа 1859 г. С этой даты ведет отсчет современная нефтяная промышленность мира.

Добыча нефти

Две точки зрения на происхождение нефти Неорганическая теория происхождения нефти (Д. И. Менделеев) Нефть – это продукт гидролиза различных карбидов железа (FeC, Fe 2 C,Fe 3 C и т. д.), например: 2FeC + 3H 2 О Fe 2 O 3 + C 2 H 6 Органическая теория происхождения нефти (М. В. Ломоносов, Н. Д. Зелинский) Нефть – это превращение продуктов жизнедеятельности флоры и фауны, погребенных в осадочных породах в результате: 1) микробиологического гидролиза углеводов, белков, жиров; 2) термокаталитического преобразования жирных кислот, спиртов, кетонов в углеводороды

Много копий было сломано в спорах о происхождении нефти. Еще знаменитый Агрикола в 1546 году писал, что нефть и уголь имеют неорганическое происхождение. Было опубликовано много теорий происхождения нефти, однако и сегодня этот вопрос не решен окончательно. Наибольшее число сторонников поддерживают органическую теорию происхождения нефти, по которой главную роль в этом процессе играют микроорганизмы, в основном планктон морей. Ежегодно в Мировом океане образуется до 360 млрд. тонн планктона, который, отмирая, опускается на дно. Перекрытая неорганическими осадочными породами, эта органика «дозревает». Участки дна погружаются в недра, при этом растут давление и температура. В этих условиях из планктонных остатков и образуется нефтеподобное вещество. Первую в мире нефть со дна моря добыли в начале 19 века в Баку. В 1922 году в СССР начали освоение первого в мире морского промысла «Нефтяные камни». По оценкам ученых, нефти в море по крайней мере вдвое больше, чем на суше. Много копий было сломано в спорах о происхождении нефти. Еще знаменитый Агрикола в 1546 году писал, что нефть и уголь имеют неорганическое происхождение. Было опубликовано много теорий происхождения нефти, однако и сегодня этот вопрос не решен окончательно. Наибольшее число сторонников поддерживают органическую теорию происхождения нефти, по которой главную роль в этом процессе играют микроорганизмы, в основном планктон морей. Ежегодно в Мировом океане образуется до 360 млрд. тонн планктона, который, отмирая, опускается на дно. Перекрытая неорганическими осадочными породами, эта органика «дозревает». Участки дна погружаются в недра, при этом растут давление и температура. В этих условиях из планктонных остатков и образуется нефтеподобное вещество. Первую в мире нефть со дна моря добыли в начале 19 века в Баку. В 1922 году в СССР начали освоение первого в мире морского промысла «Нефтяные камни». По оценкам ученых, нефти в море по крайней мере вдвое больше, чем на суше.

Переработка нефти Процессы переработки нефти. Производство нефтепродуктов - это использование химических веществ, катализаторов, тепла и давления для разделения и объединения основных типов углеводородных молекул, обычно присутствующих в сырой нефти, в группы подобных молекул. Процесс очистки также реорганизует структуры и модели сцепления основных молекул в различные, более желанные углеводородные молекулы и соединения. Тип углеводорода (парафиновый, нафтеновый или ароматический), а не определенные присутствующие химические соединения и добавки, является самым важным фактором в процессе переработки нефти. Производство нефтепродуктов - это использование химических веществ, катализаторов, тепла и давления для разделения и объединения основных типов углеводородных молекул, обычно присутствующих в сырой нефти, в группы подобных молекул. Процесс очистки также реорганизует структуры и модели сцепления основных молекул в различные, более желанные углеводородные молекулы и соединения. Тип углеводорода (парафиновый, нафтеновый или ароматический), а не определенные присутствующие химические соединения и добавки, является самым важным фактором в процессе переработки нефти.

Добыча и транспортировка нефти

Меры предосторожности В процессе нефтепереработки в случае пожара, химических воздействий, воздействий в форме частиц, воздействий тепла и шума и во время технологических операций: взятия проб, осмотров, закачивания, отбора и действий по техническому обслуживанию, необходимо выполнять рабочие процедуры, действия по обеспечению безопасности и использовать соответствующую персональную защитную одежду и средства, включая одобренные средства защиты органов дыхания. Так как большинство процессов нефтепереработки являются непрерывными, а технологические потоки движутся в закрытых сосудах по трубопроводам, имеется весьма ограниченная потенциальная возможность воздействия на них. Однако, потенциальная возможность возникновения пожара существует потому, что хотя операции по нефтепереработке являются закрытыми процессами, не исключается возможность аварийной утечки или выброса углеводородной жидкости, паров или газа и попадание их на нагреватели, печи и теплообменники, что может явиться источниками возгорания.

Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание) Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию технологического оборудования. Для их удаления нефть, поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ - электрообессоливащую установку. Процесс обессоливания осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества - деэмульгаторы. Температура процесса °С.

Процесс обессоливания (предварительной обработки) Плохое обессоливание вызывает загрязнение труб нагревателей и теплообменников во всех устройствах нефтепереработки, ограничивая поток продуктов и передачу их тепла, и приводит к разгерметизации оборудования вследствие увеличения давления и температур. Чрезмерное давление в обессоливающем устройстве вызывает выход его из строя.

Процессы разделения сырой нефти Первый шаг при переработке нефти - фракционирование сырой нефти в колоннах атмосферной и вакуумной перегонки. Так как нефть – смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих разные температуры кипения, то перегонкой ее разделяют на отдельные фракции, из которых получают бензин, лигроин, керосин, газойль. Это так называемые светлые нефтепродукты.

1. Атмосферная перегонка 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. Установка ЭЛОУ- АВТ-6 Саратовского НПЗ. В центре - атмосферная колонна (показаны точки отбора фракций), справа - вакуумная. Установки вторичной перегонки бензина и атмосферной перегонки на НПЗ "Славнефть- ЯНОС" (слева направо).

Процесс атмосферный перегонки

Блок-схема процесса атмосферной перегонки

2. Вакуумная перегонка Вакуумная перегонка предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон. 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 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до °С. Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы. Вакуумсоздающая аппаратура фирмы Graham. Видны 3 эжектора, в которые поступают пары с верха колонны.

Нефтепродукты и их применение Бензин используется в качестве горючего для автомашин, керосин для самолетов и ракет, газойль («солярка») для дизелей. После отгонки из нефти светлых продуктов остается вязкая черная жидкость – мазут. Он идет в качестве топлива на тепловые электростанции. Из мазута также делают смазочные масла. Остатком при переработке мазута является гудрон. А он необходим для асфальтовых покрытий дорог и крыш зданий. Среди нефтепродуктов есть и медицинские препараты, например, вазелин. Из нефти получают парафин. Больше всего парафина потребляет спичечная промышленность им обрабатывают спички, чтобы они ровнее горели. Ну и, конечно, свечи тоже делают из парафина. Сажа, получаемая из нефти, нужна для производства резины. Составляющий основу резины, каучук, тоже получают из нефтепродуктов. Пластмассы и синтетические стиральные порошки, краски и взрывчатые вещества, лекарства и растворители эти и множество других важных и полезных веществ тоже изготавливают из нефтепродуктов. Поэтому-то нефть и называют «черным золотом».

Процесс вакуумной перегонки

Схема процесса вакуумной перегонки

Процессы обработки (очистки) Очистка амином ОбработкаПоглощение Удалить кислотные загрязнители Сернистый газ, углеводороды с CO2 и H2S Бескислотные газы и жидкие углеводороды Обессоливание предварительная очистка ДегидратацияПоглощение Удалить загрязнители Сырая нефть Опресненная сырая нефть Сушка и очистка от активной серы Обработка Поглощение / термический Удалить H2O и сернистые соединения Жидкий углеводород, сжиженный нефтяной газ, алкилированное исходное сырье Очищенные от серы и сухие углеводороды Извлечение фурфуролом Извлечение растворителем Поглощение Усовершенствовать средний дистиллят и масла Оборотный газойль и исходное сырье масел Высококачестве нный дизель и смазочное масло Гидродесуль фурация ОбработкаКаталитический Удалить серу, загрязнители Высокосернист ый остаток/газойль Десульфурир ованные олефины ГидрочисткаГидрированиеКаталитический Удалить примеси/насыщенн ые углеводороды Остатки, углеводороды крекинга Сырье крекинг- установки, дистиллят, смазочное масло Извлечение фенолом Извлечение растворителем Поглощение/ термический Улучшить показатель вязкости масел, цвет Базовые компоненты масляного сырья Высококачестве нное смазочное масло

