Реферат на тему переработка нефти

НЕФТЬ, жидкое горючее полезное ископаемое. Залегает обычно в пористых и трещиноватых г. п. (песчаниках, мергелях, известняках) в осн. на глуб. 1,2

– 2 км и более. Маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета со специфич. запахом. Различают Н. легкую (0,65-0,83 г/см3)) среднюю

(0,83-0,86 г/см3), тяжелую (0,86-1,05 г/см3). Т-ра кип. выше 28оС, застывания от +26 до -60оС. Теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг (см. Химия нефти). Н. сложная смесь углеводородов, гл. обр. парафиновых и нафтеновых, в меньшей степ. ароматических. Углеводородный состав Н. разл. нефтяных месторождений колеблется в широких пределах.

Признаки Н. на современной терр. респ. были обнаружены еще в 18 в. В

1753 баш. старшина Надыр Уразметов, его сын Юсуп Надыров, их компаньоны

Асля и Хозя Мозяковы из д. Надыровка (бывш. Уфим. у.) заявили о том, что “по

Соке реке по обе стороны выше Сергеевска городка вверх. подле горы Сарт-

Ата, при которой маленькое озеро и в том озере имеется нефть черная.

. повыше той речки Козловки земля, на которой удобно построить нефтяной завод”. На сохранившейся самой древней карте Урало-Волжского нефт. р-на нанесены пункты нефтедобычи и з-да Уразметовых. В 1760 поступили сообщения от уфим. купца Санеева и баш. старшины Якшембетова об открытии нефт. м-ний на р. Инзер. Через 3 года о Н. на той же реке сообщили баш. старшины Урманчи

Минглибаев и Якшимбет Урасов. П. С.Паллас, посетив места, указанные в прошении Надыра Уразметова, писал, что башкиры употребляли “. смолистую воду не только для полоскания и питья во время молочницы во рту и чириев в горле, но и рачительно собирали самую нефть”. И. И.Лепехин, осмотрев места, указанные башкирами, обнаружил “небольшой ключик, состоящий из горной нефти”, а также “густой асфальт, истекающий в р. Белую”.

Во 2-й пол. 19 в. самарский помещик И. Я.Малакиенко и амер. промышленник Л. Шандор бурили скважины и строили шахты по берегам Волги,

Сока и Шешмы на терр. нынешней Самарской обл., а Никеров и Попов – в р-не д. Нижне-Буранчино в Башкирии. Однако эти поиски велись без учета геол. строения р-нов и закончились полной неудачей. В кон. 19 в. частные предприниматели арендовали земли для поисков Н. вблизи дд. Кусяпкулово,

Ишимбаево, Нижне-Буранчино. Стерлитамакский городской голова А. Ф.Дубинин в

1900 обратился в Горный департамент с просьбой рассмотреть вопрос “о возможности поставки за счет казны разведок на Н. в р-не д. Ишимбаево”. В

1901, после проверки результатов разведочных работ возле д. Нижне-Буранчино, геолог А. А.Краснопольский пришел к выводу “о невозможности глубоким бурением получить в Нижне-Буранчино нефтяной фонтан”. В 1911-14 промышленник А. И.Срослов арендовал земли от д. Ишимбаево до д. Кусяпкулово с целью разведки нефт. залежей. Заложенная им шахта глуб. 12,7 м пересекла 2 слоя насыщенных Н. пород. Однако в 1916 геолог А. П.Замятин, осмотревший р-н д. Ишимбаево, подтвердил вывод Краснопольского о полной бесполезности поисков Н. в этом р-не. В 1910-14 нек-рые р-ны Урало-Поволжья были объектом пристального внимания нефт. фирмы “Нобель”. Представители фирмы объезжали р – ны и заключали договора с крестьянскими сел. обществами о запрещении ими каких бы то ни было геол. и горн. работ на их землях. И. М.Губкин пришел к убеждению, что на склонах Уральского хр. есть залежи нефти. Его прогноз подтвердил – нефт. фонтан из скважин, пробуренных на калийную соль в р-не

Верхне-Чусовских городков Пермской обл. в апр. 1929. В р-н д. Ишимбаево была организована эксп. под рук. А. А.Блохина для изучения геол. строения р-на. В авг. 1931 были получены первые нефтепроявления, а 16 мая 1932 из скв. 702 ударил фонтан, выбросивший на поверхность в теч. 4 ч. ок. 50 т нефти. В

1933 геол. партия под рук. геолога К. Р.Чепикова проводила съемочные работы в Туймазинском р-не, была выявлена обширная антиклинальная структура, названная “Муллинской”. Чепиков указывал, что эта структура является наиб. отчетливой для вост. периферии Сокского р-на. В 1936 на этой пл. были заложены 3 глубокие скважины, одна из к-рых в 1937 вскрыла нефтенасыщенные песчаники визейского яруса нижнекам.-уг. возраста. В 1939 пром. приток Н. был получен из нижележащих известняков турнейского яруса ниж. карбона. В дек. 1937 вблизи южн. склона вост. массива в Ишимбаево была заложена разведочная скважина, назначение к-рой состояло в том, чтобы закончить оконтуривание вост. массива. В янв. 1938 скважина показала наличие подъема поверхности артинских известняков, принадлежащего новому нефтеносному массиву, получившему назв. “Южный”. В мае 1937 в Туймазинском р-не респ. была обнаружена Н. на глуб. 1150 м в более древних отложениях (низ кам.-уг. системы), чем в Ишимбаево (сакмарский ярус и артинский ярус перми). Добыча

Н. из залежей нижнекам.-уг. возраста на м-нии составляла ок. 250 т/сутки.

И. В.Бочковым была предпринята попытка бурения на глуб. отложений девонского периода. Однако при забое 1500 м бурение было прекращено, хотя для вскрытия огромных по запасам залежей девонской нефти оставалось пробурить всего 150 м. Большой вклад в открытие девонской Н. внес М. В.Мальцев. В 1943 была заложена скважина – 100, открывшая в сент. 1944 залежи в песчаных пластах Д-

I и Д-II Туймазинского м-ния. Открытие девонской Н. коренным образом изменило перспективу не только Туймазинского м-ния, но и всей вост. окраины европейской ч. страны. Был резко увеличен объем глубокого поисково – разведочного бурения на нефть и газ. Открыли м-ния: Бавлинское (1946),

Серафимовское (1949), Шкаповское (1953), Арланское (1955) и т. д. Всего в респ. открыто ок. 200 нефт. и 10 газовых м-ний. Добыча Н. ведется в 27 р – нах респ., достигла максимума в 1967 – 47,8 млн. т. (см.

Нефтегазодобывающая промышленность). Пробурено ок. 40 тыс. скважин разл. глуб. (до 5112 м) и назначения. В связи с выработкой запасов осн. высокопродуктивных м-ний добыча нефти и газа постепенно снижается (16,5 млн. т в 1995). Большой вклад в открытие м-ний внесли геологи Блохин,

Н. Н.Лисовский, К. С.Баймухаметов, геофизики Н. К.Юнусов, С. Н.Миролюбов; буровики Ф. Г.Ефремов, С. И.Кувыкин и др.

Совр. высокопроизводительные нефтегазоперерабат. произ-ва оснащены кр. и сложными по конструкции аппаратами и машинами, способными функционировать в условиях низких т-р, глубокого вакуума и высоких давлений (до 20 Мпa при гидрокрекинге нефт. сырья) и часто в агрессивных средах. Пром. переработка нефти на совр. НПЗ осуществляется путем сложной многоступенчатой физ. и хим. переработки на отд. или комбинированных технолог. установках, предназначенных для получения большого ассортимента нефтепродуктов. Перед переработкой поступающая с промыслов нефть с содержанием солей 100-700 мг/л и воды менее 1% масс. подвергается на НПЗ глубокой очистке от солей до содержания менее 3 мг/л и от воды до менее 0,1% масс. на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ). Технолог. процессы НПЗ подразделяются на физ. (т. н. первичные) и хим. (вторичные). Физическими процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты

(топливные и масляные фракции) или удаление из фракций или остатков нефти нежелательных групповых хим. компонентов. В химических процессах переработка нефт. сырья осуществляется путем хим. превращений с получением новых продуктов. Хим. процессы на совр. НПЗ подразделяются: 1) по способу активации хим. реакций – на термич. и каталитич.;2) по типу протекающих в них хим. превращений – на деструктивные, гидрогенизац. и окислительные.

Головным процессом переработки нефти (после ЭЛОУ) является атмосферная перегонка, на к-рой отбираются топливные фракции (бензиновые, осветительного керосина, реактивного и дизельного топлив) и мазут, используемый либо как компонент котельного топлива, либо как сырье для последующей глубокой переработки. Топливные фракции атмосферной перегонки далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке от гетероатомных соед.), а бензины – каталитич. риформингу с целью повышения их качества или получения индивид. ароматич. углеводородов-сырья нефтехимии: бензола, толуола, ксилолов и др. Из мазута путем вакуумной перегонки получают широкую фракцию

(350-500оС) вакуумного газойля – сырья для последующей переработки на установках каталитич. крекинга или гидрокрекинга с получением компонентов моторных топлив, узкие дистиллятные масляные фракции, направляемые далее на последующие процессы очистки (селективная очистка, депарафинизация и др.).

