Процессы переработки нефти

Нефть – горючая маслянистая жидкость красно – коричневого цвета, иногда почти черного цвета.

Физические свойства
Имеет специфический запах.
Легко воспламеняется.
Растворима в органических растворителях.
Не растворима в воде.

Состав нефти

ПРИМЕРНЫЙ СОСТАВ НЕФТИ В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Нефть
Нефть – важнейшее полезное ископаемое, настоящая кладовая природы.
Сырая нефть – природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химического производства.
Сырая нефть

Нефть добывают и используют с 6-го тысячелетия до н.э. Наиболее древние промыслы известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычуань. Упоминания о нефти встречаются в трудах древних историков и географов (Геродота, Плутарха, Плиния Старшего).
Но лишь в ΧΧ столетии нефть стала основным сырьем для производства топлива и множества органических соединений.

Нефть постепенно образовывалась из останков низших животных и растений в толще различных по возрасту осадочных пород. Накопление органического материала для будущей нефти происходило в прибрежной полосе, в зоне борьбы между сушей и морем.
Д. И. Менделеев выдвигал теорию неорганического происхождения – образование нефти на основе карбидов металлов.
Al4C3 + 6H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3
Однако в дальнейшем эта теория не получила признания среди химиков.
Происхождение нефти

Химический состав
Нефть – смесь более 1000 разных веществ (правда, большинство из них представлено в ничтожных количествах).
Углеводороды
(79-88%)
Кислород, азот
и др. элементы
Сера (0,1-5%)
Водород
(11-14%)

Добыча и запасы нефти
Доказанные мировые запасы нефти составляли на 2000 год около 140 млрд. т. Наибольшая их часть - около 64% - приходится на Ближний и Средний Восток, затем идет Америка – около 15%.
Ближний и Средний Восток (64%)
Центральная и Восточная Европа (8%)
Африка (7%)
Западная Европа (2%)
АТР (4%)
Америка (15%)

Промышленная добыча нефти ведёт отсчёт с 1859 г., когда впервые применили разработанную Э. Дрейком технологию бурения скважин, которая используется до сих пор. Но полностью извлечь нефть из месторождений не удается (65% – максимум).
Используются три основных способа добычи нефти:
Фонтанный – нефть поднимается только под действием пластовой энергии.
Газолифтный - в скважину закачивают сжатый воздух, который выталкивает жидкость на поверхность.
Насосный - подъём осуществляется спускаемыми в скважину насосами.
Плавучая бурильная установка на шельфе Охотского моря

Существует несколько способов обработки нефти:
фракционная перегонка
термический крекинг
каталитический крекинг
риформинг
гидрокрекинг
другие процессы
Переработка нефти

Перегонка нефти
Перегонка осуществляется в особых установках – ректификационных колоннах.
В них поступающая нефть нагревается примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни.
В колонне может быть от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, на которых и конденсируются продукты перегонки.

Схема современной нефтеперегонной установки
Устройство тарелок установки

Фракции после разгонки сырой нефти

Термический крекинг
Макет установки для проведения крекинга.

Каталитический крекинг
В результате образуются разветвленные
и ароматические углеводороды, что позволяет повысить качество топлива.

Гидрокрекинг
Гидрокрекинг – это процесс превращения парообразной нефти в бензин и реактивное топливо под действием водорода при высоком давлении, повышенной температуре и наличии катализатора (на основе вольфрама, никеля или платины).
«Гидроочистка» - гидрирование дистиллятов при невысоких требованиях к выходам продукции, главным образом для удаления серы из сырья.

Остальные процессы используются для производства и повышения октанового числа бензина.
К ним относятся:
полимеризация,
алкилирование,
изомеризация.
Другие процессы переработки нефти

Полимеризация.
Полимеризация этилена (или пропилена) и бутилена дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82:

Изомеризация.
Это процесс превращения алканов линейного строения в разветвленные под действием катализатора (AlCl3):
CH3−CH2−CH2−CH3 → CH3−CH−CH3
(бутан) CH3 (изобутан)
Алкилирование.
В этом процессе изобутан и изобутилен реагируют под действием катализаторов (H2SO4 или HF) с образованием изооктана:
C4H10 + C4H8 → C8H18.

Завод по переработке нефти.
Производство и транспортировка
Ректификационная колонна

Нефть, как и газ, транспортируют по трубопроводу:
Трубопровод к одному из заводов
Газотрубопровод.
Тюменская область.

Продукты нефтепереработки

Основная масса нефти (больше 85%) расходуется в виде топлива и только около 15% идет на химическую переработку.
Поэтому в ΧΧΙ веке перед химиками стоит задача расширить применение нефти как источника химического сырья, а не топлива.
Замена там, где это возможно, горючего из нефти на газ и уголь – один из способов разумного использования драгоценной жидкости.
Многообразие нефтепродуктов
В начало

Демонстрация коллекции «Продукты переработки нефти». Фракции нефти:
1. Газовая фракция (метан и другие газы).
2. Бензин (С5-С11) температура-40-2000С (газолин, бензин авиационный, автомобильный).
3.Лигроин (С8-С14) температура-120-2400С (горючее для тракторов).
4. Керосин (С12-С18) температура-150-3100С (топливо для реактивных самолётов и ракет).
5. Газойль (С18 и выше) температура-2750С (дизельное топливо).
6. Мазут - продукт, остающийся после ректификации нефти.
Мазут при высокой температуре разгоняют и получают машинные и смазочные масла. Остаток переработки мазута - гудрон.

Природный и попутный нефтяной газ.
Природный газ Попутный нефтяной газ
Метан 95,6 % 63,4%
Этан 1% 10,5%
Пропан 0,33% 11,1%
Бутан 0,07% ( н-бутан) 2,8%
(н-бутан) и 1,2% (и-бутан)
Пентан и выше 0,03% 2%
Азот и редкие газы 3% 9%
Углекислый газ 0,4% -Применение 90% как топливо для синтеза веществ
(разделяют на фракции)