Нефть и основные способы ее переработки
Нефть и основные способы ее переработки
Значение нефти и газа
Трудно представить современную мировую экономику без энергии, транспорта, света, связи, радио, телевидения, вычислительной техники, средств автоматизации, космической техники и т.д., основой развития которых является топливно-энергетический комплекс (ТЭК). Уровень развития топливо-энергетического комплекса отражает социальные и научно-технический прогресс и часто определяет политику государства.
Экономически наиболее
значимой составной частью топливо-энергетического
комплекса ныне является нефтегазовый
комплекс. Нефтегазовый комплекс включает
нефтегазодобывающую, нефтегазоперерабатывающая,
нефтегазохимическая отрасли
Нефть и газ —
уникальные и исключительно полезные
ископаемые. Продукты их переработки
применяют практически во всех отраслях
промышленности, на всех видах транспорта,
в военном и гражданском
Ресурсы и месторождения нефти
Мировые извлекаемые
запасы нефти оцениваются в 141,3 миллиарда
тонн. Этих запасов при нынешних
объемах добычи нефти хватит на 42
года. Из них 66,4 % расположено в странах
Ближнего и Среднего Востока. Для
этого региона характерно не только
наличие огромных запасов нефти,
но и концентрация их преимущественно
на уникальных (более 1 миллиарда тонн)
и гигантских (от 300 миллионов до
1 миллиарда тонн) месторождениях с
исключительно высокой
Второе место среди регионов мира занимает Американский континент — 14,5 % мировых извлекаемых запасов нефти. Наиболее крупными запасами нефти обладают Венесуэла, Мексика, США, Аргентина и Бразилия. Извлекаемые запасы нефти в Африке составляют 6,9 %, в т. ч. в Ливии — 2,9 , Нигерии — 2,3 и Алжире — 0,9 % . В Западной Европе крупные месторождения нефти и газа расположены в акватории Северного моря, главным образом в британских (0,5 млрд т) и норвежских (1,5 млрд т) территориях.
В Азиатско-Тихоокеанском регионе промышленными запасами нефти обладают Китай (2,35 %), Индонезия (0,5 %), Индия, Малайзия и Австралия (в сумме 1 % от мир.). Восточно-Европейские бывшие социалистические страны и бывшее СССР владеют 5,8 % извлекаемых запасов нефти, в т. ч. бывшее СССР — 5,6, Россия — 4,76 %, т. е. 6,64 млрд т.
Фракционный и углеводородный состав нефти и ее дистиллятных фракций
Как известно из курса
химии нефти, нефть — сложная
многокомпонентная
По химическому
составу нефти различных
l) геологическими
и биохимическими условиями
2) возрастом нефти;
3) термобарическими условиями в пласте, глубиной залегания пласта;
4) воздействием на нефть микроорганизмов и др. факторов.
В этой связи речь
можно вести лишь о составе, молекулярном
строении и свойствах «средне-
Фракционный состав нефтей. Поскольку нефть представляет собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенными физическими константами, в частности температурой кипения при данном давлении Принято разделять нефть и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты называют фракциями или дистиллятами. В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постоянно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения и конца кипения.
При исследовании качества
новых нефтей (т. е. составлении технического
паспорта), их фракционный состав определяют
на стандартных перегонных аппаратах,
снабженных ректификационными колоннами
(например, на АРН–2 по ГОСТ 11011–85). Это
позволяет значительно улучшить
четкость погоноразделения и построить
по результам перегонки так
Кривая истиной температуры кипения показывает потенциальное содержание в нефти отдельных (узких) фракций, являющихся основой для последующей их переработки и получения товарных нефтепродуктов (автобензинных, реактивных, дизельных и энергетических топлив, смазочного масла и др.).
