2.2. Вторичные процессы переработки нефти

Производство катализаторов риформинга

Катализаторы риформинга производятся по многоступенчатой системе. Сначала подготавливают оксид алюминия. Затем наносят платину и прочие активные элементы. Потом идет сушка и прокаливание катализатора.

Ряд вариаций катализатора риформинга, включая те, которые содержат рений и иридий, подвергаются осерению и восстановлению. Последнее осуществляется с помощью установок каталитического риформинга.

Больше о риформинге нефтепродуктов можно узнать на ежегодной выставке «Нефтегаз», проходящей в Москве.

Запорно-регулирующая арматураСтраны входящие в опекСовременные тенденции повышения рациональности нефтедобычи

Применение в медицине и косметике

Производные нефти уже давно заняли своё место на прилавках аптек в качестве средств от аллергии, головной боли, повышенной температуры, инфекций и стресса. Не говоря уже о множестве ёмкостей, используемых в чисто медицинских целях, можно отдельно отметить перспективы создания целого класса пластмассовых протезов, изготовленных при помощи 3D-моделирования.

Ещё одно направление использования нефтепродуктов заключается в том, что современные представительницы прекрасного пола не обходятся без целого набора косметических средств нефтяного происхождения. Это лаки, тени, карандаши, красители, бижутерия и парфюм. Стандартного набора средств, являющихся отличным дополнением к одежде, обуви и галантерее, также изготовленных на основе нефти.

Понятно, что столь широкий спектр употребления продуктов нефтепереработки требует открытия всё новых и новых месторождений.

Месторождения в России и мире

Россия занимает восьмое место в мире по запасам нефти. Крупнейшие месторождения расположены в Западной Сибири, на территории республик Башкортостан и Татарстан, а также на Кавказе, в Красноярском крае, Астраханской области и острове Сахалин.

Мировые нефтяные месторождения географически распределены следующим образом:

Технология первичной переработки нефти

Первичная переработка нефти способствует разделению ее на фракции, без затрагивания химических особенностей отдельных компонентов. Технология данного процесса направлена не на кардинальное изменение структурного строения веществ на разных уровнях, а на изучение их химического состава.

В ходе применения специальных приборов и установок из поступившей на производство нефти выделяются:

• бензиновые фракции (температура кипения устанавливается индивидуально, в зависимости от технологической цели – получения бензина для машин, самолетов, иного рода техники);
• керосиновые фракции (керосин применяется в качестве моторного топлива и систем освещения);
• газойлевые фракции (дизельное топливо);
• гудрон;
• мазут.

Разделение на фракции является первым этапом по очистке нефти от различного рода примесей. Чтобы получить действительно качественный продукт, необходима вторичная очистка и глубокая переработка всех фракций.

Риформинг является важным процессом в современной химической промышленности. С помощью риформинга получают арены и создают высокооктановые компоненты автомобильных бензинов. Разработано много технологий, которые позволяют произвести этот процесс максимально эффективно.

Техник, технолог по переработке нефти и газа

Нефтеперерабатывающая отрасль оказывает значительное воздействие на разные сферы жизни общества. Профессия технолог по переработке нефти и газа считается одной из самых престижных и одновременно опасных в мире.

Технологи непосредственно отвечают за процесс очистки, перегонки и дистилляции нефти. Технолог следит за то, чтобы качество продукции соответствовало существующим стандартам. Именно за технологом остается право выбора последовательности совершенных операций при работе с оборудованием, этот специалист отвечает за его настройку и выбор нужного режима.

• изучают новые методы;
• применяют на практике опытные технологии переработки;
• выявляют причины технических ошибок;
• ищут способы предотвращения возникших проблем.

Для работы технологом необходимы не только знания в нефтедобывающей отрасли, но и математический склад ума, находчивость, точность и аккуратность.

Первичная переработка нефти

Нефть – сложная субстанция, состоящая из взаиморастворимых органических веществ (углеводородов). При этом у каждого отдельно взятого вещества есть собственный молекулярный вес и температура кипения.

Сырая нефть, в том виде, в каком ее добывают, бесполезна для человека, из нее можно извлечь лишь небольшое количество газа. Чтобы получить нефтепродукты иного рода, нефть неоднократно перегоняют через специальные устройства.

В процессе первой перегонки происходит разделение, входящих в состав нефти веществ на отдельные фракции, что в дальнейшем способствует появлению бензина, дизельного топлива, различных машинных масел.

Процессы переработки

Полученная в результате добычи нефть мало используется в чистом виде. Гораздо больший интерес представляют продукты её переработки – разнообразные виды топлива, а также исходные материалы для химической промышленности.

Первичные

Поступающее по трубопроводам или по железной дороге, а также транспортируемое водным путём с помощью танкеров сырьё, подвергается очистке и разделяется на фракции на нефтеперерабатывающих заводах. В этом и заключается суть первичной переработки.

Подготовка нефти

Доставленная на предприятия нефть содержит в своём составе примеси: газ, воду, твёрдые частицы, от которых необходимо избавиться. На этапе подготовки она подвергается:

• очистке от примесей механического происхождения,
• освобождению от углеводородов пониженной плотности (обычно – газообразных),
• обезвоживанию совместно с электрообессоливанием.

Атмосферная перегонка

Очищенная нефть поступает в цилиндрическую вертикальную (ректификационную) колонну, где подвергается воздействию пара, движущегося снизу вверх. В результате нагрева, доходящего до температуры достигающей 4000С, она разделяется на фракции:

• бензиновую,
• керосиновую,
• дизельную,
• жидкий мазут.

Вакуумная дистилляция

Вакуум-дистилляция применяется для выделения из мазута масляных дистиллятов и вакуумного газойля. Продукции, необходимой для выпуска топлива, масел, парафина и целого ряда продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Оставшаяся тяжёлая фракция представляет собой гудрон, служащий для производства таких строительных материалов как битум и мазут.

