Переробка рідкого палива (нафти)

Нафта – масляниста, в’язка рідина від темно-коричневого до темно-бурого кольору. Густина нафти 0,8-0,9 г/см³, Т_тв. = –20 ÷ 20⁰С.

Елементний склад: С – 84% – 87%; Н – 12 – 14%; S – 0,1 – 0,5%; О і N до 1%.

Склад нафти: вуглеводні складу С₅ – С₂₅, ароматика, поліциклічні нафтени, конденсовані багатоядерні сполуки. Нафта (перс.) – та що витікає, просочується.

Нафтопродукти

1. Моторні палива:

– карбюраторні (для поршневих двигунів з запаленням від електроіскри).

– дизельні (для поршневих двигунів з запаленням від стиснення).

2. Котельні палива (для топок парових котлів, генераторних установок).

3. Реактивні палива (для авіаційних реактивних і газотурбінних двигунів).

4. Мастильні матеріали (для змащування деталей, що труться).

5. Консистетні змазки (для зменшення тертя, боротьби з корозією).

6. Продукти для нафтохімічного синтезу (мазут).

Мірою детонаційної стійкості (здатності стискуватися без вибуху) для карбюраторних двигунів є октанове, а для дизельних – цетанове число.

Октанове число – умовна одиниця виміру детонаційної стійкості, чисельно рівна вмісту в об’ємних відсотках ізооктану (2,2-4-триметилпентану) в суміші з n-гептаном, що детонує при тому ж ступені стиснення в циліндрі карбюраторного двигуна, що й паливо.

Цетановим числом називається умовна одиниця виміру детонаційної стійкості, чисельно рівна вмісту в об’ємних відсотках цетану (гексадекану) в суміші з α-метилнафталіном, яка детонує при тому ж ступені стиснення в циліндрі дизеля, що й пальне.

Загальна схема переробки нафти

Переробка нафти складається з процесів первинної і вторинної переробки.

Попередньо проводиться видалення механічних домішок, розчинених солей, води.

Первинна переробка нафти полягає в розділенні на окремі фракції (дистиляти), кожна з яких є сумішшю вуглеводнів. Первинна переробка – фізичний процес, який не змінює хімічної природи і будови компонентів, що містяться в нафті. Найважливіший спосіб первинної переробки – пряма гонка нафти.

Вторинна переробка передбачає різноманітні процеси переробки нафтопродуктів, що одержані методом прямої гонки нафти. Ці процеси супроводжуються деструктивними перетвореннями вуглеводнів, що містяться в нафтопродуктах, значна частина з них є хімічними. Вони підрозділяються:

а) за призначенням на:

– процеси, що проводяться з метою збільшення виходу легкокиплячих фракцій (крекінг);

– процеси, що здійснюються з метою зміни вуглеводневого складу сировини (риформінг);

– процеси синтезу індивідуальних вуглеводнів (алкірування);

– процеси виділення із нафтопродуктів домішок (гідроочистка);

б) за умовами протікання на:

– термічні (високі температури і тиски);

– каталітичні (високі температури і каталізатори).

в) за станом сировини, що переробляються на:

– процеси в рідкій фазі;

– процеси в паровій фазі.

Первинна перегонка нафти

Первинна перегонка нафти (пряма гонка) – процес переробки нафти, що оснований на розділенні суміші вуглеводнів методом фракційної розгонки (ректифікації) на “окремі дистиляти (фракції)” з певним інтервалом температур кипіння.

В залежності від глибини переробки нафти установки прямої гонки поділяються на:

– одноступінчасті, такі що працюють за умови атмосферного тиску;

– двохступінчасті (атмосферно-вакуумні), такі в яких один ступінь працює за атмосферного тиску, а другий – за залишкового тиску 5-8 кПа.

Основними апаратами в цих процесах є трубчасті печі і ректифікаційні колони (рис.15.1). В трубчастих печах нафта і мазут проходять по трубах, що розміщені в середині печі і нагріваються за рахунок теплоти спалювання рідкого або газуватого пального. Піч складається із двох камер: радіаційної, де теплота передається випромінюванням і конвекційної, в якій розміщені труби, що обігріваються димовими газами.

Із багаточисельних конструкцій ректифікаційних колон головним чином використовуються барботажні колпачкові колони тарілчастого тиску. Вони містять від 30 до 60 тарілок прямоточної дії з рухливими ковпачками.

 

Рис. 15.1. Технологічна схема установки АВТ:

1 – трубчаста піч підогріву нафти; 2 – сепаратор газу; 3 – ректифікаційна колона атмосферного тиску; 4 – теплообмінники-конденсатори;

5 – холодильники; 6,7 – відпарні колони; 8 – трубчаста піч підігріву мазуту;

9 – вакуумна ректифікаційна колона.

1– бензин (160 ⁰С) 7 – пара

2– лігроїн (180 ⁰С) 8 – веретенне масло (240 ⁰С)

3 – гас (200 ⁰С) 9 – машинне масло (280 ⁰С)

4 – дизельне паливо (300⁰С) 10 – легке циліндрове масло (320⁰С)

5 – газойль (300 ⁰С) 11 – важке циліндрове масло (360 ⁰С)

6 – мазут (вище 350 ⁰С) 12 – гудрон (вище 370 ⁰С)

Крекінг нафтопродуктів

Крекінг – вторинний процес переробки нафтопродуктів, що проводиться з метою збільшення виходу бензину.

Сировина – важкі нафтові продукти.

Кінцеві продукти – бензин, бензен, толуол, ксилол, нафталінове масло.

Домінуючими є первинні процеси, тобто розрив довгого вуглеводневого ланцюга.

Крекінг нафтопродуктів може бути термічним і каталітичним. Термічний крекінг проводиться за температури 420 ⁰ – 550 ⁰С і тиску до 5 Мпа.

Термічний крекінг використовується для одержання обмеженого числа продуктів: котельне пальне із гудрону (висбрекінг), високоароматизованої сировини, сировини для технічного вуглецю (сажі), α-олефінів для виробництва мийних речовин.

Для одержання світлих нафтопродуктів, в тому числі і бензину, використовується переважно метод каталітичного крекінгу. Метод має ряд переваг перед термічним:

– висока швидкість перетворення вуглеводнів;

– збільшення виходу товарних продуктів;

– метод більш керований, є можливість цільового одержання продуктів;

– можливість використовувати сировину з великим вмістом сірки.