Unde începe rafinarea petrolului? Reciclare

Uleiul este împărțit în fracții pentru a obține produse petroliere în două etape, adică distilarea uleiului trece prin procesare primară și secundară.

Procesul primar de rafinare a petrolului

În această etapă de distilare, țițeiul este deshidratat și desarat preliminar folosind echipamente speciale pentru a separa sărurile și alte impurități care pot provoca coroziunea echipamentelor și pot reduce calitatea produselor rafinate. După aceasta, uleiul conține doar 3-4 mg de săruri pe litru și nu mai mult de 0,1% apă. Produsul preparat este gata pentru distilare.

Datorită faptului că hidrocarburile lichide fierb la temperaturi diferite, această proprietate este utilizată în timpul distilării uleiului pentru a separa fracții separate de acesta la diferite faze de fierbere. Distilarea petrolului la primele rafinării de petrol a făcut posibilă izolarea următoarelor fracții în funcție de temperatură: benzină (fierbe la 180°C și mai jos), combustibilul de reacție (fierbe la 180-240°C) și motorina (fierbe la 240°C). -350°C). Ceea ce rămâne din distilarea uleiului este păcură.

În timpul procesului de distilare, uleiul este împărțit în fracțiuni (componente). Rezultatul sunt produse petroliere comerciale sau componentele acestora. Distilarea uleiului este etapa inițială a prelucrării acestuia în instalații specializate.

Când este încălzită, se formează o fază de vapori, a cărei compoziție este diferită de lichid. Fracțiile obținute prin distilarea uleiului nu sunt de obicei un produs pur, ci un amestec de hidrocarburi. Hidrocarburile individuale pot fi izolate numai prin distilarea repetată a fracțiunilor de petrol.

Se efectuează distilarea directă a uleiului

Prin evaporare simplă (așa-numita distilare de echilibru) sau distilare simplă (distilare fracționată);

Cu și fără rectificare;

Utilizarea unui agent de vaporizare;

Sub vid și la presiune atmosferică.

Distilarea în echilibru separă uleiul în fracții mai puțin clar decât simpla distilare. Mai mult, mai mult ulei intră în stare de vapori la aceeași temperatură în primul caz decât în ​​al doilea.

Distilarea fracționată a uleiului face posibilă obținerea diverselor produse pentru motoarele diesel și cu reacție), precum și materii prime (benzen, xilen, etilbenzen, etilenă, butadienă, propilenă), solvenți și alte produse.

Proces secundar de rafinare a petrolului

Distilarea secundară a uleiului se realizează prin metoda divizării catalitice chimice sau termice a acelor produse care sunt izolate din acesta ca urmare a distilării uleiului primar. Aceasta produce o cantitate mai mare de fracțiuni de benzină, precum și materii prime pentru producerea de hidrocarburi aromatice (toluen, benzen și altele). Cea mai comună tehnologie secundară de rafinare a petrolului este cracarea.

Cracarea este procesul de rafinare la temperatura ridicata a petrolului si a fractiilor separate pentru a obtine (in principal) produse cu un continut mai scazut, printre care combustibilul pentru motoare, uleiurile lubrifiante etc., materii prime pentru industria petrochimica si chimica. Crăparea are loc odată cu ruperea legăturilor C-C și formarea de carbanioni sau radicali liberi. Scindarea legăturii C-C are loc simultan cu dehidrogenarea, izomerizarea, polimerizarea și condensarea intermediarilor și a materiilor prime. Ultimele două procese formează un reziduu de fisurare, de ex. fracție cu punctul de fierbere peste 350°C și cocs.

Distilarea uleiului prin cracare a fost brevetată în 1891 de V. G. Shukhov și S. Gavrilov, apoi aceste soluții inginerești au fost repetate de W. Barton în timpul construcției primei instalații industriale din SUA.

Cracarea se realizează prin încălzirea materiilor prime sau prin expunerea la catalizatori și la temperatură ridicată.

Cracarea vă permite să extrageți mai multe componente utile din păcură.

Serghei Pronin

Produsele de rafinare primară a petrolului, de regulă, nu sunt produse petroliere comerciale. De exemplu, cifra octanică a fracției de benzină este de aproximativ 65 de puncte, conținutul de sulf din fracția de motorină poate ajunge la 1,0% sau mai mult, în timp ce standardul, în funcție de marcă, este de la 0,005% la 0,2%. În plus, fracțiile de ulei închis la culoare pot fi supuse unei prelucrări calificate ulterioare.

În acest sens, fracțiile petroliere sunt furnizate instalațiilor de proces secundar destinate îmbunătățirii calității produselor petroliere și aprofundării rafinării petrolului.

Parametrii modurilor tehnologice, dimensiunile aparatelor și randamentele de produs indicați în articol sunt, în general, dați pentru referință, deoarece în fiecare caz specific pot varia în funcție de calitatea materiilor prime, parametrii specificați ai produselor, designul hardware ales. , tipurile de catalizatori utilizați și alți factori.

Hidrocarburi incluse în petrol și produse petroliere

Deoarece denumirile grupurilor de hidrocarburi incluse în compoziția petrolului și a produselor petroliere sunt folosite atunci când descriem procesele secundare de prelucrare, vom oferi scurte descrieri ale acestor grupuri și influența compoziției hidrocarburilor asupra indicatorilor de calitate ai produselor petroliere.

Parafinele sunt hidrocarburi saturate (fără legături duble între atomi de carbon) cu structură liniară sau ramificată. Ele sunt împărțite în următoarele grupuri principale:

1. Parafine normale cu molecule de structură liniară. Au un număr octanic scăzut și un punct de curgere ridicat, așa că multe procese secundare de rafinare a petrolului implică conversia lor în hidrocarburi din alte grupe.

2. Izoparafine - cu molecule cu structură ramificată. Au caracteristici antidetonante bune (de exemplu, izooctanul este o substanță de referință cu un număr octanic de 100) și un punct de curgere mai scăzut în comparație cu parafinele normale.

Naftenele (cicloparafinele) sunt compuși de hidrocarburi saturate cu o structură ciclică. Ponderea naftenelor are un efect pozitiv asupra calității motorinei (împreună cu izoparafinele) și a uleiurilor lubrifiante. Conținutul ridicat de naftene din fracția grea de benzină determină randamentul și numărul octanic ridicat al produsului reformat.

Hidrocarburile aromatice sunt compuși de hidrocarburi nesaturați ale căror molecule includ inele benzenice constând din 6 atomi de carbon, fiecare fiind legat de un atom de hidrogen sau un radical de hidrocarbură. Au un impact negativ asupra proprietăților de mediu ale combustibililor pentru motoare, dar au un număr octanic ridicat. Așadar, procesul care vizează creșterea numărului octanic al fracțiilor cu rulare directă - reformare catalitică, presupune conversia altor grupe de hidrocarburi în cele aromatice. În același timp, conținutul maxim de hidrocarburi aromatice și, în primul rând, de benzen din benzină este limitat de standarde.

Olefinele sunt hidrocarburi cu o structură normală, ramificată sau ciclică, în care legăturile atomilor de carbon, ale căror molecule conțin legături duble între atomi de carbon. Ele sunt practic absente în fracțiile obținute în timpul rafinării primare a petrolului; se găsesc în principal în produsele de cracare catalitică și cocsificare. Datorită activității chimice crescute, acestea au un efect negativ asupra calității carburanților pentru motoare.

