أين يبدأ تكرير النفط؟ إعادة التدوير

يتم تقسيم الزيت إلى أجزاء للحصول على المنتجات البترولية على مرحلتين، أي أن تقطير الزيت يمر بالمعالجة الأولية والثانوية.

عملية تكرير النفط الأولية

في هذه المرحلة من التقطير، يتم تجفيف النفط الخام وتحليته بشكل أولي باستخدام معدات خاصة لفصل الأملاح والشوائب الأخرى التي يمكن أن تسبب تآكل المعدات وتقليل جودة المنتجات المكررة. بعد ذلك يحتوي الزيت على 3-4 ملغ فقط من الأملاح لكل لتر ولا يزيد عن 0.1٪ ماء. المنتج المحضر جاهز للتقطير.

نظرًا لحقيقة غليان الهيدروكربونات السائلة عند درجات حرارة مختلفة، يتم استخدام هذه الخاصية أثناء تقطير الزيت لفصل الأجزاء المنفصلة منه في مراحل غليان مختلفة. لقد أتاح تقطير الزيت في مصافي النفط الأولى عزل الأجزاء التالية حسب درجة الحرارة: البنزين (يغلي عند 180 درجة مئوية وأقل)، ووقود الطائرات (يغلي عند 180-240 درجة مئوية) ووقود الديزل (يغلي عند 240 درجة مئوية). -350 درجة مئوية). ما يتبقى من تقطير الزيت هو زيت الوقود.

أثناء عملية التقطير، يتم تقسيم الزيت إلى أجزاء (مكونات). والنتيجة هي المنتجات البترولية التجارية أو مكوناتها. تقطير الزيت هو المرحلة الأولى من معالجته في المصانع المتخصصة.

عند تسخينها، يتم تشكيل مرحلة بخار، وتكوينها يختلف عن السائل. عادة لا تكون الأجزاء التي يتم الحصول عليها عن طريق تقطير الزيت منتجًا نقيًا، ولكنها خليط من الهيدروكربونات. لا يمكن عزل الهيدروكربونات الفردية إلا من خلال التقطير المتكرر للأجزاء البترولية.

يتم إجراء التقطير المباشر للزيت

عن طريق التبخير الفردي (ما يسمى بالتقطير المتوازن) أو التقطير البسيط (التقطير التجزيئي)؛

مع وبدون تصحيح؛

باستخدام عامل تبخير.

تحت الفراغ وتحت الضغط الجوي.

يفصل التقطير المتوازن الزيت إلى أجزاء بشكل أقل وضوحًا من التقطير البسيط. علاوة على ذلك، يدخل المزيد من الزيت إلى حالة البخار عند نفس درجة الحرارة في الحالة الأولى مقارنة بالحالة الثانية.

يتيح التقطير التجزيئي للزيت الحصول على منتجات مختلفة لمحركات الديزل والطائرات النفاثة)، وكذلك المواد الخام (البنزين والزيلين والإيثيل بنزين والإيثيلين والبوتادين والبروبيلين) والمذيبات وغيرها من المنتجات.

عملية تكرير النفط الثانوية

يتم التقطير الثانوي للزيت بطريقة الانقسام التحفيزي الكيميائي أو الحراري لتلك المنتجات التي يتم عزلها منه نتيجة التقطير الأولي للزيت. وينتج عن ذلك كمية أكبر من أجزاء البنزين، بالإضافة إلى المواد الخام لإنتاج الهيدروكربونات العطرية (التولوين والبنزين وغيرها). تقنية تكرير النفط الثانوية الأكثر شيوعًا هي التكسير.

التكسير هو عملية تكرير النفط بدرجة حرارة عالية وفصل الأجزاء للحصول (بشكل أساسي) على منتجات ذات محتوى أقل، وتشمل هذه المنتجات وقود المحركات وزيوت التشحيم وما إلى ذلك، والمواد الخام للصناعات البتروكيماوية والكيميائية. يحدث التشقق مع تمزق روابط CC وتكوين الأنيونات الكربونية أو الجذور الحرة. يحدث انقسام رابطة CC في وقت واحد مع نزع الهيدروجين، والأيزومرة، والبلمرة، وتكثيف المواد الوسيطة والمواد الأولية. تشكل العمليتان الأخيرتان بقايا تكسير، أي. جزء ذو درجة غليان أعلى من 350 درجة مئوية وفحم الكوك.

تم تسجيل براءة اختراع تقطير الزيت عن طريق التكسير في عام 1891 من قبل V. G. Shukhov و S. Gavrilov، ثم تكررت هذه الحلول الهندسية من قبل W. Barton أثناء بناء أول منشأة صناعية في الولايات المتحدة الأمريكية.

يتم التكسير عن طريق تسخين المواد الخام أو التعرض للمحفزات ودرجات الحرارة المرتفعة.

يتيح لك التكسير استخراج مكونات أكثر فائدة من زيت الوقود.

سيرجي برونين

منتجات تكرير النفط الأولية، كقاعدة عامة، ليست منتجات بترولية تجارية. على سبيل المثال، يبلغ رقم ​​الأوكتان لجزء البنزين حوالي 65 نقطة، ويمكن أن يصل محتوى الكبريت في جزء الديزل إلى 1.0% أو أكثر، بينما يتراوح المعيار، حسب العلامة التجارية، من 0.005% إلى 0.2%. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إخضاع أجزاء الزيت الداكن لمزيد من المعالجة المؤهلة.

وفي هذا الصدد، يتم توفير أجزاء النفط لمنشآت المعالجة الثانوية المصممة لتحسين جودة المنتجات البترولية وتعميق تكرير النفط.

يتم بشكل عام تقديم معلمات الأوضاع التكنولوجية وأحجام الأجهزة وإنتاجية المنتج الواردة في المقالة كمرجع، لأنها في كل حالة محددة يمكن أن تختلف اعتمادًا على جودة المواد الخام والمعلمات المحددة للمنتجات وتصميم الأجهزة المختار وأنواع المحفزات المستخدمة وعوامل أخرى.

الهيدروكربونات الموجودة في النفط والمنتجات البترولية

وبما أن أسماء مجموعات الهيدروكربونات المدرجة في تركيبة النفط والمنتجات البترولية تستخدم عند وصف عمليات المعالجة الثانوية، فسوف نقدم وصفًا موجزًا ​​لهذه المجموعات وتأثير تركيبة الهيدروكربون على مؤشرات جودة المنتجات البترولية.

البارافينات مشبعة (بدون روابط مزدوجة بين ذرات الكربون) وهي هيدروكربونات ذات بنية خطية أو متفرعة. وهي مقسمة إلى المجموعات الرئيسية التالية:

1. البارافينات العادية مع جزيئات ذات بنية خطية. لديهم رقم أوكتان منخفض ونقطة صب عالية، لذا فإن العديد من عمليات تكرير النفط الثانوية تتضمن تحويلها إلى هيدروكربونات من مجموعات أخرى.

2. الأيزوبارافينات - مع جزيئات ذات بنية متفرعة. تتميز بخصائص جيدة مضادة للخبط (على سبيل المثال، الأيزو أوكتان هو مادة مرجعية برقم أوكتان 100) ونقطة صب أقل مقارنة بالبارافينات العادية.

النفثينات (البارافينات الحلقية) هي مركبات هيدروكربونية مشبعة ذات بنية دورية. حصة النفثين لها تأثير إيجابي على جودة وقود الديزل (جنبا إلى جنب مع الأيزوبارافينات) وزيوت التشحيم. يحدد المحتوى العالي من النفثينات في جزء البنزين الثقيل المحصول العالي ورقم الأوكتان للمنتج الذي تم إصلاحه.

الهيدروكربونات العطرية هي مركبات هيدروكربونية غير مشبعة تشتمل جزيئاتها على حلقات بنزين تتكون من 6 ذرات كربون، ترتبط كل منها بذرة هيدروجين أو جذري هيدروكربون. لها تأثير سلبي على الخصائص البيئية لوقود السيارات، ولكن لديها رقم أوكتان مرتفع. ولذلك، فإن العملية التي تهدف إلى زيادة عدد الأوكتان للأجزاء المستقيمة - الإصلاح الحفزي، تنطوي على تحويل مجموعات أخرى من الهيدروكربونات إلى مجموعات عطرية. في الوقت نفسه، فإن الحد الأقصى لمحتوى الهيدروكربونات العطرية، وقبل كل شيء، البنزين في البنزين محدود بالمعايير.

الأوليفينات عبارة عن هيدروكربونات ذات بنية عادية أو متفرعة أو دورية، حيث تكون روابط ذرات الكربون، والتي تحتوي جزيئاتها على روابط مزدوجة بين ذرات الكربون. وهي غائبة عمليا في الأجزاء التي تم الحصول عليها أثناء تكرير النفط الأولي، وتوجد بشكل رئيسي في منتجات التكسير التحفيزي وفحم الكوك. بسبب زيادة النشاط الكيميائي، يكون لها تأثير سلبي على جودة وقود السيارات.