Нефти различных
месторождений значительно
Углеводный состав
нефтей — является наиболее важным
показателем их качества, определяющим
выбор метода переработки, ассортимент
и эксплуатационные свойства получаемых
нефтепродуктовтов. В исходных нефтях
содержатся в различных соотношениях
все классы углеводов, кроме алкенов:
алканы, цикланы, арены, а также гетероатомные
соединения. Алканы (СnН2n+2) — парафиновые
углеводы — составляют значительную
часть групповых компонентов
нефтей, газо конденсатов и природных
газов. Общее содержание их в нефтях
составляет 25–75 % маc. и только в некоторых
парафинистых нефтях типа Мангышлакской
достигает 40–50 %. С повышением молярной
фракций нефти содержание в них
алканов уменьшается. Попутные нефтяные
и природные газы практически
полностью, а прямогонные бензины
чаще всего на 60–70 % состоят из алканов.
В масляных фракциях их содержание
снижается до 5–20 % маc. Из алканов
в бензинах преобладают 2- и 3-монометилзамещенные,
при этом доля изоалканов с четвертичным
углеродным атомом меньше, а этил- и
пропилзамещенные изоалканы практически
отсутствуют. С увеличением числа
атомов углерода в молекуле алканов
свыше 8 относительное содержание монозамещенных
снижается. В газойлевых фракциях (200–350
°С) нефтей содержатся алканы от додекана
до эйкозана. Установлено, что среди
алканов в них преобладают
монометилзамещенные и
Циклоалканы (ц. СnН2n)
— нафтеновые углеводы — входят
в состав всех фракций нефтей, кроме
газов. В среднем в нефтях различных
типов они содержатся от 25 до 80 % мас.
Бензиновые и керосиновые фракции
представлены в основном гомологами
циклопентана и циклогексана, преимущественно
с короткими (C1 — С3) алкилзамещенными
цикланами. Высококипящие фракции
содержат преимущественно
Цикланы являются наиболее
высококачественной составной частью
моторного топлива и смазочных
масел. Моноциклические цикланы
придают моторному топливу
Арены (ароматические
углеводороды) с эмпирической формулой
СnНn+2–2Ка (где Ка — число ареновых
колец) — содержатся в нефтях обычно
в меньшем количестве (15–50 %), чем
алканы и цикланы, и представлены
гомологами бензола в бензиновых
фракциях. Распределение их по фракцмям
различно и зависит от степени
ароматизированности нефти, выражающейся
в ее плотность. В легких нефтях содержание
аренов с повышением температуры
кипения фракции, как правило, снижается.
Нефти средней плотности
Классификация нефтей, процессов их переработки и товарных нефтепродуктов
Классификация нефтей. Предложено множество научных классификаций нефтей (химическая, генетическая, технологическая и др.), но до сих пор нет единой международной их классификации.
Химическая классификация.
За ее основу принято преимущественно
содержание в нефти одного или
нескольких классов углеводов. Различают
6 типов нефтей: парафиновые, парафино-циклановые,
циклановые, парафино-нафтено-
В парафино-циклановых нефтях и их фракциях преобладают алканы и циклоалканы, содержание аренов и САВ мало. К ним относят большинство нефтей Урало-Поволжья и Западной Сибири. Для циклановых нефтей характерно высокое (до 60 % и более) содержание циклоалканов во всех фракциях. Они содержат количество твердых парафинов, смол и асфальтенов. К циклановым относят нефти, добываемые в Баку (балаханская и сураханская) и на Эмбе (доссорская и макатская) и др.
В парафино-нафтено-
Технологическая классификация
Нефти подразделяют на:
1) 3 класса (I–III) по
содержанию серы в нефти (
2) 3 типа по потенциальному
содержанию фракций,
3) 4 группы по
потенциальному содержанию
4) 4 подгруппы по
качеству базовых масел,
5) 3 вида по содержанию парафинов (П1–П3).
Из малопарафинистых нефтей вида III можно получать без депарафинизации реактивные и зимние дизельные топлива, а также дистиллятные базовые масла. Из парафинистых нефтей П2 без депарафинизации можно получить реактивное топливо и лишь летнее дизельное топливо. Из высокопарафинистых нефтей П3, содержащих более 6 % парафинов, даже летнее дизельное топливо можно получить только после депарафинизации.
