Процессы переработки нефти

редактировать
НПЗ в Анакортес, Вашингтон, США

Процессы переработки нефти химическая инженерия процессы и другие объекты, используемые на нефтеперерабатывающих заводах (также называемых нефтеперерабатывающими заводами) для преобразования сырой нефти в полезные продукты, такие как сжиженный нефтяной газ (сжиженный нефтяной газ), бензин или бензин, керосин, реактивное топливо, дизельное топливо и мазут.

Нефтеперерабатывающие заводы очень крупные промышленные комплексы, которые включают в себя множество различных технологических установок и вспомогательных объектов, таких как инженерные сети и резервуары для хранения. Каждый нефтеперерабатывающий завод имеет свое собственное уникальное расположение и комбинацию процессов переработки, в значительной степени определяемых местоположением НПЗ, желаемыми продуктами и экономическими соображениями.

Некоторые современные нефтеперерабатывающие заводы перерабатывают от 800 000 до 900 000 баррелей (от 127 000 до 143 000 кубических метров) в день сырой нефти.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Технологические установки, используемые на нефтеперерабатывающих заводах
  • 3 Вспомогательные установки, необходимые на нефтеперерабатывающих заводах
  • 4 Установка перегонки сырой нефти
  • 5 Блок-схема типичного нефтеперерабатывающего завода
  • 6 Конечные продукты переработки
    • 6.1 Легкие дистилляты
    • 6.2 Средние дистилляты
    • 6.3 Тяжелые дистилляты
    • 6.4 Прочие
  • 7 Ссылки

История

Сырая нефть была дистиллирована персидскими химиками, с четкими описаниями, данными в справочниках ислама, таких как Мухаммад ибн Закария Рази (854–925). Улицы Багдада были вымощены смолой, полученной из нефти, которая стала доступной с природных полей в регионе. В 9 веке нефтяные месторождения разрабатывались в районе современного Баку, Азербайджана. Эти поля были описаны исламским географом Абу аль-Хасаном Али аль-Масуди в 10 веке и Марко Поло в 13 веке., который описал добычу из этих скважин как сотни судов. Арабские и персидские химики также перегоняли сырую нефть для производства легковоспламеняющихся продуктов для военных целей.

Prior до девятнадцатого века нефть была известна и использовалась различными способами в Вавилоне, Египте, Китае, Филиппинах, Риме и вдоль Каспийского моря. Современная история нефтяной промышленности началась в 1846 году, когда Абрахам Гесснер из Новой Шотландии, Канада разработал процесс производства керосина из угля. Вскоре после этого, в 1854 году, Игнаций Лукасевич начал добывать керосин из вырытых вручную нефтяных скважин недалеко от города Кросно, Польша. Первый крупный нефтеперерабатывающий завод был построен в Плоешти, Румыния в 1856 году с использованием богатых запасов нефти в Румынии.

В Северной Америке первая нефтяная скважина была пробурена в 1858 году Джеймсом Миллер Уильямс в Онтарио, Канада. В Соединенных Штатах нефтяная промышленность началась в 1859 году, когда Эдвин Дрейк нашел нефть недалеко от Титусвилля, штат Пенсильвания. В 1800-х годах промышленность развивалась медленно, в основном производя керосин для масляных ламп. В начале двадцатого века появление двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях создало рынок бензина, который послужил толчком для довольно быстрого роста нефтяной промышленности. Первые находки нефти, подобные тем, которые были обнаружены в Онтарио и Пенсильвании, вскоре были вытеснены крупными нефтяными «бумами» в Оклахоме, Техасе и Калифорнии.

До Второй мировой войны в начале 1940-х годов большинство нефтеперерабатывающих заводов в Соединенных Штатах состояло просто из установок перегонки сырой нефти (часто называемых установками атмосферной перегонки сырой нефти). Некоторые нефтеперерабатывающие заводы также имели установки вакуумной перегонки, а также установки термического крекинга, такие как (устройства для разжижения вязкости, установки для понижения вязкости нефти). Все многие другие процессы очистки, обсуждаемые ниже, были разработаны во время войны или в течение нескольких лет после войны. Они стали коммерчески доступными в течение 5-10 лет после окончания войны, и мировая нефтяная промышленность пережила очень быстрый рост. Движущей силой такого роста технологий, а также количества и размера нефтеперерабатывающих заводов по всему миру стал растущий спрос на автомобильный бензин и авиационное топливо.

