З моменту надходження на нафтопереробний завод нафту і одержувані з неї нафтопродукти проходять наступні основні етапи:
1. Підготовка нафти до переробки.
2. Первинна переробка нафти.
3. Вторинна переробка нафти.
4. Очищення нафтопродуктів.
Схема, що відображає взаємозв'язок цих етапів, наведена на рис. 4.1.1.
Підготовка нафти до переробки полягає в її додаткових-ном зневодненні і обессоливании. Необхідність додаткових-ної підготовки обумовлена тим, що для забезпечення високих поки-ників роботи установок з переробки нафти в них необхідно
Мал. 4.1.1. Технологічні потоки сучасного НПЗ (спрощена схема): I - підготовка нафти
до переробки; II - первинна перегонка нафти; III - вторинна переробка нафти; IV - очищення
нафтопродуктів
Глава 4. Переробка нафти, газу і вуглеводневої сировини 173
Доведення змісту води і солей до необхідних показників здійснюється на електрообессолівающіх установках (ЕЛОУ) сле-дмуть чином. Нафта декількома потоками за допомогою насосів прокачується через підігрівачі, де нагрівається відпрацьованим парою. Після цього в потік додається деемульгатор, і нафта посту-Пает в відстійники, де від неї відділяється вода. Для вимивання солей в нафту додають лужну воду. Основне її кількість потім від-деляют в Електродегідратори першого ступеня. Остаточне обез-вожіваніе нафти здійснюється в Електродегідратори другий сту-пені.
Переробка нафти починається з її перегонки (первинна пере-робка нафти). Нафта являє собою складну суміш великої кількості взаємно розчинних вуглеводнів, що мають відмінності-ні температури початку кипіння. В ході перегонки, підвищуючи темпе-ратуру, з нафти виділяють вуглеводні, що википають в різних інтервалах температур.
Для отримання даних фракцій застосовують процес, званий ректифікацією і здійснюваний в ректифікаційної колоні. Колона ректифікації є вертикальний ци-ліндріческій апарат висотою 20. 30 м і діаметром 2. 4 м. Внутріш-ність колони розділена на окремі відсіки великою кількістю горизонтальних дисків, в яких є отвори для перехожих-дення через них парів нафти. Рідина переміщається по зливним патрубкам.
Перед закачуванням в колону ректифікації нафту нагрівають в трубчастої печі до температури 350. 360 ° С. При цьому легкі вугле-водень, бензинова, гасова і дизельна фракції переходять в пароподібний стан, а рідка фаза з температурою кипіння вище 350 ° С являє собою мазут.
Після введення даної суміші в колону ректифікації мазут сте-кає вниз, а вуглеводні, що знаходяться в пароподібному стані, піднімаються вгору. Крім того, вгору піднімаються пари вуглеводні-пологів, випаровуються з мазуту, що нагрівається в нижній частині колон-ни до 350 "С.
Піднімаючись вгору, пари вуглеводнів за рахунок контакту з рідинно-стю (зрошенням), яка подається зверху, поступово охолоджуються. По-цьому їх температура у верхній частині колони стає рівною
174 Частина I. Основи нафтогазового справи
У міру остигання парів нафти конденсуються відповідні вуглеводні. Технологічний процес розрахований таким чином, що в самій верхній частині колони конденсується бензинова фракція, нижче - гасова, ще нижче - фракція дизельного палива. Несконденсировавшиеся пари направляються на газофракціонірова-ня, де з них отримують сухий газ (метан, етан), пропан, бутан і бензинову фракцію.
Перегонка нафти з метою отримання зазначених фракцій (по то-плівному варіанту) проводиться на атмосферних трубчастих уста-новки (AT). Для більш глибокої переробки нафти використовуються атмосферно-вакуумні трубчасті установки (АВТ), що мають кро-ме атмосферного вакуумний блок, де з мазуту виділяють масляної-ні фракції (дистиляти), вакуумний газойль, залишаючи поза стінами вузу гудрон.
Методи вторинної переробки нафти діляться на дві групи - термічні та каталітичні.
До термічним методам ставляться термічний крекінг, коксо-вання і піроліз.
Термічний крекінг - це процес розкладання Високомолек-лярних вуглеводнів на більш легкі при температурі 470. 540 ° С і тиску 4. 6 МПа. Сировиною для термічного крекінгу є ма-зут і інші важкі нафтові залишки. При високій температурі і тиску довголанцюгової молекули сировини розщеплюються. Продук-ти реакції поділяються з отриманням паливних компонентів, газу і крекінг-залишку.
Коксування - це форма термічного крекінгу, який здійснюють-го при температурі 450. 550 ° С і тиску 0,1. 0,6 МПа. При цьому по-променя газ, бензин, керосино-газойлеві фракції, а також кокс.
Піроліз - це термічний крекінг, що проводиться при темпера-турі 750. 900 ° С і тиску, близькому до атмосферного, з метою напів-чення сировини для нафтохімічної промисловості. Сировиною для пі-Роліз є легкі вуглеводні, що містяться в газах, бензи-ни первинної перегонки, гас термічного крекінгу, керосино-газойлевая фракція. Продукти реакції поділяються з по-отриманням індивідуальних ненасичених вуглеводнів (етилен, про-пиляння і ін.). З рідкого залишку, званого смолою піролізу, мо-гут бути вилучені ароматичні вуглеводні.
До каталітичним методам ставляться каталітичний крекінг, риформінг.