Остаток вакуумной перегонки – гудрон – служит при необходимости для остаточных масел или как сырье для глубокой переработки с получением дополнит. кол-ва моторных топлив, нефт. кокса, дорожного и строит. битума или же в качестве компонента котельного топлива. Из хим. процессов наиб. распространение получили гидроочистка, риформинг и каталитич. крекинг.

Гидроочистка используется для повышения качества моторных топлив путем удаления (гидрогенолиза) сернистых, азотистых и кислородных соед. и гидрирования олефинов сырья в среде водорода на алюмокобальт – или никельмолибденовых катализаторах (при т-ре 300-400оС и давлении 2-4 Мпа). В процессе каталитич. ри-форминга, проводимого при т-ре 500оС, давлении 1-4

Мпа в среде водорода на алюмоплатиновом катализаторе, осуществляются преим. хим. превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в аромат., в результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов) продукта. Каталитич. крекинг, проводимый при т-рах 500-550оС без давления на цеолитсодержащих катализаторах, является наиб. эффективным, углубляющим нефтепереработку процессом, поскольку позволяет из высококипящих фракций мазута (вакуумного газойля) получить до 40-60% высокооктанового компонента автобензина, 10-25% жирного газа, используемого, в свою очередь, на установках алкилирования или произ-вах эфиров для получения высокооктановых компонентов авиа – или автобензинов.

Вклад в разработку теор. основ, совершенствование и техн. перевооружение технолог. процессов и аппаратов, создание и внедрение высокоинтенсивных ресурсо – и энергосберегающих технологий, активных и селективных катализаторов, в решение проблем углубления переработки нефти и оптимизации качества нефтепродуктов внесли ученые Уфим. гос. нефтяного технического университета, Баш. н.-и. института проблем нефтепереработки и

НПЗ республики. В нач. развития нефтехимпереработки Башкортостана (50-60-е гг.) комплексные иссл. по разл. аспектам теории и технологии термодеструктивных процессов глубокой переработки нефти (термич. крекинга и коксования) проводились А. Ф.Красюковым, М. Е.Левинтером и З. И.Сюняевым. В последующие годы н.-и. работы по проблеме углубления нефтепереработки продолжили Р. Н.Гимаев, С. А.Ахметов, Ю. М.Абызгильдин, Г. Г.Валявин и

М. М.Ахметов. Иссл. по разработке новых сортов и рациональному использованию нефтепродуктов проводились Сюняевым, П. Л.Ольковым и Л. В.Долматовым. Вклад в разработку теории и в совершенствование технологии каталитич. процессов и катализаторов нефтепереработки внесли Р. М.Масагутов, Левинтер, Ж. Ф.Галимов,

М. А.Танатаров, Н. Х.Валитов и А. Ф.Ахметов. На основании многолетних иссл.

Б. К.Марушкиным, А. А.Кондратьевым, М. З.Максименко, К. Ф.Богатых были разработаны и внедрены в нефтегазопереработку респ. и страны ресурсо – и энергосберегающие процессы ректификации и экстракции, а также эффективные контактные устройства массообменных процессов. По внедрению достижений науки в произ-во и техн. перевооружению технолог. процессов нефтегазопереработки значительный вклад внесли производственники – нефтепереработчики Д. Ф.Варфоломеев, Г. Г.Теляшев, И. В.Егоров, Р. М.Усманов и

Http://www. neuch. ru/referat/51834.html

НЕФТЬ жидкое горючее полезное ископаемое. Залегает обычно в пористых и трещиноватых г. п. (песчаниках мергелях известняках) в осн. на глуб. 1 2 – 2 км и более. Маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета со специфич. запахом. Различают Н. легкую (0 65-0 83 г/см 3 )) среднюю (0 83-0 86 г/см 3 ) тяжелую (0 86-1 05 г/см 3 ). Т-ра кип. выше 28 о С застывания от +26 до -60 о С. Теплота сгорания 43 7-46 2 МДж/кг (см. Химия нефти). Н. сложная смесь углеводородов гл. обр. парафиновых и нафтеновых в меньшей степ. ароматических. Углеводородный состав Н. разл. нефтяных месторождений колеблется в широких пределах.

Признаки Н. на современной терр. респ. были обнаружены еще в 18 в. В 1753 баш. старшина Надыр Уразметов его сын Юсуп Надыров их компаньоны Асля и Хозя Мозяковы из д. Надыровка (бывш. Уфим. у.) заявили о том что "по Соке реке по обе стороны выше Сергеевска городка вверх. подле горы Сарт-Ата при которой маленькое озеро и в том озере имеется нефть черная. . повыше той речки Козловки земля на которой удобно построить нефтяной завод". На сохранившейся самой древней карте Урало-Волжского нефт. р-на нанесены пункты нефтедобычи и з-да Уразметовых. В 1760 поступили сообщения от уфим. купца Санеева и баш. старшины Якшембетова об открытии нефт. м-ний на р. Инзер. Через 3 года о Н. на той же реке сообщили баш. старшины Урманчи Минглибаев и Якшимбет Урасов. П. С.Паллас посетив места указанные в прошении Надыра Уразметова писал что башкиры употребляли ". смолистую воду не только для полоскания и питья во время молочницы во рту и чириев в горле но и рачительно собирали самую нефть". И. И.Лепехин осмотрев места указанные башкирами обнаружил "небольшой ключик состоящий из горной нефти" а также "густой асфальт истекающий в р. Белую".

Во 2-й пол. 19 в. самарский помещик И. Я.Малакиенко и амер. промышленник Л. Шандор бурили скважины и строили шахты по берегам Волги Сока и Шешмы на терр. нынешней Самарской обл. а Никеров и Попов – в р-не д. Нижне-Буранчино в Башкирии. Однако эти поиски велись без учета геол. строения р-нов и закончились полной неудачей. В кон. 19 в. частные предприниматели арендовали земли для поисков Н. вблизи дд. Кусяпкулово Ишимбаево Нижне-Буранчино. Стерлитамакский городской голова А. Ф.Дубинин в 1900 обратился в Горный департамент с просьбой рассмотреть вопрос "о возможности поставки за счет казны разведок на Н. в р-не д. Ишимбаево". В 1901 после проверки результатов разведочных работ возле д. Нижне-Буранчино геолог А. А.Краснопольский пришел к выводу "о невозможности глубоким бурением получить в Нижне-Буранчино нефтяной фонтан". В 1911-14 промышленник А. И.Срослов арендовал земли от д. Ишимбаево до д. Кусяпкулово с целью разведки нефт. залежей. Заложенная им шахта глуб. 12 7 м пересекла 2 слоя насыщенных Н. пород. Однако в 1916 геолог А. П.Замятин осмотревший р-н д. Ишимбаево подтвердил вывод Краснопольского о полной бесполезности поисков Н. в этом р-не. В 1910-14 нек-рые р-ны Урало-Поволжья были объектом пристального внимания нефт. фирмы "Нобель". Представители фирмы объезжали р-ны и заключали договора с крестьянскими сел. обществами о запрещении ими каких бы то ни было геол. и горн. работ на их землях. И. М.Губкин пришел к убеждению что на склонах Уральского хр. есть залежи нефти. Его прогноз подтвердил – нефт. фонтан из скважин пробуренных на калийную соль в р-не Верхне-Чусовских городков Пермской обл. в апр. 1929. В р-н д. Ишимбаево была организована эксп. под рук. А. А.Блохина для изучения геол. строения р-на. В авг. 1931 были получены первые нефтепроявления а 16 мая 1932 из скв. 702 ударил фонтан выбросивший на поверхность в теч. 4 ч. ок. 50 т нефти. В 1933 геол. партия под рук. геолога К. Р.Чепикова проводила съемочные работы в Туймазинском р-не была выявлена обширная антиклинальная структура названная "Муллинской". Чепиков указывал что эта структура является наиб. отчетливой для вост. периферии Сокского р-на. В 1936 на этой пл. были заложены 3 глубокие скважины одна из к-рых в 1937 вскрыла нефтенасыщенные песчаники визейского яруса нижнекам.-уг. возраста. В 1939 пром. приток Н. был получен из нижележащих известняков турнейского яруса ниж. карбона. В дек. 1937 вблизи южн. склона вост. массива в Ишимбаево была заложена разведочная скважина назначение к-рой состояло в том чтобы закончить оконтуривание вост. массива. В янв. 1938 скважина показала наличие подъема поверхности артинских известняков принадлежащего новому нефтеносному массиву получившему назв. "Южный". В мае 1937 в Туймазинском р-не респ. была обнаружена Н. на глуб. 1150 м в более древних отложениях (низ кам.-уг. системы) чем в Ишимбаево (сакмарский ярус и артинский ярус перми). Добыча Н. из залежей нижнекам.-уг. возраста на м-нии составляла ок. 250 т/сутки. Значит. ее ч. сжигалась в котельных на буровых. В 1938 геологом И. В.Бочковым была предпринята попытка бурения на глуб. отложений девонского периода. Однако при забое 1500 м бурение было прекращено хотя для вскрытия огромных по запасам залежей девонской нефти оставалось пробурить всего 150 м. Большой вклад в открытие девонской Н. внес М. В.Мальцев. В 1943 была заложена скважина – 100 открывшая в сент. 1944 залежи в песчаных пластах Д-I и Д-II Туймазинского м-ния. Открытие девонской Н. коренным образом изменило перспективу не только Туймазинского м-ния но и всей вост. окраины европейской ч. страны. Был резко увеличен объем глубокого поисково-разведочного бурения на нефть и газ. Открыли м-ния: Бавлинское (1946) Серафимовское (1949) Шкаповское (1953) Арланское (1955) и т. д. Всего в респ. открыто ок. 200 нефт. и 10 газовых м-ний. Добыча Н. ведется в 27 р-нах респ. достигла максимума в 1967 – 47 8 млн. т. (см. Нефтегазодобывающая промышленность). Пробурено ок. 40 тыс. скважин разл. глуб. (до 5112 м) и назначения. В связи с выработкой запасов осн. высокопродуктивных м-ний добыча нефти и газа постепенно снижается (16 5 млн. т в 1995). Большой вклад в открытие м-ний внесли геологи Блохин Р. С.Билалов А. Я.Виссарионова Мальцев Т. М.Золоев Н. И.Мешалкин Ф. С.Куликов А. А.Трофимук К. Р.Тимергазин Г. П.Ованесов Н. И.Ключников Н. Н.Лисовский К. С.Баймухаметов геофизики Н. К.Юнусов С. Н.Миролюбов; буровики Ф. Г.Ефремов С. И.Кувыкин и др.

