Rafinace ropy a petrochemie. Primární rafinace ropy
Podstata výroby rafinace ropy
Proces rafinace ropy lze rozdělit do 3 hlavních fází:
1. Separace ropných surovin na frakce, které se liší rozsahem teplot varu (primární zpracování);
2. Zpracování získaných frakcí chemickými přeměnami uhlovodíků v nich obsažených a výroba složek komerčních ropných produktů (recyklace);
3. Míchání složek za použití, je-li to nutné, různých přísad, za účelem získání komerčních ropných produktů se stanovenými ukazateli kvality (výroba zboží).
Mezi produkty rafinérie patří motorová a kotlová paliva, zkapalněné plyny, různé druhy surovin pro petrochemickou výrobu a dále dle technologického schématu podniku mazací, hydraulické a jiné oleje, bitumen, ropný koks, parafíny. Na základě souboru technologických postupů může rafinérie vyrábět od 5 do více než 40 položek komerčních ropných produktů.
Rafinace ropy je nepřetržitá výroba, doba výroby mezi generálními opravami v moderních závodech je až 3 roky. Funkční jednotkou rafinérie je technologická instalace- výrobní zařízení se souborem zařízení, které umožňuje provést celý cyklus určitého technologického procesu.
Tento materiál stručně popisuje hlavní technologické postupy výroby paliv - výrobu motorových a kotlových paliv, ale i koksu.
Dodávka a příjem oleje
V Rusku jsou hlavní objemy ropy dodávané ke zpracování do rafinérií dodávány z výrobních sdružení prostřednictvím hlavních ropovodů. Malá množství ropy a plynového kondenzátu jsou dodávána po železnici. V zemích dovážejících ropu s přístupem k moři se dodávky do přístavních rafinerií uskutečňují vodní dopravou.
Suroviny přijaté v závodě jsou dodávány do příslušných kontejnerů komoditní základna(obr. 1), propojené potrubím se všemi procesními jednotkami rafinérie. Množství přijímaného oleje se určuje podle údajů měření přístrojů, případně měřením v zásobnících na suroviny.
Příprava oleje k rafinaci (elektrické odsolování)
Surová ropa obsahuje soli, které jsou vysoce korozivní pro procesní zařízení. K jejich odstranění se ropa vycházející ze surovinových nádrží smíchá s vodou, ve které se soli rozpustí a přivede do ELOU - elektrické odsolovací zařízení(obr. 2). Proces odsolování se provádí v elektrické sušičky- válcová zařízení s elektrodami namontovanými uvnitř. Vlivem vysokonapěťového proudu (25 kV nebo více) se směs vody a oleje (emulze) zničí, voda se shromažďuje na dně zařízení a je odčerpána. Pro účinnější destrukci emulze se do surovin zavádějí speciální látky - deemulgátory. Procesní teplota - 100-120°C.
Primární rafinace ropy
Odsolený olej z ELOU je dodáván do atmosféricko-vakuové destilační jednotky, která je v ruských rafineriích označena zkratkou AVT - atmosféricko-vakuová trubice. Tento název je způsoben skutečností, že ohřev suroviny před rozdělením na frakce se provádí ve spirálách trubkové pece(obr. 6) vlivem spalného tepla paliva a tepla spalin.
AVT je rozděleno do dvou bloků - atmosférická a vakuová destilace.
1. Atmosférická destilace
K selekci je určena atmosférická destilace (obr. 3.4). lehké ropné frakce- benzín, petrolej a nafta, vroucí do 360°C, jejichž potenciální výtěžnost je 45-60% ropy. Zbytek atmosférické destilace je topný olej.
Proces spočívá v oddělení oleje zahřátého v peci na jednotlivé frakce destilační kolona- válcový vertikální aparát, uvnitř kterého jsou kontaktní zařízení (desky), kterým se pára pohybuje nahoru a kapalina dolů. Destilační kolony různých velikostí a konfigurací se používají téměř ve všech zařízeních na rafinaci ropy, počet pater v nich se pohybuje od 20 do 60. Teplo je přiváděno do spodní části kolony a teplo je odváděno z horní části kolony, a proto je v nich obsaženo teplo; teplota v přístroji postupně klesá zdola nahoru. Výsledkem je, že benzínová frakce je odstraněna z horní části kolony ve formě páry a páry petrolejové a naftové frakce jsou kondenzovány v odpovídajících částech kolony a odstraněny, topný olej zůstává kapalný a je čerpán ze spodní části sloupce.
2. Vakuová destilace
Pro výběr z topného oleje je určena vakuová destilace (obr. 3,5,6). ropné destiláty v rafineriích profilu topného oleje nebo široké ropné frakce (vakuový plynový olej) v rafinerii palivového profilu. Zbytek vakuové destilace je dehet.
Nutnost výběru ropných frakcí ve vakuu je způsobena tím, že při teplotách nad 380°C začíná tepelný rozklad uhlovodíků (praskání) a bod varu vakuového plynového oleje je 520 °C nebo více. Proto se destilace provádí při zbytkovém tlaku 40-60 mm Hg. Art., který umožňuje snížit maximální teplotu v přístroji na 360-380°C.
Vakuum v koloně se vytváří pomocí vhodného zařízení, klíčová zařízení jsou pára nebo kapalina vyhazovače(obr. 7).
3. Stabilizace a sekundární destilace benzinu
Benzínová frakce získaná v atmosférické jednotce obsahuje plyny (zejména propan a butan) v množství převyšujícím kvalitativní požadavky a nelze ji použít ani jako složku automobilového benzínu, ani jako komerční primární benzín. Kromě toho procesy rafinace ropy zaměřené na zvýšení oktanového čísla benzinu a výroba aromatických uhlovodíků využívají jako suroviny úzké frakce benzinu. To vysvětluje zařazení tohoto procesu do technologického schématu rafinace ropy (obr. 4), kdy se z benzinové frakce destilují zkapalněné plyny a na příslušném počtu kolon se destiluje na 2-5 úzkých frakcí.
Primární produkty rafinace ropy se chladí výměníky tepla, ve kterém je teplo předáváno studeným surovinám dodávaným ke zpracování, díky čemuž dochází k úspoře procesního paliva, v ledničky na vodu a vzduch a jsou vyřazeny z výroby. Podobné schéma výměny tepla se používá v jiných rafinérských jednotkách.
Moderní primární zpracovatelské závody jsou často kombinovány a mohou zahrnovat výše uvedené procesy v různých konfiguracích. Kapacita těchto zařízení se pohybuje od 3 do 6 milionů tun ropy ročně.
V továrnách se staví několik primárních zpracovatelských jednotek, aby se předešlo úplnému odstavení závodu, když je jedna z jednotek odvezena do opravy.
Primární ropné produkty
Jméno |
Rozsahy varu |
Kde se vybírá? |
Kde se používá? |
Stabilizace refluxu |
Propan, butan, isobutan |
Stabilizační blok |
Frakcionace plynu, komerční produkty, procesní palivo |
Stabilní přímý benzín (nafta) |
Sekundární destilace benzínu |
Míchání benzínu, komerční produkty |
|
Stabilní lehký benzín |
Stabilizační blok |
Izomerizace, mísení benzinu, komerční produkty |
|
Benzen |
Sekundární destilace benzínu |
Výroba odpovídajících aromatických uhlovodíků |
|
Toluen |
Sekundární destilace benzínu |
||
xylen |
Sekundární destilace benzínu |
||
Surovina pro katalytické reformování |
Sekundární destilace benzínu |
Katalytické reformování |
|
Těžký benzín |
Sekundární destilace benzínu |
Míchání petroleje, zimní motorové nafty, katalytické reformování |
|
Petrolejová složka |
Atmosférická destilace |
Míchání petroleje a motorové nafty |
|
Diesel |
Atmosférická destilace |
Hydrorafinace, míchání motorové nafty, topných olejů |
|
Atmosférická destilace (zbytek) |
Vakuová destilace, hydrokrakování, míchání topného oleje |
||
Vakuový plynový olej |
Vakuová destilace |
Katalytické krakování, hydrokrakování, komerční produkty, míchání topných olejů. |
|
Vakuová destilace (zbytek) |
Koksování, hydrokrakování, míchání topných olejů. |
**) - k.k. - konec varu
Fotografie primárních zpracovatelských závodů různých konfigurací
Obr.5. Vakuová destilační jednotka s kapacitou 1,5 milionu tun ročně v ropné rafinerii Turkmenbashi navržená Uhdem. | Rýže. 6. Vakuová destilační jednotka s kapacitou 1,6 mil. tun ročně v rafinérii LUKOIL-PNOS. V popředí jsou trubková kamna (žlutá). | Obr.7. Vakuové zařízení od Grahama. Jsou vidět tři ejektory, do kterých z horní části kolony vstupují páry. |
Sergej Pronin
Rafinace ropy provádí se fyzikálními a chemickými metodami: fyzikální - přímá destilace; chemické – tepelné krakování; katalytické krakování; hydrokrakování; katalytické reformování; pyrolýza Podívejme se na tyto metody rafinace ropy odděleně.