الشكل 8. الصيغ الهيكلية لجزيئات الهيدروكربون التي تنتمي إلى مجموعات مختلفة

1. الإصلاح التحفيزي

تم تصميم الإصلاح التحفيزي لزيادة عدد الأوكتان لأجزاء البنزين المستقيمة عن طريق التحويل الكيميائي للهيدروكربونات الموجودة في تركيبتها إلى 92-100 نقطة. يتم تنفيذ العملية في وجود محفز من الألومنيوم والبلاتين والرينيوم. تحدث الزيادة في رقم الأوكتان بسبب زيادة نسبة الهيدروكربونات العطرية. تم تطوير الأسس العلمية للعملية من قبل مواطننا - الكيميائي الروسي المتميز إن دي زيلينسكي في بداية القرن العشرين.

يبلغ عائد المكون عالي الأوكتان 85-90٪ كمادة خام. ويتم إنتاج الهيدروجين كمنتج ثانوي، والذي يستخدم في وحدات التكرير الأخرى، والذي سيتم وصفه أدناه.

وتتراوح طاقة وحدات الإصلاح من 300 إلى 1000 ألف طن أو أكثر سنوياً من المواد الخام.

المادة الخام المثالية هي جزء من البنزين الثقيل مع نطاق غليان يتراوح بين 85-180 درجة مئوية. تخضع المادة الخام للمعالجة الهيدروجينية الأولية - إزالة مركبات الكبريت والنيتروجين، حتى بكميات صغيرة، والتي تسمم محفز الإصلاح بشكل لا رجعة فيه.

هناك نوعان رئيسيان من محطات الإصلاح - مع التجديد الدوري (الشكل 9،10) والمستمر (الشكل 11) للمحفز - استعادة نشاطه الأصلي، الذي يتناقص أثناء التشغيل. في روسيا، تُستخدم الوحدات ذات التجديد الدوري بشكل أساسي لزيادة رقم الأوكتان، ولكن في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. في كستوفو وياروسلافل، تم تقديم المنشآت ذات التجديد المستمر، والتي هي أكثر كفاءة من الناحية التكنولوجية (من الممكن الحصول على مكون برقم أوكتان 98-100)، ومع ذلك، فإن تكلفة بنائها أعلى.

يتم تنفيذ العملية عند درجة حرارة 500-530 درجة مئوية وضغط 18-35 ضغط جوي (2-3 ضغط جوي في الوحدات ذات التجديد المستمر). تمتص تفاعلات الإصلاح الرئيسية كميات كبيرة من الحرارة، لذلك يتم تنفيذ العملية بالتتابع في 3-4 مفاعلات منفصلة، ​​بحجم يتراوح من 40 إلى 140 مترًا مكعبًا، وقبل ذلك يتم تسخين المنتجات في أفران أنبوبية. يتم فصل الخليط الخارج من المفاعل الأخير عن غازي الهيدروجين والهيدروكربون ويتم تثبيته. يتم تبريد المنتج الناتج، وهو عبارة عن صيغة ثابتة، وإزالته من التثبيت.

أثناء التجديد، يتم حرق فحم الكوك المتكون أثناء تشغيل المحفز من سطح المحفز، يليه الاختزال بالهيدروجين وعدد من العمليات التكنولوجية الأخرى. في المصانع ذات التجديد المستمر، يتحرك المحفز عبر المفاعلات الموجودة واحدة فوق الأخرى، ثم يتم إمداده إلى وحدة التجديد، ثم يتم إعادته إلى العملية.

ويستخدم الإصلاح التحفيزي في بعض المصافي أيضًا لإنتاج الهيدروكربونات العطرية والمواد الأولية لصناعة البتروكيماويات. يتم تقطير المنتجات التي تم الحصول عليها نتيجة لإصلاح أجزاء البنزين الضيقة لإنتاج البنزين والتولوين وخليط الزيلين (المذيبات).

2. الأيزومرية الحفزية

تستخدم الأيزومرية أيضًا لزيادة رقم الأوكتان لأجزاء البنزين الخفيف. المواد الخام للأيزومرية هي أجزاء من البنزين الخفيف مع درجة غليان 62 درجة مئوية أو 85 درجة مئوية. يتم تحقيق زيادة في رقم الأوكتان عن طريق زيادة نسبة الأيزوبرافينات. وتتم العملية في مفاعل واحد عند درجة حرارة تتراوح، حسب التكنولوجيا المستخدمة، من 160 إلى 380 درجة مئوية وضغط يصل إلى 35 ضغط جوي.

في بعض المصانع، بعد تشغيل وحدات الإصلاح الجديدة ذات سعة الوحدة الكبيرة، يتم إعادة استخدام الوحدات القديمة التي تبلغ طاقتها 300-400 ألف طن سنويًا في عملية الأيزومرة. في بعض الأحيان يتم دمج الإصلاح والأيزومرة في مجمع واحد لإنتاج البنزين عالي الأوكتان.

3. المعالجة الهيدروجينية لنواتج التقطير

الهدف من العملية هو تنقية أجزاء البنزين والكيروسين والديزل وكذلك زيت الغاز الفراغي من المركبات المحتوية على الكبريت والنيتروجين. يمكن إمداد وحدات المعالجة بالهيدروجين (الشكل 12) بمقطرات ذات أصل ثانوي من وحدات التكسير أو فحم الكوك؛ وفي هذه الحالة، تتم هدرجة الأوليفينات أيضًا. وتتراوح الطاقة الاستيعابية للمنشآت من 600 إلى 3000 ألف طن سنوياً. الهيدروجين المطلوب لتفاعلات المعالجة الهيدروجينية يأتي من المصلحين.

يتم خلط المواد الخام مع غاز يحتوي على الهيدروجين (المشار إليه فيما يلي بـ HCG) بتركيز 85-95% حجمًا، يتم توفيره من ضواغط دورانية تحافظ على الضغط في النظام. يتم تسخين الخليط الناتج في الفرن إلى 280-340 درجة مئوية، اعتمادا على المادة الخام، ثم يدخل إلى المفاعل (الشكل 13). يتم التفاعل على محفزات تحتوي على النيكل أو الكوبالت أو الموليبدينوم تحت ضغط يصل إلى 50 ضغط جوي. في ظل هذه الظروف، يتم تدمير المركبات المحتوية على الكبريت والنيتروجين بتكوين كبريتيد الهيدروجين والأمونيا، وكذلك تشبع الأوليفينات. في هذه العملية، بسبب التحلل الحراري، يتم تشكيل كمية صغيرة (1.5-2٪) من البنزين منخفض الأوكتان، وأثناء المعالجة الهيدروجينية لزيت الغاز الفراغي، يتم تشكيل 6-8٪ من جزء الديزل أيضًا. تتم إزالة خليط المنتج من المفاعل وفصله في فاصل عن VSG الزائد، والذي يتم إعادته إلى ضاغط التدوير. بعد ذلك، يتم فصل الغازات الهيدروكربونية، ويدخل المنتج إلى عمود التقطير، حيث يتم ضخ المنتج المهدرج، الجزء المنقى، إلى الخارج. يمكن أن ينخفض ​​محتوى الكبريت، على سبيل المثال، في جزء الديزل المنقى، من 1.0% إلى 0.005-0.03%. تتم تنقية غازات العملية لاستخراج كبريتيد الهيدروجين، الذي يستخدم لإنتاج الكبريت، أو حمض الكبريتيك.

4. التكسير الحفزي

يعد التكسير التحفيزي من أهم عمليات تكرير النفط، مما يؤثر بشكل كبير على كفاءة المصفاة ككل. جوهر العملية هو تحلل الهيدروكربونات الموجودة في المادة الخام (زيت الغاز الفراغي) تحت تأثير درجة الحرارة في وجود محفز ألومينوسيليكات يحتوي على الزيوليت. المنتج المستهدف من تركيب CC هو مكون بنزين عالي الأوكتان برقم أوكتان 90 نقطة أو أكثر، ويتراوح إنتاجه من 50 إلى 65% حسب المواد الخام المستخدمة والتكنولوجيا المستخدمة والأسلوب. يرجع ارتفاع رقم الأوكتان إلى حقيقة أن الأيزومرة تحدث أيضًا أثناء تكسير القط. وتتكون خلال هذه العملية غازات تحتوي على البروبيلين والبوتيلين، وتستخدم كمواد أولية للبتروكيماويات وإنتاج مكونات البنزين عالي الأوكتان، وزيت الغاز الخفيف - أحد مكونات الديزل ووقود التدفئة، وزيت الغاز الثقيل - مادة خام لصناعة النفط. إنتاج السخام، أو أحد مكونات زيوت الوقود.

ويتراوح متوسط ​​قدرة المنشآت الحديثة من 1.5 إلى 2.5 مليون طن، ولكن في مصانع الشركات الرائدة في العالم توجد منشآت بسعة 4.0 مليون طن.

جوهر إنتاج تكرير النفط
يمكن تقسيم عملية تكرير النفط إلى ثلاث مراحل رئيسية:
1. فصل المادة الخام البترولية إلى أجزاء تختلف في درجات حرارة الغليان (المعالجة الأولية);
2. معالجة الأجزاء المتحصل عليها بالتحولات الكيميائية للهيدروكربونات التي تحتويها وإنتاج مكونات المنتجات البترولية التجارية (إعادة التدوير);
3. خلط المكونات مع إضافة مواد مضافة مختلفة إذا لزم الأمر للحصول على منتجات بترولية تجارية ذات مؤشرات جودة محددة (إنتاج السلع).
تشمل منتجات المصفاة وقود المحركات والغلايات والغازات المسالة وأنواع مختلفة من المواد الخام لإنتاج البتروكيماويات وأيضًا، اعتمادًا على المخطط التكنولوجي للمؤسسة، زيوت التشحيم والزيوت الهيدروليكية وغيرها من الزيوت والقار وفحم الكوك والبارافينات. واستنادا إلى مجموعة العمليات التكنولوجية، يمكن للمصفاة إنتاج من 5 إلى أكثر من 40 نوعا من المنتجات البترولية التجارية.
إن تكرير النفط هو إنتاج مستمر، وتصل فترة الإنتاج بين الإصلاحات الرئيسية في المصانع الحديثة إلى 3 سنوات. الوحدة الوظيفية للمصفاة هي التكنولوجية تثبيت- منشأة إنتاج بها مجموعة من المعدات التي تسمح بتنفيذ الدورة الكاملة لعملية تكنولوجية معينة.
تصف هذه المادة بإيجاز العمليات التكنولوجية الرئيسية لإنتاج الوقود - إنتاج وقود المحركات والغلايات، وكذلك فحم الكوك.

تسليم واستلام النفط
في روسيا، يتم توريد الكميات الرئيسية من النفط الخام الموردة للمعالجة إلى المصافي من جمعيات الإنتاج عبر خطوط أنابيب النفط الرئيسية. يتم توفير كميات صغيرة من النفط ومكثفات الغاز عن طريق السكك الحديدية. في البلدان المستوردة للنفط التي تتمتع بإمكانية الوصول إلى البحر، تتم الإمدادات إلى مصافي الموانئ عن طريق النقل المائي.
يتم توريد المواد الخام الواردة إلى المصنع إلى الحاويات المناسبة قاعدة السلع(الشكل 1)، متصلة بواسطة خطوط الأنابيب بجميع وحدات المعالجة في المصفاة. يتم تحديد كمية الزيت المستلمة وفقًا لبيانات قياس الأجهزة، أو عن طريق القياسات في خزانات المواد الخام.

تحضير النفط للتكرير (التحلية الكهربائية)
يحتوي النفط الخام على أملاح شديدة التآكل لمعدات المعالجة. لإزالتها، يتم خلط الزيت القادم من خزانات المواد الخام مع الماء الذي يتم فيه إذابة الأملاح وتزويدها إلى ELOU - محطة تحلية الكهرباء(الصورة 2). تتم عملية التحلية في المجففات الكهربائية- أجهزة أسطوانية مثبتة بداخلها أقطاب كهربائية. تحت تأثير تيار الجهد العالي (25 كيلو فولت أو أكثر)، يتم تدمير خليط الماء والزيت (المستحلب)، ويتجمع الماء في الجزء السفلي من الجهاز ويتم ضخه. لتدمير المستحلب بشكل أكثر فعالية، يتم إدخال مواد خاصة في المواد الخام - مزيلات الاستحلاب. درجة حرارة العملية - 100-120 درجة مئوية.

تكرير النفط الأولي
يتم توفير الزيت المحلى من ELOU إلى وحدة التقطير بالفراغ الجوي، والتي يتم تحديدها في المصافي الروسية بالاختصار AVT - أنبوب فراغ الغلاف الجوي. يرجع هذا الاسم إلى حقيقة أن تسخين المادة الخام قبل تقسيمها إلى أجزاء يتم في ملفات أفران الأنبوب(الشكل 6) بسبب حرارة احتراق الوقود وحرارة غازات المداخن.
ينقسم AVT إلى كتلتين - التقطير الجوي والفراغي.

1. التقطير الجوي
التقطير الجوي (الشكل 3.4) مخصص للاختيار أجزاء الزيت الخفيف- البنزين والكيروسين والديزل، يصل غليانه إلى 360 درجة مئوية، ويصل إنتاجه المحتمل إلى 45-60% من الزيت. ما تبقى من التقطير الجوي هو زيت الوقود.
تتكون العملية من فصل الزيت المسخن في الفرن إلى أجزاء منفصلة عمود التقطير- جهاز عمودي أسطواني يوجد بداخله أجهزة الاتصال (لوحات)، حيث يتحرك البخار إلى أعلى ويتحرك السائل إلى أسفل. تستخدم أعمدة التقطير بأحجام وتشكيلات مختلفة في جميع منشآت تكرير النفط تقريبًا، ويتراوح عدد الصواني فيها من 20 إلى 60، ويتم إمداد الحرارة إلى أسفل العمود ويتم إزالة الحرارة من أعلى العمود، وبالتالي تنخفض درجة الحرارة في الجهاز تدريجياً من الأسفل إلى الأعلى. ونتيجة لذلك تتم إزالة جزء البنزين من أعلى العمود على شكل بخار، ويتم تكثيف أبخرة أجزاء الكيروسين والديزل في الأجزاء المقابلة من العمود وإزالتها، ويبقى زيت الوقود سائلاً ويتم ضخه للخروج من أسفل العمود.

2. التقطير الفراغي
التقطير الفراغي (الشكل 3،5،6) مخصص للاختيار من زيت الوقود نواتج التقطير النفطيةفي مصافي زيت الوقود أو جزء الزيت الواسع (زيت الغاز الفراغي)في مصفاة الوقود. ما تبقى من التقطير الفراغي هو القطران.
ترجع الحاجة إلى اختيار أجزاء الزيت تحت التفريغ إلى حقيقة أنه عند درجات حرارة أعلى من 380 درجة مئوية يبدأ التحلل الحراري للهيدروكربونات (تكسير)ودرجة غليان زيت الغاز الفراغي هي 520 درجة مئوية أو أكثر. ولذلك، يتم التقطير عند الضغط المتبقي من 40-60 ملم زئبق. الفن، الذي يسمح لك بخفض درجة الحرارة القصوى في الجهاز إلى 360-380 درجة مئوية.
يتم إنشاء الفراغ في العمود باستخدام المعدات المناسبة؛ الأجهزة الرئيسية هي البخار أو السائل القاذفات(الشكل 7).

3. التثبيت والتقطير الثانوي للبنزين
يحتوي جزء البنزين الذي يتم الحصول عليه في وحدة الغلاف الجوي على غازات (بشكل رئيسي البروبان والبيوتان) بكميات تتجاوز متطلبات الجودة ولا يمكن استخدامها كمكون من مكونات بنزين المحركات أو كبنزين تجاري مباشر. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمليات تكرير النفط التي تهدف إلى زيادة رقم أوكتان البنزين وإنتاج الهيدروكربونات العطرية تستخدم أجزاء ضيقة من البنزين كمواد خام. وهذا ما يفسر إدراج هذه العملية في المخطط التكنولوجي لتكرير النفط (الشكل 4)، حيث يتم تقطير الغازات المسالة من جزء البنزين، ويتم تقطيرها إلى 2-5 أجزاء ضيقة على عدد مناسب من الأعمدة.

يتم تبريد منتجات تكرير النفط الأولية المبادلات الحرارية، حيث يتم نقل الحرارة إلى المواد الخام الباردة الموردة للمعالجة، والتي يتم من خلالها توفير وقود العملية ثلاجات الماء والهواءويتم إخراجها من الإنتاج. ويتم استخدام نظام مماثل للتبادل الحراري في وحدات التكرير الأخرى.

غالبًا ما يتم دمج محطات المعالجة الأولية الحديثة ويمكن أن تشمل العمليات المذكورة أعلاه في تكوينات مختلفة. وتتراوح الطاقة الاستيعابية لهذه المنشآت من 3 إلى 6 ملايين طن من النفط الخام سنوياً.
ويجري بناء العديد من وحدات المعالجة الأولية في المصانع لتجنب الإغلاق الكامل للمصنع عند إخراج إحدى الوحدات للإصلاح.