Вторичные

Так как продукция первичной переработки нефти не отличается необходимыми товарными свойствами, то для улучшения качества её подвергают вторичной переработке.

Процесс каталитического риформинга, в основе которого лежит просачивание жидкости сквозь слой платинового катализатора, предназначен для получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов.

Гидроочистка

Этот технологический процесс предназначен для снижения количества примесей под воздействием водорода. При этом уменьшается количество смол, асфальтенов, а также веществ, имеющих в своём составе большое количество кислорода.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг – один из основных процессов вторичной переработки нефти, имеющий целью: повышение октанового числа бензина, получение углеводородных газов и кокса. Суть его заключается в получении мелких молекул из более крупных соединений с помощью нагрева и применения катализатора.

Гидрокрекинг

Для получения дизельного топлива и одного из компонентов автомобильного бензина – бензина гидрокрекинга, осуществляется расщепление средней фракции вакуумной дистилляции (газойля) в присутствии значительного количества водорода.

Коксование

Процесс бескислородного нагрева тяжёлых нефтяных фракций остатков вторичной переработки носит название «коксование». Целью его является получения нефтяного кокса – продукта, имеющего высокую стойкость против воздействия коррозии.

Изомеризация

Получение изомерного углеводородного сырья для нефтехимии и ряда компонентов бензина не может обойтись без изомеризации – изменения молекулярной структуры вещества с сохранением его качественных и количественных параметров.

Алкилирование

Цель повышения октанового числа бензина заставила технологов разработать данный процесс использования малоценных крекинговых продуктов в качестве важных компонентов бензина. Суть его заключена в молекулярном воздействии на исходный материал с помощью алкилов – частиц предельных углеводородов.

Риформинг метана

Риформинг метана в сочетании с углекислым газом – многообещающий метод производства синтетического газа с добавление монооксида углерода из природного газа. Такой газ можно использовать для изготовления углеводородов, метанола, эфира диметила и синтеза Фишера-Тропша.

Применение углекислого газа как оксиданта для окисления низших алканов по парциальному принципу станет важным способом утилизации природного газа. Ведь природный газ в большинстве месторождений имеет углекислый газ вместе с метаном и другими алканами низшего порядка.

Утилизация желательна без выделения углекислого газа с помощью превращения метана и углекислого газа в приемлемые продукты или топливо.

Катализаторы сухого риформинга метана основываются на нанесенных системах на никеле или благородных металлах по типу платин, рутения и так далее.

Значительное препятствие для хорошего применения – образование углерода, дезактивирующего катализаторы, в особенности у никелевых систем. Но исходя из промышленной точки зрения имеет смысл применять катализаторы из никеля, которые резистентны по отношению к углеродным отложениям, по причине невысокой стоимости никеля.

Хранение и транспортировка

Для хранения нефти применяют специальные вертикальные резервуары надземного и подземного типов. Как правило, современные хранилища представляют собой хорошо организованные структуры – нефтебазы, предназначенные для приёмки и распределения нефти.

Транспортировка голубого топлива осуществляется с помощью:

• Нефтеналивных танкеров – судов ёмкостью до 30 000 тонн, перевозящих этот жидкий вид энергоресурса по морям и рекам.
• Нефтепроводов, позволяющих перемещать огромные объёмы нефти на значительные расстояния с минимумом затрат подземным способом.
• Железнодорожных цистерн, доставляющих нефть в незначительных объёмах в отдалённые местности.

Автомобильный вид транспорта экономически не выгоден для доставки сырой нефти, поэтому его используют для перевозки готовых нефтепродуктов конечным потребителям.

Новые технологии первичной и последующих переработок нефти на выставке

Использование ЭЛОУ установок во многих странах считается устаревшим способом переработки нефти.

Актуальным становится необходимость постройки специальных печей из огнеупорного кирпича. Внутри каждой такой печи имеются трубы, длиной в несколько километров. Нефть движется по ним со скоростью 2 метра в секунду при температуре до 325 градусов Цельсия.

Конденсация и охлаждение пара производится за счет ректификационных колонн. Конечный продукт поступает в серию резервуаров. Процесс непрерывен.

О современных методах работы с углеводородами можно узнать на выставке «Нефтегаз».

В ходе работы выставки участники уделяют особое внимание вторичной переработке продукта и использованию таких методов, как:

• висбрекинг;
• коксование нефтяных остатков тяжелого типа;
• риформинг;
• изомеризация;
• алкилирование.

Технологии переработки нефти улучшаются с каждым годом. Последние достижения в отрасли можно увидеть на выставке.

Сбор нефти с поверхности водыЛокализация и сбор нефти с поверхности почвыПорядок реализации сбыт нефти на экспорт

Переработка нефти и газа

Переработка нефти и газа представляет собой совокупность физических и химико-технологических процессов на нефтегазоперерабатывающих заводах(НПЗ) с целью получения товарных нефтепродуктов и полупродуктов для нефтехимической отрасли.

Основной единицей НПЗ является технологическая установка, позволяющая осуществить полный цикл соответствующего технологического процесса. Одной из основных задач НПЗ является непрерывная эксплуатация технологических установок и увеличение межремонтного цикла.ГК «Миррико» предлагает химические и технологические решения для снижения операционных затрат за счёт защиты от коррозии и нежелательных отложений оборудования производства и, тем самым, обеспечения бесперебойной работы технологического оборудования; минимизации отрицательного воздействия на природную среду; а также для улучшения качества товарных нефтепродуктов.

ПОСТАВКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ

Добытое углеводородное сырье (нефть, нефтяной и природный газ) проходит долгую цепочку преобразований: при помощи процесса переработки (первичного и вторичного) выделяются важные и ценные компоненты, из которых в дальнейшем будут получены пригодные к использованию нефтепродукты.Постоянное изменение состава сырья, увеличение доли высокосернистых нефтей, а также неудовлетворительное качество подготовки нефти на промыслах вызывает ряд проблем на установках первичной переработки нефти:

• недостаточная глубина обессоливания;
• усиление коррозионных процессов шлемовых трактов и конденсационно-холодильного оборудования (КХО).

Коррозионные процессы наблюдаются также и на установках вторичной переработки нефти, преимущественно на узлах фракционирования и аминовой очистки.

На технологических установках, где оказывается высокотемпературное воздействие на сырье (нагрев в печах, теплообменниках), а также имеется склонность сырья к полимеризации и образованию кокса, существенным фактором эффективной эксплуатации оборудования становится сохранение достаточной теплопередачи (закоксовывание печей, теплообменников). Кроме того, забивке коксовыми отложениями подвергаются и колонны фракционирования на установках висбрекинга и ультразвукового контроля.

Вышеперечисленные проблемы приводят к преждевременному выходу технологического оборудования из строя, что существенно снижает экономическую эффективность установки.

Для обеспечения эффективной химико-технологической защиты колонного и ёмкостного оборудования от коррозии, закоксовывания и снижения операционных затрат ГК «Миррико» предлагает поставку химических реагентов собственного производства:

Для очистки колонного и ёмкостного оборудования от загрязнений и нефтешламов ГК «Миррико» предлагает инновационную услугу «Роботизированный метод очистки резервуаров от отложений с дальнейшей переработкой и утилизацией» — мобильную автономную роботизированную установку MARTin. Модифицированный робот, входящий в состав комплекса, — мобильный, технически совершенный и легкий в управлении. презентацию по работе робота можно посмотреть здесь.

https://youtube.com/watch?v=STGa3jqCaeg%3Ffeature%3Doembed

Мобильная автономная роботизированная установка MARTin имеет ряд преимуществ перед ручным и механизированным методами очистки резервуаров: значительное сокращение сроков очистки и соответствие международным стандартам безопасности труда и охраны окружающей среды.

Для каталитических процессов ГК «Миррико» предлагает гранулированный катализатор крекинга Atren Cat™ собственного производства.

Бизнес-единица ГК «Миррико» «Сервис водооборотных систем» предлагает эффективные технологии для реагентной обработки водооборотных циклов нефтегазоперерабатывающих предприятий. Применение реагентов «Миррико» позволит снизить расход энергии, повысить эффективность теплопередачи и, как следствие, снизить эксплуатационные затраты на предприятии.

В целом оценить эффективность системы водного хозяйства, водооборотных циклов и систем водоподготовки на предприятии поможет услуга «Обследование оборудования водного хозяйства». По результатам аудита специалисты «Миррико» готовят рекомендации и разрабатывают концепцию модернизации или реконструкции водного хозяйства с учетом производственных мощностей нефтеперерабатывающего предприятия.

ПОСТАВКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА НЕФТЕПРОДУКТОВ

Для доведения качества товарных нефтепродуктов до соответствия требованиям действующих стандартов ГК «Миррико» предлагает химические реагенты собственного производства:

• депрессорные присадки для средних дистиллятов и мазутов;
• поглотители сероводорода в светлых и темных нефтепродуктах;

и пакет присадок для дизельного топлива:

• противоизносная — повышает смазывающую способность дизельных топлив;
• депрессорно-диспергирующая — улучшает низкотемпературные характеристики дизельных топлив, препятствует расслоению при холодном хранении;
• цетаноповышающая — способствует улучшению пусковых и эксплуатационных характеристик.

Преимущества работы с ГК «Миррико»

• Гарантия высокой эффективности реагентов для различных процессов нефтепереработки;
• Снижение затрат на реагенты благодаря использованию продуктов российского производства;
• Разработка и производство реагентов, сопоставимых с зарубежными аналогами по соотношению «цена-качество»;
• Комплексный подход к обслуживанию объектов нефтепереработки;
• Инжиниринговая компания, обладающая комплексом современных научно-исследовательских лабораторий.

Паровой риформинг

Паровой риформинг широко распространен при производстве искусственного газа, благодаря небольшой по массе углеводородов с добавлением водорода.

В качестве исходных материалов при паровом риформинге выступает природный сжиженный газ или сырая нефть. Эти вещества преобразуются через эндотермическую реакцию при водяном паре в синтетический газ в реакторах трубчатого вида.

Углеводородное сырье, прошедшее десульфацию, перемешивается с перегретым технологическим паром . При этом важно соблюдать такое соотношение между паром и углеродом, которое позволит произвести процесс риформинга.

После этого смесь газов подвергается нагреву, чтобы переправить ее в трубы риформинга с катализатором. Смесь проходит вниз через вертикальный ряд труб. Затем, попадая в нагретые снаружи трубы, смесь углеводородов и пара реагирует с образованием водорода и углеродной окиси согласно следующим уравнениям:

Для того чтобы в искусственном газе содержание метана было минимальным, и при этом максимально получался водород, а также не образовывался чистый углерод с осаждением на катализаторе, необходимо поддерживать определенное соотношение между паром и углеродом. Это соотношение должно быть больше, чем при теоретических расчетах.

За счет того, что главная реакция обладает эндотермическим тепловым балансом, нужное тепло вырабатывается нагревом извне. Горелки для нагрева располагаются на потолке камеры сгорания между трубами, и пламя подается вниз вертикально.

В качестве топлива применяется остаточный газ, вышедший из блока безнагревной адсорбции, плюс газ отопления, который отбирают на выходе из установки.