Совр. высокопроизводительные нефтегазоперерабат. произ-ва оснащены кр. и сложными по конструкции аппаратами и машинами способными функционировать в условиях низких т-р глубокого вакуума и высоких давлений (до 20 Мпa при гидрокрекинге нефт. сырья) и часто в агрессивных средах. Пром. переработка нефти на совр. НПЗ осуществляется путем сложной многоступенчатой физ. и хим. переработки на отд. или комбинированных технолог. установках предназначенных для получения большого ассортимента нефтепродуктов. Перед переработкой поступающая с промыслов нефть с содержанием солей 100-700 мг/л и воды менее 1% масс. подвергается на НПЗ глубокой очистке от солей до содержания менее 3 мг/л и от воды до менее 0 1% масс. на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ). Технолог. процессы НПЗ подразделяются на физ. (т. н. первичные) и хим. (вторичные). Физическими процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) или удаление из фракций или остатков нефти нежелательных групповых хим. компонентов. В химических процессах переработка нефт. сырья осуществляется путем хим. превращений с получением новых продуктов. Хим. процессы на совр. НПЗ подразделяются: 1) по способу активации хим. реакций – на термич. и каталитич.;2) по типу протекающих в них хим. превращений – на деструктивные гидрогенизац. и окислительные. Головным процессом переработки нефти (после ЭЛОУ) является атмосферная перегонка на к-рой отбираются топливные фракции (бензиновые осветительного керосина реактивного и дизельного топлив) и мазут используемый либо как компонент котельного топлива либо как сырье для последующей глубокой переработки. Топливные фракции атмосферной перегонки далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке от гетероатомных соед.) а бензины – каталитич. риформингу с целью повышения их качества или получения индивид. ароматич. углеводородов-сырья нефтехимии: бензола толуола ксилолов и др. Из мазута путем вакуумной перегонки получают широкую фракцию (350-500 о С) вакуумного газойля – сырья для последующей переработки на установках каталитич. крекинга или гидрокрекинга с получением компонентов моторных топлив узкие дистиллятные масляные фракции направляемые далее на последующие процессы очистки (селективная очистка депарафинизация и др.). Остаток вакуумной перегонки – гудрон – служит при необходимости для остаточных масел или как сырье для глубокой переработки с получением дополнит. кол-ва моторных топлив нефт. кокса дорожного и строит. битума или же в качестве компонента котельного топлива. Из хим. процессов наиб. распространение получили гидроочистка риформинг и каталитич. крекинг. Гидроочистка используется для повышения качества моторных топлив путем удаления (гидрогенолиза) сернистых азотистых и кислородных соед. и гидрирования олефинов сырья в среде водорода на алюмокобальт – или никельмолибденовых катализаторах (при т-ре 300-400 о С и давлении 2-4 Мпа). В процессе каталитич. ри-форминга проводимого при т-ре 500 о С давлении 1-4 Мпа в среде водорода на алюмоплатиновом катализаторе осуществляются преим. хим. превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в аромат. в результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов) продукта. Каталитич. крекинг проводимый при т-рах 500-550 о С без давления на цеолитсодержащих катализаторах является наиб. эффективным углубляющим нефтепереработку процессом поскольку позволяет из высококипящих фракций мазута (вакуумного газойля) получить до 40-60% высокооктанового компонента автобензина 10-25% жирного газа используемого в свою очередь на установках алкилирования или произ-вах эфиров для получения высокооктановых компонентов авиа – или автобензинов.

Вклад в разработку теор. основ совершенствование и техн. перевооружение технолог. процессов и аппаратов создание и внедрение высокоинтенсивных ресурсо – и энергосберегающих технологий активных и селективных катализаторов в решение проблем углубления переработки нефти и оптимизации качества нефтепродуктов внесли ученые Уфим. гос. нефтяного технического университета Баш. н.-и. института проблем нефтепереработки и НПЗ республики. В нач. развития нефтехимпереработки Башкортостана (50-60-е гг.) комплексные иссл. по разл. аспектам теории и технологии термодеструктивных процессов глубокой переработки нефти (термич. крекинга и коксования) проводились А. Ф.Красюковым М. Е.Левинтером и З. И.Сюняевым. В последующие годы н.-и. работы по проблеме углубления нефтепереработки продолжили Р. Н.Гимаев С. А.Ахметов Ю. М.Абызгильдин Г. Г.Валявин и М. М.Ахметов. Иссл. по разработке новых сортов и рациональному использованию нефтепродуктов проводились Сюняевым П. Л.Ольковым и Л. В.Долматовым. Вклад в разработку теории и в совершенствование технологии каталитич. процессов и катализаторов нефтепереработки внесли Р. М.Масагутов Левинтер Ж. Ф.Галимов М. А.Танатаров Н. Х.Валитов и А. Ф.Ахметов. На основании многолетних иссл. Б. К.Марушкиным А. А.Кондратьевым М. З.Максименко К. Ф.Богатых были разработаны и внедрены в нефтегазопереработку респ. и страны ресурсо – и энергосберегающие процессы ректификации и экстракции а также эффективные контактные устройства массообменных процессов. По внедрению достижений науки в произ-во и техн. перевооружению технолог. процессов нефтегазопереработки значительный вклад внесли производственники-нефтепереработчики Д. Ф.Варфоломеев Г. Г.Теляшев И. В.Егоров Р. М.Усманов и А. Ф.Махов.

Вовлечение  нефтегазовых  ресурсов   хозяйственный  оборот  осуществля-ется в виде последовательных процессов, формирующих полный цикл их промышленного освоения. Этот цикл состоит из ряда технологически обусловленных производств, когда результаты, полученные на предыдущей стадии цикла, определяют условия функционирования последующей стадии.

Http://refy. ru/109/337179-pererabotka-nefti. html

Просмотров: 2800 Комментариев: 4 Оценило: 4 человек Средний балл: 3.3 Оценка: неизвестно Скачать

НЕФТЬ, жидкое горючее полезное ископаемое. Залегает обычно в пористых и трещиноватых г. п. (песчаниках, мергелях, известняках) в осн. на глуб. 1,2 – 2 км и более. Маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета со специфич. запахом. Различают Н. легкую (0,65-0,83 г/см 3 )) среднюю (0,83-0,86 г/см 3 ), тяжелую (0,86-1,05 г/см 3 ). Т-ра кип. выше 28 о С, застывания от +26 до -60 о С. Теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг (см. Химия нефти). Н. сложная смесь углеводородов, гл. обр. парафиновых и нафтеновых, в меньшей степ. ароматических. Углеводородный состав Н. разл. нефтяных месторождений колеблется в широких пределах.

