Тема 15. Химия и переработка

1.Химия и нефть

2.Получение продуктов нефти химическим путем

Занятие 29

Цель занятия: усвоение терминологической лексики, профессионально ориентированное чтение, развитие и выработка навыков коммуникативной компетенции.

Коммуникативная компетенция. Речевая деятельность.

Профессиональная терминология:

Трубопровод (муж. тех. құбыр (сұйықтық ағызу үшін құбырлар жүргізу)- это искусственное сооружение, предназначенное для транспортировки газообразных и жидких веществ, а также твёрдого топлива и иных твёрдых веществ в виде взвеси под воздействием разницы давлений в поперечных сечениях трубы. Согласно правилам Ростехнадзора трубопроводы должны защищаться от разрушения из за превышения давления предохранительными клапанами.

Установки электрообессоливающие (ЭЛОУ) – оборудование, предназначенное для выведения из сырой нефти солей с целью избежания коррозии нефтеперерабатывающей техники, продления ее срока службы и снижения затрат на техническое обслуживание и ремонт химических реакторов.

Фракция нефтяная. жен. тех. фракция (қайнатқанда сұйық қоспасынан бөлінетін заттар)– составная часть нефти. Основанием для классификации нефти на фракции при перегонке служит температура кипения.

бензиновая фракция нефти → мұнайдың бензин фракциясы

крупная фракция песка → құмның ірі түйірлері

Перегонка (нефти) мұнай айыру; мұнайды айырып шығару – процесс разделения нефти на составные части (фракции) в зависимости от их температур кипения в целях получения нефтепродуктов или их компонентов. Из нефтяных фракций, выкипающих до 360oС, получаются различные виды топлив (бензины, топлива для реактивных и дизельных двигателей), сырье для нефтехимического синтеза (бензол, этилбензол, ксилолы, этилен, пропилен, бутадиен), растворители и др.

Риформинг (от англ. reform – переделывать, улучшать) – каталитический промышленный процесс переработки определенных фракций нефти с целью получения высокооктанового бензина, т.е. бензина с высокой способностью сгорать без детонации в карбюраторных двигателях с принудительным воспламенением.

Впервые этот процесс был осуществлен в 1940 г в США. Большое значение имеет риформинг для производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола и др.). Ранее основным источником получения этих углеводородов была коксовая промышленность.

Гидроочистка – очистка нефтепродуктов от органических сернистых, азотистых и кислородных соединений при помощи молекул водорода. В результате гидроочистки повышается качество нефтепродуктов, снижается коррозия оборудования, уменьшается загрязнение атмосферы. Гидроочистка смазочных масел, применяемая вместо контактной очистки глинами, улучшает цвет и запах, понижает кислотность и коксуемость масел. Процесс гидроочистки приобрел очень большое значение в связи с вовлечением в переработку больших количеств сернистых и высокосернистых (более 1,9% серы) видов нефти.

Крекинг каталитический (от англ. crack — расщеплять) муж. тех. крекинг (мұнайды өңдеп бензин, мазут т. б. шығару) – способ переработки нефти, применяемый с использованием различных катализаторов, например, металлов, с целью получения высококачественного бензина. Каталитический крекинг осуществляется при температуре 450-550оC и давлении от 50 до 400 кПа.

Основное достоинство процесса – большая эксплуатационная гибкость: возможность перерабатывать практически любые нефтяные фракции в высококачественные продукты; сравнительная легкость совмещения с другими процессами. Впервые внедрен в промышленность в США в конце 30-х годов ХХ века.

Перегонка вакуумная (хим. тех. ағызу; ажырату; айыру (қайнату я қыздыру арқылы бастапқы жыныс тегіне айыру, ажырату)– обработка нефти с целью отбора масляных фракций. Конечный продукт вакуумной обработки – гудрон.

перегонка нефти → мұнай айыру; мұнайды айырып шығару

сухая перегонка → құрғақ айдау; құрғақ айыру

Гидрообессеривание – воздействие водорода в присутствии катализаторов на тяжелые фракции нефти с целью подготовки сырья к каталитическому крекингу.

Коксование – процесс переработки твердого и жидкого топлива путем нагревания без доступа воздуха.

Число октановое – показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива для двигателей внутреннего сгорания, т.е. способность топлива сгорать без ударной волны и экзотермической химической реакции. Детонационная стойкость определяется углеводородным составом. Число равно содержанию (в процентах по объему) изооктана (2,2,4-триметилпентан) в его смеси с Н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Для бензинов с октановым числом выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Углеводороды ароматические (көмірсутектер ароматтық)– органические соединения, состоящие из углерода и водорода и содержащие бензольные ядра – группировки из 6 атомов углерода. Простейший и самый важный представитель ароматического углеводорода – бензол. Основным источником получения ароматических углеводородов служат продукты коксования каменного угля.

Ароматические углеводороды – исходные продукты для получения кетонов, альдегидов и кислот ароматического ряда, а также многих других веществ.

Висбкрекинг – один из видов термического крекинга (высокотермической переработки нефти), который применяется в основном для получения котельных топлив.

Коксование(кокстау) – процесс переработки твердого и жидкого топлива путем нагревания без доступа воздуха.

Битум (от лат. bitumen - горная смола) – твердые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлсодержащих производных.

Текст

Первичная переработка нефти

Сырую нефть из скважины практически не используют в чистом виде. Перед вами место, где ее преобразуют в необходимые человеку продукты, – нефтеперерабатывающий завод (НПЗ). Именно сюда сырье доставляется по трубопроводам, железной дороге или морскими танкерами, чтобы после переработки получить бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, парафин и сырье для нефтехимических производств.