Дымовой газ затем охлаждается в зоне конвекции, вырабатывая пар.

Установки для первичной переработки нефти

Первичная переработка нефти начинается с ее поступления на установку ЭЛОУ-АВТ. Это далеко не единственная и не последняя установка, необходимая для получения качественного продукта, но от работы именно этой секции зависит эффективность остальных звеньев в технологической цепочке. Установки для первичной переработки нефти являются основой существования всех нефтеперерабатывающих компаний в мире.

Именно в условиях первичной перегонки нефти выделяются все компоненты моторного топлива, смазочные масла, сырье для вторичного процесса переработки и нефтехимии. От работы данного агрегата зависит и количеств, и качество топливных компонентов, смазочных масел, технико-экономические показатели, знание которых необходимо для последующих процессов очистки.

Стандартная установка ЭЛОУ-АВТ состоит из следующих блоков:

• электрообессоливающая установка (ЭЛОУ);
• атмосферного;
• вакуумного;
• стабилизационного;
• ректификационного (вторичная перегонка);
• защелачивающего.

Каждый из блоков отвечает за выделение определенной фракции.

Процесс каталитического риформинга

В процессе каталитического риформинга циклоалканы подвергаются изомеризации схожим с риформингом природного газа, а также дегидрированию до аренов и гидрокрекингу.

Циклоалканы, имеющие в составе шесть элементов, подвергаются изомеризации по механизму карбокатионного типа с дегидратацией в арены. Соотношение между скоростями реакций определяет трансформацию циклогексана в метилциклопентан.

При дегидрировании увеличивается скорость возникновения бензола при большей активности металла. При росте температуры арены будут выходить быстрее.

Гидрокрекинг шестичленных циклоалканов проходит по схеме алканов.

У пятичленных замещённых циклоалканов наблюдаются следующие реакции:

• изомеризация;
• дегидроизомеризация;
• раскрытие кольца (гидрокрекинг).

Арены превращаются по такой схеме: соединения без замещения устойчивы; метилзамещенные арены изомеризуются, а изомеризация ксилолов происходит с помощью карбкатионов.

Оптимальная температура проведения риформинга составляет 480-530 °С.

Процесс переработки нефти

Только что добытая нефть разделяется на фракции. Для этого используется разница в температуре кипения отдельных ее компонентов и специальное оборудование – установка.

Сырую нефть переправляют в блок ЭЛОУ, где из нее выделяют соли и воду. Обессоленный продукт подогревают и направляют в блок атмосферной перегонки, в котором нефть частичным образом отбензинивается, подразделяясь на нижние и верхние продукты.

Отбензиненная нефть из нижней части перенаправляется в основную атмосферную колонну, где происходит выделение керосиновой, легкой дизельной и тяжелой дизельной фракций.

Если вакуумный блок не работает, то мазут, становится частью товарно-сырьевой базы. В случае включения вакуумного блока данный продукт подогревается, поступает в вакуумную колону, и из него выделяется легкий вакуумный газойль, тяжелый вакуумный газойль, затемненный продукт, гудрон.

Верхние продукты бензиновой фракции перемешиваются, освобождаются от воды и газов, передаются в стабилизационную камеру. Верхняя часть вещества охлаждается, после чего испаряется, как конденсат, или газ, а нижняя направляется на вторичную перегонку для разделения на более узкие фракции.

Технология и оборудование риформинга

Риформинг проходит по следующей технологии:

• Сначала, природный газ в компримированном состоянии смешивается с продувочным аммиакосодержащим газом аммиачного цикла синтеза с технологическими целями.
• Смесь нагревается в дополнительном конвективном змеевике печи первого риформинга, затем ее подвергают очистке серой при низкой температуре.
• После этого, происходит смешивание с водяным паром повышенной температуры, подогрев в змеевике конвективного вида, находящегося в печи первичного риформинга.
• В конце смесь поступает в реакционные трубы в зону радиантной печи первичного риформинга.
• Утилизируется тепло дымовых газов из печи первичного риформинга в дополнительных змеевиках зоны конвекции с помощью подогрева обычного газа отпаренного конденсата колонны.

Техническая составляющая риформинга заключается в экономии потребления энергии, улучшения надежности и эксплуатационной безопасности.

Кроме того, за счет процесса происходит оптимизация всех стадий очистки с помощью серы и блока аппаратуры печи первичного риформинга, которая использует тепло для своей работы, повышение показателей выработки аммиака.

К оборудованию, которое используется для данного процесса:

• водородная установка;
• парогенератор;
• конвертер;
• нагреватель сырья;
• теплообменник;
• система очистки водорода.

Дополнительно могут использоваться и другие приспособления, улучшающие процесс по типу дополнительных теплообменников, конденсаторов и так далее.

Химическая переработка нефти и газа

Образовавшиеся фракции можно преобразовывать друг в друга, для этого достаточно:

• использовать метод крекинга – крупные углеводороды разбиваются на малые;
• унифицировать фракции – совершить обратный процесс, объединив маленькие углеводороды в крупные;
• произвести гидротермальные изменения – переставлять, замещать, объединять части углеводородов для получения нужного результата.

В процессе крекинга происходит разлом больших углеводов на малые. Этому процессу способствуют катализаторы и высокая температура. Для объединения малых углеводородов используется специальный катализатор. По завершению объединения выделяется газообразный водород также служащий для коммерческих целей.

Чтобы произвести другую фракцию или структуру, молекулы в остальных фракциях перестраивают. Делается это в ходе алкилирования – смешивании пропилена и бутилена (низкомолекулярные соединения) с фтористо-водородной кислотой (катализатор). В результате получаются высокооктановые углеводороды, используемые для повышения октанового числа в бензиновых смесях.

