Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нефтеперерабатывающий завод в Анакортесе, Вашингтон , США

Процессы переработки нефти являются химические инженерные процессы и другие объекты , используемые на нефтеперерабатывающих заводах (называемых также нефтеперерабатывающих заводов) для преобразования сырой нефти в полезные продукты , такие как сжиженный нефтяной газ (LPG), бензин или бензин , керосин , топливо для реактивных двигателей , дизельного топлива и мазут . [1] [2] [3]

Нефтеперерабатывающие заводы - это очень большие промышленные комплексы, которые включают в себя множество различных технологических установок и вспомогательных объектов, таких как вспомогательные установки и резервуары для хранения. Каждый нефтеперерабатывающий завод имеет свое собственное уникальное расположение и комбинацию процессов нефтепереработки, в значительной степени определяемых местоположением завода, желаемыми продуктами и экономическими соображениями.

Некоторые современные нефтеперерабатывающие заводы перерабатывают от 800 000 до 900 000 баррелей (от 127 000 до 143 000 кубических метров) в день сырой нефти. [4]

История [ править ]

Сырая нефть была дистиллированный по персидским химикам , с четкими описаниями , приведенными в исламе справочниках , такие как те , о Мухаммад ибн Закария Рази (854-925). [5] Улицы Багдада были вымощены гудроном , полученным из нефти, которая стала доступной с природных полей в регионе. В 9 веке нефтяные месторождения разрабатывались в районе современного Баку , Азербайджан . Эти поля были описаны исламским географом Абу аль-Хасаном Али аль-Масуди в 10 веке и Марко Поло.в 13 веке, который описал добычу из этих колодцев как сотни кораблей. [6] Арабские и персидские химики также перегоняли сырую нефть для производства горючих продуктов для военных целей. [7]

До девятнадцатого века нефть была известна и использовалась различными способами в Вавилоне , Египте , Китае , Филиппинах , Риме и вдоль Каспийского моря. Современная история нефтяной промышленности началась в 1846 году, когда Абрахам Гесснер из Новой Шотландии , Канада, разработал процесс производства керосина из угля. Вскоре после этого, в 1854 году, Игнаций Лукасевич начал добывать керосин из выкопанных вручную нефтяных скважин недалеко от города Кросно , Польша . Первый крупный нефтеперерабатывающий завод построен в Плоешти, Румыния.в 1856 г. с использованием богатых запасов нефти в Румынии. [8] [9]

В Северной Америке первая нефтяная скважина была пробурена в 1858 году Джеймсом Миллером Уильямсом в Онтарио, Канада. В Соединенных Штатах нефтяная промышленность началась в 1859 году, когда Эдвин Дрейк нашел нефть недалеко от Титусвилля, штат Пенсильвания. [10] В 1800-х годах промышленность росла медленно, в основном производя керосин для масляных ламп. В начале двадцатого века появление двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях создало рынок бензина, который послужил толчком для довольно быстрого роста нефтяной промышленности. Первые находки нефти, подобные тем, которые были обнаружены в Онтарио и Пенсильвании, вскоре были вытеснены крупными нефтяными бумами в Оклахоме , Техасе и Калифорнии .[11]

До Второй мировой войны в начале 1940-х годов большинство нефтеперерабатывающих заводов в Соединенных Штатах состояло просто из установок перегонки сырой нефти (часто называемых установками атмосферной перегонки сырой нефти). Некоторые нефтеперерабатывающие заводы также имели установки вакуумной перегонки, а также установки термического крекинга, такие как висбрекинг (устройства для разжижения вязкости, установки для снижения вязкости).масла). Все многие другие процессы очистки, обсуждаемые ниже, были разработаны во время войны или в течение нескольких лет после войны. Они стали коммерчески доступными в течение 5-10 лет после окончания войны, и мировая нефтяная промышленность пережила очень быстрый рост. Движущей силой такого роста технологий, а также количества и размера нефтеперерабатывающих заводов по всему миру стал растущий спрос на автомобильный бензин и авиационное топливо.

В Соединенных Штатах по различным сложным экономическим и политическим причинам строительство новых нефтеперерабатывающих заводов практически остановилось примерно в 1980-х годах. Однако многие из существующих нефтеперерабатывающих заводов в США модернизировали многие из своих установок и / или построили дополнительные установки, чтобы: увеличить свои мощности по переработке сырой нефти, повысить октановое число своего бензина, снизить содержание серы в их дизельное топливо и топливо для отопления домов должны соответствовать экологическим нормам и требованиям по загрязнению воздуха и воды.

