Производство органических продуктов Переработка углеводородного сырья

Производство органических продуктов

Переработка углеводородного сырья

Горючие ископаемые нефть углеводородные газы топливо каменный уголь бурый уголь антрацит сланцы битумы торф и др. сырье синтез-газ (СО + Н 2) парафины (алканы) олефины (алкены, алкадиены) ацетилен (алкин) группа БТК (арены)

Энергетический эквивалент горючих ископаемых 1 тонна у. т. – 29. 109 Дж условное топливо 1 нефть 1. 44 природный газ 1. 18 -1. 3 каменный уголь бурый уголь 0. 95 0. 47 Мировые извлекаемые запасы горючих ископаемых

Нефть алканы (парафины) 25 -35% циклоалканы (нафтены) 25 -80% арены (ароматические углеводороды) 15 -50% серосодержащие соединения 5 -6% азотсодержащие соединения < 1% кислородсодержащие соединения органические комплексы металлов и др. Месторождения Ближний и Средний Восток 66% 1 - 10 млрд. т. 5 – 7 км Южная Америка 13% Россия 4, 76% Северная Америка 2, 2% Западная Европа 1, 8% Восточная Европа 0, 4%

Переработка нефти промысловая подготовка прямая гонка (НПЗ) физические процессы переработка нефтяных дистиллятов (НПЗ, НХЗ) химические процессы

Промысловая подготовка нефти нефть УКПН дегазация попутный газ на ГФУ деэмульгатор, 70 -800 С обезвоживание (отстаивание, разрушение эмульсиии) пластовая вода обессоливание (ЭЛОУ) промывная вода нефть на прямую гонку стабилизация (1100 С) 3 -5 мг/л солей не более 0, 1% воды газовый бензин

Прямая гонка нефти топливный профиль топливно-масляный профиль НПЗ установка АТ установка АВТ (0, 1 МПа, 3500 С, перегретый водяной пар 250 - 3000 С) (8 -10 к. Па, перегретый водяной пар 4200 С) Нефтепродукты бензин 140 -1800 С керосин 180 -2400 С автомобили мазут >3500 С дизельное топливо 180 -3500 С паровые котлы, самолеты печи, дизели газовые турбины гудрон вакуумный газойль сырье масляные дистилляты битумы, масла, сырье смазки, спец. жидкости парафин, церезин, нафтеновые кислоты, нафталин и др. продукты

Переработка нефтяных дистиллятов Химические процессы - разрыв связей С – С - разрыв связей С – Н - изомеризация - реакции полимеризации, конденсации, алкилирования и др. термические -термокрекинг - пиролиз - коксование каталитические - каткрекинг - гидрокрекинг - риформинг - изомеризация - алкилирование - дегидрирование

Висбрекинг (легкий термокрекинг) гудрон 450 -5000 С 14 -35 атм без воздуха котельное топливо Коксование гудрон, тяжелые нефтяные остатки 600 -11000 С 2 -3 атм без воздуха газ коксования бензин коксования дизельная фракция нефтяной кокс (80%) -электроды - металлургия

Пиролиз кокс газы и легкие жидкие нефтяные фракции 750 -9000 С пониж. давление водяной пар менее 1 сек смола пиролиза продукты группы БТК, диены, стирол, нафталин, ацетилен газ пиролиза этилен, пропилен, др. олефины - ВМС - этанол - оксиды → гликоли, полимеры - процессы алкилирования и др.

Каталитический крекинг бензин (50%, ОЧ =80) вакуумный газойль 450 -5000 С 1. 5 атм kat - цеолит кокс 6 -8% легкий газойль (диз. топливо) тяжелый газойль (пр -во тех. углерода) газ крекинга (бутены) Гидрокрекинг тяжелые нефтяные остатки водород 400 -4500 С 100 - 150 атм kat –Pt, Ni, W, Mo на носителе бензин реактивное топливо дизельное топливо

Каталитический риформинг (ароматизация) прямогонный бензин (ОЧ=40 -50) 450 -5000 С 10 -50 атм kat – Pt/Al 2 O 3 бензин риформинга (ОЧ = 85 -95) группа БТК газ риформинга (90% Н 2) Изомеризация прямогонный бензин (ОЧ=40 -50) 2900 С 14 -35 атм kat – Pt/цеолит бензин (ОЧ = 80 -85) изопарафины