المنتجات البترولية الأولية

اسم	نطاقات الغليان (مُجَمَّع)	أين يتم اختياره؟	أين يتم استخدامه؟ (حسب الأولوية)
استقرار الارتجاع	البروبان، البيوتان، الأيزوبيوتان	كتلة الاستقرار	تجزئة الغاز، المنتجات التجارية، وقود العمليات
البنزين المستقيم الثابت (النفثا)		التقطير الثانوي للبنزين	خلط البنزين، المنتجات التجارية
البنزين الخفيف المستقر		كتلة الاستقرار	الأيزومرة، مزج البنزين، المنتجات التجارية
البنزين		التقطير الثانوي للبنزين	إنتاج الهيدروكربونات العطرية المقابلة
التولوين		التقطير الثانوي للبنزين
زيلين		التقطير الثانوي للبنزين
المواد الخام الإصلاحية الحفزية		التقطير الثانوي للبنزين	الإصلاح التحفيزي
بنزين ثقيل		التقطير الثانوي للبنزين	خلط الكيروسين ووقود الديزل الشتوي والإصلاح الحفاز
مكون الكيروسين		التقطير الجوي	خلط وقود الكيروسين والديزل
ديزل		التقطير الجوي	المعالجة الهيدروجينية، خلط وقود الديزل وزيوت الوقود
		التقطير الجوي (البقايا)	التقطير الفراغي، التكسير الهيدروجيني، خلط زيت الوقود
فراغ زيت الغاز		تقطير فراغي	التكسير التحفيزي، التكسير الهيدروجيني، المنتجات التجارية، خلط زيت الوقود.
		التقطير الفراغي (البقايا)	فحم الكوك، التكسير الهيدروجيني، خلط زيت الوقود.

*) - ن.ك. - بداية الغليان
**) - ك.ك. - نهاية الغليان

صور لمحطات المعالجة الأولية ذات التكوينات المختلفة

الشكل 5. وحدة التقطير الفراغي بسعة 1.5 مليون طن سنويًا في مصفاة النفط التركمانية التي صممها Uhde.	أرز. 6. وحدة التقطير الفراغي بطاقة 1.6 مليون طن سنويا في مصفاة LUKOIL-PNOS. يوجد في المقدمة موقد أنبوبي (أصفر).	الشكل 7. معدات صنع الفراغ من جراهام. تظهر ثلاثة قاذفات تدخل فيها الأبخرة من أعلى العمود.

سيرجي برونين

نظرًا لأن الوصف يستخدم أسماء الهيدروكربونات المختلفة، فيجب تقديم وصفها واعتماد المواد الخام التجارية على محتوى هذه الهيدروكربونات.

البارافينات هي مواد لا تحتوي على روابط مزدوجة مستقرة بين ذرات الكربون. تسمى هذه البارافينات ذات البنية الخطية والمتفرعة مشبعة. تنقسم البارافينات إلى الأنواع التالية:

• طبيعي. لديهم بنية خطية ورقم أوكتان منخفض ونقطة صب عالية. ولهذه الأسباب، تخضع هذه الهيدروكربونات للتحول أثناء إعادة التدوير.
• الأيزوبارافينات. لديهم هيكل متفرع، وخصائص جيدة مضادة للخبط ونقطة صب منخفضة إلى حد ما.
• السيكلوبارافينات أو النفثينات لها بنية دورية. هذه الهيدروكربونات لها تأثير إيجابي على جودة وقود الديزل وزيوت التشحيم. إصلاح منتج يحتوي على النفثينات في أجزاء ثقيلة من البنزين يؤدي إلى ارتفاع المردود ورقم الأوكتان.
• تتكون الهيدروكربونات العطرية من حلقات البنزين. تحتوي هذه الحلقات على ذرة هيدروجين مرتبطة بست ذرات كربون. لديهم رقم أوكتان مرتفع إلى حد ما، ولكن لها تأثير سلبي على المكون البيئي للوقود. لهذا السبب، لزيادة رقم الأوكتان، يتم تحويل الهيدروكربونات إلى مركبات عطرية عن طريق الإصلاح الحفزي.
• يمكن أن يكون للأوليفينات بنية عادية أو متفرعة أو دورية. المنتجات البترولية التي يتم الحصول عليها بعد المعالجة الأولية لا تحتوي عمليا على هذه الهيدروكربونات. للأوليفينات تأثير سلبي على جودة الزيوت بسبب العدوانية الكيميائية.

عمليات إعادة تدوير المنتجات البترولية:

الإصلاح الحفزي والأيزومرية الحفزية والمعالجة الهيدروجينية لنواتج التقطير - التكنولوجيا وميزات العملية

1. الإصلاح التحفيزي.

تستخدم هذه العملية في الحالات التي يكون فيها من الضروري زيادة رقم الأوكتان بسبب تحول الهيدروكربونات. يمكن أن تكون قيم رقم الأوكتان 92-100 موضع. وتزداد هذه القيمة بزيادة نسبة الهيدروكربونات العطرية في الخليط. تم تحديد الأسس النظرية للعملية في بداية القرن الماضي بواسطة N. D. Zelinsky.

مع قدرة المصنع من 300,000 إلى 1,000,000 طن/سنة، يصل الجزء الحجمي من المواد الخام عالية الجودة المطلوبة إلى 85-90%. العنصر المصاحب للإصلاح هو الهيدروجين، والذي يتم توفيره لوحدات أخرى لمزيد من المعالجة.

أفضل المواد الخام هي جزء البنزين مع درجة غليان من 85 إلى 180 درجة مئوية. قبل الإصلاح، يتم تنظيف المنتج البترولي مسبقًا من الكبريت والنيتروجين، مما يؤثر سلبًا على النتيجة النهائية.

يمكن أن يحدث الإصلاح في نوعين من التركيبات: مع التجديد الدوري والمستمر للمحفز. في بلدنا، تخضع معظم المنشآت للتجديد الدوري. في الآونة الأخيرة نسبيًا، تم تشغيل العديد من المصانع ذات التجديد المستمر، والتي تعد أكثر كفاءة. ومع ذلك، فإن أسعارها أعلى أيضًا.

تصل درجة حرارة التشغيل في مثل هذه المنشآت إلى قيم 500 – 530 درجة مئوية، والضغط – حتى 35 ضغط جوي. على سبيل المثال، في المنشآت ذات التجديد المستمر، يكون الضغط من اثنين إلى ثلاثة "أجواء جوية". ونظرًا لأن تفاعل إعادة التشكيل يمتص قدرًا كبيرًا من الحرارة، فإن العملية تحدث تدريجيًا في ثلاث إلى أربع غرف منفصلة. قبل كل قسم، يتم تسخين المواد الخام. عند الخروج من الغرفة الأخيرة، يتم فصل الهيدروجين، ويتم تبريد المنتج النهائي وإزالته من التثبيت.

وفي عدد من مصافي النفط، تُستخدم هذه العملية التكنولوجية لإنتاج الهيدروكربونات العطرية، التي تشكل قاعدة المواد الخام للعديد من منتجات الصناعة الكيميائية.

2. الأيزومرية الحفزية.

يتم تنفيذ هذه العملية أيضًا لزيادة رقم الأوكتان. المادة الخام للأيزومرة هي أجزاء خفيفة من البنزين تتراوح درجة حرارتها من 62 إلى 85 درجة مئوية. من الممكن زيادة رقم الأوكتان عن طريق زيادة محتوى الأيزوبرافين. تتم العملية برمتها في غرفة واحدة عند درجة حرارة 160 - 380 درجة مئوية وضغط يصل إلى 35 ضغط جوي.

تضمنت ممارسة عدد من المصافي تحويل وحدات الإصلاح القديمة إلى وحدات الأيزومرة. في كثير من الأحيان يتم دمج هذه العمليات أيضًا تحت مجمع واحد.

3. المعالجة الهيدروجينية لنواتج التقطير.

الهدف الرئيسي من هذه العملية هو القضاء على وجود الكبريت والنيتروجين في المنتجات البترولية المختلفة. لهذا، يتم استخدام نواتج التقطير النقية وتلك التي تم استخدامها بالفعل، أي الثانوية. ويأتي هنا أيضًا الهيدروجين، الذي يتم فصله أثناء الإصلاح.

يحدث تدمير المكونات المحتوية على الكبريت والنيتروجين بعد خلط المادة الخام بغاز يحتوي على الهيدروجين وتسخينه إلى 280 - 340 درجة مئوية وتغذية الخليط تحت ضغط 50 ضغط جوي. للمحفزات المصنوعة من النيكل أو الكوبالت أو الموليبدينوم. الناتج هو كمية صغيرة من البنزين والديزل منخفض الأوكتان. بعد ذلك، تتم إزالة الهيدروجين الزائد من الخليط، ويدخل في عمود التقطير. على سبيل المثال، قد تكون نتيجة المعالجة بالهيدروجين انخفاضًا في محتوى الكبريت في جزء الديزل إلى 0.005% من القيمة الأولية البالغة 1%.