Признаки Н. на современной терр. респ. были обнаружены еще в 18 в. В 1753 баш. старшина Надыр Уразметов, его сын Юсуп Надыров, их компаньоны Асля и Хозя Мозяковы из д. Надыровка (бывш. Уфим. у.) заявили о том, что "по Соке реке по обе стороны выше Сергеевска городка вверх. подле горы Сарт-Ата, при которой маленькое озеро и в том озере имеется нефть черная. . повыше той речки Козловки земля, на которой удобно построить нефтяной завод". На сохранившейся самой древней карте Урало-Волжского нефт. р-на нанесены пункты нефтедобычи и з-да Уразметовых. В 1760 поступили сообщения от уфим. купца Санеева и баш. старшины Якшембетова об открытии нефт. м-ний на р. Инзер. Через 3 года о Н. на той же реке сообщили баш. старшины Урманчи Минглибаев и Якшимбет Урасов. П. С.Паллас, посетив места, указанные в прошении Надыра Уразметова, писал, что башкиры употребляли ". смолистую воду не только для полоскания и питья во время молочницы во рту и чириев в горле, но и рачительно собирали самую нефть". И. И.Лепехин, осмотрев места, указанные башкирами, обнаружил "небольшой ключик, состоящий из горной нефти", а также "густой асфальт, истекающий в р. Белую".

Во 2-й пол. 19 в. самарский помещик И. Я.Малакиенко и амер. промышленник Л. Шандор бурили скважины и строили шахты по берегам Волги, Сока и Шешмы на терр. нынешней Самарской обл., а Никеров и Попов – в р-не д. Нижне-Буранчино в Башкирии. Однако эти поиски велись без учета геол. строения р-нов и закончились полной неудачей. В кон. 19 в. частные предприниматели арендовали земли для поисков Н. вблизи дд. Кусяпкулово, Ишимбаево, Нижне-Буранчино. Стерлитамакский городской голова А. Ф.Дубинин в 1900 обратился в Горный департамент с просьбой рассмотреть вопрос "о возможности поставки за счет казны разведок на Н. в р-не д. Ишимбаево". В 1901, после проверки результатов разведочных работ возле д. Нижне-Буранчино, геолог А. А.Краснопольский пришел к выводу "о невозможности глубоким бурением получить в Нижне-Буранчино нефтяной фонтан". В 1911-14 промышленник А. И.Срослов арендовал земли от д. Ишимбаево до д. Кусяпкулово с целью разведки нефт. залежей. Заложенная им шахта глуб. 12,7 м пересекла 2 слоя насыщенных Н. пород. Однако в 1916 геолог А. П.Замятин, осмотревший р-н д. Ишимбаево, подтвердил вывод Краснопольского о полной бесполезности поисков Н. в этом р-не. В 1910-14 нек-рые р-ны Урало-Поволжья были объектом пристального внимания нефт. фирмы "Нобель". Представители фирмы объезжали р-ны и заключали договора с крестьянскими сел. обществами о запрещении ими каких бы то ни было геол. и горн. работ на их землях. И. М.Губкин пришел к убеждению, что на склонах Уральского хр. есть залежи нефти. Его прогноз подтвердил – нефт. фонтан из скважин, пробуренных на калийную соль в р-не Верхне-Чусовских городков Пермской обл. в апр. 1929. В р-н д. Ишимбаево была организована эксп. под рук. А. А.Блохина для изучения геол. строения р-на. В авг. 1931 были получены первые нефтепроявления, а 16 мая 1932 из скв. 702 ударил фонтан, выбросивший на поверхность в теч. 4 ч. ок. 50 т нефти. В 1933 геол. партия под рук. геолога К. Р.Чепикова проводила съемочные работы в Туймазинском р-не, была выявлена обширная антиклинальная структура, названная "Муллинской". Чепиков указывал, что эта структура является наиб. отчетливой для вост. периферии Сокского р-на. В 1936 на этой пл. были заложены 3 глубокие скважины, одна из к-рых в 1937 вскрыла нефтенасыщенные песчаники визейского яруса нижнекам.-уг. возраста. В 1939 пром. приток Н. был получен из нижележащих известняков турнейского яруса ниж. карбона. В дек. 1937 вблизи южн. склона вост. массива в Ишимбаево была заложена разведочная скважина, назначение к-рой состояло в том, чтобы закончить оконтуривание вост. массива. В янв. 1938 скважина показала наличие подъема поверхности артинских известняков, принадлежащего новому нефтеносному массиву, получившему назв. "Южный". В мае 1937 в Туймазинском р-не респ. была обнаружена Н. на глуб. 1150 м в более древних отложениях (низ кам.-уг. системы), чем в Ишимбаево (сакмарский ярус и артинский ярус перми). Добыча Н. из залежей нижнекам.-уг. возраста на м-нии составляла ок. 250 т/сутки. Значит. ее ч. сжигалась в котельных на буровых. В 1938 геологом И. В.Бочковым была предпринята попытка бурения на глуб. отложений девонского периода. Однако при забое 1500 м бурение было прекращено, хотя для вскрытия огромных по запасам залежей девонской нефти оставалось пробурить всего 150 м. Большой вклад в открытие девонской Н. внес М. В.Мальцев. В 1943 была заложена скважина – 100, открывшая в сент. 1944 залежи в песчаных пластах Д-I и Д-II Туймазинского м-ния. Открытие девонской Н. коренным образом изменило перспективу не только Туймазинского м-ния, но и всей вост. окраины европейской ч. страны. Был резко увеличен объем глубокого поисково-разведочного бурения на нефть и газ. Открыли м-ния: Бавлинское (1946), Серафимовское (1949), Шкаповское (1953), Арланское (1955) и т. д. Всего в респ. открыто ок. 200 нефт. и 10 газовых м-ний. Добыча Н. ведется в 27 р-нах респ., достигла максимума в 1967 – 47,8 млн. т. (см. Нефтегазодобывающая промышленность). Пробурено ок. 40 тыс. скважин разл. глуб. (до 5112 м) и назначения. В связи с выработкой запасов осн. высокопродуктивных м-ний добыча нефти и газа постепенно снижается (16,5 млн. т в 1995). Большой вклад в открытие м-ний внесли геологи Блохин, Р. С.Билалов, А. Я.Виссарионова, Мальцев, Т. М.Золоев, Н. И.Мешалкин, Ф. С.Куликов, А. А.Трофимук, К. Р.Тимергазин, Г. П.Ованесов, Н. И.Ключников, Н. Н.Лисовский, К. С.Баймухаметов, геофизики Н. К.Юнусов, С. Н.Миролюбов; буровики Ф. Г.Ефремов, С. И.Кувыкин и др.

Совр. высокопроизводительные нефтегазоперерабат. произ-ва оснащены кр. и сложными по конструкции аппаратами и машинами, способными функционировать в условиях низких т-р, глубокого вакуума и высоких давлений (до 20 Мпa при гидрокрекинге нефт. сырья) и часто в агрессивных средах. Пром. переработка нефти на совр. НПЗ осуществляется путем сложной многоступенчатой физ. и хим. переработки на отд. или комбинированных технолог. установках, предназначенных для получения большого ассортимента нефтепродуктов. Перед переработкой поступающая с промыслов нефть с содержанием солей 100-700 мг/л и воды менее 1% масс. подвергается на НПЗ глубокой очистке от солей до содержания менее 3 мг/л и от воды до менее 0,1% масс. на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ). Технолог. процессы НПЗ подразделяются на физ. (т. н. первичные) и хим. (вторичные). Физическими процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) или удаление из фракций или остатков нефти нежелательных групповых хим. компонентов. В химических процессах переработка нефт. сырья осуществляется путем хим. превращений с получением новых продуктов. Хим. процессы на совр. НПЗ подразделяются: 1) по способу активации хим. реакций – на термич. и каталитич.;2) по типу протекающих в них хим. превращений – на деструктивные, гидрогенизац. и окислительные. Головным процессом переработки нефти (после ЭЛОУ) является атмосферная перегонка, на к-рой отбираются топливные фракции (бензиновые, осветительного керосина, реактивного и дизельного топлив) и мазут, используемый либо как компонент котельного топлива, либо как сырье для последующей глубокой переработки. Топливные фракции атмосферной перегонки далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке от гетероатомных соед.), а бензины – каталитич. риформингу с целью повышения их качества или получения индивид. ароматич. углеводородов-сырья нефтехимии: бензола, толуола, ксилолов и др. Из мазута путем вакуумной перегонки получают широкую фракцию (350-500 о С) вакуумного газойля – сырья для последующей переработки на установках каталитич. крекинга или гидрокрекинга с получением компонентов моторных топлив, узкие дистиллятные масляные фракции, направляемые далее на последующие процессы очистки (селективная очистка, депарафинизация и др.). Остаток вакуумной перегонки – гудрон – служит при необходимости для остаточных масел или как сырье для глубокой переработки с получением дополнит. кол-ва моторных топлив, нефт. кокса, дорожного и строит. битума или же в качестве компонента котельного топлива. Из хим. процессов наиб. распространение получили гидроочистка, риформинг и каталитич. крекинг. Гидроочистка используется для повышения качества моторных топлив путем удаления (гидрогенолиза) сернистых, азотистых и кислородных соед. и гидрирования олефинов сырья в среде водорода на алюмокобальт – или никельмолибденовых катализаторах (при т-ре 300-400 о С и давлении 2-4 Мпа). В процессе каталитич. ри-форминга, проводимого при т-ре 500 о С, давлении 1-4 Мпа в среде водорода на алюмоплатиновом катализаторе, осуществляются преим. хим. превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в аромат., в результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов) продукта. Каталитич. крекинг, проводимый при т-рах 500-550 о С без давления на цеолитсодержащих катализаторах, является наиб. эффективным, углубляющим нефтепереработку процессом, поскольку позволяет из высококипящих фракций мазута (вакуумного газойля) получить до 40-60% высокооктанового компонента автобензина, 10-25% жирного газа, используемого, в свою очередь, на установках алкилирования или произ-вах эфиров для получения высокооктановых компонентов авиа – или автобензинов.

