Нефть

Нефть – горючая маслянистая жидкость, являющаяся смесью углеводородов, красно-коричневого, иногда почти черного цвета, имеет специфический запах. На сегодняшний день нефть – одно из важнейших полезных ископаемых.

Классификация нефти

Химическая  классификация – за ее основу принято преимущественно содержание в нефти одного или нескольких классов углеводов. Различают 6 типов нефти: парафиновые, парафино-циклановые, циклановые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические и ароматические. В парафиновой нефти все фракции содержат значительное количество алканов: бензиновые – не менее 50 %, а масляные – 20 % и более. Количество асфальтенов и смол исключительно мало.

В парафино-нафтено-ароматических  нефтях содержатся примерно в равных количествах углеводы всех трех классов, твердых парафинов не более 1,5 %. Количество смол и асфальтенов достигает 10 %. Нафтено-ароматические нефти характеризуются преобладающим содержанием цикланов и аренов, особенно в тяжелых фракциях. Ароматические нефти характеризуются преобладанием аренов во всех фракциях и высокой плотностью.

Технологическая классификация

Нефти подразделяют на:

• 3 класса (I–III) по содержанию серы в нефти (малосернистые, сернистые и высокосернистые), а также в бензине (начало кипения – 180 °С), в реактивном топливе (120-240 °С) и дизельном топливе (240-350 °С);

• 3 типа по потенциальному содержанию фракций, перегоняющихся до 350 °С (T1-T3);

• 4 группы по потенциальному содержанию базовых масел (М1-М4);

• 4 подгруппы по качеству базовых масел, оцениваемому индексом вязкости (И1-И4);

• 3 вида по содержанию парафинов (П1–П3).

 

Техническая классификация

• По содержанию общей серы на четыре класса (1–4);

• По плотности при 20 °С на пять типов (0–4);

• По содержанию воды и хлористых солей на 3 группы (1–3);

• По содержанию сероводорода и легких меркаптанов на 3 вида (1–3).

Классификация процессов переработки нефти

Технологические процессы нефтеперерабатывающего завода принято  классифицировать на следующие две  группы: физические и химические.

Физическими (массообменными) процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) без химических превращений и удаление (извлечение) из фракций нефти, нефтяных остатков, масляных фракций, газоконденсата и газов нежелательных компонентов (полициклических аренов, асфальтенов, тугоплавких парафинов), неуглеводных соединений. Физические процессы по типу массообмена можно подразделить на типы:

• Гравитационные (электрообессоливающая утановка), ректификационные (атмосферная трубчатка (перегонка);

• Атмосферно-вакуумная трубчатка, газофракционирующая установка и др.);

• Экстракционные (деасфальтизация, селективная очистка, депарафинизация кристаллизацией);

• Адсорбционные (депарафинизация цеолитная, контактная очистка);

• Абсорбционные (абсорбционно-газофракционирующая установка, очистка от H2S, CO2).

В химических процессах  переработка нефтяного сырья  осуществляется путем химических превращений  с получением новых продуктов, не содержащихся в исходном сырье. Химические процессы, применяемые на современных нефтеперерабатывающих заводах, по способу активации химические реакции подразделяют на:

• Термические (термолитические) – термодеструктивные и термоокислительные;

• Каталитические – гетеролитические, гомолитические и гидрокаталитические.

В термодеструктивных процессах протекают преимущественно реакции распада (крекинга) молекул сырья на низкомолекулярные, а также реакции конденсации с образованием высокомолекулярных продуктов, например кокса, пека и др.

Классификация товарных нефтепродуктов:

Различают: моторные топлива, энергетические топлива, нефтяные масла, углеродные и  вяжущие материалы, нефтехимическое  сырье, нефтепродукты специального назначения.

1) Моторное топливо в зависимости от принципа работы двигателей подразделяют на: бензины (авиационные и автомобильные), реактивное топливо и дизельное топливо.

2) Энергетические топлива подразделяют на: газотурбинные, котельные и судовые.

3) Нефтяные масла подразделяют на смазочные и несмазочные. Смазочные масла подразделяют на моторные для поршневых и реактивных двигателей; и трансмиссионные и осевые, предназначенные для смазки автомобильных и тракторных гипоидных трансмиссий (зубчатых передач различных типов) и шеек осей железнодорожных вагонов и тепловозов.

4) Индустриальные масла предназначены для смазки станков, машин и механизмов различного промышленного оборудования, работающих в разнообразных условиях и с различной скоростью и нагрузкой. По значению вязкости их подразделяют на легкие (швейное, сепараторное, вазелиновое, приборное, веретенное, велосит и др.), средние (для средних режимов скоростей и нагрузок) и тяжелые (для смазки кранов, буровых установок, оборудования мартеновских печей, прокатных станов и др.).

Энергетические масла (турбинные, компрессорные и цилиндровые) – для смазки энергетических установок и машин, работающих в условиях нагрузки, повышенной температуры и воздействия воды, пара и воздуха.

Несмазочные (специальные) масла предназначены не для смазки, а для применения в качестве рабочих жидкостей в тормозных системах, в пароструйных насосах и гидравлических устройствах, в трансформаторах, конденсаторах, маслонаполненных электрокабелях в качестве электроизолирующей среды (трансформаторное, конденсаторное, гидравлическое, вакуумное), а также такие как вазелиновое, медицинское, парфюмерное, смазочно-охлаждающие жидкости и др.