Fig.8. Formule structurale ale moleculelor de hidrocarburi aparținând diferitelor grupe

1. Reformarea catalitică

Reformarea catalitică este concepută pentru a crește numărul octanic al fracțiilor de benzină de curgere directă prin transformarea chimică a hidrocarburilor incluse în compoziția lor la 92-100 de puncte. Procesul se realizează în prezența unui catalizator aluminiu-platină-reniu. O creștere a numărului octanic are loc datorită creșterii proporției de hidrocarburi aromatice. Bazele științifice ale procesului au fost dezvoltate de compatriotul nostru - remarcabilul chimist rus N.D. Zelinsky la începutul secolului al XX-lea.

Randamentul componentului cu octan ridicat este de 85-90% pentru materie primă. Hidrogenul este produs ca produs secundar, care este utilizat în alte unități de rafinărie, care vor fi descrise mai jos.

Capacitatea unităților de reformare variază de la 300 la 1000 de mii de tone sau mai mult pe an de materii prime.

Materia primă optimă este fracția grea de benzină cu intervale de fierbere de 85-180°C. Materia primă este supusă unei hidrotratări preliminare - îndepărtarea compușilor de sulf și azot, chiar și în cantități mici, care otrăvește ireversibil catalizatorul de reformare.

Există 2 tipuri principale de instalații de reformare - cu regenerare periodică (Fig. 9,10) și continuă (Fig. 11) a catalizatorului - restabilirea activității sale inițiale, care scade în timpul funcționării. În Rusia, unitățile cu regenerare periodică sunt folosite în principal pentru creșterea numărului octanic, dar în anii 2000. În Kstovo și Yaroslavl au fost introduse instalații cu regenerare continuă, care sunt mai eficiente din punct de vedere tehnologic (este posibil să se obțină o componentă cu un număr octanic de 98-100), însă costul construcției lor este mai mare.

Procesul se desfășoară la o temperatură de 500-530°C și o presiune de 18-35 atm (2-3 atm în unități cu regenerare continuă). Principalele reacții de reformare absorb cantități semnificative de căldură, astfel încât procesul se desfășoară secvenţial în 3-4 reactoare separate, cu un volum de 40 până la 140 m3, înaintea fiecăruia dintre care produsele sunt încălzite în cuptoare tubulare. Amestecul care iese din ultimul reactor este separat de hidrogen și hidrocarburi gazoase și stabilizat. Produsul rezultat, un reformat stabil, este răcit și îndepărtat din instalație.

În timpul regenerării, cocsul format în timpul funcționării catalizatorului este ars de pe suprafața catalizatorului, urmat de reducerea cu hidrogen și o serie de alte operații tehnologice. În instalațiile cu regenerare continuă, catalizatorul se deplasează prin reactoare amplasate unul deasupra celuilalt, apoi este furnizat unității de regenerare și apoi reîntors la proces.

Reformarea catalitică la unele rafinării este folosită și pentru a produce hidrocarburi aromatice, materii prime pentru industria petrochimică. Produsele obținute ca urmare a reformării fracțiilor înguste de benzină sunt distilate pentru a produce benzen, toluen și un amestec de xilen (solvent).

2. Izomerizarea catalitică

Izomerizarea este, de asemenea, utilizată pentru a crește numărul octanic al fracțiilor ușoare de benzină. Materiile prime pentru izomerizare sunt fracțiuni ușoare de benzină cu punctul de fierbere de 62°C sau 85°C. O creștere a cifrei octanice se realizează prin creșterea proporției de izoparafine. Procesul se desfășoară într-un reactor la o temperatură, în funcție de tehnologia utilizată, de la 160 la 380°C și o presiune de până la 35 atm.

La unele fabrici, după punerea în funcțiune a unor noi unități de reformare de capacitate unitară mare, unități vechi cu o capacitate de 300-400 mii tone pe an sunt reutilizate pentru izomerizare. Uneori, reformarea și izomerizarea sunt combinate într-un singur complex pentru producerea de benzină cu octan ridicat.

3. Hidrotratarea distilatelor

Obiectivul procesului este purificarea fracțiilor de benzină, kerosen și motorină, precum și motorina în vid, din compușii care conțin sulf și azot. Unitatile de hidrotratare (Fig. 12) pot fi furnizate cu distilate de origine secundara din unitati de cracare sau cocsificare, in acest caz si olefinele sunt hidrogenate. Capacitatea instalațiilor variază de la 600 la 3000 mii tone pe an. Hidrogenul necesar pentru reacțiile de hidrotratare provine de la reformatori.

Materiile prime sunt amestecate cu gaz cu conținut de hidrogen (denumit în continuare HCG) cu o concentrație de 85-95% vol., alimentat de la compresoare de circulație care mențin presiunea în sistem. Amestecul rezultat este încălzit într-un cuptor la 280-340°C, în funcție de materia primă, apoi intră în reactor (Fig. 13). Reacția are loc pe catalizatori care conțin nichel, cobalt sau molibden sub presiune de până la 50 atm. În astfel de condiții, compușii care conțin sulf și azot sunt distruși cu formarea de hidrogen sulfurat și amoniac, precum și saturarea olefinelor. În acest proces, din cauza descompunerii termice, se formează o cantitate mică (1,5-2%) de benzină cu octan scăzut, iar în timpul hidrotratării motorinei în vid, se formează și 6-8% din fracția de motorină. Amestecul de produs este îndepărtat din reactor și separat într-un separator de excesul de VSG, care este returnat la compresorul de circulație. În continuare, gazele de hidrocarburi sunt separate, iar produsul intră într-o coloană de distilare, din fundul căreia este pompat produsul hidrogenat, fracția purificată. Conținutul de sulf, de exemplu, în fracția de motorină purificată, poate scădea de la 1,0% la 0,005-0,03%. Gazele de proces sunt purificate pentru a extrage hidrogen sulfurat, care este folosit pentru a produce sulf sau acid sulfuric.

4. Cracare catalitică

Cracarea catalitică este cel mai important proces de rafinare a petrolului, afectând semnificativ eficiența rafinăriei în ansamblu. Esența procesului este descompunerea hidrocarburilor incluse în materia primă (motorina în vid) sub influența temperaturii în prezența unui catalizator de aluminosilicat care conține zeolit. Produsul țintă al instalației CC este o componentă cu o valoare octanică ridicată a benzinei cu un număr octanic de 90 de puncte sau mai mult, randamentul său variază de la 50 la 65% în funcție de materiile prime utilizate, tehnologia utilizată și mod. Cifra octanică mare se datorează faptului că izomerizarea are loc și în timpul crăpăturii pisicilor. În timpul procesului, se formează gaze care conțin propilenă și butilenă, utilizate ca materii prime pentru petrochimie și producția de componente de benzină cu octan ridicat, motorină ușoară - o componentă a motorinei și combustibililor pentru încălzire și motorină grea - o materie primă pentru producția de funingine sau o componentă a păcălei.

Capacitatea medie a instalatiilor moderne este de la 1,5 la 2,5 milioane de tone, dar la fabricile companiilor lider la nivel mondial sunt instalatii cu o capacitate de 4,0 milioane de tone.