Итак, после долгого или короткого путешествия нефть поступила в резервуар НПЗ. Что дальше? Сначала из нее удаляют механические примеси и растворенные газы, очищают от лишней соли и воды на электрообессоливающих установках. На этой же стадии определяют и свойства сырья.

Казалось бы, при текущем уровне научно-технического прогресса можно без труда определить химический состав сырой нефти. Но проблема в том, что распознать сотни и сотни химических соединений в условиях заводской лаборатории – задача исключительно сложная. Поэтому нефть делят на фракции в зависимоcти от температуры кипения и плотности. В лаборатории проводят «тренировочную» перегонку, чтобы узнать, какое количество бензина, керосина, смазочных масел, парафина и мазута можно получить из поступившей на завод нефти. (Нефти сильно различаются по химическому составу, поэтому из одних можно получить больше смазочных масел и парафинов, из других – больше бензина.) И только после этого приступают к промышленной перегонке.

Этот интересный процесс происходит в ректификационной колонне – специальном аппарате для разделения нефти на фракции. Если вы когда-нибудь проходили или проезжали мимо нефтеперерабатывающего завода, вы наверняка видели эти огромные сооружения: высота такой колонны может превышать 60 м. Будучи настоящим произведением технологического искусства, она позволяет разделить субстанции, температура кипения которых отличается менее чем на 6oС.

Нефть, нагретую в змеевике до 320-390oС, подают в колонну в виде смеси горячей жидкости и пара. Там пары тяжелых, а потом легких фракций последовательно конденсируются и оседают на специальных тарелках – их может быть от 30 до 60. В результате получают прямогонный бензин (температура кипения 30-160oС), нафту, которую еще называют лигроином (105-160oС), керосин (160-230oС), газойль (230-400oС) и мазут, остающийся после отделения остальных фракций.

Бензин и нафту затем подвергают каталитическому риформингу. При температуре 320-520oС и давлении в 15-40 атмосфер в присутствии платиновых катализаторов получают бензин с высоким октановым числом и ароматические углеводороды – бензол, толуол, ксилол и другие. Последние используются в качестве сырья для нефтехимической промышленности. Кроме того, во время процесса риформинга выделяется водород, который можно использовать, например, для гидроочистки.

На гидроочистку направляют керосины и газойли, чтобы в водородной среде с использованием катализаторов удалить серу, азот, металлы и другие нежелательные примеси. Керосин, который в зависимости от его свойств делят на авиационный, тракторный и осветительный, после очистки можно использовать по назначению. А газойль отправляют либо на смешивание, чтобы получить из него дизельное топливо, либо на каталитический крекинг (так называют расщепление больших молекул углеводородов на две или более под действием температуры около 500oС и, конечно, катализаторов).

Мазут до конца XIX века выбрасывали как отходы производства. Сейчас его применяют как жидкое котельное топливо или используют как сырье для дальнейшей переработки – вакуумной перегонки. Тяжелые фракции невозможно перегнать при атмосферном давлении – при необходимой для их кипения высокой температуре начинается разрушение молекул. А в условиях вакуума их перегонку можно осуществлять при пониженной температуре – около 400oС. В результате получают продукцию, которая подходит для переработки в моторное топливо, масла, парафины и церезины, и тяжелый остаток – гудрон. Продувая гудрон горячим воздухом, получают битум. Из остатков перегонки и крекинга также производят кокс.

На разных НПЗ предусмотрены разные наборы технологических процессов. Обязательны перегонка сырой нефти, гидроочистка и каталитический риформинг. При таком наборе выход светлых нефтепродуктов (бензина и реактивного топлива) составляет около 40% от общего количества продукции. Эта схема нефтепереработки считается простой. Однако в условиях роста цен на нефть и нефтепродукты, а также ужесточения экологических требований особое значение приобрело увеличение выхода именно светлых нефтепродуктов. Поэтому сегодня на современных производствах активно внедряются новые технологии. Применение установок каталитического крекинга, гидрокрекинга и висбрекинга, а также процессов гидрообессеривания, коксования и термического крекинга позволяют получать свыше 90% светлых нефтепродуктов, соответствующих самым высоким экологическим стандартам.

Процесс переработки нефти приводит к выбросу в атмосферу разнообразных химических соединений, сопровождается шумом и тяжелыми запахами, а также может привести к возгоранию и взрывам. Поэтому весьма строгие требования сегодня предъявляются и к размещению НПЗ. В соответствии с современными экологическими стандартами, завод должен располагаться на разумном расстоянии от жилых кварталов и вблизи от транспортных артерий, по которым доставляют сырье и забирают продукцию. Поскольку на многих НПЗ требуется большое количество пара и охлаждающей воды, важно, чтобы рядом был водоем – река, а лучше море. Нередко заводы располагают рядом с портами для облегчения транспортировки конечных нефтепродуктов при помощи морского транспорта.

Послетектовые задания

1.Назовите и опишите процессы переработки нефти и газа.

2.Ответьте на вопросы по тексту.

А) С какой целью нефть делят на фракции?

Б) Какие процессы происходят в ректификационной колонне?

В) Какие экологические стандарты должны соблюдаться при размещении НПЗ?

Г) Какие продукты получаются после переработки нефти?

3.Выпишите из текста вещественные существительные.

4.В ряде предложений запишите числительные прописью.

5.Произведите реферирование текста.

Вопросы для самопроверки

1.Какие используются процессы при переработке нефти?