её состав и переработка. Добыча нефти в Республике Татарстан

Нефть: её состав и переработка. Добыча
нефти в Республике Татарстан.
Набережные Челны 2014г.
Содержание:
1.Введение
1.1.Актуальность темы исследования
1.2. Цели и задачи исследования
1.3.Предмет исследования
1.4. Методы исследования
2.Основная часть
2.1. Что такое нефть?
2.1.1. Происхождение названия
2.1.2. Физические свойства нефти и
нефтепродуктов
2.2. Состав нефти
2.2.1. Парафиновые углеводороды
2.2.2. Нафтеновые углеводороды
2.2.3. Ароматические углеводороды
2.2.4. Гибридные углеводороды
2.2.5. Гетероатомные углеводороды
2.2.5.1. Серосодежащие соединения
2.2.5.2. Азотсодержащие соединения
2.2.5.3. Кислородсодержащие
соединения
2.3. Нефть и её переработка
2.3.1. Подготовка нефти к переработке
2.3.2. Первичные процессы
2.3.3. Вторичная переработка
2.3.4. Товарное производство
2.4. Добыча нефти в Республике
Татарстан
2.4.1. История нефтедобычи в
Республике Татарстан
2.4.2. Ромашкинское нефтяное
месторождение
2.5.Интересные факты
2.6. Тест по теме: «Нефть и способы её
переработки»
3. Выводы
4.Заключение
5.Список литературы
1.Введение
1.1.Актуальность.
История нефтяной индустрии России насчитывает уже
более 130 лет. За это время нефть стала чем-то
неотделимым от России (сначала в образе царской
России, затем СССР и на конец Российской Федерации).
Менялся облик страны, менялся режим, народ, его идеи
цели и чаяния, вместе с ними менялась и
нефтедобывающая отрасль, претерпевая взлеты и
падения, триумфы и крахи. Сегодня значение нефти
России трудно переоценить. Большинство самых богатых
людей и компаний работающих в РФ так или иначе
связаны с нефтью. Она же приносит значительную
прибыль стране и позволяет решать экономические,
социальные и политические проблемы. Нефть для
России важна – это факт. Однако, у каждой медали есть
обратная сторона. Ни для кого не тайна, что Россия
находится в зависимости от этого сырья. На сегодняшний
день, дальнейшее экономическое(и не только) будущее
России во многом определяется не ее успехами в
высоких технологиях и конкурентно способностью на
международных рынках ее товаров, а мировыми ценами
на нефть. В этой работе я хотела бы рассказать об этом
важном для нашей страны продукте.
1.2.Цели и задачи работы:
1) повышение интереса к учебному предмету
«химия»;
2) изучить литературные источники по теме;
3) практически ознакомится с видами нефти, с ее
составом;
4) узнать как добывают нефть в РТ;
5) проанализировать литературу, содержащую
материал о нефтедобыче.
1.3.Предмет исследования: нефть
1.4.Методы исследования:
1) анализ источников информации ;
2) анализ вторичных данных;
3) обобщение полученных данных.
В процессе исследования в основном была
использована учебная литература.
2.1.Нефть - это горючая маслянистая
жидкость со специфическим
запахом, распространённая в
осадочной оболочке Земли.
2.1.1.Происхождение названия. В
немецком языке нефть буквально
означает- «земляное
масло», венг.- «каменное
масло», фин.- «горное масло». В
английском языке слово
нефть образовано сложением
двух слов: греч.- камень и лат.масло, т.е. буквально «каменное
масло». Происхождение русского
названия нефть точно не
установлено.
2.1.2.Физические свойства нефти и нефтепродуктов. Наиболее часто
определяемыми физическими свойствами нефти являются:
1) Плотность
2) Молекулярный вес
3) Вязкость
4) Цвет
5) Показатель преломления
6) Флуоресценция
7) Оптическая активность
8) Запах
9) Температуры застывания и
помутнения
10) Температуры вспышки и
воспламенения
11) Объем
1) Плотность. Под плотностью обычно понимают массу вещества,
заключенную в единице объема. Соответственно размерность этой
величины – кг/м3 или г/см3. Поскольку основу нефти составляют
углеводороды, то ее плотность обычно меньше единицы. Плотности
нефтепродуктов существенно зависят от фракционного состава и
изменяются в следующих пределах:
Бензин ( плотность 0.710-0.750 г/см3)
Керосин ( плотность 0.750-0.780 г/см3)
Нефть
Мазут (плотность 0.950 г/см3)
(плотность 0.800-0.950 г/см3)
Гудрон (плотность 0.990-1.0 г/см3)
Дизельное топливо (0.800-0.850 г/см3)
2) Молекулярная масса (молекулярный вес). Молекулярный вес нефти и
нефтепродуктов имеет лишь усредненное значение и зависит от состава и
количественного соотношения компонентов смеси. Первый представитель
жидких углеводородов, входящих в состав нефти - пентан, имеет
молекулярную массу 72. У смолистых веществ она может достигать
величины 1.5 – 2.0 тыс. у.е.Средняя молекулярная масса нефти находится в
пределах 250-300 у.е.
3) Вязкость. Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с
для различных нефтей), определяется фракционным составом нефти и её
температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем
ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ
(чем их больше, тем вязкость выше).
4) Цвет. Цвет нефти в проходящем свете изменяется от светло-желтого до
красного; некоторые очень темные или черные нефти непрозрачны. Чем
выше удельный вес нефти тем она темнее. Причина, обусловливающая
окраску нефти, не известна. В отраженном свете нефти в связи с
флуоресценцией имеют обычно зеленую окраску. Применяя специальные
методы переработки, можно получить почти бесцветные масла.
5) Показатель преломления. Показатели преломления нефти колеблются в
пределах от 1,39 до 1,49. Они легко определяются на рефрактометре Аббе.
Измерения с помощью этого прибора - быстрый и весьма точный метод
определения типа нефти по мельчайшим ее количествам, которые могут
быть экстрагированы из образцов керна и обломков шлама. Показатель
преломления широко используется также в нефтеперерабатывающей
промышленности для определения свойств продуктов фракционной
перегонки нефти. Поскольку показатель преломления зависит от плотности
среды, то более тяжелые нефти (обладающие низкой плотностью)
характеризуются более высокими показателями преломления.