Esența producției de rafinare a petrolului
Procesul de rafinare a petrolului poate fi împărțit în 3 etape principale:
1. Separarea materiei prime petroliere în fracții care diferă în intervalele de temperatură de fierbere (prelucrare primară);
2. Prelucrarea fracțiilor obținute prin transformări chimice ale hidrocarburilor pe care le conțin și producerea componentelor produselor petroliere comerciale (reciclare);
3. Amestecarea componentelor cu implicarea, dacă este cazul, a diverșilor aditivi, pentru a obține produse petroliere comerciale cu indicatori de calitate specificați (producția de mărfuri).
Produsele rafinăriei includ combustibili pentru motoare și cazane, gaze lichefiate, diverse tipuri de materii prime pentru producția petrochimică și, de asemenea, în funcție de schema tehnologică a întreprinderii, uleiuri lubrifiante, hidraulice și alte uleiuri, bitum, cocs de petrol, parafine. Pe baza setului de procese tehnologice, rafinăria poate produce de la 5 la mai mult de 40 de articole de produse petroliere comerciale.
Rafinarea petrolului este o producție continuă; perioada de producție dintre reviziile majore la fabricile moderne este de până la 3 ani. Unitatea funcțională a unei rafinării este cea tehnologică instalare- o unitate de producție cu un set de echipamente care permite realizarea întregului ciclu al unui anumit proces tehnologic.
Acest material descrie pe scurt principalele procese tehnologice de producere a combustibilului - producția de combustibili pentru motoare și cazane, precum și cocs.

Livrare si receptie ulei
În Rusia, principalele volume de țiței furnizate pentru procesare sunt furnizate rafinăriilor de la asociațiile de producție prin conductele petroliere principale. Cantități mici de petrol, precum și condens de gaz, sunt furnizate pe calea ferată. În țările importatoare de petrol cu ​​acces la mare, aprovizionarea rafinăriilor portuare se realizează prin transport pe apă.
Materiile prime primite la fabrică sunt furnizate în containerele corespunzătoare bază de mărfuri(Fig. 1), conectat prin conducte la toate unitățile de proces ale rafinăriei. Cantitatea de ulei primită este determinată în funcție de datele de măsurare a instrumentelor sau de măsurători în rezervoare de materii prime.

Prepararea uleiului pentru rafinare (desalinizare electrică)
Țițeiul conține săruri care sunt foarte corozive pentru echipamentele de procesare. Pentru îndepărtarea acestora, uleiul provenit din rezervoarele de materie primă este amestecat cu apă în care sărurile sunt dizolvate și furnizate către ELOU - instalatie electrica de desalinizare(Fig. 2). Procesul de desalinizare se realizează în deshidratoare electrice- dispozitive cilindrice cu electrozi montați în interior. Sub influența curentului de înaltă tensiune (25 kV sau mai mult), amestecul de apă și ulei (emulsie) este distrus, apa se adună în partea de jos a aparatului și este pompată. Pentru o distrugere mai eficientă a emulsiei, substanțele speciale sunt introduse în materiile prime - demulgatori. Temperatura procesului - 100-120°C.

Rafinarea petrolului primar
Uleiul desarat de la ELOU este furnizat unei unități de distilare în vid atmosferic, care la rafinăriile rusești este desemnată prin abrevierea AVT - tub atmosferic-vid. Acest nume se datorează faptului că încălzirea materiei prime înainte de a o împărți în fracții se realizează în bobine. cuptoare cu tuburi(Fig. 6) datorită căldurii de ardere a combustibilului și căldurii gazelor de ardere.
AVT este împărțit în două blocuri - distilare atmosferică și în vid.

1. Distilarea atmosferică
Distilarea atmosferică (Fig. 3.4) este destinată selecției fracțiuni ușoare de petrol- benzină, kerosen și motorină, fierbinți până la 360°C, al căror potențial randament este de 45-60% ulei. Restul distilării atmosferice este păcură.
Procesul constă în separarea uleiului încălzit într-un cuptor în fracții separate în coloană de distilare- un aparat vertical cilindric, în interiorul căruia se află dispozitive de contact (placi), prin care vaporii se deplasează în sus și lichidul se mișcă în jos. În aproape toate instalațiile de rafinare a petrolului sunt utilizate coloane de distilare de diferite dimensiuni și configurații, numărul de tăvi din acestea variază de la 20 la 60. Căldura este furnizată în partea inferioară a coloanei și căldura este îndepărtată din partea superioară a coloanei și, prin urmare, temperatura din aparat scade treptat de jos în sus. Ca urmare, fracția de benzină este îndepărtată din partea superioară a coloanei sub formă de vapori, iar vaporii fracțiilor de kerosen și motorină sunt condensați în părțile corespunzătoare ale coloanei și îndepărtați, păcurul rămâne lichid și este pompat. afară din partea de jos a coloanei.

2. Distilarea în vid
Distilarea în vid (Fig. 3,5,6) este destinată selecției din păcură distilate de ulei la rafinăriile de profil de păcură sau fracțiune largă de petrol (pacură în vid) la o rafinărie de profil de combustibil. Restul de distilare în vid este gudron.
Necesitatea selectării fracțiilor de ulei sub vid se datorează faptului că la temperaturi peste 380°C începe descompunerea termică a hidrocarburilor. (cracare), iar punctul de fierbere al motorinei de vid este de 520°C sau mai mult. Prin urmare, distilarea se efectuează la o presiune reziduală de 40-60 mm Hg. Art., care vă permite să reduceți temperatura maximă din aparat la 360-380°C.
Vidul din coloană este creat folosind echipamente adecvate; dispozitivele cheie sunt abur sau lichid ejectoare(Fig. 7).

3. Stabilizarea și distilarea secundară a benzinei
Fracția de benzină obținută într-o unitate atmosferică conține gaze (în principal propan și butan) într-un volum care depășește cerințele de calitate și nu poate fi utilizată nici ca componentă a benzinei de motor, nici ca benzină de exploatare comercială. În plus, procesele de rafinare a petrolului care vizează creșterea numărului octanic al benzinei și producerea de hidrocarburi aromatice folosesc fracții înguste de benzină ca materie primă. Așa se explică includerea acestui proces în schema tehnologică de rafinare a petrolului (Fig. 4), în care gazele lichefiate sunt distilate din fracția de benzină și este distilat în 2-5 fracții înguste pe numărul corespunzător de coloane.

Produsele primare de rafinare a petrolului sunt răcite schimbătoare de căldură, în care căldura este transferată către materiile prime reci furnizate pentru prelucrare, datorită cărora se economisește combustibilul de proces, în frigidere cu apă și aerși sunt scoase din producție. O schemă similară de schimb de căldură este utilizată în alte unități de rafinărie.

Instalațiile moderne de procesare primară sunt adesea combinate și pot include procesele de mai sus în diferite configurații. Capacitatea unor astfel de instalații variază între 3 și 6 milioane de tone de țiței pe an.
Mai multe unități de procesare primară sunt construite în fabrici pentru a evita oprirea completă a fabricii atunci când una dintre unități este scoasă pentru reparații.

Produse petroliere primare

Nume	Intervalele de fierbere (compus)	Unde este selectat?	Unde este folosit? (in ordinea prioritatilor)
Stabilizarea refluxului	Propan, butan, izobutan	Bloc de stabilizare	Fracționarea gazelor, produse comerciale, combustibil de proces
Benzină stabilă (nafta)		Distilarea secundară a benzinei	Amestecare de benzină, produse comerciale
Benzină ușoară stabilă		Bloc de stabilizare	Izomerizare, amestec de benzină, produse comerciale
Benzen		Distilarea secundară a benzinei	Producerea hidrocarburilor aromatice corespunzătoare
Toluen		Distilarea secundară a benzinei
Xilen		Distilarea secundară a benzinei
Materie primă pentru reformarea catalitică		Distilarea secundară a benzinei	Reformare catalitică
Benzină grea		Distilarea secundară a benzinei	Amestecarea kerosenului, motorinei de iarnă, reformarea catalitică
componenta kerosenului		Distilarea atmosferică	Amestecarea kerosenului și a motorinei
Motorină		Distilarea atmosferică	Hidrotratarea, amestecarea combustibililor diesel, păcurelor
		Distilarea atmosferică (reziduu)	Distilare în vid, hidrocracare, amestecare păcură
Aspirați motorină		Distilarea în vid	Cracare catalitică, hidrocracare, produse comerciale, amestecare păcură.
		Distilarea în vid (rezidu)	Cocsificare, hidrocracare, amestecare de păcură.

*) - n.k. - începutul fierberii
**) - k.k. - sfârşitul fierberii

Fotografii cu fabrici de procesare primară de diferite configurații

Fig.5. Unitate de distilare în vid cu o capacitate de 1,5 milioane de tone pe an la rafinăria de petrol Turkmenbashi proiectată de Uhde.	Orez. 6. Unitate de distilare în vid cu o capacitate de 1,6 milioane de tone pe an la rafinăria LUKOIL-PNOS. În prim plan este o sobă tubulară (galbenă).	Fig.7. Echipament de creare a vidului de la Graham. Sunt vizibile trei ejectoare, în care intră vapori din partea de sus a coloanei.

Serghei Pronin

Datorită faptului că descrierea folosește denumirile diferitelor hidrocarburi, ar trebui să se dea descrierea acestora și dependența materiilor prime comerciale de conținutul acestor hidrocarburi.

Parafinele sunt substanțe care nu au legături duble stabile între atomii de carbon. Astfel de parafine, care au o structură liniară și ramificată, se numesc saturate. Parafinele sunt împărțite în următoarele tipuri:

• Normal. Au o structură liniară, număr octanic scăzut și punct de curgere ridicat. Din aceste motive, aceste hidrocarburi se transformă în timpul reciclării.
• Izoparafine. Au o structură ramificată, proprietăți bune anti-detonare și un punct de curgere destul de scăzut.
• Cicloparafinele sau naftenele au o structură ciclică. Aceste hidrocarburi au un efect pozitiv asupra calității motorinei și a uleiurilor lubrifiante. Reformarea unui produs care conține naftene în fracțiuni grele de benzină duce la un randament și un număr octanic ridicat.
• Hidrocarburile aromatice constau din inele benzenice. Aceste inele au un atom de hidrogen care este legat de șase atomi de carbon. Au un număr octanic destul de mare, dar au un impact negativ asupra componentei de mediu a combustibilului. Din acest motiv, pentru a crește numărul octanic, hidrocarburile sunt transformate în aromatice prin reformare catalitică.
• Olefinele pot avea o structură normală, ramificată sau ciclică. Produsele petroliere obținute în urma prelucrării primare practic nu conțin aceste hidrocarburi. Olefinele au un impact negativ asupra calității uleiurilor din cauza agresivității chimice.

Procese de reciclare a produselor petroliere:

Reformarea catalitică, izomerizarea catalitică și hidrotratarea distilatelor - tehnologie, caracteristici ale procesului

1. Reformare catalitică.

Acest procedeu este utilizat în cazurile în care este necesară creșterea cifrei octanice din cauza transformării hidrocarburilor. Valorile cifrei octanice pot fi 92-100 de poziții. Această valoare este mărită prin creșterea proporției de hidrocarburi aromatice din amestec. Bazele teoretice ale procesului au fost conturate la începutul secolului trecut de către N.D. Zelinsky.

Cu o capacitate a fabricii de 300.000 până la 1.000.000 de tone/an, fracțiunea de volum a materiilor prime de înaltă calitate necesare ajunge la 85-90%. O componentă însoțitoare a reformării este hidrogenul, care este furnizat altor unități pentru procesare ulterioară.

Cea mai bună materie primă este fracția de benzină cu un punct de fierbere de la 85 la 180 0C. Înainte de reformare, produsul petrolier este pre-curățat de sulf și azot, care afectează negativ rezultatul final.

Reformarea poate avea loc în două tipuri de instalații: cu regenerare periodică și continuă a catalizatorului. În țara noastră, majoritatea instalațiilor sunt supuse regenerării periodice. Relativ recent, au fost puse in functiune cateva centrale cu regenerare constanta, mult mai eficiente. Cu toate acestea, prețul lor este și mai mare.

Temperatura de funcționare în astfel de instalații atinge valori de 500 – 530 0C, iar presiunea – până la 35 Atm. De exemplu, în instalațiile cu regenerare continuă, presiunea este de la două până la trei „atmosfere”. Deoarece reacția de reformare absoarbe căldură semnificativă, procesul are loc treptat în trei până la patru camere separate. Înainte de fiecare secțiune, materiile prime sunt preîncălzite. La ieșirea din ultima cameră, hidrogenul este separat, produsul finit este răcit și scos din instalație.

La o serie de rafinării de petrol, acest proces tehnologic este utilizat pentru a produce hidrocarburi aromatice, care sunt materia primă de bază pentru multe produse din industria chimică.

2. Izomerizarea catalitică.

Acest proces este, de asemenea, efectuat pentru a crește numărul octanic. Materia primă pentru izomerizare este fracțiile ușoare de benzină, a căror temperatură variază de la 62 la 85 0C. Este posibilă creșterea cifrei octanice prin creșterea conținutului de izoparafină. Întregul proces are loc într-o singură cameră la o temperatură de 160 – 380 0C și o presiune de până la 35 Atm.

Practica unui număr de rafinării a inclus conversia unităților de reformare învechite în unități de izomerizare. Adesea, aceste procese sunt, de asemenea, combinate sub un singur complex.

3. Hidrotratarea distilatelor.

Obiectivul principal al acestui proces este eliminarea prezenței sulfului și azotului în diferite produse petroliere. Pentru aceasta se folosesc atat distilate pure, cat si cele care au fost deja folosite, adica secundare. Aici vine și hidrogenul, care este separat în timpul reformării.

Distrugerea componentelor care conțin sulf și azot are loc după amestecarea materiei prime cu un gaz care conține hidrogen, încălzirea la 280 - 340 0C și alimentarea amestecului la o presiune de 50 atm. pentru catalizatori din nichel, cobalt sau molibden. Producția este o cantitate mică de benzină și fracțiune de motorină cu un octan scăzut. Apoi, excesul de hidrogen este îndepărtat din amestec și acesta intră în coloana de distilare. Rezultatul hidrotratării, de exemplu, poate fi o reducere a conținutului de sulf din fracția de motorină la 0,005% de la o valoare inițială de 1%.