Мировые запасы

Согласно последним данным февраля 2020 года, лидерами по запасам нефти являются:

• Венесуэла – 16,9% общемировых запасов, что составляет 300,878 млрд. баррелей.
• Саудовская Аравия – 16,7% =” 297,7 млрд. баррелей.
• Иран – 11,9% =” 211,6 млрд. баррелей.
• Канада – 9,5% =” 169,709 млрд. баррелей.
• Ирак – 8% =” 142,503 млрд. баррелей.
• ОАЭ – 5,9% =” 105,8 млрд. баррелей.
• Кувейт – 5,7% =” 101,5 млрд. баррелей.
• Россия – 4,5% =” 80,0 млрд. баррелей.

Необходимо отметить, что эти данные постоянно уточняются, благодаря геологоразведке. Также имеются огромные залежи углеводородов на дне Мирового океана.

Катализаторы каталитического риформинга

Риформинговые катализаторы относят к металлическим катализаторам. Они изготовлены с нанесением незначительного количества металла на носитель огнеупорного плана.

Сначала применялись катализаторы на основе платины и алюминия. Сегодня катализаторы имеют в составе несколько видов металлов. В составе присутствует алюминиевый оксид с хлором, равномерно нанесенной платиной и промоторами вида кадмий, рений и другие.

Отечественное оборудование для риформинга использует отечественные катализаторы вида РБ, КР, ПР и зарубежные типа R от компании ЮОП и RG, изготавливаемые французской компанией Прокатализ.

Сырье очищают от различных соединений включением в состав риформинговых установок гидроочищающих блоков. Газ с содержанием водорода, который циркулирует в системе, подвергается тщательной сушке.

Риформинг гексана

При температуре 400-600 градусов Цельсия гексан (да и другие длинные алканы) изомеризуется, линейная цепь превращается в разветвлённую:

Следует учесть, что гексановые фракции прямогонного бензина и без риформинга имеют сравнительно высокое октановое число. Поэтому при риформинге, как такового увеличения октанового числа не происходит, углеводороды вступают в реакции гидрокрекинга и гидрирования.

Риформинг аммиака

Изначальное сырье представляет собой газ, поступающий из сети под давлением 1 мегапаскаль с интервалом температур от -40 до +35 градусов в компримируемый блок природного газа. Газ подается в заводскую сеть из газопровода после дросселирования на ГРС с 4,5 до 1 мегапаскаля.

Природный газ в агрегате разделяют на поток для технологических целей и сжигания как топлива. Для поддержания низкого давления на регулярной основе его удерживают на уровне 1 мегапаскаля и на входе и в заводской сети.

Высокое давление на постоянной основе для обеспечения риформинга обеспечивается с помощью компрессора газа, повышающим давление до 4,5 мегапаскалей с компримированием газа. В нем выполняется процесс сжатия в политропическом виде, в итоге природный газ прогреется до температуры не больше 200 градусов.

Предотвратить гидравлические удары поможет устанавливаемый перед компрессором природного газа сепаратор, где выделяется газовый конденсат, образовавшийся из-за низкой температуры газа при входе в машину. Данный элемент природного газа отводят в сеть топлива, что ведет к увеличению расходов естественного газа на производство аммиака.

Для того чтобы поддержать в газе при компримируемом процессе температуру 20-35 градусов на входе в компрессор для природного газа перед ним устанавливают подогреватель. Это важно для стабильной работы агрегата.

Поскольку теплообменник нагревается паром, растут затраты энергии на процесс риформинга. После компрессора, природный газ направляется в огневой подогреватель системы гидро- и сероочистки, где нагревается до температуры 370-400oC и далее по технологической схеме процесса риформинга для производства аммиака.

Вторичный риформинг

Основное сырье, применяемое для проведение вторичного риформинга – это прямогонными фракции бензина. Иногда могут использоваться бензины, получившиеся из гидро- или термического крекинга после специальной подготовки.

Высокооктановый элемент бензина применяет широкие фракции, которые выкипают при температуре от 60 до 180 градусов; при получении ксилолов и толуола задействованы узкие фракции, выкипающие в коротких интервалах вида 85-105 градусов. Для того чтобы дезактивировать катализатор, ограничивается количество серы и азота в долях процента.

К продукции, которая получается при вторичном риформинге относят:

• углеводородный газ, который имеет в своем составе метан и этан. Предназначение – топливо для печей нефтезаводов;
• стабилизационные головки по типу С3-С; и С3-С5 используются в качестве бытового газа или сырья для установок газовых фракций;
• катализат, который применяется в автомобильных бензинах или в качестве сырья блоков, необходимых для экстракции ароматических углеводородов;
• газ с 90% содержанием водорода необходим при гидроочистке, гидрокрекинге, используется при изомеризации и гидродеалкилировании.

Каталитический риформинг углеводородов

Каталитический риформинг углеводородов необходим для преобразований алканов, метана, гексана, аммиака и гептана. Рассмотрим все эти процессы более подробно.

Продукты переработки

Уникальность нефти заключается в том, что из неё посредством переработки получают продукцию, задействованную во всех отраслях народного хозяйства: от промышленности – до повседневного быта.

Топливо

Нефтяные топлива подразделятся на группы, основными из которых являются:

• авиационный и автомобильный бензин,
• дизельное топливо,
• мазут,
• керосин.

Они находят своё применение на транспорте и в энергетике.

Пластик

Пластмассы – одно из выдающихся изобретений учёных 20-го века. Эти высокомолекулярные соединения, благодаря своим свойствам: лёгкости, устойчивости к влаге и ряду агрессивных жидкостей, а также низкой тепло- и электропроводности, наряду с физиологической безвредностью для человеческого организма, широко используются в качестве сырья для изготовления ёмкостей, изоляционных материалов и даже предметов мебели.