Углеродные и вяжущие материалы включают: нефтяные коксы, битумы, нефтяные пеки (связующие, пропитывающие, брикетные, волокнообразующие и специальные).

Нефтепродукты специального назначения подразделяют на:

• Термогазойль (сырье для производства технического углерода).

• Консистентные смазки (антифрикционные, защитные и уплотнительные).

• Осветительный керосин.

• Присадки к топливам и маслам, деэмульгаторы.

• Элементная сера.

• Водород и др.

 

Цель переработки  нефти- производство нефтепродуктов,прежде всего различных видов топлива и сырбя для последующей химической переработки.

Крекинг- переработка нефти и её фракций для получения главным образом моторных топлив, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжёлых углеводородов. Наряду с распадом при крекинге, происходят Изомеризация и синтез новых молекул, например в результате циклизации, полимеризации и конденсации.

         Крекинг является одним из основных методов получения моторных топлив (в частности, Бензинов) и может осуществляться как чисто термический процесс — термический крекинг, так и в присутствии катализаторов — каталитический крекинг. Реакции распада при термическом крекинге обычно рассматриваются как цепные, протекающие по свободнорадикальному механизму. Продукты термического крекинга, осуществляемого обычно при 470—540°С и давлении 4—6 Мн/м2 , содержат много непредельных углеводородов, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтил-свинцу и требуют дальнейшей переработки путём Риформинга.

Термический крекинг подвергают низкосортные виды тяжёлого остаточного нефтяного сырья. Термический крекинг низкого давления, проводимый при 500— 600°С и под давлением несколько десятых долей Мн/м2 , называется также коксованием и применяется для превращения тяжёлых продуктов, например гудронов, в более лёгкие (выход 60—70%), используемые для дальнейшей переработки в моторные топлива. Наряду с этим получают до 20% кокса, применяемого в различных целях, например при изготовлении электродов (для дуговых печей, гальванических элементов). Высокотемпературный (650—750°С) крекинг низкого давления, называемый также пиролизом, проводят под давлением, близким к атмосферному; этим способом перерабатывают тяжёлое остаточное нефтяное сырьё в газ, содержащий до 50% непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.), и ароматические соединения; полученные продукты служат главным образом химическим сырьём. Термический крекинг обычно осуществляют в трубчатых печах или в реакторах с твёрдым циркулирующим теплоносителем, в качестве которого может быть использован образующийся кокс.

         Каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов — синтетических или природных алюмосиликатов (активированные глины, например монтмориллонит), служит для получения основным компонента высококачественного моторного бензина с октановым числом до 85, используемого в автотранспорте и авиации. При этом получают также керосино-газойлевые фракции, пригодные в качестве дизельного или реактивного топлива. Процесс осуществляют при 450—520°С, под давлением 0,2—0,3 Мн/м2 (2—3 am) в реакционных колоннах с неподвижным или непрерывно циркулирующим катализатором. И в том и в др. случае катализатор нуждается в регенерации, т. к. при крекинге на нём накапливаются углеродистые отложения (кокс), дезактивирующие катализатор. Кокс удаляют выжиганием.

         При каталитическом крекинге распад гораздо быстрее, чем при термическом. Кроме того, в этом случае происходит изомеризация с образованием насыщенных углеводородов. В результате выход лёгких продуктов больше, чем при термическом крекинге, а получаемый бензин содержит много изопарафинов и мало непредельных углеводородов, что обусловливает его высокое качество. Сырьём для каталитического крекинга служит обычно Газойль, из которого получают 30—40% бензина (с содержанием изопарафинов до 50%), 45—55% каталитического газойля, 10—20% газа (в т. ч. 6—9% бутан-бутиленовой фракции, являющейся химическим сырьём) и 3—6% кокса.

         Для переработки средних и тяжёлых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, непригодных поэтому для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический К. в присутствии водорода, т. н. гидрокрекинг. Он осуществляется при температурах 350—450°С, давлении водорода 3—14 Мн/м2 (30—140 am) и расходе водорода 170—350 м3 на 1 м3 сырья. Катализаторами служат окислы или сульфиды молибдена и никеля, молибдат кобальта и др. на крекирующих носителях, например на алюмосиликатах. Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом на крекирующем компоненте. Благодаря этому выход светлых продуктов повышается до 70% (в пересчёте на нефть) и сильно снижается содержание в продуктах серы и непредельных углеводородов. Получаемые моторные топлива (бензин, реактивное и дизельное топлива) отличаются высоким качеством. Значительное применение для получения непредельных углеводородов, используемых как химическое сырьё, находит крекинг с водяным паром. Исходными продуктами служат различные виды нефтяного сырья — от газов нефтепереработки (См. Газы нефтепереработки) до остатков после перегонки нефтепродуктов. Крекинг проводят при 650—800°С в присутствии катализаторов, например окиси никеля, на огнеупоре. Преимущество метода — низкое коксообразование и большой выход олефинов.

         Помимо указанных, существуют и частично используются на практике др. виды крекинга, например крекинг в присутствии кислорода (окислительный крекинг), электрокрекинг при получении Ацетилена (метан пропускают через электрическую дугу).