Hidrocracare și cracare catalitică - tehnologie, caracteristici ale procesului

4. Cracare catalitică

Acest proces de prelucrare secundară a produselor petroliere este unul dintre cele mai semnificative. Eficiența rafinăriei de petrol depinde de implementarea acesteia. Esența procesului se reduce la efectul temperaturii asupra produsului uleios în prezența unui catalizator. Ca urmare, un număr de hidrocarburi se descompun, iar la linia de ieșire a instalației este posibilă obținerea benzinei cu un număr octanic de peste 90 de poziții. Cantitatea de produse finite este de 50-65%. Cracarea catalitică include și izomerizarea. Aceasta explică numărul octanic ridicat. Produsele secundare ale prelucrării sunt propilena și butilena, utilizate în industria petrochimică, precum și componentele pentru producția de motorină, funingine și păcură.

Productivitatea medie a majorității instalațiilor ajunge la 2,5 milioane de tone, dar există sisteme care permit producerea a 4 milioane de tone de produse pe an.

În unitatea principală a instalației are loc încălzirea materiilor prime, cracarea și regenerarea catalizatorului. În acest din urmă caz, cocsul este ars, care se eliberează după crăpare și se depune pe suprafețe. Catalizatorul circulă prin conducte care conectează toate componentele principale ale instalației.

În prezent, putem spune că nu există suficientă capacitate de unitate de cracare în Rusia. Soluția problemei constă nu numai în construcția de noi uzine, ci și în reconstrucția sistemelor de rafinărie existente.

Cel mai recent, în țara noastră, au fost reconstruite instalațiile din Ryazan și Yaroslavl, iar o nouă unitate de cracare a fost pusă în funcțiune la Nijnekamsk. Instalația Nizhnekamsk folosește tehnologie de la companii străine.

Cracarea catalitică este adesea inclusă în instalațiile care permit hidrotratarea secvențială a materiilor prime.

5. Hidrocracare

Scopul acestui proces este de a produce kerosen și distilate diesel de cea mai înaltă calitate. Acest lucru se realizează prin cracarea hidrocarburilor din produse petroliere cu prezența simultană a hidrogenului. Performanța excelentă și impactul asupra mediului sunt obținute prin purificarea de înaltă calitate a materiilor prime din sulf, saturarea olefinelor și a hidrocarburilor aromatice. De exemplu, se poate observa că prezența sulfului în distilatul final de motorină după hidrocracare este de numai milionatimi de procent. Fracția de benzină este, de asemenea, caracterizată printr-un număr octanic ridicat, iar fracția grea poate fi utilizată ca materie primă pentru reformare. În plus, hidrocracarea este utilizată pentru a produce uleiuri de motor cu performanțe apropiate de produsele sintetice.

Capacitatea unităților de hidrocracare ajunge cel mai adesea la trei până la patru milioane de tone pe an.

Hidrogenul furnizat de reformatoare nu este de obicei suficient pentru a efectua hidrocracarea. Pentru a satisface cererea pentru acest gaz, se construiesc instalații suplimentare la fabrici. Hidrogenul este produs în ele datorită reformării cu abur a gazelor pe bază de hidrocarburi.

Tehnologia procesului de hidrocracare este similară cu cea utilizată în unitățile de hidrotratare. Produsul petrolier care intră în instalație este amestecat cu gaz care conține hidrogen. Apoi, este încălzit și intră în reactor împreună cu catalizatorul. Produsele separate de gaze sunt trimise spre rectificare. Datorită degajării de căldură în timpul hidrocracării, gazul care conține hidrogen este furnizat în stare răcită. Temperatura este reglată de volumul de gaz furnizat. Datorită faptului că controlul temperaturii are un impact semnificativ asupra siguranței procesului, implementarea acestuia este una dintre cele mai importante sarcini în prevenirea potențialelor accidente.

Hidrocracarele, ca orice altă instalație, au diferențe din cauza rezultatelor finale diferite și a materiilor prime utilizate.

Presiune până la 80 Atm. şi o temperatură de aproximativ 350 0 C într-un singur reactor fac posibilă obţinerea motorinei în vid cu un conţinut scăzut de sulf.

Pentru a obține fracțiunile ușoare maxime, reacțiile se desfășoară în două reactoare. În acest proces, produsul din primul reactor este trimis pentru rectificare. Fracțiile ușoare sunt separate acolo. Hidrocracarea repetată este efectuată cu reziduurile într-un al doilea reactor. Hidrocracarea motorinei în vid se efectuează la o presiune de 180 atm, păcură și gudron - peste 300. Și temperatura este, respectiv, 380 și, respectiv, 450 0 C.

Hidrocracarea ca atare a apărut în țara noastră relativ recent. Astfel de instalații au apărut în Perm, Ufa și Yaroslavl în anii 2000. La unele rafinării, unitățile existente au fost reconstruite pentru unități de hidrocracare.

Prezența unităților moderne de hidrocracare permite o prelucrare secundară cu drepturi depline pentru a obține benzină cu un număr octanic ridicat și distilate medii de înaltă calitate.

Cocsificare și producție comercială - tehnologie, caracteristici ale procesului

6. Cocsificare

Procesul de cocsificare se realizează cu reziduuri grele de ulei în orice stadiu de rafinare. Rezultatul este producția de cocs, care este folosit în metalurgie ca materie primă pentru fabricarea electrozilor. În plus, din cocs se obține o anumită cantitate de fracțiuni ușoare.

Principala diferență între cocsificare și alte procese de prelucrare din a doua etapă este absența unui catalizator.

În Rusia, se folosesc unități de cocsare cu acțiune întârziată. Temperatura la care are loc acest proces atinge 500 0 C, iar presiunea este aproximativ egală cu presiunea atmosferică. Produsul petrolier, care curge prin bobine în cuptor, este supus unui tratament termic, iar cocsul este eliberat din acesta în secțiunile adiacente. Astfel de instalații au patru camere cu moduri de funcționare alternative. Procesul de umplere a camerei cu cocs are loc în 24 de ore. După acest timp, cocsul este descărcat și începe următorul ciclu al instalației.

Îndepărtarea cocsului din cameră se realizează cu ajutorul unui tăietor hidraulic. În exterior, arată ca un burghiu cu duze la capăt. Prin aceste duze sunt jeturi de apă sub o presiune de 150 atm. sparge coca. După aceasta, particulele de cocs sparte sunt sortate.

În partea superioară a camerei de cocsificare există canale pentru îndepărtarea vaporilor către unitatea de rectificare. Trebuie remarcat faptul că fracțiile ușoare obținute prin cocsare trebuie reprocesate, deoarece prezența crescută a olefinelor reduce semnificativ calitatea acestora.

Randamentul volumetric al fracțiilor ușoare ajunge la 35%, iar cocs (în timpul cocsării gudronului) – 25%.

7. Producția de mărfuri

Procesele de prelucrare de mai sus fac posibilă obținerea componentelor constitutive ale diferitelor tipuri de combustibili, care au caracteristici distinctive de funcționare și aplicare.

Pentru a obține un produs de înaltă calitate cu indicatori de calitate specifici, este necesar să obțineți un amestec din aceste componente. Acest proces se realizează și în rafinăriile de petrol.

Orice complex de producție are ca scop amestecarea componentelor pe baza unor modele matematice specifice. Acest proces depinde de diverși factori: reziduurile planificate din rafinarea produselor petroliere, volumele necesare de aprovizionare cu materii prime și vânzarea produselor petroliere finite.

Amestecarea are loc adesea conform rețetelor familiare, care sunt supuse ajustării din cauza proceselor tehnologice în schimbare.