Вклад в разработку теор. основ, совершенствование и техн. перевооружение технолог. процессов и аппаратов, создание и внедрение высокоинтенсивных ресурсо – и энергосберегающих технологий, активных и селективных катализаторов, в решение проблем углубления переработки нефти и оптимизации качества нефтепродуктов внесли ученые Уфим. гос. нефтяного технического университета, Баш. н.-и. института проблем нефтепереработки и НПЗ республики. В нач. развития нефтехимпереработки Башкортостана (50-60-е гг.) комплексные иссл. по разл. аспектам теории и технологии термодеструктивных процессов глубокой переработки нефти (термич. крекинга и коксования) проводились А. Ф.Красюковым, М. Е.Левинтером и З. И.Сюняевым. В последующие годы н.-и. работы по проблеме углубления нефтепереработки продолжили Р. Н.Гимаев, С. А.Ахметов, Ю. М.Абызгильдин, Г. Г.Валявин и М. М.Ахметов. Иссл. по разработке новых сортов и рациональному использованию нефтепродуктов проводились Сюняевым, П. Л.Ольковым и Л. В.Долматовым. Вклад в разработку теории и в совершенствование технологии каталитич. процессов и катализаторов нефтепереработки внесли Р. М.Масагутов, Левинтер, Ж. Ф.Галимов, М. А.Танатаров, Н. Х.Валитов и А. Ф.Ахметов. На основании многолетних иссл. Б. К.Марушкиным, А. А.Кондратьевым, М. З.Максименко, К. Ф.Богатых были разработаны и внедрены в нефтегазопереработку респ. и страны ресурсо – и энергосберегающие процессы ректификации и экстракции, а также эффективные контактные устройства массообменных процессов. По внедрению достижений науки в произ-во и техн. перевооружению технолог. процессов нефтегазопереработки значительный вклад внесли производственники-нефтепереработчики Д. Ф.Варфоломеев, Г. Г.Теляшев, И. В.Егоров, Р. М.Усманов и А. Ф.Махов.

Http://xn--80aja6bcnka. xn--p1ai/referat-61329.html

НЕФТЬ, жидкое горючее полезное ископаемое. Залегает обычно в пористых

И трещиноватых г. п. (песчаниках, мергелях, известняках) в осн. на глуб. 1,2

– 2 км и более. Маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого

Цвета со специфич. запахом. Различают Н. легкую (0,65-0,83 г/см3)) среднюю

Застывания от +26 до -60оС. Теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг (см. Химия

Нефти). Н. сложная смесь углеводородов, гл. обр. парафиновых и нафтеновых,

В меньшей степ. ароматических. Углеводородный состав Н. разл. нефтяных

Признаки Н. на современной терр. респ. были обнаружены еще в 18 в. В

1753 баш. старшина Надыр Уразметов, его сын Юсуп Надыров, их компаньоны

Асля и Хозя Мозяковы из д. Надыровка (бывш. Уфим. у.) заявили о том, что “по

Соке реке по обе стороны выше Сергеевска городка вверх. подле горы Сарт-

Ата, при которой маленькое озеро и в том озере имеется нефть черная.

. повыше той речки Козловки земля, на которой удобно построить нефтяной

Завод”. На сохранившейся самой древней карте Урало-Волжского нефт. р-на

Нанесены пункты нефтедобычи и з-да Уразметовых. В 1760 поступили сообщения

От уфим. купца Санеева и баш. старшины Якшембетова об открытии нефт. м-ний

На р. Инзер. Через 3 года о Н. на той же реке сообщили баш. старшины Урманчи

Минглибаев и Якшимбет Урасов. П. С.Паллас, посетив места, указанные в

Прошении Надыра Уразметова, писал, что башкиры употребляли “. смолистую

Воду не только для полоскания и питья во время молочницы во рту и чириев в

Горле, но и рачительно собирали самую нефть”. И. И.Лепехин, осмотрев места,

Указанные башкирами, обнаружил “небольшой ключик, состоящий из горной

Промышленник Л. Шандор бурили скважины и строили шахты по берегам Волги,

Сока и Шешмы на терр. нынешней Самарской обл., а Никеров и Попов – в р-не

Д. Нижне-Буранчино в Башкирии. Однако эти поиски велись без учета геол.

Предприниматели арендовали земли для поисков Н. вблизи дд. Кусяпкулово,

Ишимбаево, Нижне-Буранчино. Стерлитамакский городской голова А. Ф.Дубинин в

1900 обратился в Горный департамент с просьбой рассмотреть вопрос “о

Возможности поставки за счет казны разведок на Н. в р-не д. Ишимбаево”. В

1901, после проверки результатов разведочных работ возле д. Нижне-Буранчино,

Геолог А. А.Краснопольский пришел к выводу “о невозможности глубоким

Промышленник А. И.Срослов арендовал земли от д. Ишимбаево до д. Кусяпкулово с

Целью разведки нефт. залежей. Заложенная им шахта глуб. 12,7 м пересекла 2

Слоя насыщенных Н. пород. Однако в 1916 геолог А. П.Замятин, осмотревший р-н

Д. Ишимбаево, подтвердил вывод Краснопольского о полной бесполезности

Поисков Н. в этом р-не. В 1910-14 нек-рые р-ны Урало-Поволжья были объектом

Пристального внимания нефт. фирмы “Нобель”. Представители фирмы объезжали р-

Ны и заключали договора с крестьянскими сел. обществами о запрещении ими

Каких бы то ни было геол. и горн. работ на их землях. И. М.Губкин пришел к

Убеждению, что на склонах Уральского хр. есть залежи нефти. Его прогноз

Подтвердил – нефт. фонтан из скважин, пробуренных на калийную соль в р-не

Верхне-Чусовских городков Пермской обл. в апр. 1929. В р-н д. Ишимбаево была

Организована эксп. под рук. А. А.Блохина для изучения геол. строения р-на. В

Авг. 1931 были получены первые нефтепроявления, а 16 мая 1932 из скв. 702

Ударил фонтан, выбросивший на поверхность в теч. 4 ч. ок. 50 т нефти. В

1933 геол. партия под рук. геолога К. Р.Чепикова проводила съемочные работы

В Туймазинском р-не, была выявлена обширная антиклинальная структура,

Названная “Муллинской”. Чепиков указывал, что эта структура является наиб.

Отчетливой для вост. периферии Сокского р-на. В 1936 на этой пл. были

Заложены 3 глубокие скважины, одна из к-рых в 1937 вскрыла нефтенасыщенные

Песчаники визейского яруса нижнекам.-уг. возраста. В 1939 пром. приток Н.

Был получен из нижележащих известняков турнейского яруса ниж. карбона. В

Дек. 1937 вблизи южн. склона вост. массива в Ишимбаево была заложена

Разведочная скважина, назначение к-рой состояло в том, чтобы закончить

Оконтуривание вост. массива. В янв. 1938 скважина показала наличие подъема

Поверхности артинских известняков, принадлежащего новому нефтеносному

Массиву, получившему назв. “Южный”. В мае 1937 в Туймазинском р-не респ.

Была обнаружена Н. на глуб. 1150 м в более древних отложениях (низ кам.-уг.

Системы), чем в Ишимбаево (сакмарский ярус и артинский ярус перми). Добыча

Н. из залежей нижнекам.-уг. возраста на м-нии составляла ок. 250 т/сутки.

И. В.Бочковым была предпринята попытка бурения на глуб. отложений девонского

Периода. Однако при забое 1500 м бурение было прекращено, хотя для вскрытия

Огромных по запасам залежей девонской нефти оставалось пробурить всего 150

М. Большой вклад в открытие девонской Н. внес М. В.Мальцев. В 1943 была

Заложена скважина – 100, открывшая в сент. 1944 залежи в песчаных пластах Д-

I и Д-II Туймазинского м-ния. Открытие девонской Н. коренным образом

Изменило перспективу не только Туймазинского м-ния, но и всей вост. окраины

Европейской ч. страны. Был резко увеличен объем глубокого поисково-

Разведочного бурения на нефть и газ. Открыли м-ния: Бавлинское (1946),

Респ. открыто ок. 200 нефт. и 10 газовых м-ний. Добыча Н. ведется в 27 р-

Нефтегазодобывающая промышленность). Пробурено ок. 40 тыс. скважин разл.

