Лекция 3 Основные направления переработки нефтей

Лекция 3
Основные направления переработки нефтей
Промышленная
переработка
нефти
на
современных
нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) осуществляется путем сложной
многоступенчатой
физической
и
химической
переработки
на
крупнотоннажных технологических установках (цехах), предназначенных
для получения различных компонентов или ассортиментов товарных
нефтепродуктов.
Существует три основных направления переработки нефти:
 топливное;
 топливно-масляное;
 нефтехимическое и комплексное (топливно-нефтехимическое или
топливо-масляно-нефтехимическое);
При топливном направлении нефть и газовый конденсат, в основном,
перерабатывается на моторные и котельные топлива. Переработка нефти на
НПЗ топливного профиля может быть глубокой или неглубокой.
Технологическая схема НПЗ с неглубокой переработкой отличается
небольшим числом технологических процессов и небольшим ассортиментом
нефтепродуктов. Выход моторных топлив по этой схеме не превышает 5560% масс, и зависит, в основном, от фракционного состава
перерабатываемого нефтяного сырья. Выход котельного топлива составляет
30-35% масс.
При глубокой переработке стремятся получить максимально высокий
выход высококачественных моторных топлив путем вовлечения в их
производство остатков атмосферной и вакуумной перегонок, а также
нефтезаводских газов. Выход котельного топлива в этом варианте сводится к
минимуму. Глубина переработки нефти при этом достигает до 70-90% масс.
По топливно-масляному варианту переработка нефти, наряду с
моторными топливами, получают различные сорта смазочных масел. Для
производства последних подбирают, обычно, нефти с высоким
потенциальным содержанием масляных фракций с учетом их количества.
Нефтехимическая или комплексная переработка нефти предусматривает,
наряду с топливами и маслами, производство сырья для нефтехимии
(ароматические углеводороды, парафины, сырье для пиролиза и др.), а в ряде
случаев выпуск товарной продукции нефтехимического синтеза.
Выбор конкретного направления, соответственно схем переработки
нефтяного сырья и ассортимента выпускаемых нефтепродуктов,
обуславливается, прежде всего, качеством нефти, ее отдельных топливных и
масляных фракций, требований на качество товарных нефтепродуктов, а
также потребностями в них данного экономического района.
Предварительную оценку потенциальных возможностей нефтяного сырья
можно осуществить по комплексу показателей, входящих в технологическую
классификацию нефти. Однако, этих показателей недостаточно для
определения набора технологических процессов, ассортимента и качества
нефтепродуктов, для составления материального баланса установок, цехов и
НПЗ в целом и т.д. Для этих целей в лабораториях научных центров проводят
тщательные исследования по установлению всех требуемых для проектных
разработок показателей качества исходного нефтяного сырья, его узких
фракций, топливных и масляных компонентов, промежуточного сырья для
технологических процессов и т.д. Результаты этих исследований
представляются в виде кривых зависимости истинных температур кипений,
плотности, молекулярной массы, содержания серы, низкотемпературных и
вязкостных свойств от фракционного состава нефти, а также в виде таблиц с
показателями, характеризующими качество данной нефти, ее фракций и
компонентов нефтепродуктов.
Классификация процессов переработки нефтяного сырья
Технологические процессы НПЗ принято классифицировать на
следующие 2 группы: физические и химические (таблица 2).
1. Физическими процессами (перегонка, сольвентная деасфальтизация,
экстракция полярными растворителями, депарафинизация адсорбционная,
карбамидная, кристаллизация и др.) достигается разделение нефти на
составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) без химических
превращений или удаление (извлечение) из фракций или остатков нефти
нежелательных групповых химических компонентов (асфальтенов,
полициклических ароматических углеводородов) из масляных фракций,
парафинов из реактивных и дизельных топлив и масел, тем самым снижая
температуру их застывания. Физические процессы по типу массообмена
можно подразделить на следующие типы:
 гравитационные (ЭЛОУ);
 ректификационные (АТ, АВТ, ГФУ и др.);
 экстракционные
(деасфальтизация,
селективная
очистка,
депарафинизация кристаллизацией);
 адсорбционные (депарафинизация цеолитная, контактная очистка);
 абсорбционные (АГФУ, очистка от H2S, СО2).