Производство столь необходимого материала, каким сегодня является пластик, доходит до 200 млн. т в год.

Синтетические ткани

Широчайший спектр современных тканей, к которым относятся: полиэстер (лавсан), холлофайбер, акрил, капрон, нейлон, стрейч-ткани, а также искусственный мех и искусственная кожа, – являются продукцией нефтепереработки. Кроме чисто бытового назначения, обусловленного прочностью, эластичностью, стойкостью и практичностью этих материалов, синтетика находит использование в авиации, строительстве и сельском хозяйстве.

Каучук

Синтетические полимеры, обладающие эластичностью, вязкостью, водоотталкивающими и диэлектрическими свойствами, получили распространение благодаря изготавливаемой из них продукции: резины и эбонита. Если первые можно встретить в качестве шин для автомобилей, самолётов и велосипедов, то вторые незаменимы в качестве электроизоляционных материалов.

Пищевой блок

Проблема недостатка пищевых продуктов с каждым днём всё острее стоит перед человечеством. Вполне возможно, что на смену натуральным вскоре придут синтезированные из нефти продукты питания. Современная пищевая индустрия активно выдвигает на рынок: искусственную икру, жевательную резинку, ванилин, красители и концентраты. Естественно, что все они являются продукцией нефтепереработки.

Риформинг гептана

При риформинге каталитического вида некоторые углеводороды, которые содержатся в сырье и образуются в ходе этого процесса, разлагаются. При жестком процессе обычные парафины становятся ароматическими углеводородами, однако при дегидроциклизации средний вес ароматических углеводородов  меньше по сравнению с теми углеводородами, которые получаются в комфортных условиях.

Последнее явление связано с тем, что у углеводородов С9-С10 в жестком процессе происходит отщепление боковых цепей или разрывом бензольного ядра.

Если грамотно подобрать условия процесса, то реакции будут под контролем. Получающийся при риформинге бензин – смесь ароматических и изопарафиновых углеводородов, что повышает противодетонационные свойства. В нем почти не содержится сера и он стабилен по составу.

Реакции риформинга

Определяющими в процессе каталитического риформинга являются следующие 3 реакции:

• изомеризация углеводородов;
• ароматизация исходного сырья с помощью дегидроциклизации алканов, процесса дегидроизомеризации алкилциклопентанов, дегидрирования циклогексанов;
• процесс гидрокрегинга.

Все вышеперечисленные реакции ведут к увеличению октанового значения различных бензинов.

При риформинге алканы подвергаются дегидроциклизации, затем, изомеризации и в конце гидрокрекингу.

Дегидроциклизация представляет собой трансформацию алканов в арены.

В ходе изомеризации происходит образование изомеров малой разветвленности. Они имеют стабильность в плане температуры при риформинге. Когда молекулярная масса алкана возрастает, то скорость изомеризации также увеличивается.

Гидрокрегинг способствует появлению соединений с низкой молекулярной массой. Уменьшение массы алканов приводит к увеличению октанового значения.

Но в то же время происходит появление значительного числа газообразных продуктов, что ведет к уменьшенному выходу бензина. Это значит, что влияние гидрокрекинга должно быть как можно меньше. С этой целью риформинг производят при низких показателях давления. В результате выход равновесных аренов возрастает.

При каталитическом риформинге циклоалканы подвергаются таким же процессам: изомеризации, дегидрировании до аренов и гидрокрекингу.

Циклоалканы, имеющие в своем составе шесть компонентов, подвергаются изомеризации по механизму карбкатионного типа, затем, происходит дегидратация.

Превращение циклогексана в метициклопентан определяется соотношением скоростей.

При дегидратации увеличивается скорость образования бензола с возрастание активности металла. Выход аренов с ростом температуры также растет.

Технология переработки нефти

Чтобы понизить затраты на переработку нефти, связанные с потерями легких компонентов и износом аппаратов для переработки вся нефть подвергается предварительной обработке, суть которой заключается в разрушении нефтяных эмульсий механическим, химическим, или электрическим путем.

Каждое предприятие использует свою собственную методику переработки нефти, но общий шаблон остается единым для всех организаций, задействованных в данной области.

Процесс переработки чрезвычайно трудоемок и продолжителен, связано это, прежде всего, с катастрофическим снижением количества легкой (хорошо перерабатываемой) нефти на планете.

Тяжелая нефть подается переработке с трудом, но новые открытие в данной области совершаются ежегодно, поэтому число эффективных способов и методов работы с этим продуктом увеличивается.

Процессы вторичной переработки нефтепродуктов

Нефтепродукт, прошедший первичную переработку, не может считаться готовым к непосредственному применению. Для того, чтобы нефтепродукты достигли соответствующего качества и отвечали определенным требованиям, их подвергают вторичной переработке.

По той причине, что в описании процессов переработки нефтепродуктов используются наименования различных углеводородов, следует привести их описание и зависимость товарного сырья от содержания этих углеводородов.

Парафины – вещества, не обладающие устойчивыми двойными связями между атомами углерода. Такие парафины, имеющие линейное и разветвленное строение, именуют насыщенными. Парафины подразделяют на следующие виды:

• Нормальные. Обладают линейным строением, низким октановым числом и высокой температурой застывания. По этим причинам данные углеводороды при вторичной переработке подвергаются трансформации.
• Изопарафины. Имеют разветвленное строение, неплохие антидетонационные показатели и довольно низкой температурой застывания.
• Циклопарафины или нафтены обладают циклическим строением. Данные углеводороды положительным образом сказываются на качестве дизельного топлива и масел для смазки. Проведение риформинга продукта, содержащего нафтены в тяжелых фракциях бензина, располагает к высокому выходу и октановому числу.
• Ароматические углеводороды состоят из бензольных колец. Данные кольца имеют атом водорода, который связан с шестью атомами углерода. Имеют довольно высокое октановое число, но негативно сказываются на экологической составляющей топлива. По этой причине для повышения октанового числа углеводороды подвергают превращению в ароматические методом каталитического риформинга.
• Олефины могут обладать нормальным, разветвленным или циклическим строением. Нефтепродукты, получаемые после первичной переработки, данными углеводородами практически не обладают. Олефины оказывают негативное влияние на качество масел из-за химической агрессивности.