6) Флуоресценция. Всей нефти в той или иной мере свойственна
флуоресценция, называемая еще «bloom» в дословном переводе
«цветение», причем наиболее интенсивно флуоресцируют ароматические
нефти. Цвета флуоресценции нефти образуют непрерывный спектр от
желтого к зеленому и голубому. Интенсивность флуоресценции быстро
снижается со временем, благодаря чему можно легко отличить вновь
поступившую в буровой раствор нефть от уже находящейся там нефти.
Флуоресценцию нефти наблюдают в ультрафиолетовом свете.
7) Оптическая активность. Большинство нафтидов обладает
оптической активностью - способностью вращать плоскость
поляризации света. Она измеряется с помощью
поляризационного микроскопа в градусах на миллиметр и в
среднем колеблется в интервале от 0 до 1,2 градуса. Если
плоскость поляризации вращается вправо, то вещество
называется правовращающим; если влево - то левовращающим.
Все нефти либо сами оптически активны, либо содержат
оптически активные продукты перегонки, особенно во фракции
250-300°С (при 12 мм рт. ст.). Фракции, кипящие при
температуре ниже 200°С, не проявляют оптической активности;
это свойство, очевидно, исчезает также и в высокотемпературных
фракциях.
8) Запах. Приятный (для нефтепромышленников) бензиновый запах
некоторой нефти, обусловлен содержанием в ней легких
углеводородов - алканов и нафтенов. Ненасыщенные
углеводороды, сернистые и некоторые азотистые соединения
обычно являются причиной неприятного запаха. Запах нефти
обычно ухудшает также присутствие в них сероводорода.
9) Температуры застывания и помутнения. Температура
застывания характеризует возможную потерю текучести
нефтепродукта в зоне низких температур. Чем больше
содержание парафинов, тем выше температура застывания
нефтепродукта. Температура помутнения указывает на
склонность топлива поглощать при низких температурах влагу из
воздуха (это особенно опасно для авиационных топлив, поскольку
образующиеся кристаллики льда могут засорять
топливоподающую аппаратуру, что может привести к трагедии).
10) Температуры вспышки и воспламенения. В среднем
температура вспышки бензинов находится в пределах от –30 до –
400С, керосинов 30-600С, дизельных топлив 30-900С и нефтяных
масел 130-3200С. Температурой воспламенения называется
температура, при которой нагреваемый в определенных условиях
нефтепродукт загорается при поднесении к нему пламени и горит
не менее 5 секунд. Температура воспламенения всегда выше
температуры вспышки.
2.2.Состав
нефти
Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений. В ее составе
обнаружены сотни углеводородов различного строения, многочисленные
гетероорганические соединения.
Нефть состоит из следующих основных элементов:
углерод (84-87%),
водород (12-14%),
кислород (0.01-1%)
азот (0.001-0.4%)
сера (0.3-3%).
В нефтях выделяют следующие части: углеводородную, асвальто-смолистую, порфирины,
серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда
она выходит на земную поверхность.
Главную часть нефтей составляют углеводороды различные по своему составу, строению и
свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. В
зависимости от строения молекул нефть подразделяются на три класса – парафиновые,
нафтеновые и ароматические. Но значительную часть нефти составляют углеводороды
смешанного строения, содержащие структурные элементы всех трех упомянутых
классов. Строение молекул определяет их химические и физические свойства.
2.2.1.Парафиновые углеводороды
Парафиновые углеводороды –
алканы СпН2п+2 - составляют значительную
часть групповых компонентов нефти всех
месторождений. Общее содержание их в
нефти составляет 25 - 35% масс, и только в
некоторых парафиновых нефтях достигает
до 40-50% масс. Наиболее широко
представлены в нефти алканы нормального
строения и изоалканы преимущественно
монометилзамещенные с различным
положением метильной группы в цепи. С
повышением молекулярной массы фракций
нефти содержание в них алканов
уменьшается. Прямогонные бензины чаще
всего на 60 - 70% состоят из алканов. В
масляных фракциях их содержание
снижается до 5-20% масс.
Газообразные алканы. Алканы C1- C4: метан, этан, пропан, бутан и
изобутан, а также 2,2-диметилпропан при нормальных условиях
находятся в газообразном состоянии. Из них получают легкий
газовый бензин, который является добавкой к товарным
бензинам, а также сжатые жидкие газы в качестве горючего.
Этан, пропан и бутаны после разделения служат сырьем для
нефтехимии.
Жидкие алканы. Алканы от С5 до С15 в обычных условиях
представляют собой жидкости, входящие в состав бензиновых
(С5 – С15) и керосиновых (С11 - С15) фракций нефтей.
Исследованиями установлено, что жидкие алканы С5 - С9 имеют в
основном нормальное или слаборазветвленное строение.
Твердые алканы. Алканы С16 и выше при нормальных условиях твердые вещества, входящие в состав нефтяных парафинов. Они
присутствуют во всех нефтях чаще в небольших количествах (до
5% масс) в растворенном или взвешенном кристаллическом
состоянии. В парафинистых и высокопарафинистых нефтях их
содержание повышается до 10 - 20% масс.
2.2.2.Нафтеновые углеводороды
Нафтеновые углеводороды – циклоалканы с формулой
СпН2п(цикланы) входят в состав всех фракций нефтей,
кроме газов. В среднем в нефтях различных типов они
содержатся от 25 до 80% масс. Бензиновые и керосиновые
фракции нефтей представлены в основном гомологами
циклопентана (I) и циклогексана (II), преимущественно с
короткими (С1 - С3) алкилзамещенными цикланами.
Высококипящие фракции содержат преимущественно
полициклические конденсированные и реже
неконденсированные нафтены.