Procesul de amestecare a componentelor este destul de simplu: acestea sunt introduse într-un anumit recipient în cantitatea necesară. Anumiți aditivi pot fi adăugați aici. După amestecare, produsul petrolier comercial este supus controlului calității și pompat în rezervoare pentru depozitare și vânzare ulterioară.

Principalele volume de produse petroliere finite din țara noastră sunt transportate pe calea ferată către. Încărcarea produselor petroliere în rezervoare se realizează folosind rafturi situate pe teritoriul uzinelor. O anumită parte a produselor petroliere este, de asemenea, transportată prin intermediul, care sunt, de asemenea, folosite pentru a vinde combustibil în străinătate. Modalități de transport mai puțin obișnuite sunt rutele fluviale și maritime.

Produsele extrase din puțuri sunt un amestec de petrol și gaz dizolvat în el (până la 300%). apă de formare (de la 4 la 90% în greutate) cu săruri minerale (până la 10 g/l) sub formă de emulsie și impurități mecanice (până la 1% în greutate). Dintr-un grup de sonde, țițeiul este furnizat către mai multe unități automate de măsurare în grup (AGMU), unde este măsurat debitul fiecărei sonde.

Apoi țițeiul curge prin galeria de colectare către stația de rapel, unde are loc prima etapă de separare, separarea preliminară a apei și a impurităților mecanice. După separarea cantității principale de gaz, amestecul intră în separatoarele celei de-a doua etape C2, unde se separă cea mai mare parte a apei și o parte a gazului. Apoi, emulsia apă-ulei este trimisă la deshidratatoarele electrice ale unității UPN. În UPF, în prezența demulgatorilor, conținutul de apă scade la 1% sau mai puțin, sărurile minerale la 300 mg/l sau mai puțin, iar gazul din a treia etapă de separare este eliberat.

Uleiul stabil este furnizat unității comerciale de livrare a petrolului (CTU) și trimis prin conducta de petrol principală către rafinărie. Apa de la stația de tratare a apei și rezervoarele preliminare de evacuare a apei este transferată la unitatea de tratare a apei (WTP). Apa purificată este utilizată pentru inundarea rezervorului în sistemul de menținere a presiunii rezervorului. Gazele eliberate în separatoare sunt furnizate printr-o conductă către instalația de procesare a gazelor pentru separare.

Rafinarea petrolului primar

Uleiul și produsele obținute din acesta intră în rafinăria de petrol parcurg următoarele etape:

• prepararea uleiului pentru rafinare (deshidratare la 0,2% apă și desalare la 6 g de săruri pe litru de ulei):
• rafinarea petrolului primar;
• reciclarea uleiului;
• purificarea produselor petroliere.

O diagramă simplificată care reflectă relația dintre aceste patru etape este prezentată în Fig. 5.8

Rafinarea petrolului începe cu distilarea sa primară. Acest proces este o invenție a tehnologilor petrolier și se bazează pe proprietatea de a nu se usca. determinat de programul de accelerare. Uleiul este un amestec complex de un număr mare de hidrocarburi solubile reciproc, cu puncte de fierbere diferite. În formă simplificată: cu cât molecula de hidrocarbură este mai lungă, cu atât este mai mare punctul de fierbere.

Materiile prime pentru unitățile de distilare primară sunt condensatul de petrol și gaz. Ele sunt împărțite în fracții pentru prelucrarea ulterioară sau utilizarea ca produse comerciale. În timpul rafinării primare a petrolului, se efectuează distilarea atmosferică și distilarea în vid a păcurului. Aceste procese sunt efectuate în instalații tubulare atmosferice (AT) și instalații cu tuburi vid (VT).

Distilarea uleiului în plantele atmosferice moderne se realizează în diferite moduri. Datorită amplorii tot mai mari de prelucrare a uleiurilor sulfuroase gazeificate, cea mai comună este distilarea uleiului după schema de dublă evaporare în două coloane de distilare (Fig. 5.9). Țițeiul este preluat de pompa 1 și alimentat prin schimbătorul de căldură 2 la deshidratorul electric 3 pentru deshidratare. Uleiul încălzit decantat trece prin schimbătorul de căldură 4 și intră în coloana 5, unde fracția ușoară de benzină este preluată de sus. Apoi, uleiul semi-decapat este alimentat de pompa 6 printr-un cuptor tubular 7 în coloana principală 8, în care sunt selectate toate celelalte fracții necesare - produse petroliere ușoare și restul - păcură. O parte din uleiul încălzit în cuptor este returnată în prima coloană (flux fierbinte).

Orez. 5.9.

Instalatiile care functioneaza dupa schema de dubla evaporare au o capacitate de pana la 2 milioane de tone/an.

La uzinele AT, se efectuează distilarea superficială a petrolului pentru a produce benzină, kerosen, fracțiuni de motorină și păcură. Unitățile HT sunt proiectate pentru a aprofunda rafinarea petrolului. La aceste instalații se obțin din păcură motorina, fracțiunile de petrol și gudron, care sunt folosite ca materii prime în procesele de reciclare a petrolului.

Procesul de distilare are loc într-o coloană de distilare, care este un aparat cilindric vertical cu o înălțime de până la 30 m și un diametru de până la 4 m. Spațiul interior al coloanei este împărțit în compartimente de un număr mare de discuri orizontale. (plăci), în care există orificii pentru trecerea vaporilor de ulei prin ele (Fig. 5.10 ).

Orez. 5.10.

Înainte de a fi pompat în coloană, uleiul este încălzit într-un cuptor cu tuburi la o temperatură de . În acest caz, benzina, nafta (nafta), kerosenul, motorina ușoară și grea se transformă într-o stare de vapori, iar faza lichidă cu un punct de fierbere mai mare este păcură. După ce amestecul fierbinte este introdus în coloană, păcură curge în jos, iar hidrocarburile în stare de vapori se ridică.

Amestecul de lichid fierbinte și abur, care se ridică prin coloană și se răcește, se condensează treptat. Mai întâi, fracțiile grele, refractare de ulei sunt separate și aruncate pe fundul plăcilor speciale; mai sus, o pereche de fracții mai ușoare sunt condensate succesiv și depuse pe fundul plăcilor. Particularitate proces de rectificare constă în faptul că vaporii fierbinți, în creștere, trec alternativ prin straturi de condens fierbinte. Numărul de plăci din coloană trebuie să fie astfel încât debitul total al produselor finite de distilare care se scurg din acestea să fie egal cu debitul țițeiului introdus în coloană. Vaporii de hidrocarburi necondensați sunt trimiși la fracționarea gazelor, unde sunt utilizați pentru a produce gaz uscat, propan, butan și o fracțiune de benzină.

În timpul distilării primare a uleiului, se obține o gamă largă de fracții și produse petroliere, care diferă în limitele punctului de fierbere, hidrocarbură și compoziție chimică, vâscozitate, puncte de aprindere, puncte de curgere și alte proprietăți.

In functie de tehnologia de distilare a uleiului, fractiunea propan-butan se obtine in stare lichefiata sau gazoasa. Este folosit ca materie primă în instalațiile de fracționare a gazelor pentru producerea de hidrocarburi individuale, combustibil de uz casnic și o componentă a benzinei de motor.

O fracție se numește produs petrolier dacă proprietățile sale îndeplinesc standardele sau specificațiile tehnice pentru un produs comercial care nu necesită o prelucrare suplimentară.