В Соединенных Штатах по различным сложным экономическим и политическим причинам строительство новых нефтеперерабатывающих заводов практически остановилось примерно в 1980-х годах. Однако многие из существующих нефтеперерабатывающих заводов в США модернизировали многие из своих установок и / или построили дополнительные установки, чтобы: увеличить свои мощности по переработке сырой нефти, повысить октановое число своего бензина., снизить содержание серы в своем дизельном топливе и топливе для отопления домов в соответствии с экологическими нормами и требованиями к загрязнению воздуха и воды.

Технологические установки, используемые на нефтеперерабатывающих заводах

  • Установка перегонки сырой нефти : перегоняет поступающую сырую нефть на различные фракции для дальнейшей обработки в других установках.
  • Установка вакуумной перегонки : дополнительная перегонка остаток нефти из нижней части установки перегонки сырой нефти. Вакуумная перегонка выполняется при давлении значительно ниже атмосферного.
  • Установка гидроочистки нафты : Использует водород для обессеривания фракции нафты из перегонки сырой нефти или других установок. на нефтеперерабатывающем заводе.
  • Установка каталитического риформинга : превращает обессерившуюся нафта молекулы в молекулы с более высоким октановым числом для получения продукта риформинга, который является компонентом конечного продукта бензина. или бензин.
  • Блок алкилирования : превращает изобутан и бутилены в алкилат, который является очень высокооктановым компонентом конечного бензина или бензина.
  • Блок изомеризации : преобразует линейные молекулы, такие как нормальный пентан, в разветвленные молекулы с более высоким октановым числом для смешивания с конечным бензином. Также используется для преобразования линейного нормального бутана в изобутан для использования в установке алкилирования.
  • Установка гидроочистки дистиллята : Использует водород для обессеривания некоторых других дистиллированных фракций из установки перегонки сырой нефти (например, дизельного топлива).
  • Merox (меркаптановый окислитель) или аналогичные установки: десульфуризация СНГ, керосина или реактивного топлива путем окисления нежелательных меркаптанов до органических дисульфидов.
  • аминовая очистка газа, Установка Клауса и обработка остаточного газа для превращения газа сероводорода из установок гидроочистки в конечный продукт элементарной серы. Подавляющая часть из 64 000 000 метрических тонн серы, произведенных во всем мире в 2005 году, приходилась на серу из побочных продуктов нефтепереработки и переработки природного газа.
  • Установка каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC): модернизирует более тяжелые, высококипящие фракции от перегонки сырой нефти путем их преобразования в более легкие и более низкокипящие, более ценные продукты.
  • Установка гидрокрекинга : использует водород для обогащения более тяжелых фракций от перегонки сырой нефти и установок вакуумной перегонки до более легких, более ценные продукты.
  • Установка висбрекинга преобразует тяжелые остаточные масла из установки вакуумной перегонки путем термического крекинга их в более легкие и более ценные продукты с пониженной вязкостью.
  • Замедленное коксование и блоки: Преобразование очень тяжелых остаточных нефтей в конечный нефтяной кокс, а также в нафту и побочные продукты нефтепереработки.

Вспомогательные установки, необходимые на нефтеперерабатывающих заводах

  • Установка парового риформинга : преобразует природный газ в водород для установок гидроочистки и / или установка гидрокрекинга.
  • отпарная колонна кислой воды : использует пар для удаления газообразного сероводорода из различных потоков сточных вод для последующего преобразования в конечный продукт серы в установке Клауса.
  • Вспомогательные установки, такие как градирни для снабжения циркуляционной охлаждающей воды, парогенераторы, системы инструментального воздуха для пневматических регулирующих клапанов и электрическая подстанция.
  • системы сбора и очистки сточных вод состоящий из сепараторов API, устройств флотации растворенным воздухом (DAF) и некоторого типа дополнительной обработки (например, активный ил биоочиститель), чтобы сделать сточные воды пригодными для повторное использование или утилизация.
  • Емкости для хранения сжиженного газа (СУГ) для пропана и аналогичного газообразного топлива под давлением, достаточным для поддержания их в жидкой форме. Обычно это сосуды сферической формы или пули (горизонтальные сосуды с закругленными концами).
  • Резервуары для хранения сырой нефти и готовой продукции, обычно вертикальные, цилиндрические сосуды с каким-либо контролем выбросов паров и окруженные земляным валом для сдерживания разливы жидкости.