Полициклические нафтены могут быть представлены гомологами
цикланов с одинаковыми или разными циклами мостиковога (III, IV,V),
сочлененного (VI), изолированного (VII) и конденсированного
(VIII, IX, X) типов строения:
I - циклопентан; II- циклогексан; III - бицикло(3,2,1)октан; IV бицикло(3,3,1)нонан; V- бицикло(2,2,1)гептан; VI бицикло(5,5,0)додекан;VII -метилбицикло(5,4,0)ундекан; VIIIбицикло(3,3,0)октан; IX - бицикло(4,3,0)нонан; X - бицикло(4,4,0)декан
– декалин
2.2.3.Ароматические
углеводороды
Ароматические углеводороды - арены с формулой СпН2п-6 содержатся в
нефтях в меньшем количестве (15 - 50% масс), чем алканы и
циклоалканы, и представлены гомологами бензола в бензиновых
фракциях и производными полициклических аренов и более в средних
топливных и масляных фракциях.
Ароматические углеводороды являются ценными компонентами в
автобензинах, но нежелательными в реактивных и дизельных
топливах. Моноциклические арены с длинными боковыми
изопарафиновыми цепями придают смазочным маслам хорошие
вязкотемпературные свойства. В этом отношении весьма
нежелательны и подлежат удалению из масел полициклические арены
без боковых цепей.
Индивидуальные ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилолы,
этилбензол, изопропилбензол и нафталин - ценное сырье для многих
процессов нефтехимического и органического синтеза, включая такие
важные отрасли нефтехимической промышленности, как производство
синтетических каучуков, пластмасс, синтетических волокон,
взрывчатых, фармацевтических веществ.
В бензинах в небольших количествах обнаружены арены С10, а также простейший
гибридный углеводород - индан(XI). В керосино-газойлевых фракциях нефтей
идентифицированы гомологи бензола С10 и более, нафталин (XII), тетралин (XIII) и
их производные. В масляных фракциях найдены фенантрен (XIV), антрацен (XV),
пирен (XVI), хризен (XVII), бензантрацен (XVIII), бензфенантрен (XIX), перилен (XX)
и многочисленные их производные, а также гибридные углеводороды с
различным сочетанием бензольных и нафтеновых колец.
2.2.4.Гибридные углеводороды
В молекулах гибридных углеводородов имеются в различных сочетаниях
структурные элементы всех типов: моно- и полициклических аренов,
моно- и полициклических пяти или шестикольчатых цикланов и алканов
нормального и разветвленного строения. Их условно можно
подразделить на следующие 3 типа: 1) алкано-циклановые; 2) алканоареновые и 3) алкано-циклано-ареновые.
В бензиновых и керосиновых фракциях идентифицированы простейшие
циклано-ареновые углеводороды: индан, тетралин и их алкильные
производные. Исследования группового химического состава масляных
фракций нефтей показали, что они практически полностью состоят из
высокомолекулярных гибридных углеводородов. В очищенных товарных
маслах гибридные углеводороды первого типа представлены
преимущественно моно- и бициклическими цикланами с длинными
алкильными цепями (до 50 - 70% масс). Гибридные углеводороды с моноили бициклическими аренами с длинными алкильными цепями могут
входить в состав парафинов и церезинов. Третий тип гибридных
углеводородов наиболее распространен среди углеводородов
высокомолекулярной части нефти.
2.2.5.Гетероатомные соединения нефти
Гетероатомные (серо-, азот- и кислородсодержащие) и
минеральные соединения, содержащиеся во всех нефтях,
являются нежелательными компонентами, поскольку резко
ухудшают качество получаемых нефтепродуктов, осложняют
переработку (отравляют катализаторы, усиливают коррозию
аппаратуры и т.д.) и обусловливают необходимость
применения гидрогенизационных процессов.
Между содержанием гетероатомных соединений и плотностью
нефтей наблюдается вполне закономерная симбатная
зависимость: легкие нефти с высоким содержанием светлых
бедны гетеросоединениями и, наоборот, ими богаты тяжелые
нефти. В распределении их по фракциям наблюдается также
определенная закономерность: гетероатомные соединения
концентрируются в высококипящих фракциях и остатках.
2.2.5.1.Серосодержащие соединения
Сера является наиболее распространенным гетероэлементом в
нефтях и нефтепродуктах. Содержание ее в нефтях
колеблется от сотых долей до 5 - 6% масс, реже до 14% масс.
Распределение серы по фракциям зависит от природы нефти
и типа сернистых соединений. В нефтях идентифицированы
следующие типы серосодержащих соединений:
1) элементная сера и сероводород - не являются
непосредственно сероорганическими соединениями, но
появляются в результате деструкции последних;
2) меркаптаны - тиолы, обладающие, как и сероводород,
кислотными свойствами и наиболее сильной коррозионной
активностью;
3) алифатические сульфиды (тиоэфиры) - нейтральны при
низких температурах, но термически мало устойчивы и
разлагаются при нагревании свыше 130-160°С с
образованием сероводорода и меркаптанов;
4) моно- и полициклические сульфиды - термически наиболее
устойчивые.
2.2.5.2Азотсодержащие
соединения
Во всех нефтях в небольших количествах (менее 1 %)
содержится азот в виде соединений, обладающих
основными или нейтральными свойствами. Большая их
часть концентрируется в высококипящих фракциях и
остатках перегонки нефти. Азотистые основания могут быть
выделены из нефти обработкой слабой серной кислотой. Их
количество составляет в среднем 30 - 40% от суммы всех
азотистых соединений.
Азотистые основания нефти представляют собой
гетероциклические соединения с атомом азота в одном из
колец, с общим числом колец до трех.
Нейтральные азотистые соединения составляют большую
часть (иногда до 80%) азотсодержащих соединений нефти.
С повышением температуры кипения нефтяных фракций в
них увеличивается содержание нейтральных и уменьшается
содержание основных азотистых соединений.
Серосодержащие соединения: XXI тиофан (тетраметиленсульфид): XXII циклогексиленсульфид(пентаметиленс
ульфид); XXIII - тиофен; XXIVбензотифен; XXV - бензотифан; XXVI тионафтен; XXVII - тиотетралин; XXVIII дибензотифен; XXIX нафтотифен; XXX - дифенилсульфид.