Rafinace ropy přímou destilací
Oleje obsahují uhlovodíky s různým počtem atomů na molekulu (od 2 do 17). Taková rozmanitost uhlovodíků vede k tomu, že olej nemá konstantní bod varu a při zahřátí se vyvařuje v širokém teplotním rozsahu. Z většiny olejů se při mírném zahřátí na 30...40°C začnou nejlehčí uhlovodíky odpařovat a vyvařovat. Při dalším zahřívání na vyšší teploty se z oleje vyvařují stále těžší uhlovodíky. Tyto páry mohou být odstraněny a ochlazeny (kondenzovány) a část oleje (olejová frakce), která se vyvaří v určitých teplotních mezích, může být oddělena. A s tímhle to pomůže!
Věděli jste, že ropu lidstvo používá již více než 6000 let?
Proces oddělování ropných uhlovodíků na základě jejich bodů varu se nazývá přímou destilací. V moderních závodech se proces přímé destilace oleje provádí v kontinuálních zařízeních. Olej pod tlakem se čerpá do trubkové pece, kde se zahřeje na 330...350°C. Horký olej spolu s parami vstupuje do střední části destilační kolony, kde se vlivem poklesu tlaku dodatečně odpařuje a odpařené uhlovodíky se oddělují od kapalné části oleje - topného oleje. Uhlovodíkové páry proudí kolonou nahoru a kapalný zbytek stéká dolů. V destilační koloně jsou podél cesty pohybu par instalovány desky, na kterých kondenzuje část par uhlovodíků. Těžší uhlovodíky kondenzují na prvních deskách, lehké stihnou stoupnout kolonou nahoru a nejtěžší uhlovodíky smíchané s plyny projdou celou kolonou bez kondenzace a jsou odváděny z hlavy kolony ve formě par. Takže uhlovodíky jsou rozděleny do frakcí v závislosti na jejich teplotě varu.
Lehké benzínové frakce (destiláty) oleje se odebírají z hlavy kolony a z horních desek. Takové frakce s rozmezím varu od 30 do 180...205 °C po čištění jsou nedílnou součástí mnoha komerčních automobilových benzinů. Níže je vybrán petrolejový destilát, který se po přečištění používá jako palivo pro proudové letecké motory. Ještě níže se odstraňuje destilát plynového oleje, který se po vyčištění používá jako palivo pro dieselové motory.
Takto se těží ropa
Topný olej zbylý po přímé destilaci oleje se v závislosti na jeho složení používá buď přímo ve formě paliva (pecní olej) nebo jako surovina pro krakovací jednotky, nebo se podrobí další separaci na ropné frakce ve vakuové destilaci sloupec. V druhém případě se topný olej znovu zahřeje v trubkové peci na 420...430°C a přivádí do destilační kolony pracující ve vakuu (zbytkový tlak 50...100 mm Hg). Bod varu uhlovodíků klesá s poklesem tlaku, což umožňuje odpařování těžkých uhlovodíků obsažených v topném oleji bez rozkladu. Při vakuové destilaci topného oleje je z hlavy kolony odebírán destilát motorové nafty, který slouží jako surovina pro katalytické krakování. Vybírají se následující olejové frakce:
- vřeteno;
- stroj;
- automatický rybolov;
- válec.
Všechny tyto frakce se po příslušném čištění používají k přípravě komerčních olejů. Ze dna kolony se odebírá neodpařená část topného oleje - polodehet nebo dehet. Z těchto zbytků se hloubkovým čištěním vyrábí tzv. vysokoviskózní. zbytkové oleje.
Dlouho rovnou destilace oleje byl jediný způsob zpracování ropy, ale s rostoucí poptávkou po benzínu se jeho účinnost (20...25 % výtěžnosti benzínu) stávala nedostatečná. V roce 1875 byl navržen proces rozkladu těžkých ropných uhlovodíků při vysokých teplotách. V průmyslu se tomuto procesu říkalo praskání, což znamená štěpení, štěpení.
Tepelné praskání
Složení automobilového benzínu zahrnuje uhlovodíky se 4...12 atomy uhlíku, 12...25 - naftu. palivo, 25...70 - olej. V souladu s nárůstem počtu atomů se zvyšuje molekulová hmotnost. Rafinace ropy krakováním rozkládá těžké molekuly na lehčí a přeměňuje je na snadno vroucí uhlovodíky za vzniku frakcí benzínu, petroleje a nafty.
V roce 1900 Rusko produkovalo více než polovinu světové produkce ropy.
Tepelné krakování se dělí na plynnou fázi a kapalnou fázi:
- krakování v parní fázi– olej se zahřeje na 520...550°C při tlaku 2...6 atm. Nyní se nepoužívá kvůli nízké produktivitě a vysokému obsahu (40 %) nenasycených uhlovodíků v konečném produktu, které snadno oxidují a tvoří pryskyřice;
- krakování v kapalné fázi– teplota ohřevu oleje 480...500°C při tlaku 20...50 atm. Zvyšuje se produktivita, klesá množství (25...30 %) nenasycených uhlovodíků. Benzínové frakce z tepelného krakování se používají jako součást komerčního automobilového benzinu. Paliva pro termické krakování se vyznačují nízkou chemickou stabilitou, která je zlepšena zaváděním speciálních antioxidačních přísad do paliva. Výtěžnost benzínu je 70 % z ropy, 30 % z topného oleje.
Katalytické krakování
Rafinace ropy katalytické krakování– pokročilejší technologický proces. Při katalytickém krakování se těžké molekuly ropných uhlovodíků štěpí při teplotě 430...530°C při tlaku blízkém atmosférickému za přítomnosti katalyzátorů. Katalyzátor řídí proces a podporuje izomeraci nasycených uhlovodíků a konverzi z nenasycených na nasycené. Benzín pro katalytické krakování má vysokou odolnost proti výbuchu a chemickou stabilitu. Výtěžnost benzínu je až 78 % z ropy a kvalita je výrazně vyšší než u tepelného krakování. Jako katalyzátory se používají hlinitokřemičitany obsahující oxidy Si a Al, katalyzátory obsahující oxidy mědi, manganu, Co, Ni a platinový katalyzátor.
Hydrokrakování
Rafinace ropy je druh katalytického krakování. Proces rozkladu těžkých surovin probíhá za přítomnosti vodíku při teplotě 420...500°C a tlaku 200 atm. Proces probíhá ve speciálním reaktoru s přídavkem katalyzátorů (oxidy W, Mo, Pt). V důsledku hydrokrakování se získává palivo pro proudové motory.
Katalytické reformování
Rafinace ropy katalytické reformování spočívá v aromatizaci benzinových frakcí v důsledku katalytické přeměny naftenických a parafinových uhlovodíků na aromatické. Kromě aromatizace mohou molekuly parafinových uhlovodíků podléhat izomeraci, nejtěžší uhlovodíky lze štěpit na menší.