Процессы вторичной переработки нефтепродуктов:

Каталитический риформинг, каталитическая изомеризация и гидроочистка дистиллятов – технология, особенности процессов

Каталитический риформинг.

Данный процесс применяют в тех случаях, когда необходимо повысить октановое число за счет преобразований углеводородов. Значения октанового числа при этом могут составлять 92-100 позиций. Повышение данного значения осуществляется за счет увеличения доли ароматических углеводородов в смеси. Теоретические основы процесса были изложены в начале прошлого столетия Зелинским Н.Д.

https://youtube.com/watch?v=XGtnsVpvuto%3Ffeature%3Doembed

При мощности установок от 300000 до 1000000 тонн/год объемная доля необходимого высококачественного сырья достигает 85-90 %. Сопутствующим компонентом риформинга является водород, который поступает на другие установки для дальнейшей переработки.

Самым лучшим сырьем является фракция бензина с температурой кипения от 85 до 180 0С. Перед риформингом нефтепродукт предварительно очищается от серы и азота, негативно сказывающихся на конечном результате.

Риформинг может происходить на установках двух видов: с периодической и постоянной регенерацией катализатора. В нашей стране на большинстве установок происходит периодическая регенерация. Относительно недавно в эксплуатацию введено несколько установок с постоянной регенерацией, которые значительно эффективнее. Однако, цена их также выше.

Рабочая температура в таких установках достигает значений в 500 – 530 0С, а давление – до 35 Атм. Для примера, в установках с непрерывной регенерацией давление составляет от двух до трех «атмосфер». Из-за того, что реакция риформинга поглощает значительное тепло, процесс протекает постепенно в трех-четырех отдельных камерах. Перед каждой секцией сырье предварительно подогревается. На выходе из последней камеры происходит отделение водорода, охлаждение готового продукта и вывод с установки.

На ряде нефтеперерабатывающих заводов данный технологический процесс применяется для получения ароматических углеводородов, которые являются сырьевой базой для многих продуктов химической промышленности.

Каталитическая изомеризация.

Данный процесс осуществляется также с целью повышения октанового числа. Сырьем для изомеризации являются легкие фракции бензина, температура которых колеблется в пределах от 62 до 85 0С. Повысить октановое число удается благодаря увеличению содержания изопарафинов. Весь процесс протекает в одной камере при температуре 160 – 380 0С и давлении до 35 Атм.

В практику ряда НПЗ вошло переоборудование устаревших установок риформинга в установки для изомеризации. Нередко также происходит объединение этих процессов под началом единого комплекса.

Гидроочистка дистиллятов.

Основной задачей данного процесса является устранение присутствия серы и азота в различных нефтепродуктах. Для этого применяют, как чистые дистиллянты, так и те, которые уже были использованы, то есть вторичные. Водород, который отделяется при риформинге, поступает также сюда.

Разрушение сернистых и азотосодержащих компонентов происходит после смешения сырья с газом, содержащим водород, нагрева до 280 – 340 0С и подачи смеси под давлением в 50 Атм. на катализаторы из никеля, кобальта или молибдена. На выходе получается небольшое количество низкооктанового бензина и дизельной фракции. Далее из смеси удаляется лишний водородосодержащий газ, и она поступает колонну ректификации. Результатом гидроочистки, например, может являться снижение содержания серы в дизельной фракции до 0,005 % при первоначальном значении в 1 %.

Гидрокрекинг и каталитический крекинг – технология, особенности процессов

Данный процесс вторичной переработки нефтепродуктов относится к числу самых значимых. От его осуществления зависит эффективность работы нефтеперерабатывающего завода. Суть процесса сводится к воздействию на нефтепродукт температурным режимом в присутствии катализатора.

В результате этого, ряд углеводородов разлагается, а на выходной линии установки можно получить бензин с октановым числом более 90 позиций. Количество готовой продукции составляет 50-65 %. Каталитический крекинг включает в себя также изомеризацию. Этим объясняется высокое октановое число.

Второстепенными продуктами переработки являются пропилен и бутилен, применяемые в нефтехимической промышленности, а также компоненты для производства дизельного топлива, сажи и мазута.

Средняя производительность большинства установок достигает 2,5 млн. тонн, но существуют системы, позволяющие производить и 4 млн. тонн продукции в год.

https://youtube.com/watch?v=AZITS3_QQnA%3Ffeature%3Doembed

В основном блоке установки происходит нагревание сырья, крекинг и регенирация катализатора. В последнем случае происходит выжигание кокса, который выделяется после крекинга и осаждается на поверхностях. Циркуляция катализатора происходит по трубопроводам, которыми обвязаны все основные узлы установки.

В настоящее время можно сказать, что мощностей установок крекинга в России не хватает. Решение проблемы заключается не только в строительстве новых установок, но и реконструкции имеющихся систем нефтеперерабатывающих заводов.

Совсем недавно в нашей стране осуществили реконструкцию установок в Рязани и Ярославле, а в Нижнекамске введена в эксплуатацию новая установка крекинга. В нижнекамской установке применяется технология иностранных компаний.

Каталитический крекинг нередко включают в состав установок, позволяющих последовательно осуществлять гидроочистку сырья.