Технологические установки, используемые на нефтеперерабатывающих заводах [ править ]

  • Установка перегонки сырой нефти : перегоняет поступающую сырую нефть на различные фракции для дальнейшей обработки в других установках.
  • Установка вакуумной перегонки : дополнительная перегонка остаточного масла из нижней части установки перегонки сырой нефти. Вакуумная перегонка проводится при давлении значительно ниже атмосферного.
  • Установка гидроочистки нафты : использует водород для обессеривания фракции нафты от перегонки сырой нефти или других установок на нефтеперерабатывающем заводе.
  • Установка каталитического риформинга : преобразует десульфурированные молекулы нафты в молекулы с более высоким октановым числом для получения продукта риформинга , который является компонентом конечного продукта бензина или бензина.
  • Установка алкилирования : превращает изобутан и бутилены в алкилат , который является очень высокооктановым компонентом конечного бензина или бензина.
  • Блок изомеризации : преобразует линейные молекулы, такие как нормальный пентан, в разветвленные молекулы с более высоким октановым числом для смешивания с конечным бензином. Также используется для преобразования линейного нормального бутана в изобутан для использования в установке алкилирования.
  • Установка гидроочистки дистиллята : использует водород для десульфуризации некоторых других дистиллированных фракций из установки перегонки сырой нефти (например, дизельного топлива).
  • Мерокс (меркаптановый окислитель) или аналогичные установки: десульфуризация СНГ, керосина или реактивного топлива путем окисления нежелательных меркаптанов до органических дисульфидов .
  • Установка аминовой очистки газа , установка Клауса и обработка хвостового газа для преобразования газообразного сероводорода из установок гидроочистки в конечный продукт элементарной серы. Подавляющая часть из 64 000 000 метрических тонн серы, произведенных во всем мире в 2005 году, составляла сера из побочных продуктов нефтепереработки и переработки природного газа . [12] [13]
  • Установка для каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC): модернизирует более тяжелые, высококипящие фракции перегонки сырой нефти, превращая их в более легкие и низкокипящие, более ценные продукты.
  • Установка гидрокрекинга : использует водород для модернизации более тяжелых фракций перегонки сырой нефти и установок вакуумной перегонки до более легких и ценных продуктов.
  • Установка висбрекинга модернизирует тяжелые остаточные масла из установки вакуумной перегонки путем термического крекинга их в более легкие и более ценные продукты с пониженной вязкостью.
  • Установки замедленного коксования и коксования в псевдоожиженном слое : превращают очень тяжелые остаточные масла в конечный нефтяной кокс, а также в побочные продукты нафты и бензинового масла.

Вспомогательные сооружения, необходимые на нефтеперерабатывающих заводах [ править ]

  • Установка парового риформинга : преобразует природный газ в водород для установок гидроочистки и / или установки гидрокрекинга.
  • Блок отпарки кислой воды : использует пар для удаления газообразного сероводорода из различных потоков сточных вод для последующего преобразования в конечный продукт серы в блоке Клауса. [14]
  • Коммунальные установки, такие как градирни для подачи охлаждающей воды, парогенераторы , системы инструментального воздуха для пневматических регулирующих клапанов и электрическая подстанция .
  • Системы сбора и очистки сточных вод, состоящие из сепараторов API , устройств флотации растворенного воздуха (DAF) и некоторого типа дополнительной очистки (например, биоочистителя с активированным илом ), чтобы сделать сточные воды пригодными для повторного использования или утилизации. [14]
  • Емкости для хранения сжиженного газа (LPG) для пропана и аналогичного газообразного топлива при давлении, достаточном для поддержания их в жидкой форме. Обычно это сосуды сферической формы или пули (горизонтальные сосуды с закругленными концами).
  • Резервуары для хранения сырой нефти и готовой продукции, обычно вертикальные, цилиндрические емкости с каким-либо контролем выбросов паров и окруженные земляной насыпью для удержания разливов жидкости.

Установка перегонки сырой нефти [ править ]

Установка перегонки сырой нефти (CDU) является первой установкой практически на всех нефтеперерабатывающих заводах. CDU перегоняет поступающую сырую нефть на различные фракции с разными интервалами кипения, каждая из которых затем перерабатывается в других установках переработки нефти. CDU часто называют установкой атмосферной дистилляции, потому что она работает при давлении немного выше атмосферного. [1] [2] [15]

Ниже представлена ​​принципиальная схема типичной установки перегонки сырой нефти. Поступающая сырая нефть предварительно нагревается за счет теплообмена с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его обессоливают для удаления неорганических солей (в первую очередь хлорида натрия).

После установки обессоливания сырая нефть дополнительно нагревается за счет теплообмена с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его нагревают в топке (топочном нагревателе) до температуры около 398 ° C и направляют в нижнюю часть дистилляционной установки.

Охлаждение и конденсация верхнего погона ректификационной башни частично обеспечивается теплообменом с поступающей сырой нефтью и частично конденсатором с воздушным или водяным охлаждением. Дополнительное тепло отводится из дистилляционной колонны с помощью циркуляционной системы, как показано на диаграмме ниже.

