СОВРЕМЕННОЕ  СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССА

          ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ.

        Нефть является стратегическим сырьем, согласно прогнозам, мировое потребление  нефти к 2000 году увеличится до 3695,2 млн.тонн. Прирост, составляющий 239 млн. тонн будет приходиться  в основном на развивающие страны и   потребление нефти в этих странах составляет 1225,1 млн. тонн в год. Ожидается,  что в странах ОЭСР наиболее быстрыми темпами - около 76% в год  будет возрастать использование гидро- и геотермальных и прочих  альтернативных источников, хотя их даже в структуре потребления  первичных энергоносителей и  остается  незначительным - 2,5% по сравнению с долей нефти - 43,6%, природного газа 22,7%, угля 20,3%, атомной энергии -10,8%.

         В развивающихся странах, где важным первичным энергоносителем является уголь, на его долю в структуре потребления будет к 1999 году 38,4 % против 41,6%  для нефти; 15,1%- природного газа; 3,2%- гидро- и геотермальной энергии и  1,72% - атомной энергии.

         К 1999 году суммарное потребление нефтепродуктов (особенно средних дистиллятов) в развивающихся странах и ОЭСР повысится в среднем на 95% до 1204,8 млн. тонн, в том числе автобензина- на 6% до 822,7 млн. тонн, прочих нефтепродуктов в среднем на 8,0% до 592,9 млн.тонн    [ 1 ]

       В 1999 году мировые мощности по переработке нефти увеличатся на 116,7млн. тонн в год до 3921,6 млн.тонн в год.

        Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно легко текущую и  реже малоподвижную. Основными химическими элементами, входящими в состав  нефти  являются  углерод - 82 -87 %, водород 11 -15%, сера 0,1-1,0 %, азот - до 2,2%,  кислород - до 1,5%. В нефтяной золе найдены V, N, Fl, Ca, Na, K, Cu, Cl, I,P, Si, Al,  другие элементы. Среди полезных ископаемых нефть известна, как горючее с наивысшей теплотой сгорания, так как в ней содержится наибольшее количество водорода.  Из компонентов горючих ископаемых водород обладает самой высокой теплотой  сгорания.

          В состав нефтей  входит в основном углеводороды следующих четырех групп: парафиновые, олефиновые, нафтеновые и ароматические. Кислород, сера и азот со держится в виде кислородных сернистых и азотистых соединений. Относительное содержание групп углеводородов во фракциях нефтей весьма различно. Преобладание той или иной группы углеводородов придает нефтям различные свойства, что  неизбежно сказывается на методах их переработки и областях применения нефтепродуктов.

         Например, парафины с разветвленной цепью придают высокое качество бензинам. Нормальные парафины являются желательными компонентами реактивного и дизельного топлив, смазочных масел. Парафиновые углеводороды С17  и выше  при нормальных условиях представляют  собой твердые вещества, температура плавления которых с увеличением молекулярного веса повышается. Твердые парафины  преимущественно присутствуют во фракциях выкипающих при 350-500 С. Товарные парафины  и олефины состоят в основном из высших парафинов.

                 Олефины в нефти встречаются крайне редко и в незначительных количествах. Большое количество  олефинов и некоторых других, непредельных углеводородов появляется в продуктах деструктивной переработки нефти. Олефины являются нежелательными компонентами моторных топлив и масел.

                Нафтеновые углеводороды в нефтях содержатся в количестве до 80%. В  нефтях обнаружены нафтеновые углеводороды с одним, двумя, тремя, и четырьмя  циклами. Нафтеновые углеводороды являются важнейшей составной частью моторных топлив  и смазочных масел. Автомобильным бензином они придают высокие эксплуатационные  свойства. Моноциклические нафтены с длинными боковыми цепями являются желательными компонентами реактивных и дизельных топлив. В настоящее время нафтеновые углеводороды легких фракций нефтей широко применяются в качестве сырья для получения ароматических углеводородов: бензина, толуола и ксилолов.  Находящиеся в бензиновых фракциях нафтены в процессе каталитического риформинга превращаются в ароматические.