Азотсодержащие соединения:
пиридин(XXXI),хинолин(XXXII),акридин
(XXXIII), пиррол(XXXIV), бензпирролиндол(XXXV),карбазол(XXXVI),пирролх
инолин(XXXVII),карбазолхинолин(XXXV
III)
2.2.5.3.Кислородсодержащие соединения
Основная часть кислорода нефтей входит в состав асфальто-смолистых
веществ и только около 10% его приходится на долю кислых (нефтяные
кислоты и фенолы) и нейтральных (сложные эфиры, кетоны)
кислородсодержащих соединений. Они сосредоточены преимущественно
в высококипящих фракциях.
Промышленное значение из всех кислородных соединений нефти имеют
только нафтеновые кислоты и их соли - нафтенаты, обладающие
хорошими моющими свойствами. Поэтому отходы щелочной очистки
нефтяных дистиллятов - так называемый мылонафт - используется при
изготовлении моющих средств для текстильного производства.
Технические нефтяные кислоты (асидол), выделяемые из керосиновых и
легких масляных дистиллятов, находят применение в качестве
растворителей смол, каучука и анилиновых красителей, для пропитки
шпал, для смачивания шерсти, при изготовлении цветных лаков и др.
Натриевые и калиевые соли нафтеновых кислот служат в качестве
деэмульгаторов при обезвоживании нефти. Нафтенаты кальция и
алюминия являются загустителями консистентных смазок, а соли кальция
и цинка являются диспергирующими присадками к моторным маслам.
Соли меди защищают древесину и текстиль от бактериального
разложения.
2.3.Нефть и её переработка
Переработка нефти и нефтепродуктов -это
процесс комплексной обработки нефти,
состоящий из нескольких стадий.
Результатом нефтепереработки является
получение целого комплекса продуктов,
которые отличаются между собой по ряду
критериев.
Переработка нефти
Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:
1) Разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по
интервалам температур кипения (первичная переработка) ;
2)Переработка полученных фракций путем химических
превращений содержащихся в них углеводородов и выработка
компонентов товарных нефтепродуктов (вторичная
переработка);
3) Смешение компонентов с вовлечением, при необходимости,
различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с
заданными показателями качества (товарное производство).
2.3.1.❶ Подготовка нефти к переработке (электрообессоливание):
Сырая нефть содержит соли, вызывающие сильную коррозию
технологического оборудования. Для их удаления нефть,
поступающая из сырьевых емкостей, смешивается с водой, в
которой соли растворяются, и поступает на ЭЛОУ электрообессоливащую установку. Процесс обессоливания
осуществляется в электродегидраторах - цилиндрических
аппаратах со смонтированными внутри электродами. Под
воздействием тока высокого напряжения (25 кВ и более), смесь
воды и нефти (эмульсия) разрушается, вода собирается внизу
аппарата и откачивается. Для более эффективного разрушения
эмульсии, в сырьё вводятся специальные вещества деэмульгаторы. Температура процесса - 100-120°С.
Электрообессоливающая
установка
2.3.2.❷Первичные процессы:(атмосферная
перегонка, вакуумная перегонка,
стабилизация и вторичная перегонка
бензина):Обессоленная нефть с
электрообессоливащий установки поступает на
установку атмосферно-вакуумной перегонки
нефти,которая на российских НПЗ обозначается
аббревиатурой АВТ - атмосферно-вакуумная
трубчатка. Такое название обусловлено тем,
что нагрев сырья перед разделением его на
фракции, осуществляется в змеевиках
трубчатых печей (рис.6) за счет тепла
сжигания топлива и тепла дымовых газов.
АВТ разделена на два блока - атмосферной и
вакуумной перегонки.
Установка вакуумной перегонки мощностью
1,6 млн. тонн в год на НПЗ "ЛУКОЙЛ-ПНОС".
На переднем плане - трубчатая печь
(жёлтого цвета)
1. Атмосферная перегонка: Атмосферная
перегонка предназначена для отбора светлых
нефтяных фракций - бензиновой, керосиновой и
дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный
выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток
атмосферной перегонки - мазут.
Процесс заключается в разделении нагретой в печи
нефти на отдельные фракции в ректификационной
колонне - цилиндрическом вертикальном аппарате,
внутри которого расположены контактные
устройства (тарелки), через которые пары
движутся вверх, а жидкость - вниз.
Ректификационные колонны различных размеров и
конфигураций применяются практически на всех
установках нефтеперерабатывающего
производства, количество тарелок в них
варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод
тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с
верхней части колонны, в связи с чем температура в
аппарате постепенно снижается от низа к верху. В
результате сверху колонны отводится бензиновая
фракция в виде паров, а пары керосиновой и
дизельных фракций конденсируются в
соответствующих частях колонны и выводятся, мазут
остаётся жидким и откачивается с низа колонны.
В центре - атмосферная колонна
(показаны точки отбора
фракций), справа - вакуумная
2. Вакуумная перегонка: Вакуумная
перегонка предназначена для отбора
от мазута масляных дистиллятов на
НПЗ топливно-масляного профиля, или
широкой масляной
фракции (вакуумного газойля) на НПЗ
топливного профиля. Остатком
вакуумной перегонки является гудрон.
Необходимость отбора масляных
фракций под вакуумом обусловлена
тем, что при температуре свыше 380°С
начинается термическое разложение
углеводородов (крекинг), а конец
кипения вакуумного газойля - 520°С и
более. Поэтому перегонку ведут при
остаточном давлении 40-60 мм рт. ст.,
что позволяет снизить максимальную
температуру в аппарате до 360-380°С.
Разряжение в колонне создается при
помощи соответствующего
оборудования, ключевыми
аппаратами являются паровые или
жидкостные эжекторы.
Установка вакуумной
перегонки.