Предварительную оценку
потенциальных возможностей нефтяного
сырья можно осуществить по комплексу
показателей, входящих в технологическую
классификацию нефтей. Однако этих
показателей недостаточно для определения
набора технологических процессов,
асортимента и качества нефтепродуктов,
для составления материального
баланса установок, цехов и нефтеперерабатывающих
заводов в целом и т. д. Для
этих целей в лабораториях научно-исследовательских
институтов проводят тщательные исследование
по установлению всех требуемых для
проектных разработок показателей
качества исходного нефтяного сырья,
его узких фракций, топливных
и масляных компонентов, промежуточного
сырья для технологических
Техническая классификация
Для оценки товарных качеств подготовленных на промыслах нефтей в 2002 г. был разработан применительно к международным стандартам и принят новый ГОСТ России Р 51858–2002, в соответствии с которым их подразделяют (классифицируют):
— 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).
Кроме того, тип нефти, поставляемой на экспорт, определяется помимо плотности при 15 °С дополнительно по следующим показателям:
Условное обозначение марки нефти состоит из четырех цифр, соответствующих обозначениям класса, типа, группы и вида нефти. Например, нефть марки 2,2Э,1,2 означает, что она сернистая, поставляется на экспорт, средней плотности, по качеству промысловой подготовки соответствует 1-й группе и по содержанию сероводорода и легких меркаптанов — 2-му виду.
Классификация процессов переработки нефти
Технологические процессы нефтеперерабатывающего завода принято классифицировать на следующие две группы: физические и химические.
1. Физическими (массообменными)
процессами достигается
1.1. Гравитационные
(Электрообессоливающая
1.2. Ректификационные
(атмосферная трубчатка (
1.3. Экстракционные
(деасфальтизация, селективная
1.4. Адсорбционные(депарафинизация
цеолитная, контактная очистка)
1.5. Абсорбционные
(абсорбционно-
2. В химических
процессах переработка
2.1. Термические (термолитические).
2.2. Каталитические.
Термические по типу протекающих химических реакций можно подразделить на:
2.1.1. Термодеструктивные
(термический крекинг,
2.1.2. Термоокислительные (производство битума, газификация кокса, углей и др.).
В термодеструктивных
процессах протекают
2.2.1. Гетеролитические,
протекающие по механизму
2.2.2. Гомолитические,
протекающие по механизму
2.2.3 Гидрокаталитические,
протекающие по механизму
Классификация товарных нефтепродуктов
Нефтеперерабатывающая
промышленность вырабатывает исключительно
большой ассортимент (более 500 наименований)
газообразных, жидких и твердых нефтепродуктов.
Требования к ним весьма разнообразны
и диктуются постоянно
В соответствии с этим различают:
1. Моторные топлива.
2. Энергетические топлива.
3. Нефтяные масла.
4. Углеродные и вяжущие материалы.
5. Нефтехимическое сырье.
6. Нефтепродукты специального назначения.
Моторное топливо в зависимости от принципа работы двигателей подразделяют на:
1.1. Бензины (авиационные и автомобильные).
1.2. Реактивное топливо.
1.3. Дизельное топливо.
Энергетические топлива подразделяют на:
2.1. Газотурбинные.
2.2. Котельные и судовые.
Нефтяные масла подразделяют на смазочные и несмазочные.
Смазочные масла подразделяют на:
3.1. Моторные для
поршневых и реактивных
3.2. Трансмиссионные
и осевые, предназначенные для
смазки автомобильных и
3.3. Индустриальные
масла предназначены для
3.4. Энергетические
масла (турбинные,
Углеродные и вяжущие материалы включают:
4.1. Нефтяные коксы.
4.2. Битумы.
4.3. Нефтяные пеки
(связующие, пропитывающие,
Нефтехимическое сырье. К этой группе можно отнести:
5.1. Арены (бензол, толуол, ксилолы, нафталин и др.).