التكسير الهيدروجيني والتكسير الحفزي - التكنولوجيا وميزات العملية

4. التكسير الحفزي

تعد عملية المعالجة الثانوية للمنتجات البترولية واحدة من أهم العمليات. تعتمد كفاءة مصفاة النفط على تنفيذها. يكمن جوهر العملية في تأثير درجة الحرارة على المنتج الزيتي في وجود محفز. ونتيجة لذلك، يتحلل عدد من الهيدروكربونات، وعند خط الإخراج للتركيب، من الممكن الحصول على بنزين برقم أوكتان يزيد عن 90 موضعًا. كمية المنتجات النهائية هي 50-65٪. يشمل التكسير التحفيزي أيضًا الأيزومرة. وهذا ما يفسر ارتفاع رقم الأوكتان. المنتجات الثانوية للمعالجة هي البروبيلين والبوتيلين، المستخدمة في صناعة البتروكيماويات، وكذلك مكونات إنتاج وقود الديزل والسخام وزيت الوقود.

يصل متوسط ​​إنتاجية معظم المنشآت إلى 2.5 مليون طن، لكن هناك أنظمة تسمح بإنتاج 4 ملايين طن من المنتجات سنويًا.

في الوحدة الرئيسية للتركيب، يتم تسخين المواد الخام وتكسير وتجديد المحفز. وفي الحالة الأخيرة، يتم حرق فحم الكوك، والذي يتم إطلاقه بعد تكسيره وترسبه على الأسطح. يدور المحفز عبر خطوط الأنابيب التي تربط جميع المكونات الرئيسية للتركيب.

حاليًا، يمكننا القول أنه لا توجد قدرة كافية لوحدة التكسير في روسيا. ولا يكمن حل المشكلة في بناء محطات جديدة فحسب، بل في إعادة بناء أنظمة المصافي الحالية أيضًا.

في الآونة الأخيرة، تم إعادة بناء المنشآت في بلدنا في ريازان وياروسلافل، وتم تشغيل وحدة تكسير جديدة في نيجنكامسك. يستخدم تركيب Nizhnekamsk التكنولوجيا من الشركات الأجنبية.

غالبًا ما يتم تضمين التكسير الحفزي في التركيبات التي تسمح بالمعالجة الهيدروجينية المتسلسلة للمواد الخام.

5. التكسير الهيدروجيني

والغرض من هذه العملية هو إنتاج الكيروسين ومقطرات الديزل بأعلى مستويات الجودة. ويتم تحقيق ذلك من خلال تكسير هيدروكربونات المنتجات البترولية مع وجود الهيدروجين في نفس الوقت. يتم تحقيق الأداء الممتاز والتأثير البيئي من خلال التنقية عالية الجودة للمواد الخام من الكبريت وتشبع الأوليفينات والهيدروكربونات العطرية. على سبيل المثال، يمكن ملاحظة أن وجود الكبريت في نواتج التقطير النهائية للديزل بعد التكسير بالهيدروجين لا يتجاوز أجزاء من المليون من النسبة المئوية. كما يتميز جزء البنزين بارتفاع رقم الأوكتان، ويمكن استخدام الجزء الثقيل كمادة أولية للإصلاح. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام التكسير الهيدروجيني لإنتاج زيوت المحركات التي تكون قريبة في الأداء من المنتجات الاصطناعية.

تصل قدرة وحدات التكسير الهيدروجيني في أغلب الأحيان إلى ثلاثة إلى أربعة ملايين طن سنويًا.

الهيدروجين الذي يتم توفيره من الإصلاحات عادة لا يكون كافيا لتنفيذ التكسير الهيدروجيني. ولتلبية الطلب على هذا الغاز، يتم إنشاء منشآت إضافية في المصانع. يتم إنتاج الهيدروجين فيها بسبب إعادة تشكيل البخار للغازات ذات الأساس الهيدروكربوني.

تشبه تقنية عملية التكسير الهيدروجيني تلك المستخدمة في وحدات المعالجة الهيدروجينية. يتم خلط المنتج البترولي الذي يدخل المنشأة بغاز يحتوي على الهيدروجين. بعد ذلك، يتم تسخينه ويدخل إلى المفاعل مع المحفز. يتم إرسال المنتجات المنفصلة عن الغازات للتصحيح. بسبب إطلاق الحرارة أثناء التكسير الهيدروجيني، يتم توفير الغاز المحتوي على الهيدروجين في حالة مبردة. يتم تنظيم درجة الحرارة من خلال حجم الغاز الموردة. نظرًا لحقيقة أن التحكم في درجة الحرارة له تأثير كبير على سلامة العمليات، فإن تنفيذه يعد من أهم المهام في منع الحوادث المحتملة.

وحدات التكسير الهيدروجيني، مثل أي منشأة أخرى، لديها اختلافات بسبب اختلاف النتائج النهائية والمواد الخام المستخدمة.

ضغط يصل إلى 80 ATM. ودرجة حرارة تبلغ حوالي 350 درجة مئوية في مفاعل واحد تجعل من الممكن الحصول على زيت غاز مفرغ يحتوي على نسبة منخفضة من الكبريت.

ومن أجل الحصول على الحد الأقصى من أجزاء الضوء، يتم إجراء التفاعلات في مفاعلين. في هذه العملية، يتم إرسال المنتج من المفاعل الأول للتصحيح. يتم فصل الكسور الخفيفة هناك. ويتم إجراء التكسير الهيدروجيني المتكرر مع المخلفات في مفاعل ثانٍ. يتم إجراء التكسير الهيدروجيني لزيت الغاز الفراغي عند ضغط 180 ضغط جوي وزيت الوقود والقطران - أكثر من 300. وتكون درجة الحرارة على التوالي 380 و 450 درجة مئوية.

ظهر التكسير الهيدروجيني على هذا النحو في بلدنا مؤخرًا نسبيًا. ظهرت مثل هذه المنشآت في بيرم وأوفا وياروسلافل في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. وفي بعض المصافي، تم إعادة بناء الوحدات الحالية لوحدات التكسير الهيدروجيني.

يسمح وجود وحدات التكسير الهيدروجيني الحديثة بإجراء معالجة ثانوية كاملة من أجل الحصول على البنزين برقم أوكتان مرتفع ونواتج التقطير المتوسطة عالية الجودة.

فحم الكوك والإنتاج التجاري - التكنولوجيا وميزات العملية

6. فحم الكوك

تتم عملية فحم الكوك باستخدام بقايا الزيت الثقيل في أي مرحلة من مراحل التكرير. والنتيجة هي إنتاج فحم الكوك، الذي يستخدم في علم المعادن كمادة خام لصناعة الأقطاب الكهربائية. وبالإضافة إلى ذلك، يتم الحصول على كمية معينة من الأجزاء الخفيفة من فحم الكوك.

والفرق الرئيسي بين فحم الكوك وعمليات المعالجة الأخرى في المرحلة الثانية هو عدم وجود محفز.

في روسيا، يتم استخدام وحدات فحم الكوك ذات المفعول المتأخر. وتصل درجة الحرارة التي تحدث عندها هذه العملية إلى 500 درجة مئوية، ويكون الضغط فيها مساوياً تقريباً للضغط الجوي. يخضع المنتج البترولي، الذي يتدفق عبر الملفات إلى الفرن، للمعالجة الحرارية، ويتم إطلاق فحم الكوك منه في الأقسام المجاورة. تحتوي هذه التركيبات على أربع كاميرات مع أوضاع تشغيل متناوبة. تتم عملية ملء الحجرة بفحم الكوك خلال 24 ساعة. بعد هذا الوقت، يتم تفريغ فحم الكوك وتبدأ دورة التثبيت التالية.

تتم إزالة فحم الكوك من الغرفة باستخدام قاطع هيدروليكي. ظاهريًا، يبدو وكأنه مثقاب به فوهات في النهاية. من خلال هذه الفوهات هناك نفاثات من الماء تحت ضغط 150 ضغط جوي. كسر فحم الكوك. بعد ذلك، يتم فرز جزيئات فحم الكوك المكسورة.

يوجد في الجزء العلوي من غرفة فحم الكوك قنوات لإزالة الأبخرة إلى وحدة التصحيح. تجدر الإشارة إلى أنه يجب إعادة معالجة الأجزاء الخفيفة التي يتم الحصول عليها عن طريق فحم الكوك، لأن زيادة وجود الأوليفينات يقلل بشكل كبير من جودتها.

يصل العائد الحجمي للكسور الخفيفة إلى 35%، وفحم الكوك (أثناء فحم القطران) – 25%.

7. إنتاج السلع

تتيح عمليات المعالجة المذكورة أعلاه الحصول على المكونات المكونة لأنواع مختلفة من الوقود، والتي لها خصائص مميزة للتشغيل والتطبيق.

للحصول على منتج عالي الجودة بمؤشرات جودة محددة، من الضروري الحصول على خليط من هذه المكونات. وتتم هذه العملية أيضًا في مصافي النفط.