Největší vliv na ceny pohonných hmot má ropa
Jako suroviny pro zpracování se používají benzinové frakce přímé destilace ropy, které se odpařují při teplotě 540°C a tlaku 30 atm. v přítomnosti vodíku prochází reakční komorou naplněnou katalyzátorem (oxid molybdenu a oxid hlinitý). Výsledkem je, že se získá benzín s obsahem aromatických uhlovodíků 40...50 %. Při změně technologického postupu lze zvýšit počet aromatických uhlovodíků až na 80 %. Přítomnost vodíku zvyšuje životnost katalyzátoru.
Pyrolýza
Rafinace ropy pyrolýza– jedná se o tepelný rozklad ropných uhlovodíků ve speciálních zařízeních nebo plynových generátorech při teplotě 650 °C. Používá se k výrobě aromatických uhlovodíků a plynu. Jako suroviny lze použít ropu i topný olej, ale nejvyšší výtěžnost aromatických uhlovodíků je pozorována při pyrolýze lehkých frakcí ropy. Výtěžek: 50 % plynu, 45 % dehtu, 5 % sazí. Aromatické uhlovodíky se z pryskyřice získávají rektifikací.
Takže jsme přišli na to, jak se to dělá. Níže se můžete podívat na krátké video o tom, jak zvýšit oktanové číslo benzínu a získat směsná paliva,
Od okamžiku, kdy ropa a ropné produkty z ní získané dorazí do rafinérie, procházejí následujícími hlavními fázemi:
1. Příprava oleje ke zpracování.
2. Primární rafinace ropy.
3. Recyklace oleje.
4. Čištění ropných produktů.
Diagram odrážející vztah těchto fází je znázorněn na Obr. 4.1.1.
Příprava oleje na rafinaci spočívá v jeho dodatečné dehydrataci a odsolení. Potřeba dalšího školení je způsobena skutečností, že pro zajištění vysokého výkonu zařízení na rafinaci ropy je vyžadují
Rýže. 4.1.1. Technologické toky moderní rafinérie (zjednodušené schéma): I- příprava oleje
pro zpracování; II- primární destilace ropy; III- recyklace oleje; IV- čištění
ropných produktů
Kapitola 4. Zpracování ropy, plynu a uhlovodíkových surovin 173
Podávejte suroviny s obsahem soli maximálně 6 g/l a 0,2 % vody. Ropa vstupující do ropné rafinérie je proto podrobena dodatečné dehydrataci a odsolování.
Uvedení obsahu vody a soli na požadované hodnoty se provádí v elektrických odsolovacích jednotkách (EDU) následovně. Olej je čerpán v několika proudech pomocí čerpadel přes ohřívače, kde je ohříván odpadní párou. Poté se do proudu přidá deemulgátor a olej vstupuje do usazovacích nádrží, kde se z něj odděluje voda. K vymytí solí se do oleje přidává alkalická voda. Jeho hlavní množství se pak separuje v elektrickém dehydrátoru prvního stupně. Konečná dehydratace oleje se provádí v elektrickém dehydrátoru druhého stupně.
Rafinace ropy začíná s jeho destilace(primární rafinace ropy). Ropa je komplexní směs velkého množství vzájemně rozpustných uhlovodíků s různými teplotami varu. Při destilaci, zvyšování teploty, se z ropy uvolňují uhlovodíky, které se v různých teplotních rozsazích vyvařují.
K získání těchto zlomků se používá proces tzv náprava a provedeno v destilační kolona. Destilační kolona je vertikální válcová aparatura o výšce 20...30 m a průměru 2...4 m. Vnitřek kolony je rozdělen na samostatné oddíly velkým počtem horizontálních kotoučů, které mají otvory pro průchod olejových par jimi. Kapalina se pohybuje odtokovými trubkami.
Před přečerpáním do destilační kolony se olej zahřeje v trubkové peci na teplotu 350...360 °C. V tomto případě lehké uhlovodíky, benzín, petrolej a naftové frakce přecházejí do parního stavu a kapalná fáze s bodem varu nad 350 ° C je topný olej.
Po vstupu této směsi do destilační kolony stéká topný olej dolů a uhlovodíky v parním stavu stoupají nahoru. Navíc páry uhlovodíků stoupají vzhůru a odpařují se z topného oleje, zahřátého ve spodní části kolony na 350 °C.
Uhlovodíkové páry stoupají vzhůru a postupně se ochlazují v důsledku kontaktu s kapalinou (zavlažování) přiváděnou shora. Proto se jejich teplota v horní části kolony vyrovná
174 Část I. Základy podnikání s ropou a plynem
Jak se olejové páry ochlazují, odpovídající uhlovodíky kondenzují. Technologický postup je navržen tak, že benzinová frakce kondenzuje úplně nahoře na koloně, petrolejová frakce dole a frakce motorové nafty je ještě nižší. Nezkondenzované páry jsou posílány do plynové frakcionace, kde se z nich vyrábí suchý plyn (metan, etan), propan, butan a benzinová frakce.
Destilace oleje pro získání specifikovaných frakcí (podle varianty paliva) se provádí v atmosférických trubkových jednotkách (AT). Pro hlubší rafinaci ropy se používají atmosféricko-vakuové trubkové jednotky (AVT), které mají kromě atmosférické vakuové jednotky, kde se z topného oleje oddělují ropné frakce (destiláty) a vakuový plynový olej, přičemž dehet zůstává jako zbytek.
Metody recyklace ropy se dělí na dvě skupiny – tepelné a katalytické.
NA tepelné metody zahrnují tepelné krakování, koksování a pyrolýzu.
Tepelné krakování je proces rozkladu vysokomolekulárních uhlovodíků na lehčí při teplotě 470...540 °C a tlaku 4...6 MPa. Surovinou pro tepelné krakování je topný olej a další těžké ropné zbytky. Při vysokých teplotách a tlacích se rozkládají molekuly surovin s dlouhým řetězcem. Reakční produkty se oddělují za vzniku palivových složek, plynu a krakovacího zbytku.
Koksování je forma tepelného krakování prováděná při teplotě 450...550 °C a tlaku 0,1...0,6 MPa. To produkuje plyn, benzín, petrolejové frakce a koks.
Pyrolýza je tepelné krakování prováděné při teplotě 750...900 °C a tlaku blízkém atmosférickému za účelem získání surovin pro petrochemický průmysl. Surovinou pro pyrolýzu jsou lehké uhlovodíky obsažené v plynech, primární benzín, tepelně krakovací petrolej a petrolejová frakce. Reakční produkty jsou separovány za vzniku jednotlivých nenasycených uhlovodíků (ethylen, propylen atd.). Aromatické uhlovodíky lze získat z kapalného zbytku, nazývaného pyrolýzní pryskyřice.
NA katalytické metody zahrnují katalytické krakování a reformování.
Katalytické krakování je proces rozkladu vysokomolekulárních uhlovodíků při teplotách 450...500 °C a tlaku
Kapitola 4. Zpracování ropy, plynu a uhlovodíkových surovin 175
0,2 MPa za přítomnosti katalyzátorů - látek, které urychlují krakovací reakci a umožňují její provádění při nižších tlacích než při tepelném krakování.
Jako katalyzátory se používají hlavně hlinitokřemičitany a zeolity.
Surovinou pro katalytické krakování jsou vakuový plynový olej, dále produkty tepelného krakování a koksování topného oleje a dehtu. Výslednými produkty jsou plyn, benzín, koks, lehké a těžké plynové oleje.
Reformování je katalytický proces pro zpracování nízkooktanových benzinových frakcí, prováděný při teplotě asi 500 °C a tlaku 2...4 MPa. V důsledku strukturních přeměn se oktanové číslo uhlovodíků v katalytické kompozici prudce zvyšuje. Tento katalyzátor je hlavní vysokooktanovou složkou komerčního automobilového benzínu. Kromě toho lze z katalyzátoru izolovat aromatické uhlovodíky (benzen, toluen, ethylbenzen, xyleny).
Hydrogenace jsou procesy zpracování ropných frakcí za přítomnosti vodíku přiváděného do systému zvenčí. Hydrogenační procesy probíhají za přítomnosti katalyzátorů při teplotě 260...430 °C a tlaku 2...32 MPa.