Fracția de benzină cu punct de fierbere suferă în principal distilare secundară pentru a obține fracții înguste (etc.). Aceste fracții servesc drept materii prime pentru procesele de izomerizare, reformare catalitică pentru a obține hidrocarburi aromatice individuale (benzen, toluen, xilen), componente cu octan ridicat ale benzinelor pentru automobile și aviație și, de asemenea, ca materie primă pentru piroliză în producția de etilenă. .

Fracția de kerosen cu puncte de fierbere utilizate ca combustibil pentru reacție; o fracțiune de uleiuri cu conținut scăzut de sulf este folosită ca kerosen pentru iluminat, o fracțiune este folosită ca solvent pentru industria vopselelor și lacurilor.

Fracția diesel cu puncte de fierbere folosit ca motorină de iarnă, fracțiune - ca motorină de vară. Fracția din uleiul foarte parafinic este utilizată ca materie primă pentru producerea parafinelor lichide.

Păcură Este folosit ca combustibil pentru cazane sau ca materie primă pentru unitățile de distilare în vid, precum și cracarea termică, catalitică și hidrocracarea.

Fracții înguste de ulei cu punct de fierbere) sunt folosite ca materii prime pentru producerea uleiurilor minerale de diverse scopuri si a parafinelor solide.

Gudron- reziduuri de la distilarea în vid a păcurului - este supus dezasfaltării, cocsării și utilizat la producerea de bitum.

Reciclarea uleiului

Produsele petroliere obținute în timpul distilării prin procese fizice sunt trimise către alte unități de procesare, care folosesc diverse reacții chimice. Procesele chimice care stau la baza reciclării permit utilizarea maximă a potențialului energetic și chimic al hidrocarburilor. Clasificarea metodelor de reciclare a uleiului este prezentată în Fig. 5.11.

Orez. 5.11.

Fisura termica este prelucrarea la temperatură înaltă a hidrocarburilor petroliere pentru a produce combustibil de înaltă calitate. Există mai multe tipuri de fisurare termică.

Cracare termică superficială la temperaturi și presiuni de 1,5-2,0 MPa pentru a produce combustibil pentru cazan din materie primă cu vâscozitate ridicată: păcură și gudron.

Cracarea adâncă (în fază lichidă) la temperaturi și presiuni de peste 5,0 MPa este utilizată pentru a produce benzină cu caracteristici anti-detonare din nafta. fracţiuni de kerosen şi motorină. Benzinele de cracare conțin o cantitate semnificativă de hidrocarburi nesaturate și aromatice.

Produsele secundare ale cracării termice sunt gazele, reziduurile cracate îmbogățite în hidrocarburi cu greutate moleculară mare și gudronul greu.

Piroliza folosit pentru descompunerea hidrocarburilor la o presiune de 1,0-1,2 MPa. Este folosit pentru producerea de hidrocarburi gazoase nesaturate, în principal etilenă și propilenă. Produsele secundare ale pirolizei sunt rășinile de piroliză și gazele saturate metanul și etanul.

Cocsificabil- proces la temperatură înaltă (și 0,2-0,6 MPa) pentru producerea de electrozi sau cocs de combustibil din reziduuri de ulei. Acesta este smoală obținută din rășină de piroliză, păcură și gudron.

Este posibil să se exploateze pe deplin potențialul petrolului cu ajutorul catalizatorilor. Catalizatorii sunt caracterizați prin activitate, stabilitate și selectivitate. Activitatea unui catalizator este performanța sa. Selectivitatea este determinată de cantitatea de produs țintă formată din materia primă.

Catalizatorii pentru procesele termocatalitice constau din trei componente: un purtător, o componentă principală și aditivi. Aluminosilicații sunt utilizați ca purtător, componenta principală fiind zeoliții. Ca aditivi sunt utilizați platină, reniu, complexe organometalice de antimoniu, bismut, fosfor, calciu și oxizi de magneziu. Dintre catalizatorii de reformare, catalizatorii de platină și platină-reniu au căpătat cea mai mare importanță.

Cracare catalitică este procesul de descompunere a hidrocarburilor cu greutate moleculara mare la o presiune de 0,13-0,15 MPa in prezenta catalizatorilor. A fost dezvoltat un proces pentru producerea de benzină cu un octan ridicat cu un număr octanic de până la 92 și gaze lichefiate. Aluminosilicații și zeoliții sunt utilizați în principal ca catalizatori.

Reformare este un procedeu catalitic de prelucrare a fracțiilor de benzină cu octan scăzut la temperaturi și presiuni de 2,0-4 MPa. Produsul este o componentă cu octan mare a benzinei de motor comerciale cu un număr octanic de până la 100 și hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen). Materiile prime sunt fracțiuni de benzină care conțin toate tipurile de hidrocarburi.

Procese de hidrogenare prelucrarea fracțiilor de petrol se realizează în prezența hidrogenului și a catalizatorilor la o presiune de 2-32 MPa. Aceste procese măresc randamentul produselor petroliere ușoare și asigură îndepărtarea impurităților de sulf, oxigen și azot.

Fracțiile (distilate) obținute în timpul rafinării petroliere primare și secundare conțin diverse impurități. În produsele petroliere ușoare, impuritățile nedorite includ compuși cu sulf, acizi naftenici, compuși nesaturați, rășini și parafine solide.

Prezența sulfului și a acizilor naftenici în carburanții pentru motoare provoacă coroziunea pieselor motorului. Compușii nesaturați din combustibili formează sedimente care poluează sistemul de conducte de combustibil. Un conținut crescut de rășini în combustibil duce la formarea carbonului. Prezența hidrocarburilor solide în produsele petroliere crește punctul de curgere a acestora și afectează alimentarea cu combustibil a cilindrilor. Prezența substanțelor aromatice în kerosenul de iluminat creează o flacără fumurie.

Pentru a îndepărta impuritățile dăunătoare de la culoare deschisă produse petroliere Se folosesc diferite metode de curățare.

Tipuri de rafinării de petrol

În 2001, operau în lume 742 de rafinării de petrol, cu o capacitate totală de peste 4 miliarde de tone de petrol pe an. Capacitatea medie a unei fabrici este de 5,5 milioane de tone pe an.

Majoritatea plantelor rusești nu au procesele secundare necesare: izomerizare, alchilare, hidrocracare și tipuri moderne de cracare catalitică. Industria autohtonă de rafinare a petrolului importă până la 70% din materiale, inclusiv catalizatori și aditivi pentru combustibili și uleiuri. Sarcina în următorii ani este de a crește adâncimea rafinării petrolului de la 55 la 90% și mai mult, asigurându-se în același timp că conținutul de sulf din benzină este de 0,001%.

Principalele dispozitive în care reactivii inițiali sunt transformați în produse petroliere sunt chimice reactoare. Principalele cerințe pentru reactoare sunt următoarele:

• crearea celui mai bun contact între reactivi, precum și între reactivi și catalizatori;
• asigurarea conditiilor de temperatura cerute;
• rezistență mecanică și rezistență la medii de reacție, ușurință întreținere și reparare.

Reactoarele pentru sisteme gaz-solid sunt de cel mai mare interes. Acestea includ cracarea catalitică, reformarea, hidrotratarea, polimerizarea catalitică a olefinelor și cocsarea de contact. Pentru realizarea acestor procese se folosesc reactoare cu paturi stationare, fluidizate si mobile.