يهدف أي مجمع إنتاج إلى خلط المكونات بناءً على نماذج رياضية محددة. وتعتمد هذه العملية على عوامل مختلفة: المخلفات المخططة لتكرير المنتجات البترولية، والكميات المطلوبة من إمدادات المواد الخام وبيع المنتجات البترولية الجاهزة.

غالبًا ما يتم الخلط وفقًا لوصفات مألوفة قابلة للتعديل بسبب تغير العمليات التكنولوجية.

عملية خلط المكونات بسيطة للغاية: يتم تغذيتها بالكمية المطلوبة في وعاء معين. يمكن أيضًا إضافة بعض الإضافات هنا. بعد الخلط، يخضع المنتج البترولي التجاري لمراقبة الجودة ويتم ضخه في صهاريج للتخزين ومزيد من البيع.

يتم نقل الكميات الرئيسية من المنتجات البترولية الجاهزة في بلدنا عن طريق السكك الحديدية إلى. يتم تحميل المنتجات البترولية في الخزانات باستخدام رفوف موجودة في أراضي المصانع. كما يتم نقل جزء معين من المنتجات البترولية عبرها، والتي تستخدم أيضًا لبيع الوقود في الخارج. وسائل النقل الأقل شيوعًا هي الطرق النهرية والبحرية.

المنتجات المستخرجة من الآبار عبارة عن خليط من النفط والغاز المذاب فيه (يصل إلى 300٪). مياه التكوين (من 4 إلى 90% بالوزن) مع أملاح معدنية (حتى 10 جم/لتر) على شكل مستحلب وشوائب ميكانيكية (حتى 1% بالوزن). ومن مجموعة من الآبار، يتم إمداد النفط الخام إلى عدة وحدات قياس جماعية آلية (AGMU)، حيث يتم قياس معدل التدفق لكل بئر.

ثم يتدفق الزيت الخام من خلال مشعب التجميع إلى محطة التعزيز، حيث تتم المرحلة الأولى من الفصل، وهي الفصل الأولي للمياه والشوائب الميكانيكية. بعد فصل الكمية الرئيسية من الغاز، يدخل الخليط إلى فواصل المرحلة الثانية C2، حيث يتم فصل معظم الماء وجزء من الغاز. بعد ذلك، يتم إرسال مستحلب الماء والزيت إلى المجففات الكهربائية لوحدة UPN. في حالة UPF، في وجود مزيلات الاستحلاب، ينخفض ​​محتوى الماء إلى 1% أو أقل، والأملاح المعدنية إلى 300 ملجم/لتر أو أقل، ويتم إطلاق غاز مرحلة الفصل الثالثة.

يتم توفير النفط المستقر إلى وحدة توصيل النفط التجارية (CTU) وإرساله عبر خط أنابيب النفط الرئيسي إلى المصفاة. يتم نقل المياه من محطة معالجة المياه وخزانات تصريف المياه الأولية إلى وحدة معالجة المياه (WTP). يتم استخدام المياه النقية لفيضان الخزان في نظام صيانة ضغط الخزان. يتم إمداد الغازات المنبعثة في الفواصل عبر خط أنابيب إلى محطة معالجة الغاز لفصلها.

تكرير النفط الأولي

يمر الزيت والمنتجات المتحصلة منه التي تدخل إلى مصفاة النفط بالمراحل التالية:

• تحضير الزيت للتكرير (التجفيف إلى 0.2% ماء والتحلية إلى 6 جرام من الأملاح لكل لتر من الزيت):
• تكرير النفط الأولي؛
• إعادة تدوير النفط؛
• تنقية المنتجات البترولية.

يظهر الشكل 1 مخططًا مبسطًا يعكس العلاقة بين هذه المراحل الأربع. 5.8

يبدأ تكرير النفط بالتقطير الأولي. هذه العملية هي اختراع لتقنيي البترول وتعتمد على خاصية عدم التجفيف. يحددها جدول التسارع. النفط عبارة عن خليط معقد من عدد كبير من الهيدروكربونات القابلة للذوبان بشكل متبادل مع نقاط غليان مختلفة. بشكل مبسط: كلما زاد طول جزيء الهيدروكربون، زادت درجة غليانه.

المواد الخام لوحدات التقطير الأولية هي النفط ومكثفات الغاز. وهي مقسمة إلى أجزاء للمعالجة اللاحقة أو استخدامها كمنتجات تجارية. أثناء تكرير النفط الأولي، يتم تنفيذ التقطير الجوي والتقطير الفراغي لزيت الوقود. يتم تنفيذ هذه العمليات في محطات الغلاف الجوي الأنبوبي (AT) ومحطات الأنابيب المفرغة (VT).

يتم تقطير الزيت في محطات الغلاف الجوي الحديثة بطرق مختلفة. نظرًا للحجم المتزايد لمعالجة الزيوت الكبريتية الغازية، فإن الأكثر شيوعًا هو تقطير الزيت وفقًا لنظام التبخر المزدوج في عمودين للتقطير (الشكل 5.9). يتم أخذ الزيت الخام بواسطة المضخة 1 ويتم تغذيته من خلال المبادل الحراري 2 إلى المجفف الكهربائي 3 للتجفيف. يمر الزيت الساخن المستقر عبر المبادل الحراري 4 ويدخل إلى العمود 5، حيث يتم أخذ الجزء الخفيف من البنزين من الأعلى. بعد ذلك، يتم تغذية الزيت شبه المستخرج بواسطة المضخة 6 عبر فرن أنبوبي 7 إلى العمود الرئيسي 8، حيث يتم اختيار جميع الأجزاء الأخرى المطلوبة - منتجات الزيت الخفيف والباقي - زيت الوقود. يتم إرجاع جزء من الزيت المسخن في الفرن إلى العمود الأول (النفث الساخن).

أرز. 5.9.

وتبلغ الطاقة الإنتاجية للمنشآت التي تعمل وفق نظام التبخر المزدوج 2 مليون طن/سنة.

في مصانع AT، يتم إجراء التقطير الضحل للزيت لإنتاج البنزين والكيروسين وأجزاء الديزل وزيت الوقود. تم تصميم وحدات HT لتعميق عملية تكرير النفط. يتم في هذه المنشآت الحصول على زيت الغاز وجزيئات الزيت والقطران من زيت الوقود الذي يستخدم كمواد خام في عمليات إعادة تدوير النفط.

تتم عملية التقطير في عمود التقطير وهو عبارة عن جهاز أسطواني عمودي يصل ارتفاعه إلى 30 م وقطره يصل إلى 4 م، وتنقسم المساحة الداخلية للعمود إلى حجرات بواسطة عدد كبير من الأقراص الأفقية (الصفائح) التي يوجد بها فتحات لمرور بخار الزيت من خلالها (شكل 5.10 ).

أرز. 5.10.

قبل ضخه في العمود، يتم تسخين الزيت في فرن أنبوبي إلى درجة حرارة . وفي هذه الحالة يتحول البنزين والنفتا (النفتا) والكيروسين وزيت الغاز الخفيف والثقيل إلى حالة بخار، والطور السائل ذو نقطة الغليان الأعلى هو زيت الوقود. بعد إدخال الخليط الساخن في العمود، يتدفق زيت الوقود إلى الأسفل، وترتفع الهيدروكربونات في حالة البخار إلى الأعلى.

خليط السائل الساخن والبخار، الذي يرتفع عبر العمود ويبرد، يتكثف تدريجياً. أولاً، يتم فصل أجزاء الزيت الثقيلة المقاومة للحرارة وإسقاطها في قاع ألواح خاصة؛ وفي الأعلى، يتم تكثيف زوج من الأجزاء الخفيفة على التوالي وتثبيتها في قاع اللوحات. خصوصية عملية التصحيحيكمن في حقيقة أن الأبخرة الساخنة، ترتفع، تمر بالتناوب عبر طبقات من المكثفات الساخنة. يجب أن يكون عدد اللوحات الموجودة في العمود بحيث يكون معدل التدفق الإجمالي لمنتجات التقطير النهائية التي يتم تصريفها منها مساوياً لمعدل تدفق الزيت الخام الذي يتم تغذيته في العمود. يتم إرسال أبخرة الهيدروكربونات غير المكثفة إلى تجزئة الغاز، حيث يتم استخدامها لإنتاج الغاز الجاف والبروبان والبيوتان وجزء من البنزين.

أثناء التقطير الأولي للنفط، يتم الحصول على مجموعة واسعة من الأجزاء والمنتجات البترولية، والتي تختلف في حدود نقطة الغليان، والتركيب الهيدروكربوني والكيميائي، واللزوجة، ونقاط الوميض، ونقاط الصب وغيرها من الخصائص.

اعتمادا على تكنولوجيا تقطير النفط، يتم الحصول على جزء البروبان والبيوتان في حالة مسالة أو غازية. يتم استخدامه كمادة خام في محطات تجزئة الغاز لإنتاج الهيدروكربونات الفردية والوقود المنزلي ومكون بنزين السيارات.