Назначение этого процесса связано с выработкой керосиновых и дизельных дистиллятов высочайшего качества. Достигается это за счет крекинга углеводородов нефтепродукта с одновременным присутствием водорода. Отличные показатели эксплуатации и влияния на экологию достигаются за счет качественной очистки сырья от серы, насыщения олефинов и ароматических углеводородов.

Для примера можно отметить, что присутствие серы в конечном дизельном дистилляте после гидрокрекинга, составляет лишь миллионные доли процентов. Фракция бензина также характеризуется высоким показателем октанового числа, а тяжелая фракция может использоваться в качестве сырья для риформинга.

Кроме того, гидрокрекинг применяется для получения моторных масел, которые по своим показателям близки к синтетическим продуктам.

Мощности установок гидрокрекинга, чаще всего, достигают значений в три-четыре млн. тонн в год.

Водорода, который поступает с установок риформинга, обычно недостаточно для осуществления гидрокрекинга. Для обеспечения потребностей в этом газе на заводах строят дополнительные установки. Водород на них производится благодаря паровой конверсии газов на основе углеводорода.

Технология процесса гидрокрекинга схожа с той, которая применяется на установках гидроочистки. Нефтепродукт, поступая в установку, смешивается с газом, содержащим водород. Далее он нагревается и поступает в реактор вместе с катализатором. Продукты, отделившиеся от газов, отправляются на ректификацию.

Из-за того, что при гидрокрекинге происходит выделение тепла, водородосодержащий газ подается в охлажденном состоянии. Температура при этом регулируется объемом подаваемого газа.

Из-за того, что контроль температуры значительно влияет на безопасность процесса, его осуществление относится к числу важнейших задач по недопущению вероятных аварий.

Установки гидрокрекинга, как любое другое сооружение, имеют различия, которые обусловлены различными конечными результатами и применяемым сырьем.

Давление до 80 Атм. и температура порядка 350 0С в единственном реакторе позволяют получать вакуумный газойль с незначительным содержанием серы.

Для того, что получить максимум светлых фракций реакции проводят на двух реакторах. При таком процессе продукт из первого реактора отправляется на ректификацию. Там отделяются светлые фракции. Повторный гидрокрекинг проводится с остатками во втором реакторе. Гидрокрекинг вакуумного газойля осуществляют при давлении 180 Атм, мазута и гудрона – свыше 300. А температура при этом составляет, соответственно, 380 и 450 0С.

Гидрокрекинг как таковой, в нашей стране появился относительно недавно. Такие установки в 2000-х годах появились в Перми, Уфе, Ярославле. На некоторых НПЗ проведена реконструкция имеющихся установок под установки гидрокрекинга.

Наличие современных установок гидрокрекинга позволяет проводить полноценную вторичную переработку с целью получения бензинов с высоким октановым числом и средних дистиллятов высокого качества.

Коксование и товарное производство – технология, особенности процессов

Процесс коксования проводят с тяжелыми остатками нефти любой стадии переработки. Результатом этого является получение кокса, который используется в металлургии качестве сырья для изготовления электродов. Кроме того, из кокса получают определенное количество светлых фракций.

https://youtube.com/watch?v=4-wpWWTrLFg%3Ffeature%3Doembed

Основное отличие коксования от прочих процессов переработки второй стадии – отсутствие катализатора.

В России применяют установки коксования замедленного действия. Температура, при которой происходит этот процесс, достигает 500 0 С, а давление примерно равно атмосферному. Нефтепродукт, поступая по змеевикам в печи, подвергается термической обработке, и из него в соседних секциях выделяется кокс. На таких установках имеется четыре камеры с попеременным режимом работы. Процесс заполнения камеры коксом протекает в течение 24 часов. По истечении этого времени кокс выгружают и запускают следующий цикл работы установки.

Удаление кокса из камеры осуществляют при помощи гидравлического резака. Внешне он выглядит как бур, на конце которого имеются сопла. Через эти сопла струи воды под давлением 150 Атм. разбивают кокс. После этого происходит сортировка отбитых частиц кокса.

В верхней части камеры для коксования имеются каналы для отвода паров на установку по ректификации. Следует отметить, что светлые фракции, получаемые коксованием необходимо повторно перерабатывать, так как повышенное присутствие олефинов значительно снижает их качество.

Объемный выход светлых фракций достигает 35 %, а кокса (при коксовании гудрона) – 25 %.

Товарное производство

Вышеперечисленные процессы переработки позволяют получить составные компоненты различных видов топлив, которые обладают отличительными показателями эксплуатации и применения.

Для получения качественного продукта с конкретными показателями качества необходимо получить смесь данных компонентов. Этот процесс осуществляют также на нефтеперерабатывающих заводах.

Производственный комплекс любого НПЗ направлен на осуществление смешения компонентов на основе конкретных математических моделей. Данный процесс зависит от различных факторов: планируемых остатков переработки нефтепродуктов, необходимых объемов поставок сырья и реализации готового нефтепродукта.

Нередко смешение происходит по привычным рецептурам, которые подвергаются корректировке при изменяющихся технологических процессах.

Процесс смешивания компонентов довольно прост: они подаются в определенную емкость в необходимом количестве. Сюда же могут быть добавлены определенные присадки. После перемешивания, товарный нефтепродукт подвергается контролю качества и перекачивается в резервуары для хранения и дальнейшей реализации.

Основные объемы готового нефтепродукта в нашей стране транспортируются по железным дорогам в цистернах. Налив нефтепродукта в цистерны осуществляется с помощью эстакад, расположенных на территории заводов. Определенная часть нефтепродуктов транспортируется также по трубопроводам, которые используют также для реализации топлива за границу. Менее распространенными видами транспорта являются речные и морские пути передвижения.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.