Высокопродуктивных м-ний добыча нефти и газа постепенно снижается (16,5

Млн. т в 1995). Большой вклад в открытие м-ний внесли геологи Блохин,

Совр. высокопроизводительные нефтегазоперерабат. произ-ва оснащены кр.

И сложными по конструкции аппаратами и машинами, способными функционировать

В условиях низких т-р, глубокого вакуума и высоких давлений (до 20 Мпa при

Гидрокрекинге нефт. сырья) и часто в агрессивных средах. Пром. переработка

Нефти на совр. НПЗ осуществляется путем сложной многоступенчатой физ. и

Предназначенных для получения большого ассортимента нефтепродуктов. Перед

Переработкой поступающая с промыслов нефть с содержанием солей 100-700 мг/л

И воды менее 1% масс. подвергается на НПЗ глубокой очистке от солей до

Подразделяются на физ. (т. н. первичные) и хим. (вторичные). Физическими

Процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты

(топливные и масляные фракции) или удаление из фракций или остатков нефти

Переработка нефт. сырья осуществляется путем хим. превращений с получением

Новых продуктов. Хим. процессы на совр. НПЗ подразделяются: 1) по способу

Активации хим. реакций – на термич. и каталитич.;2) по типу протекающих в

Них хим. превращений – на деструктивные, гидрогенизац. и окислительные.

Головным процессом переработки нефти (после ЭЛОУ) является атмосферная

Осветительного керосина, реактивного и дизельного топлив) и мазут,

Используемый либо как компонент котельного топлива, либо как сырье для

Последующей глубокой переработки. Топливные фракции атмосферной перегонки

Далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке от гетероатомных соед.), а

Бензины – каталитич. риформингу с целью повышения их качества или получения

Ксилолов и др. Из мазута путем вакуумной перегонки получают широкую фракцию

(350-500оС) вакуумного газойля – сырья для последующей переработки на

Установках каталитич. крекинга или гидрокрекинга с получением компонентов

Моторных топлив, узкие дистиллятные масляные фракции, направляемые далее на

Последующие процессы очистки (селективная очистка, депарафинизация и др.).

Остаток вакуумной перегонки – гудрон – служит при необходимости для

Остаточных масел или как сырье для глубокой переработки с получением

Дополнит. кол-ва моторных топлив, нефт. кокса, дорожного и строит. битума

Или же в качестве компонента котельного топлива. Из хим. процессов наиб.

Распространение получили гидроочистка, риформинг и каталитич. крекинг.

Гидроочистка используется для повышения качества моторных топлив путем

Удаления (гидрогенолиза) сернистых, азотистых и кислородных соед. и

Гидрирования олефинов сырья в среде водорода на алюмокобальт – или

Никельмолибденовых катализаторах (при т-ре 300-400оС и давлении 2-4 Мпа). В

Процессе каталитич. ри-форминга, проводимого при т-ре 500оС, давлении 1-4

Мпа в среде водорода на алюмоплатиновом катализаторе, осуществляются преим.

Хим. превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в аромат., в

Результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов)

Продукта. Каталитич. крекинг, проводимый при т-рах 500-550оС без давления

На цеолитсодержащих катализаторах, является наиб. эффективным, углубляющим

Нефтепереработку процессом, поскольку позволяет из высококипящих фракций

Мазута (вакуумного газойля) получить до 40-60% высокооктанового компонента

Установках алкилирования или произ-вах эфиров для получения высокооктановых

Перевооружение технолог. процессов и аппаратов, создание и внедрение

Высокоинтенсивных ресурсо – и энергосберегающих технологий, активных и

Селективных катализаторов, в решение проблем углубления переработки нефти и

Оптимизации качества нефтепродуктов внесли ученые Уфим. гос. нефтяного

Технического университета, Баш. н.-и. института проблем нефтепереработки и

НПЗ республики. В нач. развития нефтехимпереработки Башкортостана (50-60-е

Термодеструктивных процессов глубокой переработки нефти (термич. крекинга и

Коксования) проводились А. Ф.Красюковым, М. Е.Левинтером и З. И.Сюняевым. В

Последующие годы н.-и. работы по проблеме углубления нефтепереработки

М. М.Ахметов. Иссл. по разработке новых сортов и рациональному использованию

Нефтепродуктов проводились Сюняевым, П. Л.Ольковым и Л. В.Долматовым. Вклад в

Разработку теории и в совершенствование технологии каталитич. процессов и

Катализаторов нефтепереработки внесли Р. М.Масагутов, Левинтер, Ж. Ф.Галимов,

М. А.Танатаров, Н. Х.Валитов и А. Ф.Ахметов. На основании многолетних иссл.

Разработаны и внедрены в нефтегазопереработку респ. и страны ресурсо – и

Энергосберегающие процессы ректификации и экстракции, а также эффективные

Контактные устройства массообменных процессов. По внедрению достижений

Нефтегазопереработки значительный вклад внесли производственники-

Нефтепереработчики Д. Ф.Варфоломеев, Г. Г.Теляшев, И. В.Егоров, Р. М.Усманов и

Http://aeroband. ru/ximiya/pererabotka-nefti. html

Отправимся в воображаемую экскурсию на НПЗ (нефтеперерабатывающий завод) и для простоты будем считать, что он производит лишь бензин, керосин, дизельное и другие топлива, смазочные масла и кокс.

Этого, уверяем вас, для первого раза более чем достаточно. Ведь только в стандартах на бензины не менее десятка обязательных показателей. Их разброс по отдельным компонентам очень широк. Всего же на современном нефтеперерабатывающем заводе выделяют до 15—20 компонентов. И количества их разные—от десятков тысяч до миллионов тонн в год. Да добавьте к этому разную себестоимость компонентов и разные цены на различные марки бензина. В общем, только компьютеры на основе соответствующих экономико-математических моделей позволяют получать оптимальные решения производственных задач, обеспечивают получение всех заданных марок топлива при условии получения максимальной прибыли. Или при минимальных затратах нефти—что выгоднее в данный момент.

Всякий нефтеперерабатывающий завод состоит как бы из двух блоков: блока производства компонентов и блока смешения. В блок производства входят технологические установки; блок смешения—это, главным образом, резервуары и насосы.

Производственный цикл начинается с ЭЛОУ. Это сокращение означает “электрообессоливающая установка”. Для чего она нужна?

Как мы уже знаем в нефти есть минеральные примеси, в том числе и соли: хлориды, сульфаты и другие. В некоторых сортах нефти содержатся и минеральные кислоты. Все эти соединения необходимо выделить из нефти, так как они, во-первых, вызывают коррозию аппаратуры, а, во-вторых, являются каталитическими ядами, то есть ухудшают протекание многих химических процессов последующей переработки нефти. И наконец: в-третьих, соли не в лучшую сторону влияют на качество бензина, дизельного топлива и масел.

Обессоливание начинают с того, что нефть забирают из заводского резервуара, смешивают ее с промывной водой, деэмульгаторами, щелочью (если в сырой нефти есть кислоты). Затем смесь нагревают до 80—120°С и подают в электродегидратор. Здесь под воздействием электрического поля и температуры вода и растворенные в ней неорганические соединения отделяются от нефти.

Требования к процессу обессоливания жесткие—в нефти должно остаться не более 3—4 мг/л солей и около 0,1% воды. Поэтому чаще всего в производстве применяют двухступенчатый процесс, и нефть после первого попадает во второй электродегидратор.

После этого нефть считается пригодной для дальнейшей переработки и поступает на первичную перегонку.

Как мы уже знаем, нефть представляет собой смесь тысяч различных веществ. Даже сегодня, при наличии самых изощренных средств анализа: хроматографии, ядерно-магнитного резонанса, электронных микроскопов—далеко не все эти вещества полностью определены. Что же говорить о делах столетней давности? Конечно, наши предшественники определяли состав нефти с достаточной мерой приближения.

Впрочем, надо отдать должное их практической сметке: довольно скоро они сообразили, что независимо от сложности состава переработку нефти все равно надо начинать с перегонки. Как можно убедится по схеме, первый нефтеперегонный завод в России был очень прост и весь процесс состоял только из прегонки.

Смысл этого процесса довольно прост. Как и все другие соединения, любой жидкий углеводород нефти имеет свою температуру кипения, то есть температуру, выше которой он испаряется. (Температура кипения возрастает по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле. Например, бензол С6Н6 кипит при 80,1 °С, а толуол С7Н8 при 110,6°С). И наоборот, если пары бензола охладить ниже температуры кипения, он снова превратится в жидкость. На этом свойстве и основана перегонка (к слову сказать, даже само название “нефть” происходит от арабского nafatha, что в переводе означает “кипеть”).