Využití hydrogenačních procesů umožňuje prohloubit rafinaci ropy, zajistit zvýšení výtěžnosti lehkých ropných produktů a také odstranění nežádoucích nečistot síry, kyslíku a dusíku (hydrorafinace).
Frakce (destiláty) získané při primární a sekundární rafinaci ropy obsahují různé nečistoty. Složení a koncentrace nečistot obsažených v destilátech závisí na druhu použitých surovin, použitém procesu zpracování a technologickém režimu zařízení. K odstranění škodlivých nečistot se destiláty podrobují čištění
Pro čištění lehkých ropných produktů Aplikují se následující procesy:
1) alkalické čištění (louhování);
2) acidobazické čištění;
3) odparafínování;
4) hydrogenační rafinace;
5) inhibice.
Alkalické čištění spočívá v ošetření benzínu, petroleje a naftových frakcí vodnými roztoky louhu nebo sody. V tomto případě se z benzínu odstraní sirovodík a
176 Část I. Základy podnikání s ropou a plynem
Typické merkaptany, z petroleje a motorové nafty - naftenové kyseliny.
Acidobazické čištění se používá k odstranění nenasycených a aromatických uhlovodíků a také pryskyřic z destilátů. Spočívá v ošetření produktu nejprve kyselinou sírovou a poté jeho neutralizaci vodným roztokem alkálie.
Odvoskování se používá ke snížení bodu tuhnutí motorové nafty a zahrnuje úpravu destilátu roztokem močoviny. Parafinové uhlovodíky tvoří při reakci s močovinou sloučeninu, která se nejprve oddělí od produktu a poté se zahřátím rozloží na parafín a močovinu.
Hydrorafinace se používá k odstranění sloučenin síry z benzinu, petroleje a naftových frakcí. K tomu se do systému zavádí vodík při teplotě 350...430 °C a tlaku 3...7 MPa v přítomnosti katalyzátoru. Vytěsňuje síru ve formě sirovodíku.
Hydrorafinace se také používá k čištění produktů sekundárního původu od nenasycených sloučenin.
Inhibice se používá k potlačení oxidačních a polymeračních reakcí nenasycených uhlovodíků v tepelně krakovaném benzinu zavedením speciálních přísad.
Pro čištění mazacího oleje Používají se následující procesy:
1) selektivní čištění rozpouštědly;
2) odparafínování;
3) hydrogenační rafinace;
4) odasfaltování;
5) alkalické čištění.
Selektivní rozpouštědla jsou látky, které mají schopnost extrahovat z ropného produktu při určité teplotě pouze určité složky, aniž by rozpouštěly jiné složky nebo se v nich rozpouštěly.
Čištění se provádí v extrakčních kolonách, které jsou buď uvnitř duté, nebo s různými typy náplní či pater.
K čištění olejů se používají tato rozpouštědla: furfural, fenol, propan, aceton, benzen, toluen atd. S jejich pomocí se z olejů odstraňují pryskyřice, asfalteny, aromatické uhlovodíky a pevné parafinové uhlovodíky.
V důsledku selektivního čištění vznikají dvě fáze: užitečné složky oleje (rafinát) a nežádoucí nečistoty (extrakt).
Selektivně rafinované rafináty získané z parafinového oleje a obsahující pevné uhlovodíky jsou podrobeny odparafínování.
Kapitola 4. Zpracování ropy, plynu a uhlovodíkových surovin 177
Porod. Pokud se tak nestane, pak když teplota klesne, oleje ztratí pohyblivost a stanou se nevhodnými pro použití.
Odvoskování se provádí filtrací po předběžném ochlazení produktu zředěného rozpouštědlem.
Účelem hydrorafinace je zlepšit barvu a stabilitu olejů, zvýšit jejich viskozitně-teplotní vlastnosti a snížit obsah koksování a síry. Podstatou tohoto procesu je působení vodíku na ropnou frakci za přítomnosti katalyzátoru při teplotě, která způsobuje rozklad síry a dalších sloučenin.
Odasfaltování polodehtů se provádí s cílem jejich vyčištění od asfaltopryskyřičných látek. K oddělení polodehtu na odasfaltovaný olej (ropná frakce) a asfalt se používá extrakce lehkými uhlovodíky (například zkapalněným propanem).
Alkalické čištění se používá k odstranění naftenových kyselin a merkaptanů z olejů a také k neutralizaci kyseliny sírové a produktů její interakce s uhlovodíky zbylými po odasfaltování.
Související informace.
Ropa je komplexní látka skládající se ze vzájemně rozpustných organických látek (uhlovodíků). Kromě toho má každá jednotlivá látka svou vlastní molekulovou hmotnost a bod varu.
Surová ropa ve formě, ve které se těží, je pro člověka k ničemu a lze z ní vytěžit jen malé množství plynu. Pro získání dalších druhů ropných produktů se ropa opakovaně destiluje přes speciální zařízení.
Při první destilaci dochází k separaci látek obsažených v oleji do samostatných frakcí, což dále přispívá ke vzniku benzinu, motorové nafty a různých motorových olejů.
Zařízení pro primární rafinaci ropy
Primární zpracování oleje začíná jeho příchodem do zařízení ELOU-AVT. Není to zdaleka jediná a ne poslední instalace nutná k získání vysoce kvalitního produktu, ale účinnost zbývajících článků technologického řetězce závisí na práci této konkrétní sekce. Zařízení pro primární rafinaci ropy jsou základem existence všech společností na zpracování ropy na světě.
Právě za podmínek primární destilace ropy se uvolňují všechny složky motorového paliva, mazací oleje, suroviny pro proces sekundární rafinace a petrochemie. Provoz této jednotky určuje jak množství a kvalitu složek paliva, mazacích olejů, tak technicko-ekonomické ukazatele, jejichž znalost je nezbytná pro následné čistící procesy.
Standardní instalace ELOU-AVT se skládá z následujících bloků:
- elektrická odsolovací jednotka (EDU);
- atmosférický;
- vakuum;
- stabilizace;
- rektifikace (sekundární destilace);
- alkalizující.
Každý blok je zodpovědný za zvýraznění konkrétní frakce.
Proces rafinace ropy
Čerstvě vytěžený olej se dělí na frakce. K tomu se využívá rozdílu v bodu varu jeho jednotlivých složek a speciálního vybavení - instalace.
Ropa se dopravuje do jednotky ELOU, kde se z ní oddělují soli a voda. Odsolený produkt se zahřeje a pošle do atmosférické destilační jednotky, ve které se olej částečně doplní, rozdělí na spodní a horní produkty.
Odebíraný olej ze dna je přesměrován do hlavní atmosférické kolony, kde se oddělují frakce petroleje, lehké nafty a těžké nafty.
Pokud vakuová jednotka nefunguje, pak se topný olej stává součástí komoditní základny. Po zapnutí vakuové jednotky se tento produkt zahřeje, vstoupí do vakuové kolony a oddělí se z něj lehký vakuový plynový olej, těžký vakuový plynový olej, zatemněný produkt a dehet.
Horní produkty benzinové frakce jsou smíchány, zbaveny vody a plynů a převedeny do stabilizační komory. Horní část látky se ochladí, načež se odpaří jako kondenzát nebo plyn a spodní část se odešle na sekundární destilaci, aby se rozdělil na užší frakce.
Technologie rafinace ropy
Aby se snížily náklady na rafinaci ropy spojené se ztrátou lehkých komponent a opotřebením zpracovatelského zařízení, je veškerý olej podroben předúpravě, jejíž podstatou je zničení olejových emulzí mechanickými, chemickými nebo elektrickými prostředky.
Každý podnik používá svou vlastní metodu rafinace ropy, ale obecná šablona zůstává stejná pro všechny organizace zapojené do této oblasti.
Proces rafinace je extrémně pracný a zdlouhavý, je to způsobeno především katastrofálním poklesem množství lehké (dobře zpracované) ropy na planetě.
Těžká ropa je náročná na zpracování, ale každým rokem dochází k novým objevům v této oblasti, a tak přibývá efektivních způsobů a metod práce s tímto produktem.