Каталітичний крекінг - це процес розкладання високомол-кулярной вуглеводнів при температурах 450. 500 ° С і тиску
Глава 4. Переробка нафти, газу і вуглеводневої сировини 175
0,2 МПа в присутності каталізаторів - речовин, що прискорюють реак-цію крекінгу і дозволяють здійснювати її при більш низьких, ніж при термічному крекінгу, тисках.
В якості каталізаторів використовуються, в основному, алюмосілі-кати і цеоліти.
Сировиною для каталітичного крекінгу є вакуумний га-зойль, а також продукти термічного крекінгу і коксування мазу-тов і гудронів. Отримувані продукти - газ, бензин, кокс, легкий і важкий газойлі.
Риформинг - це каталітичний процес переробки нізкоок-танов бензинових фракцій, здійснюваний при температурі око-ло 500 ° С і тиску 2. 4 МПа. В результаті структурних преобразо-ваний октанове число вуглеводнів в складі каталізата різко по-підвищується. Даний каталізата є основним високооктанових компонентом товарного автомобільного бензину. Крім того, з ка-талізата можуть бути виділені ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, етилбензол, ксилоли).
Гідрогенізаційного називаються процеси переробки неф-тяних фракцій у присутності водню, що вводиться в систему ззовні. Гідрогенізаційного процеси протікають в присутності каталізу-торів при температурі 260. 430 ° С і тиску 2. 32 МПа.
Застосування гідрогенізаційних процесів дозволяє поглибити переробку нафти, забезпечивши збільшення виходу світлих нафтопро-дуктів, а також видалити небажані домішки сірки, кисню, азоту (гідроочищення).
Фракції (дистиляти), одержувані в ході первинної та вторинної переробки нафти, містять в своєму складі різні домішки. Склад і концентрація домішок, що містяться в дистилятах, за-висять від виду використовуваного сировини, застосовуваного процесу його пере-ництва, технологічного режиму установки. Для видалення шкідливих домішок дистиляти піддаються очищенню.
Для очищення світлих нафтопродуктів застосовуються такі процеси:
1) лужне очищення (вилуговування);
2) кислотно-лужна очищення;
Лужне очищення полягає в обробці бензинових, керосино-вих і дизельних фракцій водними розчинами каустичної або каль-цінірованной соди. При цьому з бензинів видаляють сірководень і час-
176 Частина I. Основи нафтогазового справи
тично меркаптани, з гасу і дизельного палива - нафтенові кислоти.
Кислотно-лужна очищення застосовується з метою видалення з дис-тіллятов ненасичених і ароматичних вуглеводнів, а також смол. Полягає вона в обробці продукту спочатку сірчаною кислотою, а потім - в її нейтралізації водним розчином лугу.
Депарафінізація використовується для зниження температури за-стиванія дизельних палив і полягає в обробці дистиляту розчином карбаміду. В ході реакції парафінові вуглеводні об-роззують з карбамідом з'єднання, яке спочатку відділяється від про-дукт, а потім при нагріванні розкладається на парафін і карбамід.
Гидроочистка застосовується для видалення сірчистих сполучень з бензинових, гасових і дизельних фракцій. Для цього в систему при температурі 350. 430 ° С і тиску 3. 7 МПа в присутності ката-лизатор вводять водень. Він витісняє сірку у вигляді сірководню.
Гідроочищення застосовують також для очищення продуктів вторинно го походження від ненасичених сполук.
Інгібування застосовується для придушення реакцій окислення і полімеризації ненасичених вуглеводнів в бензинах тримаючи-ського крекінгу шляхом введення спеціальних добавок.
Для очищення мастил застосовують такі процеси:
1) селективну очистку розчинниками;
5) лужне очищення.
Селективними розчинниками називають речовини, які про-ладают здатністю витягувати при певній температурі з нафтопродукту тільки якісь певні компоненти, які не рас-творити інших компонентів і не розчиняючись в них.
Очищення проводиться в екстракційних колонах, які б-вают або порожніми всередині, або з насадкою або тарілками різному-го типу.
Для очищення масел застосовують такі розчинники: фурфу-рол, фенол, пропан, ацетон, бензол, толуол і ін. З їх допомогою з масел видаляють смоли, асфальтени, ароматичні вуглеводні і тверді парафінові вуглеводні.
В результаті селективного очищення утворюються дві фази: корисні компоненти масла (рафінат) і небажані домішки (екстракт).
Депарафінізації піддають рафінати селективного очищення, по-лучанин з парафінистої нафти і містять тверді углеводо-
Глава 4. Переробка нафти, газу і вуглеводневої сировини 177
пологи. Якщо цього не зробити, то при зниженні температури масла втрачають рухливість і стають непридатними для експлуатації.
Депарафінізація здійснюється фільтрацією після попередньо-ного охолодження продукту, розведеного розчинником.
Метою гідроочищення є поліпшення кольору і стабільності ма-сіл, підвищення їх в'язкісно-температурних властивостей, зниження кок-суемості і вмісту сірки. Сутність даного процесу укладаючи-ється у впливі водню на масляну фракцію в присутності ка-талізатора при температурі, що викликає розпад сірчистих і інших з'єднань.
Деасфальтизації напівгудрон проводиться з метою їх очищення від асфальто-смолистих речовин. Для поділу напівгудрон на де-асфальтізат (масляна фракція) і асфальт застосовується екстракція легкими вуглеводнями (наприклад, скрапленим пропаном).
Лужне очищення застосовується для видалення з масел нафтено-вих кислот, меркаптанів, а також для нейтралізації сірчаної кисло-ти і продуктів її взаємодії з вуглеводнями, які залишаються після деасфальтизації.