Деасфальт изация растворите лем Обработка Поглоще ние Удалить асфальт Остаток колонны вакуумной перегонки, пропан Тяжелый компонент смазочного масла, асфальт Депараф инизация раствори телем Обработка Охлаж дение/ фильтр Удалить воск из смазочного масла Смазочное масло башни вакуумной перегонки Депарафини зированные базовые компоненты смазки Извлечение растворител ем Поглощение/осаждение Отделить ненасыщенн ые ароматсоеди нения Газойль, продукт реформинга, дистиллят Высокоокта новый бензин Очистка от активной серы Обработка Каталитичес кий Удалить H2S преобразовать меркаптан Неочищенн ый дистиллят/ бензин Высококачест венный дистиллят/бе нзин

Продукты первичной переработки нефти НаименованиеИнтервалы кипения (состав) Где отбирается Где используется (в порядке приоритета) Рефлюкс стабилизации Пропан, бутан, изобутанБлок стабилизациигазофракционирование, товарная продукция, технологическое топливо Стабильный прямогонный бензин (нафта) Начало кипения-180Вторичная переработка бензинаСмешение бензина, товарная продукция Стабильная легкая бензиновая Начало кипения-62Блок стабилизацииИзомеризация, смешение бензина, товарная продукция Бензольная 62-85Вторичная перегонка бензинаПроизводство соответствующих ароматических углеводородов Толуольная Вторичная перегонка бензина Ксилольная Вторичная перегонка бензина Сырьё каталитического риформинга Вторичная перегонка бензинаКаталитический реформинг Тяжелая бензиновая Вторичная перегонка бензинаСмешение керосина, зимнего дизтоплива, каталитический реформинг Компонент керосина Атмосферная перегонкаСмешение керосина, дизельных топлив Дизельная Атмосферная перегонкагидроочистка, смешение дизтоплив, мазутов Мазут 360-конец кипенияАтмосферная перегонка (остаток) Вакуумная перегонка, гидрокрекинг, смешение мазутов Вакуумный газойль Вакуумная перегонкаКаталитический крекинг, гидрокрекинг, товарная продукция, смешение мазутов Гудрон 520-конец кипения Вакуумная перегонка (остаток) Коксование, гидрокрекинг, смешение мазутов.

Фотографии установок первичной переработки различной конфигурации Установка ЭЛОУ-АВТ-6 Саратовского НПЗ. В центре - атмосферная колонна (показаны точки отбора фракций), справа - вакуумная. Установки вторичной перегонки бензина и атмосферной перегонки на НПЗ "Славнефть-ЯНОС" (слева направо). Установка вакуумной перегонки мощностью 1,5 млн. тонн в год на Туркменбашинском НПЗ по проекту фирмы Uhde. Установка вакуумной перегонки мощностью 1,6 млн. тонн в год на НПЗ "ЛУКОЙЛ-ПНОС". На переднем плане - трубчатая печь (жёлтого цвета) Вакуумсоздающая аппаратура фирмы Graham. Видны 3 эжектора, в которые поступают пары с верха колонны.

«Большая химия Сибири» В Западной Сибири продолжается формирование крупнейшего территориально-производственного комплекса, который станет главной базой страны по добыче нефти и газа. В условиях переработки местных углеводородных ресурсов здесь построен Тобольский нефтехимический комбинат и Томский химический завод.

Полезные ископаемые Новосибирской области В Северном районе Новосибирской области открыто 7 месторождений с запасами нефти 43 млн. т. Наиболее крупное и перспектив – ное – Верхне - Тарское Тарское (25 млн. т.)

НЕФТЕПРОВОДЫ

Вывод Нефть сегодня – основной источник энергии. Это жидкое топливо наиболее удобно: оно легко транспортируется по трубопроводам, высококалорийно, содержит мало минеральных примесей (не более 1%). Кроме того, подвижные потребители энергии, такие, как автомобили, самолеты, тракторы, используют жидкое топливо. Нефть- это не только топливо. Она хороша тем, что из нее можно получить большое количество разнообразных веществ, которые необходимы нам в повседневной жизни. Нефтепродукты являются сырьем для химической промышленности, используются в машиностроении, металлургии, радиотехники, сельском хозяйстве, фармацевтике, парфюмерии и др.

Работу выполнили учащиеся 11 а кл МОУСОШ 2 г. Купино : Дорофеев Дмитрий Шурупова Ксения Кузьмина Светлана Анпилогова Марина 2008 г.