2. В химических процессах переработка нефти осуществляется путем
химических превращений с получением новых продуктов, не содержащихся
в исходном сырье. Химические процессы, применяемые на современных
НПЗ, подразделяются: по способу активации химических реакций - на
термические и термокаталитические; по типу протекающих в них
химических превращений на следующие три группы:
 деструктивные (крекинг, коксование, пиролиз, адкилирование
олефинов изоалканами, спиртами, бензолом, полимеризация олефинов и др.),
в которых протекают реакции как распада молекул сырья на
низкомолекулярные углеводороды, так и уплотнения (конденсация,
алкилирование, полимеризация) с образованием высокомолекулярных
продуктов;
 гидрогенезационные
(гидроочистка,
гидрокрекинг,
гидрокаталитический
риформинг,
гидрирование,
изомеризация,
гидродепарафинизация), проводимые в среде водорода, подаваемого извне
или образующегося в самом процессе;
 окислительные
(паровая
или
парокислородная
конверсия,
газификация, окислительный пиролиз, процесс Клауса, карбонизация
окислительной конденсацией), протекающие с участием окислителей
(кислорода воздуха, водяного пара, двуокиси углерода, оксидов серы и др.) с
образованием оксидов углерода, водорода, элементной серы, битума и др.
Головным
процессом
переработки
нефти
(после
ЭЛОУмектрообессоливающей и обезвоживающей установки) является атмосферная
перегонка (АТ- атмосферная трубчатка), на которой отбираются топливные
фракции (бензиновые, осветительного керосина, реактивного и дизельного
топлив) и мазут, используемый либо как компонент котельного топлива,
либо как сырье для последующей глубокой переработки. Топливные фракции
атмосферной перегонки далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке
от гетероатомных соединений), а бензины - каталитическому риформингу с
целью повышения их качества или получения индивидуальных
ароматических углеводородов - сырья нефтехимии (бензола, толуола,
ксилолов и др.).
Таблица 2
Классификация технологических процессов переработки нефтяного
сырья.
Группа процессов
Физические
Наименование процесса
1. Обезвоживание и обессоливание
2. Атмосферная и вакуумная перегонка
3. Сольвентная деасфальтизация
4. Экстракционное облагораживание
полярными растворителями
5. Депарафинезация кристаллизацией:
- адсорпционная
- карбамидная
Химические
Деструктивные:
-каталитические
-термические
Гидрогенизационные:
1. Каталитический крекинг
2. Алкилирование
3. Полимеризация
1. Термический крекинг и висбрекинг
2. Коксование
3. Пиролиз
-каталитические
-термические
1. Гидроблагораживание
2. Гидрокрекинг
3. Гидрокаталитический риформинг
4. Гидроизомеризация
5. Гидродепарафинизация
6. Гидродеароматизация
1. Гидровисбрекинг
2. Гидропиролиз
3. Донорно-сольвентный крекинг
Окислительные:
-каталитические
-термические
1. Производство водорода и синтез
газов
2. Производство элементарной серы
3. Демеркаптанизация
1. Производство битума
2. Производство пеков
3. Газификация углей и коксов
Из мазута путем вакуумной перегонки (на установке ВТ - вакуумной
трубчатки) получают либо широкую фракцию (350-500°С) вакуумного
газойля – сырья для последующей переработки на установках
каталитического крекинга или гидрокрекинга с получением, главным
образом, компонентов моторных топлив, либо узкие дистиллятные масляные
фракции, направляемые далее на последующие процессы очистки
(селективная очистка, депарафинизация и др.). Остаток вакуумной перегонки
- гудрон - служит, при необходимости, для получения остаточных масел или
как сырье для глубокой перегонки с получением дополнительного
количества моторных топлив, кокса нефтяного, дорожного и строительного
битума или же в качестве компонента котельного топлива.