Chemické zpracování ropy a plynu
Výsledné zlomky lze převést na sebe, k tomu stačí:
- použijte metodu krakování - velké uhlovodíky se rozkládají na malé;
- sjednotit frakce - provést opačný proces, kombinující malé uhlovodíky do velkých;
- provádět hydrotermální změny - přeskupovat, vyměňovat, kombinovat části uhlovodíků, abyste získali požadovaný výsledek.
Během procesu krakování se velké sacharidy štěpí na malé. Tento proces je usnadněn katalyzátory a vysokou teplotou. Ke slučování malých uhlovodíků se používá speciální katalyzátor. Po dokončení kombinace se uvolňuje plynný vodík, který slouží i pro komerční účely.
Pro vytvoření jiné frakce nebo struktury se molekuly ve zbývajících frakcích přeskupí. To se provádí během alkylace - smíchání propylenu a butylenu (nízkomolekulární sloučeniny) s kyselinou fluorovodíkovou (katalyzátor). Výsledkem jsou vysokooktanové uhlovodíky používané ke zvýšení oktanového čísla v benzínových směsích.
Primární technologie rafinace ropy
Primární rafinace ropy pomáhá rozdělit ji na frakce, aniž by to ovlivnilo chemické vlastnosti jednotlivých složek. Technologie tohoto procesu není zaměřena na radikální změnu strukturní struktury látek na různých úrovních, ale na studium jejich chemického složení.
Při použití speciálních přístrojů a instalací se od oleje dodávaného do výroby oddělují:
- benzínové frakce (bod varu je nastaven individuálně v závislosti na technologickém účelu - získávání benzínu pro automobily, letadla a další typy zařízení);
- petrolejové frakce (petrolej se používá jako motorové palivo a osvětlovací systémy);
- frakce plynového oleje (nafta);
- dehet;
- topný olej
Separace na frakce je prvním krokem při čištění oleje od různých typů nečistot. Pro získání skutečně kvalitního produktu je nutné sekundární čištění a hloubkové zpracování všech frakcí.
Hluboká rafinace ropy
Hlubinná rafinace ropy zahrnuje zahrnutí již destilovaných a chemicky upravených frakcí do procesu rafinace.
Účelem úpravy je odstranění nečistot obsahujících organické sloučeniny, síru, dusík, kyslík, vodu, rozpuštěné kovy a anorganické soli. Při zpracování se frakce ředí kyselinou sírovou, která se z nich odstraní pomocí sirovodíkových praček, nebo vodíkem.
Zpracované a ochlazené frakce se smíchají za vzniku různých druhů paliva. Kvalita konečného produktu - benzín, motorová nafta, motorové oleje - závisí na hloubce zpracování.
Technik, technolog pro zpracování ropy a plynu
Odvětví zpracování ropy má významný dopad na různé oblasti společnosti. Profese technologa zpracování ropy a plynu je považována za jednu z nejprestižnějších a zároveň nejnebezpečnějších na světě.
Technologové jsou přímo zodpovědní za proces čištění, destilace a destilace ropy. Technolog zajišťuje, že kvalita produktu odpovídá stávajícím standardům. Je to technolog, který si ponechává právo zvolit pořadí operací prováděných při práci se zařízením, tento specialista je zodpovědný za jeho nastavení a volbu požadovaného režimu.
Technologové neustále:
- prozkoumat nové metody;
- aplikovat experimentální technologie zpracování v praxi;
- identifikovat příčiny technických chyb;
- hledat způsoby, jak předejít vzniklým problémům.
K práci technologa potřebujete nejen znalosti v ropném průmyslu, ale také matematické myšlení, vynalézavost, přesnost a preciznost.
Nové technologie pro primární a následnou rafinaci ropy na výstavě
Používání závodů ELOU v mnoha zemích je považováno za zastaralou metodu rafinace ropy.
Potřeba stavby speciálních pecí ze žáruvzdorných cihel se stává naléhavou. Uvnitř každé takové pece jsou trubky dlouhé několik kilometrů. Ropa jimi protéká rychlostí 2 metry za sekundu při teplotách až 325 stupňů Celsia.
Kondenzace a chlazení páry se provádí destilačními kolonami. Konečný produkt vstupuje do série nádrží. Proces je nepřetržitý.
Na výstavě se můžete seznámit s moderními metodami práce s uhlovodíky "Neftegaz".
Během výstavy účastníci věnují zvláštní pozornost recyklaci produktů a používání metod, jako jsou:
- visbreaking;
- koksování zbytků těžké ropy;
- reformování;
- izomerace;
- alkylace.
Technologie rafinace ropy se každým rokem zlepšují. Na výstavě jsou k vidění nejnovější úspěchy v oboru.
Z produktů rafinace ropy a jejich dalšího chemického zpracování mícháním (slučováním) v požadovaném poměru se vyrábí četné a rozmanité ropné produkty, které lze rozdělit do následujících skupin:
1) paliva (benzín, petrolej, nafta a paliva pro kotle);
2) mazací oleje;
3) parafíny, ceresiny;
4) tuky;
5) bitumen;
7) suroviny pro petrochemickou a základní organickou syntézu;
8) jiné ropné produkty pro různé účely.
Ropná paliva se dělí na motorové nebo lehké ropné produkty používané pro spalování v motorech a kotlové oleje - pro spalování v pecích parních kotlů a v průmyslových pecích. První z nich se zase dělí na paliva karburátorů, motorové nafty a paliva pro motory proudových letadel.
Palivem karburátoru pro spalovací motory je benzín. Benzín V současnosti je nejdůležitějším ropným produktem, protože slouží jako palivo pro motory instalované v automobilech a vrtulových letadlech.
Letecký benzín je lehčí, jeho hustota je 0,73-0,76 g/cm 3, takže kip. 40-180 °C; automobil - těžší, jeho hustota je 0,74-0,77 g/cm 3, takže bal. 50-200 °C. Nejdůležitější vlastností benzínu jako paliva je jeho odolnost proti výbuchu.
Odolnost paliva karburátoru proti klepání je charakterizována oktanovým číslem a je stanovena ve speciálních instalacích porovnáním vzorků testovaného paliva se sadou referenčního paliva. Jako referenční paliva se používají směsi složené z isooktanu, který má vysoké antidetonační vlastnosti, a normálního heptanu, vysoce detonující látky. Detonační odolnost isooktanu se bere jako 100 a n-heptan jako nula. Oktanové číslo paliva se číselně rovná procentu isooktanu v referenční směsi, která exploduje stejně jako vzorek zkušebního paliva. Největší detonační odolnost mají vysoce rozvětvené alkany, stejně jako areny, naopak nejnižší normální alkany a cykloalkany s nerozvětvenými postranními řetězci. Normální alkeny mají vyšší oktanová čísla než normální alkany se stejným počtem atomů uhlíku. Oktanové číslo benzinu tedy závisí na relativním obsahu uhlovodíků uvedených tříd a jejich struktuře. Přímo destilovaný benzín z naftenických olejů má oktanová čísla 65-78 a z parafinových olejů - 40-60.
Odolnost benzínu vůči detonaci se velmi zvyšuje (o 10-20 oktanových jednotek), když se v něm rozpustí malé množství antidetonačního činidla. Jako antidetonační činidlo se používá velmi toxická látka tetraethylolovo (TEP) – Pb(C 2 H 5) 4. TES se obvykle zavádí ve formě směsi (ethylová kapalina) s ethylbromidem a a-chloronaftalenem, které pomáhají odstraňovat oxidy olova z motoru a přeměňují je na těkavé halogenidy. V současné době nachází tetraetylolovo stále menší využití, protože má škodlivý vliv na životní prostředí. Pro zvýšení oktanových čísel se nyní používají ekologicky šetrnější přísady: methyl-terc-butylether, molybdenové kompozice, alkyláty atd.
V kvalitu paliva pro motory dýchající vzduch Destilát získaný destilací oleje se používá při t.v. 150-250 0 C (tryskové palivo TS-1) nebo 150-280 0 C (palivo T-1).
V souvislosti s rostoucí prevalencí vznětových motorů v různých druzích dopravy nabývá každým rokem na významu motorová nafta . Pro vysokorychlostní (traktorové, dieselové lokomotivy a automobily) dieselové motory se používá destilační produkt parafinického oleje - plynový olej nebo jeho směs nebo motorová nafta s petrolejem (bp 200-350 0 C).