يطلق على الجزء اسم منتج بترولي إذا كانت خصائصه مطابقة للمعايير أو المواصفات الفنية لمنتج تجاري لا يتطلب معالجة إضافية.

جزء من البنزينمع نقطة الغليان يخضع بشكل أساسي للتقطير الثانوي للحصول على أجزاء ضيقة (إلخ). تعمل هذه الأجزاء كمواد خام لعمليات الأيزومرة، والإصلاح التحفيزي من أجل الحصول على الهيدروكربونات العطرية الفردية (البنزين، والتولوين، والزيلين)، والمكونات عالية الأوكتان في بنزين السيارات والطيران، وأيضًا كمادة خام للتحلل الحراري في إنتاج الإيثيلين. .

جزء الكيروسينمع نقاط الغليان المستخدمة كوقود للطائرات. ويستخدم جزء من الزيوت منخفضة الكبريت في كيروسين الإضاءة، ويستخدم جزء منه كمذيب لصناعة الطلاء والورنيش.

جزء الديزلمع نقاط الغليان يستخدم كوقود ديزل شتوي، جزء منه - كوقود ديزل صيفي. يتم استخدام جزء من الزيت عالي البارافين كمادة خام لإنتاج البارافينات السائلة.

زيت الوقوديتم استخدامه كوقود للغلايات أو كمادة خام لوحدات التقطير الفراغي، بالإضافة إلى التكسير الحراري والتحفيزي والتكسير الهيدروجيني.

أجزاء النفط الضيقة(ذات درجة الغليان) كمواد أولية لإنتاج الزيوت المعدنية لأغراض مختلفة والبارافينات الصلبة.

قطران- بقايا التقطير الفراغي لزيت الوقود - تخضع لإزالة الإسفلت والتكويك وتستخدم في إنتاج البيتومين.

إعادة تدوير الزيوت

يتم إرسال المنتجات البترولية التي يتم الحصول عليها أثناء التقطير باستخدام العمليات الفيزيائية إلى وحدات معالجة أخرى تستخدم تفاعلات كيميائية مختلفة. تتيح العمليات الكيميائية التي تشكل أساس إعادة التدوير أقصى استفادة من الطاقة والإمكانات الكيميائية للهيدروكربونات. يظهر تصنيف طرق إعادة تدوير الزيت في الشكل. 5.11.

أرز. 5.11.

التكسير الحراريهي معالجة الهيدروكربونات البترولية بدرجة حرارة عالية لإنتاج وقود عالي الجودة. هناك عدة أنواع من التكسير الحراري.

التكسير الحراري الضحل عند درجات حرارة وضغوط تتراوح بين 1.5-2.0 ميجا باسكال لإنتاج وقود الغلايات من المواد الخام عالية اللزوجة: زيت الوقود والقطران.

يتم استخدام التكسير العميق (الطور السائل) عند درجات حرارة وضغوط أعلى من 5.0 ميجا باسكال لإنتاج بنزين بخصائص مضادة للخبط من النفتا. أجزاء الكيروسين وزيت الغاز. يحتوي تكسير البنزين على كمية كبيرة من الهيدروكربونات غير المشبعة والعطرية.

المنتجات الثانوية للتكسير الحراري هي الغاز، والبقايا المتشققة المخصبة بالهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي العالي، والقطران الثقيل.

الانحلال الحرارييستخدم لتحلل الهيدروكربونات عند ضغط 1.0-1.2 ميجا باسكال. يتم استخدامه لإنتاج الهيدروكربونات الغازية غير المشبعة، وخاصة الإيثيلين والبروبيلين. المنتجات الثانوية للانحلال الحراري هي راتنجات الانحلال الحراري وغازات الميثان والإيثان المشبعة.

فحم الكوك- عملية ذات درجة حرارة عالية (و 0.2-0.6 ميجا باسكال) لإنتاج القطب الكهربائي أو فحم الكوك من بقايا النفط. يتم الحصول على هذا القار من راتنج الانحلال الحراري وزيت الوقود والقطران.

من الممكن استغلال إمكانات النفط بشكل كامل بمساعدة المواد الحفازة. تتميز المحفزات بالنشاط والاستقرار والانتقائية. نشاط المحفز هو أدائه. يتم تحديد الانتقائية من خلال كمية المنتج المستهدف المتكون من المادة الأولية.

تتكون المحفزات لعمليات التحفيز الحراري من ثلاثة مكونات: الناقل، والمكون الرئيسي والمواد المضافة. تستخدم سيليكات الألومنيوم كحامل، المكون الرئيسي هو الزيوليت. يتم استخدام البلاتين والرينيوم والمجمعات المعدنية العضوية من الأنتيمون والبزموت والفوسفور وأكاسيد الكالسيوم والمغنيسيوم كمضافات. من بين محفزات الإصلاح، اكتسبت محفزات البلاتين والبلاتين والرينيوم الأهمية الكبرى.

التكسير الحفزيهي عملية تحلل الهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي العالي عند ضغط يتراوح بين 0.13 و 0.15 ميجا باسكال في وجود المحفزات. تم تطوير عملية لإنتاج البنزين عالي الأوكتان برقم أوكتان يصل إلى 92 والغازات المسالة. تستخدم سيليكات الألومنيوم والزيوليت بشكل رئيسي كمحفزات.

الإصلاحهي عملية تحفيزية لمعالجة أجزاء البنزين منخفضة الأوكتان عند درجات حرارة وضغوط تتراوح بين 2.0-4 ميجا باسكال. المنتج عبارة عن مكون عالي الأوكتان من بنزين المحركات التجارية برقم أوكتان يصل إلى 100 والهيدروكربونات العطرية (البنزين والتولوين والزيلين). المواد الخام عبارة عن أجزاء من البنزين تحتوي على جميع أنواع الهيدروكربونات.

عمليات الهدرجةتتم معالجة الأجزاء البترولية بوجود الهيدروجين والمحفزات عند ضغط يتراوح بين 2-32 ميجا باسكال. تعمل هذه العمليات على زيادة إنتاج المنتجات البترولية الخفيفة وتضمن إزالة شوائب الكبريت والأكسجين والنيتروجين.

تحتوي الكسور (نواتج التقطير) التي يتم الحصول عليها أثناء تكرير النفط الأولي والثانوي على شوائب مختلفة. وفي المنتجات البترولية الخفيفة، تشمل الشوائب غير المرغوب فيها مركبات الكبريت، وأحماض النفثينيك، والمركبات غير المشبعة، والراتنجات، والبارافينات الصلبة.

يؤدي وجود أحماض الكبريت والنفثينيك في وقود المحركات إلى تآكل أجزاء المحرك. تشكل المركبات غير المشبعة في الوقود رواسب تلوث نظام أنابيب الوقود. زيادة محتوى الراتنجات في الوقود يؤدي إلى تكوين الكربون. يؤدي وجود الهيدروكربونات الصلبة في المنتجات البترولية إلى زيادة نقطة صبها وإعاقة إمداد الأسطوانات بالوقود. وجود المواد العطرية في إضاءة الكيروسين يخلق لهبًا دخانيًا.

لإزالة الشوائب الضارة من الألوان الفاتحة منتجات بتروليةيتم استخدام طرق التنظيف المختلفة.

أنواع مصافي النفط

وفي عام 2001، كان هناك 742 مصفاة نفط عاملة في العالم بطاقة إجمالية تزيد عن 4 مليارات طن من النفط سنوياً. ويبلغ متوسط ​​الطاقة الإنتاجية للمصنع الواحد 5.5 مليون طن سنويا.

لا تمتلك معظم المصانع الروسية العمليات الثانوية اللازمة: الأيزومرة، والألكلة، والتكسير الهيدروجيني، والأنواع الحديثة من التكسير الحفزي. وتستورد صناعة تكرير النفط المحلية ما يصل إلى 70% من المواد، بما في ذلك المواد الحفازة والمواد المضافة للوقود والزيوت. والمهمة في السنوات المقبلة هي زيادة عمق تكرير النفط من 55 إلى 90% وما فوق، مع ضمان نسبة الكبريت في البنزين بنسبة 0.001%.

الأجهزة الرئيسية التي يتم من خلالها تحويل الكواشف الأولية إلى منتجات بترولية هي أجهزة كيميائية المفاعلات. المتطلبات الرئيسية للمفاعلات هي كما يلي:

• إنشاء أفضل اتصال بين الكواشف، وكذلك بين الكواشف والمحفزات؛
• ضمان ظروف درجة الحرارة المطلوبة.
• القوة الميكانيكية ومقاومة وسائل التفاعل، وسهولة الصيانة والإصلاح.

تعتبر مفاعلات الأنظمة الغازية الصلبة ذات أهمية كبيرة. وتشمل هذه العمليات التكسير الحفزي، والإصلاح، والمعالجة الهيدروجينية، والبلمرة الحفزية للأوليفينات، والتكويك بالتلامس. ولتنفيذ هذه العمليات، يتم استخدام مفاعلات ذات طبقات ثابتة ومميعة ومتحركة.