3. Стабилизация и вторичная перегонка бензина:
Получаемая на атмосферном блоке бензиновая
фракция содержит газы в объёме, превышающем
требования по качеству, и не может использоваться
ни в качестве компонента автобензина, ни в качестве
товарного прямогонного бензина. Кроме того,
процессы нефтепереработки, направленные на
повышение октанового числа бензина и
производства ароматических углеводородов в
качестве сырья используют узкие бензиновые
фракции. Этим обусловлено включение в
технологическую схему переработки нефти данного
процесса, при котором от бензиновой фракции
отгоняются сжиженные газы, и осуществляется её
разгонка на 2-5 узких фракций на соответствующем
количестве колонн.
Продукты первичной переработки нефти охлаждаются
в теплообменниках, в которых отдают тепло
поступающему на переработку холодному сырью, за
счет чего осуществляется экономия технологического
топлива, в водяных и воздушных холодильниках и
выводятся с производства.
Установки вторичной перегонки
бензина и атмосферной перегонки
(слева направо).
Продукты первичной переработки нефти
2.3.3.❸Вторичная переработка: Целью вторичных процессов
является увеличение количества производимых моторных
топлив, они связаны с химической модификацией молекул
углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их
преобразованием в более удобные для окисления формы.
По своим направлениям, все вторичные процессы можно
разделить на 3 вида:
Углубляющие: каталитический крекинг, термический
крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг,
производство битумов и т.д.
Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и
т.д.
Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования,
производство ароматических углеводородов и т.д.
1. Каталитический риформинг: Каталитический риформинг
предназначен для повышения октанового числа
прямогонных бензиновых фракций путём химического
превращения углеводородов. Процесс ведётся в
присутствии алюмо-платино-рениевого катализатора.
Повышение октанового числа происходит за счёт
увеличения доли ароматических углеводородов. Научные
основы процесса разработаны нашим соотечественником выдающимся русским химиком Н.Д.Зелинским в начале ХХ
века.
Выход высокооктанового компонента составляет 85-90% на
исходное сырьё. В качестве побочного продукта образуется
водород.
Оптимальным сырьём является тяжёлая бензиновая фракция.
Сырьё подвергается предварительной гидроочистке удалению сернистых и азотистых соединений.
Установки риформинга существуют 2-х основных типов - с
периодической и непрерывной регенерацией
катализатора - восстановлением его первоначальной
активности, которая снижается в процессе эксплуатации.
Процесс осуществляется при температуре 500-530°С и
давлении 18-35 атм.Основные реакции риформинга
поглощают существенные количества тепла, поэтому
процесс ведется последовательно в 3-4 отдельных
реакторах,перед каждым из которых продукты
подвергаются нагреву в трубчатых печах. Выходящая из
последнего реактора смесь отделяется от водорода,
углеводородных газов и стабилизируется.
Полученный продукт - стабильный риформат охлаждается и
выводится с установки.
При регенерации осуществляется выжиг образующегося в
ходе эксплуатации катализатора кокса с поверхности
катализатора с последующим восстановлением водородом
и ряд других технологических операций. На установках с
непрерывной регенерацией катализатор движется по
реакторам, расположенным друг над другом, затем
подаётся на блок регенерации, после чего возвращается в
процесс.
Каталитический риформинг используется также в целях
производства ароматических углеводородов - сырья для
нефтехимической промышленности. Продукты, полученные
в результате риформинга узких бензиновых фракций,
подвергаются разгонке с получением бензола, толуола и
смеси ксилолов.
2. Каталитическая изомеризация: Изомеризация также
применяется для повышения октанового числа легких
бензиновых фракций. Сырьём изомеризации являются
легкие бензиновые фракции с концом кипения 62°С или
85°C. Повышение октанового числа достигается за счёт
увеличения доли изопарафинов. Процесс осуществляется в
одном реакторе при температуре, в зависимости от
применяемой технологии, от 160 до 380°C и давлении до 35
атм. На некоторых заводах, после ввода новых установок
риформинга крупной единичной мощности, старые
установки перепрофилируют на изомеризацию. Иногда
риформинг и изомеризация объединяются в единый
комплекс по производству высокооктановых бензинов.
3.Гидроочистка дистиллятов: Задача процесса - очистка
бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также
вакуумного газойля от сернистых и азотсодержащих соединений.
На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты
вторичного происхождения с установок крекинга или коксования,
в таком случае идет также гидрирование олефинов. Мощность
установок составляет от 600 до 3000 тыс. тонн в год. Водород,
необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок
риформинга.
Сырьё смешивается с водородсодержащим газом
концентрацией 85-95% об., поступающим с циркуляционных
компрессоров, поддерживающих давление в системе.
Полученная смесь нагревается в печи до 280-340°C, в
зависимости от сырья, затем поступает в реактор. Реакция идет
на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден
под давлением. В таких условиях происходит разрушение
сернистых и азотсодержащих соединений с образованием
сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов. В
процессе за счет термического разложения образуется
незначительное (1,5-2%) количество низкооктанового бензина, а
при гидроочистке вакуумного газойля также образуется 6-8%
дизельной фракции. Продуктовая смесь отводится из реактора,
отделяется в сепараторе от избыточного ВСГ, который
возвращается на циркуляционный компрессор. Далее отделяются
углеводородные газы, и продукт поступает в ректификационную
колонну, с низа которой откачивается гидрогенизат - очищенная
фракция. Содержание серы, например, в очищенной дизельной
фракции, может снизиться с 1,0% до 0,005-0,03%. Газы процесса
подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода,
который поступает на производство серы, или серной кислоты.
Установка
гидроочистки
дизтоплива
Реакторный блок
каталитического крекинга. В
правой части - реактор, слева
от него - регенератор.
4. Каталитический крекинг: Каталитический крекинг важнейший процесс нефтепереработки, существенно
влияющий на эффективность НПЗ в целом. Сущность
процесса заключается в разложении углеводородов,
входящих в состав сырья (вакуумного газойля) под
воздействием температуры в присутствии
цеолитсодержащего алюмосиликатного катализатора.
Целевой продукт установки КК - высокооктановый
компонент бензина с октановым числом 90 пунктов и
более, его выход составляет от 50 до 65% в зависимости от
используемого сырья, применяемой технологии и режима.
Высокое октановое число обусловлено тем, что при кат.
крекинге происходит также изомеризация. В ходе процесса
образуются газы, содержащие пропилен и бутилены,
используемые в качестве сырья для нефтехимии и
производства высокооктановых компонентов бензина,
легкий газойль - компонент дизельных и печных топлив, и
тяжелый газойль - сырьё для производства сажи, или
компонент мазутов.
Ключевым участком установки является реакторнорегенераторный блок. В состав блока входит печь нагрева
сырья, реактор, в котором непосредственно происходят
реакции крекинга, и регенератор катализатора. Назначение
регенератора - выжиг кокса, образующегося в ходе крекинга
и осаждающегося на поверхности катализатора. Реактор,
регенератор и узел ввода сырья связаны
трубопроводами (линиями пневмотранспорта), по
которым циркулирует катализатор.
Сырьё с температурой 500-520°С в смеси с пылевидным катализатором движется по
лифт-реактору вверх в течение 2-4 секунд и подвергается крекингу. Продукты
крекинга поступают в сепаратор, расположенный сверху лифт-реактора, где
завершаются химические реакции и происходит отделение катализатора, который
отводится из нижней части сепаратора и самотёком поступает в регенератор, в
котором при температуре 700°С осуществляется выжиг кокса. После этого
восстановленный катализатор возвращается на узел ввода сырья. Давление в
реакторно-регенераторном блоке близко к атмосферному. Общая высота
реакторно-регенераторного блока составляет от 30 до 55 м, диаметры сепаратора и
регенератора - 8 и 11 м соответственно для установки мощностью 2,0 млн
тонн. Продукты крекинга уходят с верха сепаратора, охлаждаются и поступают на
ректификацию. Кат. крекинг может входить в состав комбинированных установок,
включающих предварительную гидроочистку или легкий гидрокрекинг сырья,
очистку и фракционирование газов.
Схема реакторнорегенераторного
блока установки
каталитического
крекинга
5. Гидрокрекинг: один из видов крекинга,
переработка
высококипящих нефтяных фракций, мазута,
вакуумного газойля или деасфальтизата для
получения бензина, дизельного и
реактивного топлива, смазочных масел,
сырья для каталитического крекинга и др.
Проводят действием водорода при 330—
450°С и давлении 5-30 МПа в
присутствии никельмолибденовых катализаторов. В процессе
гидрокрекинга происходят следующие
превращения:
• Гидроочистка — из сырья удаляются сераазотсодержащие соединения;
• Расщепление тяжелых молекул
углеводорода на более мелкие;
• Насыщение водородом непредельных
углеводородов.
В зависимости от степени превращения сырья
различают легкий (мягкий)
и жесткий гидрокрекинг.
6. Коксование: процесс переработки
твёрдого топлива нагреванием без
доступа кислорода. При разложении
топлива образуются твёрдый продукт —
кокс и летучие продукты.
7. Алкилирование: введение алкильного
заместителя в молекулу органического
соединения.Типичными
алкилирующими агентами являются
алкилгалогениды,алкены,эпоксисоедин
ения, спирты,реже альдегиды, кетоны,
эфиры,
сульфиды, диазоалканы.
Катализаторами алкилирования
являются минеральные
кислоты, кислоты Льюиса а также
цеолиты.
Коксовая печь
2.3.4.❹Товарное производство: Ранее рассмотрены основные технологические
процессы топливного производства, применяемые на НПЗ России.
Однако, в ходе указанных процессов вырабатываются только компоненты моторных,
авиационных и котельных топлив с различными показателями качества.
Например, октановое число прямогонного бензина составляет около 65,
риформата - 95-100, бензина коксования - 60. Другие показатели качества
(например, фракционный состав, содержание серы) у компонентов также
различаются. Для получения же товарных нефтепродуктов организуется смешение
полученных компонентов в соответствующих емкостях НПЗ в соотношениях,
которые обеспечивают нормируемые показатели качества.
Расчёт рецептуры смешения (компаундирования) компонентов осуществляется при
помощи соответствующих модулей математических моделей, используемых для
планирования производства по НПЗ в целом. Исходными данными для
моделирования являются прогнозные остатки сырья, компонентов и товарной
продукции, план реализации нефтепродуктов в разрезе ассортимента, плановый
объём поставок нефти. Таким образом возможно рассчитать наиболее
эффективные соотношения между компонентами при смешении.
Зачастую на заводах используются устоявшиеся рецептуры смешения, которые
корректируются при изменении технологической схемы.
Компоненты нефтепродуктов в заданном соотношении закачиваются в ёмкость для
смешения, куда также могут подаваться присадки. Полученные товарные
нефтепродукты проходят контроль качества и откачиваются в соответствующие
ёмкости товарно-сырьевой базы, откуда отгружаются потребителю.
Основной способ доставки нефтепродуктов в России - перевозка железнодорожным
транспортом. Для погрузки продукции в цистерны используются наливные
эстакады.
2.4.Добыча нефти в
Республике
Татарстан
2.4.1.История нефтедобычи в Республике Татарстан
1868 - бугульминским помещиком Я.Малакиенко и его двумя
сыновьями были заложены две буровые скважины около
Нижнекармальской слободы - получил первую нефть в
количестве 80 ведер.
1870-е - несколько буровых скважин пробурены американским
предпринимателем Ласло Шандором. Из его отчета в
Горный департамент: «Все изыскания мои увенчались
полным успехом в губерниях: Казанской, Самарской и
Симбирской. Богатые неисчерпаемые подземные бассейны
жидкой нефти заключаются в долинах рек Сока и Шешмы,
на северо-восток от Самары, а также и в Самарском и
Бугульминском уездах. При селениях же Шугур и
Сарабикулово находятся в громадном количестве залежи
земли, пропитанные нефтью».
1918 - создается Казанский совнархоз и в его составе отдел
топлива с нефтяной секцией при нем, реорганизованной
затем в районный (губернский) нефтяной комитет.
1919 - национализированы все нефтяные предприятия
Казанской губернии (в ведении Казанского Райкомнефти
находится около 50 нефтяных предприятий и нефтебаз).