Schopnost motorové nafty zapálit se ve válci motoru je charakterizována jejím cetanovým číslem. Cetanové číslo je ukazatelem hořlavosti motorové nafty, číselně rovné (v %) obsahu cetanu (n-hexadekanu) v jeho směsi s a-methylnaftalenem, který je z hlediska hořlavosti v motoru ekvivalentní zkoušce palivo. Cetanové číslo cetanu se považuje za 100 a a-methylnaftalen se považuje za nulu. Cetanové číslo závisí na chemickém složení paliva: nejvyšší cetanové číslo je pro alkany, nejnižší pro cykloalkany a nejnižší pro areny. Čím vyšší je cetanové číslo, tím lepší je kvalita motorové nafty.
Paliva do kotlů připravuje se smícháním zbytkových produktů přímé destilace (topný olej, polodehet a dehet) se zbytkovými produkty tepelných a některých katalytických procesů.
NA plynná ropná paliva zahrnují související plyny a plyny získané při zpracování ropy a ropných produktů.
Druhá skupina ropných produktů - mazací (minerální) oleje; jejich účelem je vytvořit vrstvu maziva mezi kontaktními částmi strojů, obráběcích strojů a motorů.
Tímto způsobem je tření mezi částmi mechanismů nahrazeno vnitřním třením v mazivu. Proto je nejdůležitější vlastností mazacích olejů, spolu s bodem vzplanutí a bodem tuhnutí, jejich viskozita.
Mazací oleje se dělí podle oblastí použití: průmyslové - vřetenové, strojní atd.; pro spalovací motory - automobilové a traktorové oleje, letecké oleje apod.; přenos; turbína; kompresor; pro parní stroje; speciální oleje. Mazací oleje se vyrábějí smícháním rafinovaných zbytkových a destilačních olejů.
Pro moderní mechanismy a motory se mazací oleje používají pouze s přísadami - látkami, které zlepšují jejich výkon.
Z mazacích olejů získaných z parafinických olejů, aby nedocházelo k jejich tuhnutí při nízkých teplotách v důsledku uvolňování pevných vyšších alkanů (parafín), jsou odstraněny - odparafínování. Olej se nejčastěji rozpustí ve směsi methylethylketonu, benzenu a toluenu, ochladí na -20 nebo -40 0 C a filtruje tvrdý parafín, načež se směs rozpouštědel oddestiluje z oleje. Pro odparafinování motorové nafty se využívá i schopnosti močoviny tvořit s vyššími n-alkany těžko rozpustné komplexní sloučeniny, které se oddělují a rozkládají zahřátím na 60-75 0 C na močovinu a tekutý parafín.
Po vyčištění parafínový vosk Používá se jako izolant v elektrotechnice, k impregnaci zápalek a kůže a k výrobě svíček. Oxidací kyslíku ve vzduchu se přeměňuje na syntetické mastné kyseliny používané při výrobě mýdla. Fázením s mazacím olejem se získává vazelína, která se používá v lékařství a parfumerii.
Tekutý parafín po rozpuštění v benzinu se čistí zpracováním protiproudým pohyblivým pevným adsorbentem, aby se odstranily nečistoty aromatických uhlovodíků, a poté se rozpouštědlo oddestiluje. Používá se k získání vyšších mastných alkoholů.
Některé druhy mikroorganismů jsou schopny trávit parafín v přítomnosti roztoku solí obsahujících dusík, fosfor a draslík a na jejich základě syntetizovat protein. Masa mikroorganismů se oddělí odstředěním a použije se jako přísada do krmiva - protein-vitamínový koncentrát; je bohatý na různé vitamíny a protein obsahuje mnoho esenciálních aminokyselin.
Dispergováním zahušťovadel (Ca, Na nebo Al mýdla) v mazacích olejích se získávají mastovité produkty - tuky (solidol, konstalin aj.), slouží k mazání částí mechanismů pracujících za zvýšených teplot a tlaku a k ochraně kovových předmětů před korozí.
Ropné bitumeny získané oxidací dehtů pryskyřičných olejů, jakož i smícháním s asfalty. Bitumen jsou pevné nebo kapalné ve vodě nerozpustné materiály.
Koksováním zbytkových produktů rafinace ropy ve speciálních kostkách nebo pecích se získává ropný koks . Koks je porézní pevná hmota od šedé po černou. Používá se jako tuhé palivo, dále při výrobě elektrod pro elektrické pece, různých výrobků pro elektrotechnický průmysl a pro výrobu umělého grafitu.
Kromě toho z produktů rafinace ropy získáváme:
1) osvětlovací petrolej;
2) rozpouštědla. Jako rozpouštědlo se používá benzín.
45-170 0 C), petrolether (fr. 40-70 0 C a 70-100 0 C), lakový benzín (fr. 165-200 0 C). Typicky se rozpouštědla získávají z přidružených ropných plynů v závodech na frakcionaci plynu, v závodech na destilaci primárního oleje a katalytickém reformování;
3) řezné kapaliny;
4) ropné kyseliny a jejich soli;
5) deemulgátory pro olejové emulze.
Ropné produkty. Z ropy se získávají tyto produkty: 1) kapalná a plynná paliva, 2) petroleje, 3) rozpouštědla, 4) mazací oleje, 5) tuky, 6) tuhé a polotuhé směsi uhlovodíků - parafín, ceresin, vazelína , 7) ropné bitumeny a smoly, 8) ropné kyseliny a jejich deriváty - mýdla, sulfonové kyseliny, mastné kyseliny atd., 9) jednotlivé uhlovodíky - etylen, propylen, metan, benzen, toluen, xylen a další, což jsou suroviny pro chemický průmysl.
Z hlediska rozsahu výroby mají dominantní postavení kapalná a plynná paliva, mazací oleje a v poslední době i jednotlivé uhlovodíky.
Ropná kapalná paliva se podle způsobu použití dělí na: 1) motorové benziny, 2) traktorové palivo, 3) motorová nafta, 4) kotlové palivo, 5) palivo pro proudové a proudové motory.
Motorové benziny se používají jako palivo pro pístové karburátorové motory se zážehovým zapalováním, kterými jsou vybaveny letadla, automobily, motocykly atd.
Benziny musí mít tyto vlastnosti: mít určité frakční složení, tlak nasycených par, detonační vlastnosti a chemickou stabilitu a nesmí korodovat zařízení.
Odvětví rafinace ropy vyrábí více než 500 druhů plynných, kapalných a pevných ropných produktů. Obvykle jsou klasifikovány podle účelu. Hlavní a nejznámější skupiny ropných produktů jsou:
Motorová paliva se v závislosti na provozním principu motoru dělí na: karburátor (letecký a automobilový benzín), proudová a nafta. Energetická paliva: paliva pro plynové turbíny a kotle. Ropné oleje: mazací a nemazací (nemazací oleje nejsou určeny k mazání, ale k použití jako pracovní kapaliny v brzdových systémech, transformátorech, kondenzátorech apod.). Kromě toho existují tyto skupiny ropných produktů: uhlík a pojivové materiály: ropný koks (používá se pro výrobu elektrod a korozivzdorných zařízení), bitumen (stavba silnic - ve formě asfaltu, stejně jako výroba elektrické a hydroizolační materiály) a ropné smoly (výroba elektrod).
Petrochemické suroviny: aromatické uhlovodíky (benzen, toluen, xyleny, naftalen aj., používané k výrobě barviv a léčiv, jako rozpouštědla), suroviny pro pyrolýzu - rozklad chemických sloučenin při zahřátí - parafíny a ceresiny (slouží kapalné parafíny jako suroviny pro získávání protein-vitaminových koncentrátů, syntetických mastných kyselin a povrchově aktivních látek).
Ropné produkty pro speciální účely se dělí na: tepelný plynový olej (suroviny pro výrobu sazí), tuky, petrolej, přísady do paliv a olejů, deemulgátory, elementární síru, vodík atd.
Stanovení chemické stability ropných produktů.
Chemická stabilita je tendence benzinu vytvářet pryskyřici a měnit své chemické složení během skladování a během provozu spalovacích motorů. Chemická stabilita je dána složením paliva a snižuje se v přítomnosti olefinů a diolefinů.
6) Jaká je příprava oleje na rafinaci?
Z čeho se ropné produkty čistí a za jakým účelem?
Hloubka rafinace ropy
Hloubka rafinace ropy (OPD) je ukazatel charakterizující efektivitu využití surovin.
V Rusku je HNP definován jako celkový výnos v procentech ropy ze všech ropných produktů, kromě nepřeměněného zbytku.
3a v zahraničí se hloubka rafinace ropy stanoví jako celkový výtěžek lehkých ropných produktů na ropu, tedy jako hloubka rafinace topného oleje.
Na základě hodnoty GPT lze nepřímo usuzovat na saturaci rafinérií sekundárními procesy a strukturu produkce ropných produktů. Rafinérie s vysokým podílem sekundárních procesů má možnost produkovat více ropných produktů na tunu suroviny, a tedy pro pokročilejší rafinaci ropy
Které zařízení je určeno k rozdělení ropy na frakce?
Přečtěte si také:
Dnes je hlavním přírodním zdrojem uhlovodíků ropa. První ropné rafinérie vznikaly právě v místech výroby, ale technická modernizace dopravních prostředků způsobila oddělení rafinace ropy od těžby ropy. Centra pro rafinaci ropy se stále častěji budují daleko od výrobních míst, v oblastech hromadné spotřeby ropných produktů nebo podél ropovodů.
Proces rafinace ropy
Rafinace ropy probíhá ve třech hlavních fázích:
- v první fázi je ropa rozdělena na frakce, které se liší rozsahem bodu varu (primární zpracování)
- další zpracování výsledných frakcí se provádí pomocí chemických přeměn v nich obsažených uhlovodíků za vzniku složek komerčních ropných produktů (recyklace)
- v poslední fázi se složky smíchají s přídavkem, je-li to nutné, různých přísad, za vzniku komerčních ropných produktů se stanovenými ukazateli kvality (komerční výroba).
Ropné rafinerie vyrábí motorová a kotlová paliva, zkapalněné plyny, různé druhy surovin pro petrochemické provozy, dále mazací, hydraulické a jiné oleje, bitumen, ropný koks a parafíny. Na základě použité technologie rafinace ropy vyrábějí rafinérie 5 až 40 druhů komerčních ropných produktů. Rafinace ropy je nepřetržitý proces, doba výroby mezi generálními opravami dosahuje v současných podmínkách cca 3 roky.
Primární rafinace ropy
Primární rafinační procesy nezahrnují chemické změny ropy a představují její fyzikální separaci na frakce. Na území Ruska jsou hlavní objemy zpracované ropy přiváděny do rafinérií z výrobních společností prostřednictvím hlavních ropovodů. Malé objemy ropy se přepravují po železnici. V zemích dovážejících ropu, které mají přístup k moři, se dodávky do přístavních rafinerií uskutečňují vodou.
Surová ropa obsahuje soli, které způsobují rychlou korozi procesního zařízení. Pro odstranění solí se olej smíchá s vodou, ve které se tyto soli rozpouštějí. Dále je olej dodáván do ELOU - elektrického odsolovacího zařízení. Odsolování se provádí v elektrických dehydrátorech. V podmínkách vysokonapěťového proudu (nad 25 kV) dochází k destrukci směsi vody a oleje (emulze), v důsledku čehož se voda hromadí na dně aparatury a je vypouštěna. To vše se děje při teplotách od 100 do 120°C. Ropa, ze které byly odstraněny soli, je dodávána z ELOU do atmosféricko-vakuové destilační aparatury, která se v ruských rafinériích nazývá AVT - atmospheric-vakuum tube. Proces AVT je rozdělen do dvou bloků – atmosférická a vakuová destilace.
Úkolem atmosférické destilace je vybrat lehké ropné frakce – benzín, petrolej a naftu, které vrou na 360°C. Objem jejich potenciální produkce dosahuje u ropy 45-60 %. Zbytek z atmosférické destilace je topný olej. Olej ohřátý v peci se dělí na samostatné frakce v destilační koloně, uvnitř které jsou kontaktní zařízení (desky). Přes tyto desky stoupají páry nahoru a kapalina stéká dolů. Výsledkem tohoto procesu je, že benzínová frakce je odstraněna v horní části kolony ve formě páry a páry petrolejové a naftové frakce jsou přeměněny na kondenzát v jiných částech kolony a odstraněny, zatímco topný olej ano. nemění svůj stav a je odčerpáván v kapalné formě ze dna kolony.
Úkolem vakuové destilace je vybrat olejové destiláty z topného oleje v rafinerii topného oleje a také širokou ropnou frakci (vakuový plynový olej) v rafinerii pohonných hmot. Na konci vakuové destilace zůstává dehet. Olejové frakce musí být vybírány ve vakuu, protože při teplotě asi 400 °C uhlovodíky podléhají tepelnému rozkladu (krakování) a konečný bod varu vakuového plynového oleje je 520 °C.
Z tohoto důvodu se destilace provádí za podmínek zbytkového tlaku 40-60 mm Hg. Art., v důsledku čehož maximální teplota v přístroji klesá na 360-380°C.
Benzínová frakce získaná v atmosférickém bloku obsahuje plyny (zejména propan a butan) v objemu, který překračuje požadavky na kvalitu a nelze ji použít ani jako složku automobilového benzínu, ani jako komerční primární benzín. Kromě toho rafinace ropy zaměřená na zvýšení oktanového čísla benzínu a výrobu aromatických uhlovodíků zahrnuje použití úzkých frakcí benzínu jako suroviny. Proto je nutné do procesu rafinace ropy zahrnout i destilaci zkapalněných plynů z benzinové frakce. Produkty primární rafinace ropy musí být chlazeny ve výměnících tepla, kde odevzdávají teplo studené surovině dodávané ke zpracování, čímž dochází k úspoře procesního paliva. High-tech primární zpracovatelská zařízení jsou nejčastěji kombinována a mohou provádět výše uvedené procesy v různých konfiguracích. Kapacita těchto zařízení dosahuje 3 až 6 milionů tun ropy ročně.
Recyklace ropy
Sekundární metody rafinace ropy zahrnují postupy, které jsou zaměřeny na zvýšení množství vyrobeného motorového paliva. Při těchto procesech dochází k chemické modifikaci molekul uhlovodíků obsažených v oleji, nejčastěji s jejich přeměnou na formy vhodnější pro oxidaci.
Všechny sekundární procesy jsou rozděleny do tří kategorií:
- prohlubování: různé druhy krakování, visbreaking, zpožděné koksování, tvorba bitumenu a další
- zušlechťování: reformování, hydrorafinace, izomerizace
- jiné, například těžba ropy, MTBE, alkylace, výroba aromatických uhlovodíků.
Praskání
Existují následující typy praskání:
- tepelný
- katalytický
- hydrokrakování.
Automobilový benzín obsahuje uhlovodíky se 4-12 atomy uhlíku, motorová nafta obsahuje uhlovodíky s 12-25 atomy a ropa obsahuje 25-70 atomů. S rostoucím počtem atomů roste i hmotnost molekul. Krakováním se těžké molekuly rozkládají na lehčí a přeměňují se na snadno vroucí uhlovodíky. V tomto případě se tvoří frakce benzínu, petroleje a nafty.
Při tepelném krakování existují:
- krakování v parní fázi, při kterém se olej zahřívá na 520-550°C a tlak 2-6 atm. Dnes je tato metoda zastaralá a nepoužívá se, protože se vyznačuje nízkou produktivitou a vysokým obsahem (až 40 %) nenasycených uhlovodíků v konečném produktu
- krakování v kapalné fázi se provádí při teplotě 480-500 °C a tlaku 20-50 atm. Zvyšuje se úroveň produktivity, klesá objem (25-30 %) nenasycených uhlovodíků. Benzínové frakce získané tepelným krakováním se používají jako součást komerčního automobilového benzinu. Paliva po tomto procesu mají nízkou chemickou stabilitu, kterou lze zlepšit přidáním speciálních antioxidačních přísad do paliva.