             Ароматические углеводороды в количестве до 60% содержатся  в некоторых нефтях.

Напрмер: в бензиновых фракциях нефти о.Барнео содержание ароматических углеводородов достигает 35-40%.   В состав нефтей входят ароматические углеводороды с числом циклов от одного до четырех. Распределение их по фракциям различно. Ароматические углеводороды бензиновых фракциях - фр.30-200°С состоят из гомологов бензина. Керосиновые фракции фр.200-300° С   наряду с гомологами бензола содержит производные  нафталина, но в меньших количествах. Ароматические углеводороды тяжелых газойлевых фракций (400-500° С) состоят преимущественно из гомологов нафталина и  антрацена. В остатке от перегонки нефти обнаружены твердые ароматические углеводороды с температурой плавления 32° С. Ароматические углеводороды являются  ценными компонентами бензинов, однако снижается качество реактивных и дизельных топлив, т.к. ухудшает характеристики их сгорания.

               Среди неуглеводородных соединений нефти особое значение имеют  соединение серы. Количество сернистых нефтей в добываемой нефти  увеличивается каждый год на 1%. Распределение серы по отдельным фракциям зависит от природы нефти и типа сернистых  соединений. Обычно содержание серы увеличивается от низкокипящих к высококипящим и достигает максимума в остатке от вакуумной перегонки нефти, ионы  сернистых соединений в нефти весьма разнообразны. Отдельные нефти содержат свободную серу, которая при длительном хранении выпадает в резервуарах в виде аморфной массы. В других случаях сера пребывает в нефтях и нефтепродуктах в связанном состоянии, т.е. в виде сероводорода и сероорганических соединений-меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов, тиофонов. Сернистые соединения в моторных топливах снижают их химическую стабильность и полноту сгорания, вызывает коррозию двигателей, понижает антидетонационные свойства. Содержание азота в нефтях колеблется от 0,03 до2,2 %. Азотосодержащие соединения обладают основным, нейтральным или кислым характером. Это такие соединения как пиридин, хинолин, бендиррол,  карбазол, пиррол, порфирины, аминокислоты, аммонинные соли и др. Некоторые из них, например, порфирины включают в свой состав металлы - ванадий и никель.    Содержание азота во фракциях увеличивается с повышением их температуры кипения - более 60% его находятся в остатках от перегонки. Азотные основания используются как дезинфицирующие средства, антисептики, ингибиторы коррозии, добавки к смазочным маслам и битумам. Однако они обладают и нежелательными свойствами -снижают  активность катализаторов вторичной переработки, вызывают осмоление и потемнение нефтепродуктов. Высокая концентрация азотных соединений в бензине приводит к усиленному коксо и газообразованию в процессе каталитического риформинга.

              Во всех нефтях обнаружены кислородосодержащие соединения - нафтеновые кислоты, фенолы, асфальтосмолистые вещества. Нафтеновые кислоты - это карбоновые кислоты  циклического строения, главным образом производные пятичленных нафтеновых углеводородов, малолетучие, маслянистые жидкости с плотностью 0,96-1,0. Они применяются в технике для пропитки шпал, при регенерации каучука из вулканизированных изделий, как антисептические средства. Натриевые и кальциевые соли нафтеновых кислот используются в производстве консистентных  смазок.

             Фенолов в нефти до 0,013%. Они не выделяются из нефти. А вот количество асфальто-смолистых веществ в нефтях может достигать 20%. Химическая природа их точно не установлена, так как они представляют сложные смеси полициклических,  тероциклических и металлоорганических соединений. По принятой классификации асфальто- смолистые соединения нефти подразделяются на 4 вида: нейтральные смолы, асфальтены, карбены и карбоиды, асфальтогенные кислоты и их ангидриды.