أبسطها هي المفاعلات ذات سرير محفز ثابتدون تبادل الحرارة مع البيئة الخارجية. هذا جهاز مجوف أو كروي به شبكة محفزة تُسكب عليها طبقة من المحفز. تدخل المواد المتفاعلة على شكل غاز من الأعلى، وتتم إزالة النواتج من الأسفل.

المفاعلات ذات الطبقة الثابتة من المحفز مع التبادل الحراري مع البيئة الخارجية عبارة عن أجهزة متعددة الأنابيب مع وضع المحفز في الأنابيب والمبرد (المبرد) في الفضاء بين الأنابيب. اعتمادا على طبيعة العملية، يتم استخدام مجموعة متنوعة من المبردات: الماء، غازات المداخن، الأملاح المنصهرة، المبردات العضوية.

ويرتبط المفاعل الكيميائي مباشرة بأجهزة أخرى: المبادلات الحرارية، المكثفات، الفواصل، المضخات، الضواغط وغيرها، ويسمى هذا النظام وحدة التفاعل .تتلخص مهمة حساب وحدة التفاعل في اختيار نوع المفاعل وحساب توازن المادة والحرارة.

ولا يمكن لأي مصنع واحد أن ينتج المجموعة الكاملة من المنتجات البترولية الضرورية. يركز الإنتاج الحديث على أقصى قدر من الإنتاجية، لأنه في هذه الحالة يكون أكثر اقتصادا. أحد تصنيفات مصافي النفط (المصافي) يشمل خمسة أنواع:

• الوقود مع تكرير النفط الضحل.
• الوقود مع تكرير النفط العميق.
• الوقود والبتروكيماويات مع تكرير النفط العميق وإنتاج المنتجات البتروكيماوية؛
• الوقود والنفط.
• الطاقة والبتروكيماويات.

ينتج النوعان الأولان من النباتات أنواعًا مختلفة من الوقود. ومن خلال المعالجة الضحلة، يتم الحصول على ما يصل إلى 35% من المنتجات البترولية الخفيفة من النفط. مع المعالجة العميقة يتم عكس النسبة. ويتم تحقيق ذلك باستخدام طرق المعالجة الثانوية: التكسير الحفزي؛ التكسير الهيدروجيني؛ فحم الكوك، الخ.

في مصانع النوع الثالث، بالإضافة إلى الوقود، يتم إنتاج المنتجات البتروكيماوية. يتم استخدام الغازات أو أجزاء البنزين والكيروسين والديزل الناتجة عن تكرير النفط الأولي كمواد خام.

بالإضافة إلى الوقود، تنتج مصانع زيت الوقود مجموعة واسعة من الزيوت والبارافينات والقار وغيرها.

يتم بناء محطات الطاقة والبتروكيماويات بالقرب من محطات الطاقة الحرارية العالية الطاقة. في مثل هذه المصانع، يتم الحصول على أجزاء من المنتجات البترولية الخفيفة لإنتاج البتروكيماويات، ويتم إرسال زيت الوقود الناتج إلى محطات الطاقة الحرارية كوقود.

هناك أيضًا مصطلحات أخرى في قاموس مصافي النفط: عدم معالجة بسيطة ومعقدة ومعقدة للغاية. يعتمد هذا التصنيف على مقدار الاستثمار الرأسمالي المطلوب لبناء قطع كبيرة من المعدات.

تعمل المصفاة بطريقة بسيطة تتضمن تقطير الخام والمعالجة الهيدروجينية لنواتج التقطير والإصلاح التحفيزي للنفثا. وتضم المصفاة، التي تعمل وفق مخطط معقد، بالإضافة إلى ما سبق، وحدة التكسير التحفيزي ووحدات الألكلة. إن المصفاة التي تعمل وفق مخطط معقد للغاية تشتمل على نفس الشيء كما في المخطط المعقد، بالإضافة إلى وحدات إنتاج الأوليفين.

الوقود البترولي - 27؛

وقود الطائرات - 10؛

فحم الكوك - 5؛

الغازات المسالة - 4:

المواد الخام للبتروكيماويات - 3:

البيتومين - 3؛

مواد التشحيم - 1؛

الكيروسين - 1.

عند تكرير أي زيت باستخدام مخطط معقد، يتم الحصول على كمية أكبر من المنتجات البترولية الخفيفة مقارنةً بالمعالجة باستخدام مخطط بسيط. ترتيب الأرقام هو كما يلي: متى مخطط إعادة التدوير البسيطيبلغ العائد الحجمي للمنتجات البترولية الخفيفة (البنزين بالإضافة إلى وقود الطائرات) حوالي 40٪: بمخطط معقد - حوالي 70٪؛ مع تلك المعقدة للغاية - ما يصل إلى 90٪.

محطات معالجة الغاز وتجزئة الغاز

تتم معالجة الغازات الطبيعية القابلة للاشتعال في محطات معالجة الغاز (GPPs)، والتي يتم بناؤها بالقرب من حقول النفط والغاز الكبيرة. وتتكون هذه الغازات من خليط من هيدروكربونات البارافين المشبعة، والتي قد تشمل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والهيليوم وبخار الماء. المواد الخام لمحطات معالجة الغاز هي أيضًا غازات يتم الحصول عليها أثناء تكرير النفط الأولي والثانوي، والتي، على عكس الغازات الطبيعية، تحتوي أيضًا على هيدروكربونات غير مشبعة - الأوليفينات.

في محطة معالجة الغاز ذات الدورة التكنولوجية الكاملة (المكتملة)، يتم تنفيذ خمس عمليات رئيسية:

• استقبال وقياس وتنظيف وتجفيف الغاز؛
• ضغط الغاز إلى الضغط المطلوب للمعالجة؛
• تتصدر الغاز - استخراج البنزين الغازي غير المستقر؛
• فصل البنزين غير المستقر إلى بنزين غاز وهيدروكربونات فردية نقية تقنيًا (البروبان، البيوتان، البنتان، الهكسان)؛
• تخزين وشحن المنتجات النباتية السائلة.

في الحالات التي تكون فيها كمية المواد الأولية صغيرة، يمكن تنظيم إنتاج معالجة الغاز كوحدة تجريد الغاز كجزء من قسم إنتاج النفط والغاز (OGPD) أو كجزء من مصفاة. يظهر الرسم التخطيطي التكنولوجي الأساسي لمحطة معالجة الغاز في الشكل. 5.12.

أرز. 5.12.

يدخل الغاز نقطة جمعتحت ضغط 0.15-0.35 ميجا باسكال. وهنا يتم قياس كميته وإرسالها إلى فواصل الاستقبال، حيث يتم فصل الشوائب الميكانيكية والرطوبة المتساقطة عن الغاز. وهنا يمر الغاز عبر وحدة التنقية 2 الخاصة به من كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

محطة الضاغط المرحلة الأولى 3مصممة لضخ غاز التغذية. يتم الضغط على مرحلة واحدة أو مرحلتين أو ثلاث مراحل بواسطة ضواغط محرك الغاز من النوع 10 GKN أو الشواحن الفائقة الطاردة المركزية من النوع K-980.

على س المنشآت النفطية 4ينقسم غاز التغذية إلى بنزين غاز غير مستقر، وغاز منزوع، وغاز النفايات. يتم ضخ الغاز المنزوع إلى خط الغاز الرئيسي بواسطة محطة ضاغط المرحلة الثانية 5. يتم إرسال البنزين غير المستقر إلى وحدات تجزئة الغاز 6.

محطات تجزئة الغازتم تصميمها لفصل البنزين غير المستقر إلى بنزين مستقر وهيدروكربونات فردية نقية تقنيًا: الإيثان والبروبان والبيوتان والبنتان والهكسان. يتم ضخ منتجات فصل الغاز إلى مستودع السلع رقم 7، ومن هناك يتم شحنها إلى المستهلكين.

تتصدريتم تنفيذ الغازات بطرق مختلفة: الضغط؛ استيعاب؛ الامتزاز؛ تركيز

تُستخدم مركبات الكربون الهيدروفلورية كجزء من مصافي النفط والغاز، وفي مصانع البتروكيماويات وبشكل مستقل ككتل من المواد الخام لإنتاج المونومرات في صناعة المطاط الصناعي.

تسمى عملية فصل البنزين غير المستقر إلى بنزين الغاز الطبيعي المستقر والهيدروكربونات الفردية النقية تقنيًا بالتجزئة. يعتمد التجزئة على طريقة التصحيح. يمكن أن تكون محطات تجزئة الغاز ذات عمود واحد أو متعددة الأعمدة. تنتج المصانع ذات العمود الواحد البنزين المستقر والغاز المسال. في الأنظمة متعددة الأعمدة - البنزين المستقر وأجزاء من الهيدروكربونات الفردية.