Установка перегонки сырой нефти

Установка перегонки сырой нефти (CDU) является первой установкой практически на всех нефтеперерабатывающих заводах. CDU перегоняет поступающую сырую нефть в различные фракции с разными интервалами кипения, каждая из которых затем перерабатывается в других установках переработки нефти. CDU часто называют установкой атмосферной перегонки, потому что она работает при давлении немного выше атмосферного.

Ниже представлена ​​схематическая блок-схема типичной установки перегонки сырой нефти. Поступающая сырая нефть предварительно нагревается за счет теплообмена с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его обессоливают для удаления неорганических солей (в первую очередь хлорида натрия).

После установки обессоливания сырая нефть дополнительно нагревается за счет теплообмена с некоторыми из горячих, дистиллированных фракций и других потоков. Затем он нагревается в топке на топливе (топочный нагреватель) до температуры около 398 ° C и направляется в нижнюю часть дистилляционной установки.

Охлаждение и конденсация верхнего погона дистилляционной колонны обеспечивается частично за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью и частично за счет конденсатора с воздушным или водяным охлаждением. Дополнительное тепло отводится из дистилляционной колонны с помощью циркуляционной системы, как показано на схеме ниже.

Как показано на блок-схеме, фракция верхнего погона дистиллята из дистилляционной колонны представляет собой нафту. Фракции, удаляемые со стороны дистилляционной колонны в различных точках между верхом и низом колонны, называются боковыми разрезами. Каждый из боковых разрезов (т.е. керосин, легкий газойль и тяжелый газойль) охлаждается за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью. Все фракции (т. Е. Верхняя нафта, боковые фракции и нижний остаток) направляются в промежуточные резервуары для хранения перед дальнейшей переработкой.

Принципиальная схема типичной установки перегонки сырой нефти, используемой на нефтеперерабатывающих заводах.

Принципиальная схема типичного нефтеперерабатывающего завода

На изображении ниже представлена ​​принципиальная схема типичного нефтеперерабатывающего завода на котором изображены различные процессы нефтепереработки и поток потоков промежуточных продуктов, которые возникают между входящим сырьем сырой нефти и конечными конечными продуктами.

На схеме изображена только одна из буквально сотен различных конфигураций НПЗ. Схема также не включает какие-либо из обычных нефтеперерабатывающих заводов, обеспечивающих коммунальные услуги, такие как пар, охлаждающая вода и электроэнергия, а также резервуары для хранения сырой нефти, промежуточных и конечных продуктов.

Принципиальная схема технологического процесса установки типичный нефтеперерабатывающий завод.

Конечные продукты переработки

Первичные конечные продукты, полученные при переработке нефти, можно разделить на четыре категории: легкие дистилляты, средние дистилляты, тяжелые дистилляты и другие.

Легкие дистилляты

  • Компоненты C1 и C2
  • Сжиженный нефтяной газ (LPG)
  • Легкий нафта
  • Бензин (бензин)
  • Тяжелая нафта

Средние дистилляты

  • Керосин
  • Автомобильное и железнодорожное дизельное топливо
  • Топливо для отопления жилых помещений
  • Прочие легкие топливные масла

Тяжелые дистилляты

  • Мазуты
  • Воск
  • Смазочные масла
  • Асфальт

Прочие

  • Кокс (аналог угля)
  • Элементарная сера

Ссылки

Эта статья включает материалы из статьи Citizendium «Процессы переработки нефти », которая находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License но не под GFDL.
Последняя правка сделана 2021-06-01 11:20:00
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте