Термічна переробка нафти

Нафта і одержувані її переробкою продукти служать важливим рідким паливом та цінною хімічною сировиною.

Спочатку нафта проходить первинну обробку, внаслідок якої очищається від механічних домішок (піску, глини), води та газів.

В подальшому практично вся нафта піддається перегонці на фракції. Це фізичний процес, оснований на різниці температур кипіння окремих фракцій вуглеводнів.

Переробку здійснюють в атмосферно-вакуумних установках (АВУ), які складаються з двох ректифікаційних колон (висотою до 50м, діаметром – до 6м).

Нафта, нагріта поточними газами до температури кипіння (біля 350°С), поступає у нижню частину ректифікаційної колони, яка працює під атмосферним тиском. Низько киплячі фракції перетворюються у пару і піднімаються дороги, а високо киплячі – мазут, стікають вниз колони.

Але рух парів догори не іде безперешкодно. Всередині колони установлені тарільчато-ковпачкові горизонтальні перегородки з отворами для проходу пару і рідини.

Пара вуглеводневих фракцій піднімається знизу догори, проходить через ковпачки і, пробулькуючи (барботуючи) через рідину, збагачується легко киплячими компонентами, при цьому проходить конденсація високо киплячих компонентів і стікання їх вниз. Пара піднімається на верхню тарілку, а рідина перетікає на нижню, процес конденсації і випаровування знову повторюється.

Пара з верхньої частини відбирається, направляється до холодильнику, конденсується і відводиться до сховищ.

По висоті колони відбираються фракції – дистиляти, що киплять при відповідних температурах: бензин: - до 170°С, біля 14,5%; лігроїн – 170-200°С – 7,5%; гас – 200-300°С – 18%; солярове масло – 300 - 350°С – 5%.

Залишок (55% маси нафти) – мазута, накопичується у нижній частині колони. При вмістові у ній сірки більше 1% - використовується як паливо.

При меншому вмістові сірки, мазут або розганяють у масляні компоненти, або піддають крекінгу для одержання додаткових кількостей бензину, гасо-солярної фракції та цінних вуглеводневих газів.

При одержанні з мазуту мастильних масел її піддають подальшій перегонці під вакуумом. Для цього нагріту до кипіння у печі (400-420°С) подають на розгонку до ректифікаційної колони, яка знаходиться під розрідженням (0,007 – 0,009мПа).

Внаслідок розгонки одержують мастильні масла: 10-12% веретенного, 5% машинного, 3% легкого та 7% важкого циліндрового..

Така первинна переробка нафти дає лише грубі фракції з невисоким виходом і низькою якістю.

Тому більшість цих фракцій піддають додатковій, вторинній термічній переробці, наприклад термічному крекінгу.

Крекінг мазуту ведуть у дві стадії, з метою зменшення утворення коксу.

1 стадія – при 450 - 470°С і тиску 2,5мПа.

2 стадія – збільшують тиск до 4,5мПа і при 500-520°С з середньої киплячої фракції одержують до 30-35% бензину.

На ряду з бензином утворюється до 55% крекінг-залишку і до 10-15% газів, які використовують для синтезу полімерів, одержання бензину та інших органічних сполук.

Крекінг-залишок може піддаватись коксуванню для одержання додаткової кількості моторного палива.

При необхідності отримання з нафтових фракцій газів і рідких ароматичних вуглеводів, застосовують піроліз.

Піроліз нафтових фракцій проходить у паровій фазі при атмосферному тискові 670-720°С. При цьому в гасової, солярової фракцій і газойлю одержують 50% газу, ароматичні вуглеводні та смолу.

Гази піролізу відрізняються від газів крекінгу підвищеним вмістом етилену, пропилену, бутадієну – вихідної сировини для органічного синтезу.

Природні гази також можуть піддаватися високотемпературним перетворенням – конверсії.

Парафінові вуглеводні (метан, етан, пропан, бутан) піддаються розкладанню на різні вуглеводні та водень при високій температурі (біля 1000°С), при цьому одержують ненасичені вуглеводні та водень.

Перспективним є процес прямого окислення метану у метанол і формальдегід при 440°С у присутності каталізаторів.

Важливим напрямком переробки вуглеводневих газів є полімеризація ненасичених вуглеводнів з одержанням полімерних матеріалів.

Запитання для самоперевірки:

1. Що таке паливо?

2. На які групи поділяється паливо за класифікацією?

3. На які групи поділяється тверде паливо?

4. На чому основані фізичні способи переробки палива?

5. Що таке піроліз? Його застосування?

6. Поняття крекінгу.

7. Характеристика термічного та каталітичного крекінгу.

8. Що являє собою гідрогенізація палива?

9. Суть коксування кам’яного вугілля.