Углеводородные газы -легкость транспортировки - небольшое количество примесей - высокая технологичность переработки Месторождения Ближний и Средний Восток 30% СССР 39% (Россия 33%) Америка 10% (5% США) Африка 6, 8% Индонезия, Китай, Индия

Углеводородные газы природный газ 80 -98% СН 4 0, 5 -2% С 2 – С 4 < 0, 7% С 5 Н 2 S, СО 2 сырье попутный газ большее количество гомологов СН 4; благородные газы (Ar, He) промышленное и бытовое топливо - формальдегид -уксусная кислота - метанол - синтез-газ - водород - ацетилен - сажа - растворители - хладоагенты и др. нефтезаводские газы состав зависит от происхождения сырье (уг-ды, Н 2) - олефины - диены - Ar, He термические процессы – 7 -8%; каталитические процессы – 15 -20% тощие газы – 96 -98% СН 4 жирные газы – менее 96% СН 4

Ацетилен сырье I. Термоокислительный пиролиз природного газа 2 CH 4 = C 2 H 2 + 3 H 2 t = 15000 C менее 1 сек 7 - 8 % об. С 2 Н 2 - синтетические каучуки - пластмассы - химические волокна - растворители - резка и сварка металлов и др. I I. Плазмохимический синтез Сырье: природный газ нефть тяж. фракции нефти отходы 3000 К 10 -4 – 10 -6 с Побочные продукты: этилен водород

I I I. Карбидный метод Ca. CO 3 = Ca. O + CO 2, 900 -12000 C Ca. O + C = Ca. C 2 + CO, 19000 C Ca. C 2 +2 H 2 O = C 2 H 2 + Ca(OH)2 IV. Пиролиз нефтепродуктов побочный продукт низкая стоимость 99, 5 % С 2 Н 2 высокая энергоемкость многостадийность Бутадиен, изопрен синтетические каучуки Дегидрирование С 4 - С 5 -фракции попутного газа, газа каткрекинга, пиролиза алкадиены 500 - 6000 С kat- оксиды мет-в водород

Уголь и др. твердое топливо - макроциклы с большим содержанием углерода - производные кремния, алюминия, кальция, железа Месторождения Канада США Германия Китай Англия СССР Польша 51, 6%

500 -6000 С полукоксование без доступа воздуха Пиролиз 900 -12000 С коксование без доступа воздуха Продукты: кокс, смола (аром. углеводороды), горючий газ Ожижение (гидрогенизация) водорододонорный растворитель t 0 C, kat - Fe уголь газ (Н 2 О, воздух, О 2, СО 2, Н 2 и др. ) уголь синтетическая нефть моторное топливо Газификация t 0 C, kat газообразное топливо, восстановительные газы, сырье для нефтехимии

Синтез-газ (СО + Н 2) пр-во метанола (ВМС, р-ль) пр-во диметилового эфира восстановитель (металлургия) синтезы Фишера-Тропша (синт. топливо) источник Н 2 водородная энергетика оксосинтез (альдегиды, спирты, синт. моющ. средства) синтезы на основе Н 2 (NH 3 и др. )

Получение синтез-газа Окисление углеводородов водяной пар (эндо) кислород (воздух) (экзо) углекислый газ (эндо) Твердое сырье (уголь, кокс, отходы) газификация (Н 2 О + воздух) период. процесс в газогенераторах с получением водяного газа – 50%Н 2 +36% СО плазмохимический процесс плазмообразующий газ – Н 2 О, воздух, О 2 восстановительный газ в металлургии

Жидкое сырье тяжелое (О 2, 1350 -14500 С, 150 атм) легкое (Н 2 О, kat – Ni) Газовое сырье (природный газ) процесс ПКМ (Н 2 О, 8000 С, 20 атм, kat – Ni) СО : Н 2 1: 3 процесс ПОМ (О 2, kat – Ni) 1: 2 процесс УКМ (СО 2, 9000 С, kat – Ni) 1: 1 + воздух, очистка от СО 2 пр-во метанола, пр-во = N 2 + 3 H 2 (синтез NH 3) синтезы Фишера-Тропша диметилового эфира процесс АТК - различные сочетания процессов ПКМ, ПОМ и УКМ