1924 - внимание к нефтяным недрам Поволжья и Татарии
значительно ослабло, разведочное бурение было
прекращено.
1938 - Татария оказалась самым отстающим по степени
разведанности районом;
- образовано самостоятельное Геологическое управление
Татарской АССР.
1939 - XVIII Съезд ВКП(б) выдвинул задачу создания «Второго
Баку» — новой нефтяной базы между Волгой и Уралом.
1940 - создана Шугуровская нефтепоисковая партия;
- все геологоразведочные организации, работающие на
территории Татарии, переданы в ведение треста
«Татгеологоразведка».
1943 - открыто первое нефтяное месторождение промышленного
значения в Шугурове.
1943-1946 - открыты Аксубаевское и Бавлинское месторождения.
1948 - открыто одно из крупнейших месторождений в мире –
Ромашкинское;
- добыча нефти по республике составила 422,3 тыс.тонн.
1949 - начато издание многотиражной газеты «Нефтяник
Татарстана».
1950 - Постановлением Совета Министров СССР организовано
объединение «Татнефть» в составе нефтедобывающих трестов
«Бавлынефть», «Бугульманефть», бурового треста
«Татбурнефть», строительно-монтажного треста
«Татнефтепромстрой», проектной конторы «Татнефтепроект»;
- объединением добыт первый миллион тонн татарстанской нефти.
1951 - в состав «Татнефти» передана Школа буровых кадров,
ранее входившая в состав объединения
«Саратовнефтегаз».
1952 - в составе объединения «Татнефть» организованы трест
по добыче нефти и газа «Альметьевнефть», трест буровых
работ «Альметьевбурнефть», тресты «Татнефтегеофизика»,
«Таттехснабнефть», «Татнефтепроводстрой».
1953 - 3 ноября Указом Президиума Верховного Совета РСФСР
рабочиму поселку Альметьевску присвоен статус города.
1954—1955 - нефтедобывающие тресты преобразованы в
нефтепромысловые управления; рабочий поселок Новая
Письмянка преобразован в город Лениногорск.
1956 - создан Татарский нефтяной научно-исследовательский
институт «ТатНИИ»;
- в г.Альметьевск создан консультационный пункт
Московского нефтяного института имени И.М.Губкина,
впоследствии преобразованный в Татарский вечерний
факультет МИНХ и ГП, а позднее — в Альметьевский
нефтяной институт;
- «Татнефть» добыла 18 млн.тонн нефти и по объему добычи
нефти объединение вышло на первое место в Советском
Союзе.
1958 - организован Елабужский укрупненный нефтепромысел.
1960 - в районе г.Альметьевска размещены головные
сооружения нефтепровода «Дружба».
1961 - создано нефтепромысловое управление «Прикамнефть»;
- НПУ «Бугульманефть» переименовано в НПУ
«Лениногорскнефть».
1962 - первые применено очаговое заводнение на Зеленогорской
площади Ромашкинского месторождения (промышленное
внедрение началось с 1966 года) - группе ученых и
руководителей «Татнефти» присуждена Ленинская премия.
организованы трест «Татнефтегаз» и НПУ «Елховнефть».
1964 - организованы НПУ «Иркеннефть» и «Актюбанефть».
1966 - ПО «Татнефть» награждено орденом Ленина.
1968 - организованы НПУ «Сулеевнефть» и «Джалильнефть».
1969 - создано НПУ «Ямашнефть».
1970 - достигнут и сохранен до 1976 года самый высокий в стране
уровень годовой добычи нефти — 100 млн.тонн.
1971 - «Татнефть» добыла первый миллиард тонн нефти;
- Орденом Ленина награждено НГДУ «Альметьевнефть».
1975 - достигнут максимальный уровень годовой добычи в
республике — 103,7 млн.тонн нефти.
1981 - 2 октября объединением «Татнефть» добыт второй
миллиард тонн нефти с начала разработки месторождений
республики.
1990 - разработана и успешно реализована первая
широкомасштабная экологическая программа «Татнефти».
1991 - создан Совет по внешнеэкономическим связям
объединения (с1992 года - Внешнеэкономическая фирма
(ВЭФ))
1981год
2.4.2.Ромашкинское нефтяное месторождение
РОМАШКИНСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ нефтяное — расположено
в 70 км к западу от г. Альметьевск Татарской ACCP; входит
в Волго-Уральскую нефтегазоносную провинцию. Открыто в
1948, разрабатывается с 1952. Приурочено к Альметьевской
вершине Татарского свода, присводовая часть осложнена
многочисленными локальными
поднятиями. Месторождение многопластовое. Основная
промышленная нефтеносность связана с терригенными
толщами среднего, верхнего девона и среднего карбона
(бобриковский горизонт); меньшие по размерам залежи
расположены в карбонатных коллекторах верхнего девона,
нижнего и среднего карбона. Выявлено свыше 200
залежей нефти. Основная залежь высотой 50 м находится в
пашийском горизонте. Коллекторы представлены
кварцевыми песчаниками суммарной мощностью до 50
м. Нефть нафтеново-парафинового состава,плотностью 796820 кг/м3, содержание S 1,5-2,1%, парафина 2,6-5,4%. Залежь
кыновского горизонта верхнего девона гидродинамически
связана с пашийской залежью. Остальные залежи
в терригенных отложениях (нижний карбон) приурочены к
песчано-алевролитовым коллекторам суммарной
мощностью до 18 м. Основные залежи разрабатываются
с поддержанием пластового давления (внутриконтурное и
законтурное заводнение), механизированным способом.
Центр добычи — Альметьевск.
2.5.Интересные факты
•
•
•
•
•
Еще в начале нашей эры нефть перегоняли, чтобы уменьшить неприятный запах. В
русских и иностранных лечебниках 15-17 веков, рекомендующих нефть как средство
для лечения воспалений, приводились способы перегонки нефти по методу римского
врача Кассия Феликса и арабского ученого Авиценны.