             Нейтральные смолы - полужирные, почти твердые вещества, в состав которых кроме углерода и водорода входят сера, кислород, азот. Соотношение углерод : водород 8 : 1. Смолы химически не стабильны. В присутствии кислорода частично происходит окислительная конденсация их в асфальты. Последние представляют собой черные твердые, хрупкие, высокомолекулярные вещества с плотностью больше 1. При температуре выше 300 ° С асфальты  разлагаются с образованием кокса и газов. Соотношение углерод : водород 11 : 1. Молекулярный вес исчисляется тысячами. Серы, кислорода и азота в них больше, чем в смолах. Продуктами уплотнения асфальтов являются карбены, а затем карбоиды. Элементарный состав одного из образцов карбоидов следующий: С - 74,2%; Н - 5,2%; S-8,3%; N-1,1%; О-10,8%, зольных компонентов О,Н.

              Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды - это маслянистые, вязкие, иногда твердые черные вещества, природа которых еще не изучена. Предполагают что в них много олинафтеновых кислот. Плотность асфальтогеновых кислот больше единицы

              Нефть и нефтепродукты представляют  такую  сложную смесь углеводорода и неуглеводородных соединений, что обычными методами перегонки их невозможно разделить на индивидуальные соединения. Как правило, нефть и нефтепродукты разделяют путем перегонки на отдельные части, каждая из которых является менее сложной смесью. Такие части принято называть фракциями или дистилляторами. Нефтяные фракции в отличии от индивидуальных соединений не имеют постоянной температуры кипения. Они выкипают в определенных интервалах температур, т.е. имеют температуру начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.). Температура начала и конца кипения зависит от химического состава фракции. Таким образом, фракционный состав нефти и нефтепродуктов показывает содержание в них различных фракций, выкипающих в определенных температурных пределах. Этот показатель имеет большое практическое значение.

               По фракционному составу нефти судят о том, какие нефтепродукты и в каких количествах можно из нее выделить.

               При переработки  такой  сложной смеси существуют 3 направления переработки нефти:

1.   топливный;

2.   топливно - масляный;

3.   нефтехимический.

По топливному варианту нефть перерабатывают в основном на моторные и котельные топлива. При одной и той же мощности завода по нефти топливный вариант отличается наименьшим числом технологических установок и низкими  капиталовложениями. Переработка нефти по топливному варианту может быть глубокой и неглубокой. При глубокой переработке стремятся получить максимально возможный выход высококачественных автомобильных и авиационных бензинов, топлив для реактивных двигателей, зимних и летних дизельных топ-

лив. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к минимуму. Таким образом, предусматривается такой набор процессов вторичной перегонки, при котором из тяжелых нефтяных фракций и остатка - гудрона получают высококачественные легкие моторные масла. Сюда относятся каталитические процессы - каталитический крекинг и риформинг, гидрокрекинг, гидроочистка, а также термические процессы, например, коксовые. Переработка заводских газов в этом случае направлена на увеличение выхода высококачественных бензинов. При неглубокой переработке предусматривается высокий выход котельного топлива.

            По топливно-масляному варианту переработки нефти наряду с топливами получают
смазочные масла. Для производства смазочных масел обычно подбирают нефти с высоким  потенциальным содержанием масляных фракций. Масляные фракции -фракции выкипающие выше 350°С - выделенные из нефти,  сначала подвергают очистке избирательными растворами для удаления смолистых веществ, затем проводят депарафинизацию для понижения температуры застывания масла. Заканчивается обработка масляных фракций доочисткой отбеливающими глинами. В этих вариантах переработки нефти следует рассматривать возможность применения процессов для производства сырья для нефтехимиии: этилена, пропилена, бутиленов, бензола, толуола, ксилолов и др.

            Нефтехимический вариант переработки нефти по сравнению с предыдущими отличается большим ассортиментом нефтехимических продуктов, большим числом установок и высокими капиталовложениями. Этот вариант представляет сложное сочетание производств на которых помимо выработки высококачественных топлив и масел не только проводится подготовка сырья (олефинов, ароматических, Н-и  изопарафинов и др.) для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются сложные физико-химические процессы связанные с производством азотных удобрений, синтетического каучука, синтетических волокон, пластмасс, моющих средств, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов и др. таким образом, нефтехимический вариант является наиболее экономичным и перспективным, так как позволяет полностью использовать химический потенциал нефти...

                                                             Продолжение  находится в ZIP - архиве