Переработка нефти и газа Нефть

Переработка нефти и газа Нефть - жидкое ископаемое топливо, распространенное в осадочной оболочке литосферы Земли. «Нафта» (перс. ) – вытекающая, просачивающаяся Теория органического происхождения нефти: она образовалась в результате воздействия бактериального и геологического факторов на останки низших животных и растительных организмов, обитавших в толще воды и на дне водоемов. 1

Состав нефти Углеводородная часть Парафины (алканы): • СН 4 - С 4 Н 10 – газообразные, присутствуют в растворенном состоянии (попутные газы) • С 5 Н 12 - С 15 Н 23 – жидкие, основная масс жидкой части нефти • от С 16 Н 34 и выше - твердые (в т. ч. битумы) Нафтены (циклические углеводороды Сn. H 2 n) Ароматические углеводороды в небольших 2 количествах

Неуглеводородная часть Сернистые органические соединения – меркаптаны, сульфиды, дисульфиды жирного ряда Нефть: малосернистая (до 0, 5%) сернистая (0, 5 -2%) многосернистая (выше 2%) Кислородные органические соединения – нафтеновые кислоты, смола, асфальтовые вещества Азотистые органические соединения – производные пиридина, хинолина, аминов 3

Минеральные примеси Механические примеси Минеральные соли Зола Вода Нефть (классификация по фракционному составу) Легкая Тяжелая 4

Классификация нефтепродуктов 1. Моторные топлива, в том числе: – карбюраторное для поршневых двигателей с зажиганием от электрической искры; – дизельное для поршневых дизельных двигателей с воспламенением от сжатия. 2. Котельные топлива для топок паровых котлов, генераторных установок, металлургических печей. 3. Реактивное топливо для авиационных реактивных и газотурбинных двигателей. 4. Смазочные масла для смазки трущихся деталей машин с целью уменьшения трения и отвода тепла. 5. Консистентные смазки для уменьшения трения между деталями, защиты от коррозии, герметизации соединений, содержащие загустители. 6. Продукты, используемые для нефтехимического синтеза. 5

Детонационная стойкость – устойчивость к детонации Детонация - особый режим сгорания топлива в двигателе, при котором часть топливной смеси, находящаяся перед фронтом пламени, воспламеняется мгновенно, скорость распространения пламени достигает 1500 -2599 м/сек. Последствия: Резкое возрастание давления в цилиндре Возникновение ударной детонационной волны Падение мощности Увеличения расхода топлива Ускорение износа деталей 6

Октановое число (ОЧ) - условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная содержанию в объемных процентах изооктана в смеси с н-гептаном, котораядетонирует при той же степени сжатия в цилиндре карбюраторного двигателя, что и топливо. Исследовательское октановое число (ОЧИ) показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок. Моторное октановое число (ОЧМ) характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. 7

Значения ОЧ для некоторых веществ Вещество ОЧМ ОЧИ изооктан 100 С 3 Н 8 100 105, 7 С 4 Н 10 91 93, 6 Циклогексан 77, 2 83 Бензол 111, 6 113 Толуол 102, 1 115, 7 Бензины термического крекинга 65 -70 70 -75 Бензины каталитического крекинга 75 -81 80 -85 Бензины каталитического реформинга 77 -86 83 -97 8

Цетановое число - условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная содержанию в объемных % цетана (гексадекана) в смеси с αметилнафталином, которая детонирует при той же степени сжатия в цилиндре дизеля, что и топливо. ЦЧ цетана С 16 Н 34 = 100 ЦЧ α-метилнафталина = 0 9

Подготовка нефти к переработке Удаление примесей (на промыслах и нефтеперерабатывающих заводах): • Растворенных газов (сепарационные установки) • Минеральных солей (промывка теплой водой) • Механических примесей (глина, песок) • Воды (отстаивание, применение деэмульгаторов) 10

Основные методы переработки нефти Физические Химические Прямая перегонка Крекинг Прямая перегонка 11

Крекинг Термический Каталитический жидкофазный парофазный (пар-жидкость) (пар-пар) 12

Термический крекинг Используют: • для получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов термическим разложением остаточных фракций, ненасыщенных углеводородов • для выработки термогазойля – сырья для производства технического углерода. 13

Продукты термического крекинга: -газ, содержащий ненасыщенные и насыщенные углеводороды; -бензин с высоким октановым числом, содержащий значительное количество ненасыщенных и ароматических углеводородов; -керосино-газойлевая фракция (473 -623 компонент мазута, дизельных топлив; К), -крекинг-остаток (фракция выше 623 использующийся как котельное топливо; К), -термогазойль - сырье технического углерода. для производства 14

Висбрекинг (от англ. "viscosity" - вязкость, тягучесть, "breaking"- ломка, разрушение) – один из видов термического крекинга, который применяют для получения из гудронов главным образом котельных топлив. Процессы: расщепление насыщенных алифатических и циклических углеводородов, за исключением ароматических соединений. Продукты висбкрекинга: углеводородные газы бензин жидкие фракции, выкипающие в температурном интервале 473 -723 К 15 вторичные асфальтены

Каталитический крекинг - разложение углеводородов, входящих в состав сырья (вакуумного газойля) под воздействием температуры в присутствии цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора. Продукт высокооктановый компонент бензина с ОЧ 90 и более (выход 50 -65%) 16

Риформинг – крекинг низкооктановых бензинов или лигроинов, применяемый для повышения октанового числа карбюраторного топлива или для получения углеводородов, используемых в органическом синтезе. Риформинг Термический Каталитический 17

Производство и переработка газообразного топлива Газообразное топливо - топливо, находящееся в состоянии газа при температуре и давлении его эксплуатации. Классификация Природное Синтетическое естественные смеси горючие газы, углеводородов полученные при различного переработке твердого состава и строения и жидкого топлива 18

19

Переработка газообразного топлива: методы органического и нефтехимического синтеза: каталитическое дегидрирование, окисление, гидрирование, гидратация, конверсия, нитрование, алкилирование …. . Основной органический синтез (ООС): совокупность производств органических веществ относительно простого строения, вырабатываемых в очень больших количествах и используемых в качестве целевых продуктов и полупродуктов в других технологиях. 20

21

Синтез алканов и алкенов на основе СО и Н 2 На кобальтовых катализаторах: На железном катализаторе: При добавлении щелочей к оксидным катализаторам: 22

Переработка нефти и газа Нефть — жидкое ископаемое