Cele mai simple sunt reactoarele cu pat staționar de catalizator fără schimb de căldură cu mediul extern. Acesta este un aparat gol sau sferic cu o rețea catalitică pe care este turnat un strat de catalizator. Reactanții sub formă de gaz intră de sus, iar produsele sunt îndepărtate de jos.

Reactoarele cu pat staționar de catalizator cu schimb de căldură cu mediul extern sunt dispozitive multitubulare cu catalizatorul plasat în tuburi și lichidul de răcire (lichidul de răcire) în spațiul intertubular. În funcție de natura procesului, se folosesc o varietate de lichide de răcire: apă, gaze de ardere, săruri topite, lichide de răcire organice.

Reactorul chimic este conectat direct la alte dispozitive: schimbătoare de căldură, condensatoare, separatoare, pompe, compresoare etc. Acest sistem se numește unitate de reacție. Sarcina de calcul al unității de reacție se rezumă la alegerea tipului de reactor și la întocmirea bilanțului material și termic.

Nicio fabrică nu poate produce întreaga gamă de produse petroliere necesare. Producția modernă este axată pe productivitate maximă, deoarece în acest caz sunt mai economice. Una dintre clasificările rafinăriilor de petrol (rafinării) include cinci tipuri:

• combustibil cu rafinare de ulei de mică adâncime;
• combustibil cu rafinare profundă a uleiului;
• combustibil și petrochimie cu rafinare profundă a petrolului și producție de produse petrochimice;
• combustibil și ulei;
• energetic-petrochimic.

Primele două tipuri de instalații produc diferite tipuri de combustibil. Cu procesare superficială, până la 35% din produsele petroliere ușoare sunt obținute din petrol. Odată cu procesarea profundă, raportul este inversat. Acest lucru se realizează prin utilizarea metodelor secundare de prelucrare: cracare catalitică; hidrocracare; cocsificare etc.

La fabricile de al treilea tip, pe lângă combustibili, se produc produse petrochimice. Fie gazele, fie benzina și fracțiunile kerosen-diesel din rafinarea petrolului primar sunt utilizate ca materii prime.

Pe lângă combustibili, uzinele de păcură produc o gamă largă de uleiuri, parafine, bitum etc.

Centrale energetice și petrochimice sunt construite în apropierea centralelor termice de mare putere. La astfel de uzine se obțin fracții de produse petroliere ușoare pentru producția petrochimică, iar păcura rezultată este trimisă la centralele termice ca combustibil.

Există și alți termeni în dicționarul rafinăriilor de petrol: neprelucrare simplă, complexă și foarte complexă. Această clasificare se bazează pe cantitatea de investiții de capital necesară pentru a construi echipamente mari.

Rafinăria funcționează într-o manieră simplă, implicând distilare brută, hidrotratarea distilatelor și reformarea catalitică a naftei. Rafinăria, care funcționează conform unei scheme complexe, pe lângă cele de mai sus, include o unitate de cracare catalitică și unități de alchilare. O rafinărie care funcționează după o schemă foarte complexă include același lucru ca și cu o schemă complexă, plus unități de producție de olefine.

combustibil petrolier - 27;

combustibil pentru avioane - 10;

cocs de petrol - 5;

gaze lichefiate - 4:

materii prime pentru petrochimie - 3:

bitum - 3;

lubrifianți - 1;

kerosen - 1.

La prelucrarea oricărui ulei folosind o schemă complexă, se obține un volum mai mare de produse petroliere ușoare decât atunci când se prelucrează folosind o schemă simplă. Ordinea numerelor este următoarea: când schema simplă de reciclare randamentul volumetric al produselor petroliere ușoare (benzină plus combustibil pentru avioane) este de aproximativ 40%: cu o schemă complexă - aproximativ 70%; cu cele foarte complexe - până la 90%.

Instalatii de procesare si fractionare a gazelor

Gazele naturale inflamabile sunt procesate în fabrici de procesare a gazelor (GPP), care sunt construite în apropierea câmpurilor mari de petrol și gaze. Aceste gaze constau dintr-un amestec de hidrocarburi saturate de parafină, care poate include azot, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, heliu și vapori de apă. Materiile prime pentru instalațiile de prelucrare a gazelor sunt și gaze obținute în timpul rafinării primare și secundare a petrolului, care, spre deosebire de gazele naturale, conțin și hidrocarburi nesaturate - olefine.

Într-o fabrică de procesare a gazelor cu un ciclu tehnologic complet (finalizat), sunt efectuate cinci procese principale:

• recepția, măsurarea, curățarea și uscarea gazelor;
• comprimarea gazului la presiunea necesară procesării;
• topping gaz - extragerea benzinei gazoase instabile;
• separarea benzinei instabile în benzină gazoasă și hidrocarburi individuale pure din punct de vedere tehnic (propan, butani, pentani, n-hexan);
• depozitarea și expedierea produselor vegetale lichide.

În cazurile în care cantitatea de materie primă este mică, producția de procesare a gazelor poate fi organizată ca o unitate de stripare a gazelor ca parte a unui departament de producție de petrol și gaze (OGPD) sau ca parte a unei rafinării. Schema tehnologică de bază a instalației de prelucrare a gazelor este prezentată în Fig. 5.12.

Orez. 5.12.

Gazul intră punct de colectare sub presiune 0,15-0,35 MPa. Aici cantitatea sa este măsurată și trimisă la separatoarele de recepție, unde impuritățile mecanice și umiditatea care picura sunt separate de gaz. Aici gazul trece prin unitatea sa de purificare 2 din hidrogen sulfurat și dioxid de carbon.

Stația de compresoare a primei trepte 3 proiectat pentru pomparea gazului de alimentare. Comprimarea se realizează în una, două sau trei trepte de către compresoare cu motor pe gaz tip 10 GKN sau compresoare centrifuge tip K-980.

Pe o instalatii petroliere 4 Gazul de alimentare este împărțit în benzină instabilă, gaz stripat și gaz rezidual. Gazul eliminat este pompat în conducta principală de gaz de către stația de compresoare din a doua etapă 5. Benzina instabilă este trimisă la unitățile de fracționare a gazelor 6.

Instalatii de fractionare a gazelor sunt concepute pentru a separa benzina instabilă în benzină stabilă și hidrocarburi individuale pure din punct de vedere tehnic: etan, propan, butan, pentan și n-hexan. Produsele de separare a gazelor sunt pompate în depozitul de mărfuri 7, de unde sunt expediate către consumatori.

Topping gazele se efectuează folosind diverse metode: compresie; absorbţie; adsorbţie; condensare

HFC-urile sunt utilizate ca parte a rafinăriilor de petrol și gaze, la uzinele petrochimice și independent ca blocuri de materii prime pentru producția de monomeri în industria cauciucului sintetic.

Procesul de separare a benzinei instabile în benzină stabilă cu gaz natural și hidrocarburi individuale pure din punct de vedere tehnic se numește fracționare. Fracționarea se bazează pe metoda rectificării. Instalațiile de fracționare a gazelor pot fi cu o singură coloană sau multicoloană. Instalațiile cu o singură coloană produc benzină stabilă și gaz lichefiat. pe sisteme cu mai multe coloane - benzină stabilă și fracțiuni de hidrocarburi individuale.