Как показано на схеме, верхний погон дистиллята из дистилляционной колонны представляет собой нафту. Фракции, удаляемые со стороны дистилляционной колонны в различных точках между верхом и низом колонны, называются боковыми разрезами . Каждый из боковых стволов (то есть керосин, легкий газойль и тяжелый газойль) охлаждается за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью. Все фракции (т. Е. Верхняя нафта, боковые фракции и нижний остаток) направляются в промежуточные резервуары для хранения перед дальнейшей переработкой.

Принципиальная схема типичной установки перегонки сырой нефти, используемой на нефтеперерабатывающих заводах.

Блок-схема типичного нефтеперерабатывающего завода [ править ]

На изображении ниже представлена ​​схематическая блок-схема типичного нефтеперерабатывающего завода, на которой изображены различные процессы нефтепереработки и поток потоков промежуточных продуктов, которые возникают между входящим сырьем сырой нефти и конечными конечными продуктами.

На схеме изображена только одна из буквально сотен различных конфигураций НПЗ. Схема также не включает какие-либо обычные нефтеперерабатывающие предприятия, обеспечивающие коммунальные услуги, такие как пар, охлаждающая вода и электроэнергия, а также резервуары для хранения сырой нефти и промежуточных и конечных продуктов. [1] [2] [16]

Принципиальная схема типичного нефтеперерабатывающего завода

Конечные продукты переработки [ править ]

Первичные конечные продукты, получаемые при переработке нефти, можно разделить на четыре категории: легкие дистилляты, средние дистилляты, тяжелые дистилляты и другие.

Легкие дистилляты [ править ]

  • Компоненты C1 и C2
  • Сжиженный углеводородный газ (СУГ)
  • Легкая нафта
  • Бензин (бензин)
  • Тяжелая нафта

Средние дистилляты [ править ]

  • Керосин
  • Автомобильное и железнодорожное дизельное топливо
  • Топливо для отопления жилых помещений
  • Другое легкое жидкое топливо

Тяжелые дистилляты [ править ]

  • Мазут
  • Воск
  • Смазочные масла
  • Асфальт

Другое [ править ]

  • Кокс (аналог угля)
  • Элементарная сера

Ссылки [ править ]

Эта статья включает материалы из статьи Citizendium « Процессы переработки нефти », которая находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License, но не GFDL .
  1. ^ a b c Гэри, JH & Handwerk, GE (1984). Технология и экономика нефтепереработки (2-е изд.). Марсель Деккер, Inc. ISBN 978-0-8247-7150-8.
  2. ^ а б в Леффлер, WL (1985). Нефтепереработка для нетехнических специалистов (2-е изд.). Книги PennWell. ISBN 978-0-87814-280-4.
  3. ^ Джеймс G, Спейт (2006). Химия и технология нефти (Четвертое изд.). CRC Press. 0-8493-9067-2.
  4. ^ Барр и Скайлар (2019-08-14). Технология зерновых, зернобобовых и масличных культур . Электронные научные ресурсы. ISBN 978-1-83947-261-9.
  5. ^ Forbes, Роберт Джеймс (1958). Исследования по ранней истории нефти . Brill Publishers . п. 149.
  6. ^ Салим Аль-Хассани (2008). «1000 лет пропавшей истории промышленности». В Эмилии Кальво Лабарта; Mercè Comes Maymo; Розер Пуч Агилар; Mònica Rius Pinies (ред.). Общее наследие: исламская наука Востока и Запада . Edicions Universitat Barcelona . С. 57–82 [63]. ISBN 978-84-475-3285-8.
  7. ^ Джозеф П. Рива младший; Гордон И. Этуотер. «нефть» . Encyclopdia Britannica . Проверено 30 июня 2008 .
  8. ^ 150 лет нефти в Румынии, архивная копия от 2 сентября 2011 г., на Wayback Machine.
  9. ^ МИРОВЫЕ СОБЫТИЯ: 1844–1856 гг. Www.pbs.org
  10. ^ «Титусвилл, Пенсильвания, 1896» . Мировая цифровая библиотека . 1896 . Проверено 16 июля 2013 .
  11. ↑ Брайан Блэк (2000). Petrolia: пейзаж первого нефтяного бума в Америке . Издательство Университета Джона Хопкинса. ISBN 978-0-8018-6317-2.
  12. ^ Отчет производства серы в Геологической службе Соединенных Штатов
  13. ^ Обсуждение рекуперированной побочной серы
  14. ^ a b Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). Джон Вили и сыновья. LCCN 67019834 . 
  15. ^ Кистера, Генри З. (1992). Дизайн дистилляции (1-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-034909-4.
  16. ^ Блок-схема нефтеперерабатывающего завода. Архивировано 28 июня 2006 г. на Wayback Machine с веб-сайта Universal Oil Products.