Katalytické krakování je pokročilejší technologický proces. Během tohoto procesu se těžké molekuly ropných uhlovodíků rozkládají za podmínek teploty 430-530 °C a tlaku, který se blíží atmosférickému za přítomnosti katalyzátorů. Úkolem katalyzátoru je řídit proces a podporovat izomeraci nasycených uhlovodíků a také konverzní reakci z nenasycených na nasycené. Takto získaný benzín se vyznačuje vysokou detonační odolností a chemickou stabilitou.
Kromě toho se používá podtyp katalytického krakování - hydrokrakování. Při tomto procesu dochází k rozkladu těžkých surovin za pomoci vodíku při teplotě 420-500°C a tlaku 200 atm. Reakce je možná pouze ve speciálním reaktoru za přítomnosti katalyzátorů (oxidy W, Mo, Pt). Výsledkem hydrokrakování je palivo pro proudové pohonné jednotky.
Při procesu katalytického reformování dochází k aromatizaci benzinových frakcí v důsledku katalytické přeměny naftenických a parafinových uhlovodíků na aromatické. Kromě aromatizace procházejí molekuly parafinových uhlovodíků izomerizací, nejtěžší uhlovodíky se štěpí na menší.
Ropné produkty
Každý ví, že ropa je cenná surovina používaná k výrobě paliva pro různá vozidla, například benzín a nafta pro automobily, letecký petrolej pro letecké proudové motory. Palivo je hlavním produktem rafinace ropy. U paliva však rafinace ropy nekončí. Dnes se z ropy vyrábí obrovské množství dalších užitečných komponent používaných ve zcela nečekaných věcech. V každodenním životě používáme podobné ropné produkty, ale neznáme jejich původ.
Nejoblíbenější je dnes polyethylen nebo plast. Miliony tun polyetylenového plastu se používají k výrobě plastových tašek, obalů na potraviny a dalšího spotřebního zboží.
Pravděpodobně všichni lidé někdy použili vazelínu. Vynalezl ji anglický chemik Robert Chesbrough, který byl nesmírně zvědavý a všímavý, díky čemuž mohl na konci 19. století rozeznat příznivé vlastnosti této látky ve zbytcích po rafinaci ropy. Dnes se vazelína používá v medicíně, v kosmetologii a dokonce jako potravinářská přísada.
Ženy používají kosmetiku, a rtěnku zvláště, tisíce let. Dříve rtěnka obsahovala různé škodlivé složky. Dnes má však řadu užitečných vlastností a jeho složení zahrnuje uhlovodíky: kapalný a pevný parafín, ceresin.
Dalším oblíbeným produktem, který obsahuje uhlovodíky, jsou žvýkačky.
Je založen nejen na přírodních složkách, ale také na polyetylenových a parafínových pryskyřicích. Vzhledem k tomu, že se žvýkačka skládá z polymerů získaných při rafinaci ropy, trvá extrémně dlouho, než se rozloží. Z tohoto důvodu není třeba vyhazovat žvýkačku na ulici, protože bude ležet v zemi mnoho let.
Snad nejunikátnějším materiálem získaným z ropy je nylon. Je těžké si představit moderní život bez nylonových punčochových kalhot. Nylon je velmi pevný a lehký materiál. Jen u punčocháčů její využití nekončí. Vyrábí se z něj prostředky na mytí nádobí a padáky. Tento polymer byl vynalezen v roce 1935 specialisty DuPont.
olej, rafinace oleje, rafinace oleje
Ropné produkty
Překvapivě, když začnete chápat, co se dnes vyrábí z ropy, ukáže se, že téměř všechno zboží, které používáme v každodenním životě, obsahuje ropné produkty. Takových produktů je asi 6000 a možná i víc. Tento článek uvádí pouze některé z nich.
Všichni víme, že ropa je surovinou pro získávání paliva pro naše vozidla (benzín a nafta pro automobily, letecký petrolej pro letecké proudové motory). Palivo je jedním z hlavních produktů, které se získávají z ropy. Kromě paliva ale ropa produkuje spoustu dalších užitečných složek, které se používají ve zcela nečekaných věcech. Tyto ropné produkty používáme v každodenním životě, aniž bychom přemýšleli o jejich původu.
Jedním z nejběžnějších ropných produktů je polyethylen nebo plast. Plast hraje v moderním světě nesmírně důležitou roli. Miliony tun polyetylenového plastu se používají k výrobě plastových sáčků, obalů na potraviny a dalších spotřebních produktů. Použití plastu je pohodlné, protože může mít jakýkoli požadovaný tvar. Vlastnosti plastových výrobků lze navíc také měnit podle stanovených podmínek.
Petrolatum je také známý a široce distribuovaný produkt. Vazelínu vynalezl anglický chemik Robert Chesbrough, který díky své zvědavosti a pozorování dokázal koncem 19. století rozeznat příznivé vlastnosti tohoto produktu ve zbytcích z rafinace ropy. Vazelína se dnes používá pro lékařské účely, v kosmetice a dokonce jako potravinářská přísada.
Rtěnka. Ženy používají kosmetiku obecně a rtěnku konkrétně už tisíce let. Dříve rtěnka často obsahovala škodlivé složky. Rtěnka má dnes díky rozvoji chemie nejen estetický, ale i hydratační, vyživující, protizánětlivý účinek. Jednou ze složek rtěnky jsou uhlovodíky: tekutý a tuhý parafín, ceresin a další.
Aspirin. Aspirin se již dlouho etabloval jako jeden z nejspolehlivějších a nejbezpečnějších léků. Ročně se spotřebuje několik miliard tablet aspirinu k úlevě od bolesti hlavy a horečky. Droga je také brána jako preventivní metoda v boji proti kardiovaskulárním onemocněním. Kyselina acetylsalicylová v kombinaci s chemickou látkou salicin poskytuje účinek zmírnění bolesti. Výroba aspirinu však začíná benzenem a uhlovodíky, což jsou deriváty ropných produktů.
Dalším běžným produktem obsahujícím uhlovodíky je žvýkačka. Základ žvýkaček je vyroben jak z přírodních složek, tak z polyetylenových a parafínových pryskyřic. Vzhledem k tomu, že žvýkačka využívá polymery odvozené od ropy, její rozklad trvá velmi dlouho. Žvýkačku byste proto neměli vyhazovat na ulici, jinak bude stejně jako igelitové sáčky ležet v zemi mnoho a mnoho let.
Oděvy odolné proti vráskám, který své vlastnosti získává přidáním polyesterových vláken do tkaniny.
Polyester je polymer získaný při rafinaci ropy. Vyrábí se ve formě vláken, fólie nebo plastu. Díky přídavku polyesteru získávají tkaniny užitné vlastnosti. Nemačkají se, snadno se perou, po vyprání se nevytahují ani nesráží.
Solární panely. Alternativní zdroje energie, jako jsou solární panely, jsou navrženy tak, aby nahradily neobnovitelné zdroje energie. Ale ironií osudu je, že jejich výroba vyžaduje také ropné produkty. Faktem je, že fotočlánky, které přeměňují sluneční energii na elektrickou energii, jsou aplikovány na panely vyrobené z ropných pryskyřic.
Dalším unikátním materiálem, který získáváme z ropy, je nylon. Miliony moderních žen nosí nylonové punčochové kalhoty pro pohodlí a pro udržení kroku s módními trendy. Nylon je pevné, lehké syntetické vlákno s širokým spektrem použití. Dnes se nylon používá při výrobě obrovského množství věcí, od prostředků na mytí nádobí až po padáky. Nylon se také používá v průmyslu pro výrobu pouzder, ložisek atd. Tento polymer byl vynalezen v roce 1935 v laboratoři DuPont.
Jako děti mnoho z nás používalo barevné parafínové tužky.
A to je také produkt rafinace ropy. Tyto tužky jsou vyrobeny z parafínových pryskyřic. Mimochodem, vyrábí se z nich i svíčky.