Российские исследователи считают, что первое в России и в мире предприятие по
переработке нефти построили в 1745 году на реке Ухта братья Чумеловы. На нем
делали осветительный керосин и смазочные масла. На Западе, однако, полагают, что
первым в мире перегонкой нефти на промышленной основе занялся Игнасий
Лукашевич, работавший в 1854-56 годах рядом с городом Ясло в Австро-Венгерской
империи (территория современной Польши).
Знаменитый инженер, автор телебашни на Шаболовке В. Г. Шухов внес огромный
вклад в развитие нефтяной промышленности. Он не только построил первый в России
нефтепровод и танкер, но и создал первую в мире установку термического крекинга
нефти вместе с помощником С. П. Гавриловым. Другими словами, российские
инженеры изобрели промышленный процесс получения автомобильного бензина.
Технология была запатентована в 1891 году.
В течение большей части 20 века нефтеперерабатывающий завод в иранском городе
Абадане был самым крупным в мире. Он серьезно пострадал во время ирано-иракской
войны. Сегодня крупнейшим считают нефтеперерабатывающий комплекс Centro de
Refinación de Paraguaná в Венесуэле, который производит 956
000 баррелей нефтепродуктов в день.
«Нефтяной остров» на озере Эмэннинген в Швеции считается старейшим
нефтеперерабатывающим предприятием, сохранившимся до наших дней. Пер Август
Элунд построил этот завод в 1875 году и уже через год получил разрешение на
переработку 1 000 баррелей нефти в год. Предприятие было остановлено в 1902 году и
сегодня является частью исторической экспозиции Экомузея «Бергслаген»
2.6.Тест по теме: «Нефть и способы её
переработки»
Задания с выбором ответа:
1)Нефть- это смесь, состоящая:
А. Только из твердых углеводородов
Б. Только из газообразных
углеводородов
В.Только из твердых углеводородов
Г. Из жидких и растворенных в них
газообразных и твердых
углеводородов
2) Укажите свойство, которое не
относится к нефти:
А. Легче воды
Б. Растворима в воде
В. Густая темная жидкость
Г. Не имеет постоянной температуры
кипения
3) С увеличением числа атомов
углерода в молекулах УВ
температура кипения этих УВ:
А. Уменьшается
Б. Увеличивается
В. Не изменяется
Г. Сначала увеличивается, затем
уменьшается
4) Укажите физический способ
переработки нефти:
А. Риформинг
Б. Фракционная перегонка
В. Каталический крекинг
Г. Термический крекинг
Задания с кратким ответом.
1)Среди нижеперечисленных характеристик выберите те, которые относятся к нефти:
А. Темная маслянистая жидкость
Б. Жидкость без запаха
В. Не растворяются в воде
Г. Имеет определенную температуру кипения
Д. Растворяется в воде
Е. Состоит только из жидких компонентов
Ж. Легче воды
2) Установите соответствие между УВ и соответствующим ему изомером. Ответ дайте в
виде последовательности цифр:
А. н-пентан
1. 2,2,4-триметилпентан
Б. н-гексан
2. 2,2,3-триметилбутан
В. н-гептан
3. 2,2-диметилпропан
Г. н-октан
4. 2,3-диметилбутан
3) Установите соответствие между названием метода переработке нефти и характером
процессов при этом методе. Ответ дайте в виде последовательности цифр:
Метод
Процессы
А. Риформинг
1. разделение на фракции
Б. Каталитический крекинг
2. расщепление
В. Термический крекинг
3. расщепление и изомеризация
Г. Ректификация
4. изомеризация и ароматизация
Ответы: 1)АВЖ 2)3421 3)4321
3.Выводы
Таким образом, проведя анализ полученных
результатов, мной был сформулирован ответ на
поставленный вопрос.
Для чего же нужна нефть? Известно, что за год
добывают, приблизительно, 3.8 миллиарда тонн
нефти. Из «черного золота» делают косметические
препараты, бензин, этиловый спирт, керосин и т.д.
Нефть сейчас играет важную роль в структуре
экономики многих стран. Она чрезвычайно выгодна
не только как топливо, но и как химическое
сырьё. Нефть – одно из достояний Земли, но до сих
пор так и нет одной правильной версии о её
происхождении.
4.Заключение
Самым важным сырьем в промышленно развитых странах остается
нефть. Он может давать тепло и заводить машины. Он может быть
автомобильным и авиационным топливом. Элементы, входящие в
состав нефти, используются в производстве почти любой химической
продукции, например пластмасс, моющих средств, лаков и лекарств.
Можно ли прожить без нефти? Никак нельзя! И в работе, и в быту у нас
сопровождают изделия, изготовленные на ее основе. В нефть можно
даже одеваться: около 40 процентов всех текстильных материалов
содержат нефть, а термоматериалы почти на 100 процентов состоят из
нефтесодержащих волокон. Нефть музыкальна: в производстве
компакт-дисков используется 40 миллиардов литров нефти. И сидеть на
нефти тоже удобно: любой диван – это 60 литров нефти. Без нефти
невозможно себе представить нашу современную жизнь. В мире
ежедневно потребляется почти 14 миллиардов литров нефти.
Потребляем мы все.
5.Список использованной литературы
1. Химия. Органическая химия. 10 класс: учеб. Для общеобразоват.
Учреждений: базовый уровень/ Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. -12-е
изд.- М.: Просвещение, 2008.
2.http://beloil.ucoz.ru/publ/oao_quot_tatneft_quot/tatneft/daty_v_istorii_k
ompanii/18-1-0-86
3. http://www.oborudka.ru/handbook/332.html
4. http://do.gendocs.ru/docs/index-314581.html
5. http://ru.wikipedia.org
6. Поконова Ю. Нефть и нефтепродукты. СПб, Из-во Промис, 2003.
7. http://coolreferat.com
8. http://www.ngfr.ru/ngd.html?neft3
9. http://www.tatprominwest.ru/tatarstan/common-tatarstan/2010/04/nefttatarstana/
10. http://www.mining-enc.ru/r/romashkinskoe-mestorozhdenie/
11. http://www.ngpedia.ru/id144133p4.html
12. http://www.mirnefti.ru/index.php?id=11