5.2. Сырье для
пиролиза (нефтезаводские и попутные
нефтяные газы, прямогонные бензиновые
фракции, алкен содержащие
5.3. Парафины и
церезины. Вырабатываются как жидкие
(получаемые карбамидной и
Нефтепродукты специального назначения подразделяют на:
6.1. Термогазойль (сырье для производства технического углерода).
6.2. Консистентные смазки (антифрикционные, защитные и уплотнительные).
6.3. Осветительный керосин.
6.4. Присадки к топливам и маслам, деэмульгаторы.
6.5. Элементная сера.
6.6. Водород и др.
Теоретические основы и технология процессов первичной переработки нефти
Подготовка нефти к переработке
Нефть, извлекаемая из скважин, всегда содержит в себе попутный газ, механические примеси и пластовую воду, в которой растворены различные соли, чаще всего хлориды натрия, кальция и магния, реже — карбонаты и сульфаты. Обычно в начальный период эксплуатации месторождения добывается безводная или малообводненная нефть, но по мере добычи ее обводненность увеличивается и достигает 90…98 %. Очевидно, что такую «грязную» и сырую нефть, содержащую к тому же легколетучие органические (от метана до бутана) и неорганические (H2S, CO2) газовые компоненты, нельзя транспортировать и перерабатывать на нефтеперерабатывающих заводах без тщательной ее промысловой подготовки.
Нефть подготавливается к переработке в 2 этапа — на нефтепромысле и на нефтеперерабатывающем заводе с целью отделения от нее попутного газа, механических примесей, воды и минеральных солей.
Обессоливание нефтей
на нефтеперерабатывающем заводе. В
связи с продолжающимся укрупнением
комбинированием
Чистая нефть, не
содержащая неуглеводных примесей, и
пресная вода взаимно нерастворимы,
и при отстаивании эта смесь
легко расслаивается. Однако при
наличии в нефти таковых
Эмульсии представляют собой дисперсные системы из двух взаимно мало- или нерастворимых жидкостей, в которых одна диспергирована в др. в виде мельчайших капель (глобул). Жидкость, в которой распределены глобулы, является дисперсионной средой, а диспергированная жидкость — дисперсной фазой. Различают два типа нефтяных эмульсий: нефть в воде (Н/В) — гидрофильная и вода в нефти (В/Н) — гидрофобная. В первом случае нефтяные капли образуют дисперсную фазу внутри водной среды, во втором — капли воды образуют дисперсную фазу в нефтяной среде.
Образование эмульсий
связано с поверхностными явлениями
на границе раздела фаз дисперсной
системы, прежде всего поверхностным
натяжением. Поверхностно-активные вещества
обладают способностью понижать поверхностное
натяжение. Это свойство обусловлено
тем, что добавленное поверхностно-
Эмульгаторами обычно
являются полярные вещества нефти, такие
как смолы, асфальтены, асфальтеновые
катализаты и их ангидриды, соли нафтеновых
кислот, а также различные органические
примеси. Установлено, что в образовании
стойких эмульсий принимают участие
также различные твердые
Разрушение нефтяных эмульсий применением деэмульгаторов, представляющих собой синтетические поверхностно-активные вещества, обладающих по сравнению с содержащимися в нефтях природными эмульгаторами более высокой поверхностной активностью, может быть результатом:
1) адсорбционного
вытеснения с поверхности

- Нефть и основные способы ее переработки
- Нефть и переработка нефти
- Нефть и продукты её переработки
- Нефть и продукты её переработки
- Нефть и способы ее переработки
- Нефть и способы ее переработки
- Нефть. История открытия и применения
- Нефть и газ. Их происхождение. Бурение и добыча нефти и газа
- Нефть и газ Казахстана
- Нефть и газ Ямала
- Нефть и ее свойства
- Нефть и её фракции
- Нефть и нефтяные фракции
- Нефть и окружающая среда