Предположим, мы поместили нефть в перегонный куб— огромный чан с крышкой, и начали ее нагревать. Как только температура жидкости перейдет за 80 °С, из нее испарится весь бензол, а с ним и другие углеводороды с близкими температурами кипения. Тем самым мы отделим от нефти фракцию от начала кипения до 80 °С, или н. к.—80 °С, как это принято писать в литературе по нефтепереработке.

Продолжим нагрев и поднимем температуру в кубе еще на 25 °С. При этом от нефти, отделится следующая фракция— углеводороды С7, которые кипят в диапазоне 80—105 °С. И так далее, вплоть до температуры 350 °С. Выше этого предела температуру поднимать нежелательно, так как в остающихся углеводородах содержатся нестабильные соединения, которые при нагреве осмоляют нефть, разлагаются до углерода и способны закоксовать, забить смолой всю аппаратуру.

Введем одно техническое новшество – вместо дробной перегонки в периодически работающих кубах, внедрим ректификационную колонну. Для этого над кубом, в котором нагревают нефть, водрузим высокий цилиндр, перегороженный множеством, ректификационных тарелок. Их конструкция такова, что поднимающиеся вверх пары нефтепродуктов, могут частично конденсироваться, собираться на этих тарелках и по мере накопления на тарелке жидкой фазы сливаться вниз через специальные сливные устройства. В то же время парообразные продукты продолжают пробулькивать через слой жидкости на каждой тарелке.

Температура в ректификационной колонне снижается от куба к самой последней, верхней тарелке. Если в кубе она, скажем, 380 °С, то на верхней тарелке она должна быть не выше 35-40 °С, чтобы сконденсировать и не потерять все углеводороды C5, без которых товарный бензин не приготовить. Верхом колонны уходят несконденсировавшиеся углеводородные газы С1-С4. Все, что может конденсироваться, остается на тарелках.

Таким образом, достаточно сделать отводы на разной высоте, чтобы получать фракции перегонки нефти, каждая из которых кипит в заданных температурных пределах. Фракция имеет свое конкретное назначение и в зависимости от него может быть широкой или узкой, то есть выкипать в интервале двухсот или двадцати градусов.

С точки зрения затрат, чем грубее перегонка, чем более широкие фракции получаются в итоге, тем она дешевле. Ведь при всякой ректификации происходят достаточно сложные процессы тепло – и массообмена. На каждой тарелке происходят испарение и конденсация. Мы должны нагреть жидкость до температуры кипения, затем добавить еще энергию, чтобы ее испарить (с учетом скрытой теплоты парообразования). Потом, когда пары конденсируются, эта энергия выделяется. Но вот использовать ее удается далеко не полностью – слишком много энергии при таких переходах безвозвратно теряется.

И чем более узкие фракции мы хотим получить, тем выше должны быть колонны. Тем больше в них должно быть тарелок, тем больше раз одни и те же молекулы должны, поднимаясь вверх с тарелки на тарелку, перейти из газовой фазы в жидкую и обратно. Для этого нужна энергия. Ее подводят к кубу колонны в виде пара или топочных газов.

Как везде в технике, в нефтепереработке не любят лишних затрат. Поэтому нефть поначалу перегоняли на широкие фракции. Это прежде всего бензиновая фракция (прямогонный бензин); она кипит от 40-50 °С до 140-150 °С. Далее следует фракция реактивного топлива (140-240 °С), затем дизельная (240-350 °С).

Остатком перегонки нефти был мазут. Поначалу его практически целиком сжигали как котельное топливо. И только с изобретением крекинга, о котором речь дальше, появилась возможность использовать и, его.

В принципе нефть можно перегнать в одной колонне, отбирая фракции с расположенных на разной высоте тарелок. Но мы уже убедились, что это невыгодно как по затратам энергии, так и по затратам на оборудование. Поэтому на практике перегонку (или, как говорят специалисты, разгонку), проводят в нескольких колоннах. Обычно их пять. На первой колонне выделяется легкая бензиновая фракция, которая затем конденсируется в специальном холодильнике-конденсаторе и уже в жидком виде отправляется в стабилизационную колонну.

Зачем нужна стабилизация? Дело в том, что вместе с легкой бензиновой фракцией на первой колонне отгоняются и легкие углеводородные газы С3 – C5. Они легкокипящие, поэтому при обычной комнатной температуре 20-25 °С улетучиваются из жидкой углеводородной массы (содержание их в растворе обратно пропорционально температуре). Между жидкостью и газовой фазой устанавливается термодинамическое равновесие, соответствующее данной температуре.

Это означает, что строго определенное число молекул, например бутана С4Н10, переходит в единицу времени из жидкой фазы в газовую и обратно. Тем самым над поверхностью бензина создается как бы газовая подушка, от которой зависит такой важный показатель качества бензина, как давление насыщенных паров. Понятно, чем больше пропана С3Н8 и бутана С4Н10 осталось растворенными в бензине, тем выше давление паров, то есть тем выше концентрация пропана и бутана также над поверхностью бензина при данной температуре.

Практическое значение данного показателя очень велико. От него зависит испаряемость бензина в карбюраторе, сам процесс карбюрации и последующее сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя. Легкие фракции бензина иногда называют пусковыми. Если их мало, то двигатель заводится с трудом, особенно зимой. Именно по этой причине в ГОСТе на бензин оговаривается, что давление насыщенных паров бензина для зимних сортов должно быть 66-92 кПа (500-700 мм рт. ст.), а для летних не более 66,5 кПа.

Почему же летом “не более”? По двум причинам. Во-первых, потому что повышенное содержание легких газов в бензине способно нарушить систему топливоподачи из-за образования локальных газовых пробок, а во-вторых, чтобы сократить потери бензина за счет испарения. Приходилось ли вам открывать в жаркий летний день канистру с бензином? Если да, то вспомните, как из-под крышки, стоит ее лишь приоткрыть, тотчас выплескивается бензин. Точно так же брызжет шампанское из плохо охлажденной бутылки.

А теперь представьте себе путь бензина от нефтеперерабатывающего завода до автомобильного бака. Его многократно перекачивают из резервуара в резервуар, затем в железнодорожные цистерны, лотом в автоцистерны и т. д. Все процессы транспортировки и хранения бензина ведутся под давлением, таковы требования техники безопасности. Но уплотнения оборудования не идеальны. Бензин то и дело непосредственно соприкасается с атмосферой, при этом происходит его испарение, а значит – потери. Они тем выше, чем больше давление насыщенных паров. Поэтому и нужна стабилизационная колонна, где в случае необходимости из бензина специально удаляют бутан, чтобы этот показатель укладывался в предусмотренные ГОСТом пределы.

Но мы несколько отвлеклись. Итак, на первой колонне выделяется только легкий бензин. Оставшаяся нефть поступает на вторую колонну, где с верха отбирают весь остальной, тяжелый бензин, а с боковых отводов – керосиновую и дизельную фракции. Снизу выделяется мазут.

Тяжелый бензин также стабилизуется на специальной колонне. Керосиновую и дизельную фракции на отдельной колонне освобождают дополнительно от примеси бензиновой фракции. Мазут же поступает в печь, нагревается до 400 °С и подается в куб вакуумной колонны. В зависимости от необходимости его здесь разделяют на вакуум-дистиллят (фракция 350 – 500 °С) и на гудрон, кипящий при температуре выше 500 °С. Иногда вакуум-дистиллят называют вакуум-газойлем.

Вакуум-дистиллят используют для получения котельных топлив. Гудрон же используют для производства асфальта, дорожных и строительных битумов.

Агрегаты первичной перегонки нефти получили название атмосферной или атмосферно-вакуумной трубчатки, поскольку они оборудованы трубчатыми печами для нагрева нефти. Иногда на нефтеперерабатывающих заводах, где переработка мазута не предусмотрена, вакуумная часть отсутствует.

И чтобы закончить с первичной перегонкой, несколько слов о том, как выглядят производственные установки. На современных нефтеперерабатывающих заводах обычно работают атмосферные трубчатки или атмосферно-вакуумные трубчатки мощностью 6 – 8 миллионов тонн перерабатываемой нефти в год. Обычно на заводе таких установок не одна, а две-три.

Первая атмосферная колонна представляет собой сооружение диаметром, например, 7 метров в нижней и 5 метров в верхней части. Высота колонны – 51 метр. По существу, это два цилиндра, поставленные один на другой. И это еще не самая большая подобная установка. Другие колонны, холодильники-конденсаторы, печи и теплообменники также выглядят достаточно внушительно и в то же время элегантно. Дизайнеры поработали и здесь.

Кроме обессоливания, обезвоживания и прямой перегонки на многих нефтезаводах есть еще одна операция переработки – вторичная перегонка. Ее еще называют зачастую четкой ректификацией. Задача этой технологии – получить узкие фракции нефти для последующей переработки. Продуктами вторичной, перегонки обычно являются бензиновые фракции, служащие для получения автомобильных и авиационных топлив, а также в качестве сырья для последующего получения ароматических углеводородов – бензола, толуола и других.

Типовые установки вторичной перегонки и по своему виду, и по принципу действия в общем-то очень похожи на агрегаты атмосферной трубчатки, только они гораздо меньше, можно сказать даже миниатюрны.

Вторичная перегонка завершает первую стадию переработки нефти: от обессоливания до получения узких фракций. По современным понятиям, это даже не полпути. Наступает очередь деструктивных процессов.

В отличие от физических по существу процессов перегонки, здесь уже происходят глубокие химические преобразования. Из одной большой молекулы можно получить несколько малых; прямоцепочечные углеводороды будут превращены в циклические или в разветвленные…

Первый патент на промышленную технологию крекинга взял Дж. Юнг в 1866 году. Называлось это техническое решение так:

“Способ получения керосина из тяжелой нефти перегонкой под давлением”. Термин “крекинг” (от английского слова cracking – расщепление) был введен в обиход позднее.

Первые крекинг-аппараты по существу представляли собой периодически работающие кубы, подобные тем, в которых осуществлялась обычная перегонка. Лишь в 1891 году наши соотечественники, известные инженеры – В. Г. Шухов и С. П. Гаврилов, предложили новое устройство для крекинг-процесса. Это был трубчатый реактор непрерывного действия, где по трубам осуществлялась принудительная циркуляция мазута или другого тяжелого нефтяного сырья, а в межтрубное пространство подавались нагретые топочные газы.

Что же происходит при термическом крекинге? Под воздействием высокой температуры длинные молекулы, например алканов С20, разлагаются на более короткие – от С2 до С18. Углеводороды С8 – С10 – это бензиновая фракция, С15 – дизельная. Вообще при термическом крекинге происходят сложные рекомбинации осколков разорванных молекул с образованием более легких углеводородов. При этом одновременно происходит перераспределение процентного содержания углерода и водорода в сырье и продуктах.

Таким образом, если, например, превращать мазут в легкие бензиновые фракции, содержащие повышенные количества водорода, то одновременно должен образоваться и остаток, богатый углеродом. И такой остаток, действительно, образуется. В нем концентрируются смолы, кокс, серосодержащие соединения и минеральная часть нефти, не отмытая на ЭЛОУ. Этот крекинг-остаток затем обычно используют как компонент котельного топлива, смешивая его с мазутом, оставшимся от прямой перегонки нефти.

С изобретением крекинга глубина переработки нефти увеличилась. Выход светлых составляющих, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо (соляр) повысился с 40-45 до 55-60%. Но главное даже не в этом. Новая технология позволила повнимательнее присмотреться к мазуту, использовать его в качестве сырья для производства масел.

Колесная мазь появилась, наверное, чуть позже, чем само колесо, но тоже достаточно давно. Прямой смысл известного афоризма: “Не подмажешь – не поедешь”, – указывает на один из самых древних способов борьбы с трением.

Сначала для этой цели использовали животные жиры. Затем появился деготь-продукт термической перегонки некоторых сортов древесины. Впоследствии этот же деготь стали гнать из каменного угля. Но промышленная революция, быстрое развитие техники выдвигали все новые задачи. Механизмы вращались все быстрее, транспортные средства все наращивали скорость, а значит, все возрастали требования к смазке. Требовались смазочные масла со все большим спектром свойств: сверхвязкие и сверхтекучие, термостойкие и неосмоляющиеся, противозадирные и противоизносные. А главное – их требовалось с каждым годом все больше. И в конце концов смазочные масла стали делать из нефти.

К тому времени химики выяснили, что углеводороды подходящей структуры имеются в тех фракциях нефти, которые выкипают при температуре выше 350 °С. Правда, эти масляные фракции есть не во всякой нефти, но подходящих сортов тоже набирается достаточно. Больше огорчало специалистов другое: углеводороды масляных фракций имеют сложную структуру, соседствуют по температурам кипения с парафинами, так что разделить их не так-то просто. В поисках наилучшей технологии пришли к перегонке мазута под вакуумом.

В основе такой перегонки лежит известный физический закон, согласно которому с понижением давления снижается и температура кипения жидкостей. Все ведь знают, что высоко в горах вода кипит при температуре ниже 100 °С, и сварить яйцо на Эвересте – проблема. Но то, что в обыденной жизни можно отнести к минусам, в нефтехимической технологии превратилось в плюс.

Если в ректификационной колонне создать вакуум, скажем 1 – 1,5 кПа, то мазут начинает испаряться при температуре ниже 350 °С. Значит, с меньшими затратами тепла и с большей точностью из него можно отогнать те узкие фракции, которые затем будут использованы для производства смазочных масел.

Это в теории. На практике же изготовление масел достаточно сложное, многостадийное производство. Сначала применяют серию очисток – в маслах очень нежелательно присутствие серы, ванадия и других минеральных примесей, имеющихся в исходной нефти. Затем надо очистить масляные фракции от парафинов – хорошее будет масло, если оно будет застывать уже при комнатной температуре.

Полученные парафины раньше использовались для производства свеч. В настоящее время их гораздо чаще используют в бумажной, пищевой и химической промышленности. Парафинированная бумага не боится влаги, хорошо воспринимает типографскую краску и потому применяется для производства высококачественных полиграфических изделий. В парафин также “замуровывают” сыр. А химической переработкой парафинов получают синтетические жирные кислоты, которые незаменимы при производстве моющих средств.

Иногда при переработке тяжелых сортов нефти остаток прямой перегонки нельзя использовать в качестве топочного мазута – это уже гудрон. Содержащиеся в нем смолы делают его настолько вязким, что перекачка, транспортировка и сжигание связаны с очень большими трудностями, особенно зимой, в морозы, когда котельное топливо больше всего и нужно. Чтобы слить его из цистерн, их приходится подогревать паром или прибегать к каким-то другим хитростям.

Так вот, чтобы избежать таких трудностей, для приготовления котельного топлива из гудрона используют не обычный термический крекинг, о котором мы только что говорили, а один из его вариантов – висбрекинг. Это название тоже произошло из английского языка и содержит в себе кусочки сразу трех английских слов: viscosity – вязкость, breack – ломать, разрушать и cracking-расщепление. Таким образом, висбрекинг – это крекинг, специально используемый для снижения вязкости. Проводят его при пониженных температурах и давлениях.

Каталитический крекинг был открыт в 30-е годы нашего Века, когда заметили, что контакт с некоторыми природными алюмосиликатами меняет состав продуктов термического крекинга. Дополнительные исследования привели к двум важным результатам. Во-первых, удалось установить подробности каталитических превращений. Во-вторых, созрела убежденность в необходимости специально готовить катализаторы для таких химических превращений, а не искать их в природе, как это делали поначалу.

Каковы же задачи катализаторов крекинга, если формулировать их, исходя из современных представлений о механизме протекающих реакций? В самом общем виде картина следующая. Катализатор отбирает из сырья и сорбирует на себе прежде всего те молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться, то есть отдавать водород. Образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора. По мере роста непредельности (ненасыщенности связей) происходит полимеризация углеводородов, появляются смолы – предшественницы кокса, а затем и сам кокс. Высвобождающийся водород принимает активное участие в других реакциях, в частности гидрокрекинга, изомеризации и др., в результате чего продукт крекинга обогащается углеводородами не просто легкими, но и высококачественными – изоалканами, аренами, алкиларенами с температурами кипения 80 – 195° С. Это и есть широкая бензиновая фракция, ради которой ведут каталитический крекинга тяжелого сырья. Конечно, образуются и более высококипящие углеводороды фракции дизельного топлива, относящиеся к светлым нефтепродуктам.

Типичные параметры каталитического крекинга при работе на вакуум-дистилляте (фр. 350 – 500 °С): температура 450 – 480 °С и давление 0,14 – 0,18 МПа. В итоге получают углеводородные газы (20%), бензиновую фракцию (50%), дизельную фракцию (20%). Остальное приходится на тяжелый газойль или крекинг-остаток, кокс и потери.

Выход кокса может достигнуть 5%. Это накладывает особые требования на технологию крекинга, потому что по мере закоксовывания активных центров катализатор работает все хуже и в конце концов вообще прекращает выполнять свои функции. Теперь его надо регенерировать. Обычно для этого кокс с катализатора выжигают воздухом при 700 – 730 °С.

Каким требованиям должен отвечать катализатор для подобного процесса? Во-первых, он должен обладать специфическими хемосорбционными свойствами, то есть с разной активностью притягивать и сорбировать на себе различные молекулы нефтяного сырья. Во-вторых, необходима высокая пористость, причем желательно уметь регулировать диаметр и глубину пор. Это позволит упорядочить процесс адсорбции молекул на активных каталитических центрах, осуществить направленные превращения углеводородов, а затем десорбировать с контакта продукты превращения. В-третьих, структура и свойства катализатора должны способствовать организации наиболее эффективного тепло – и массообмена в реакционной зоне – ведь каталитический крекинг процесс термокаталитический, и роль температуры здесь особенно велика. Отсюда требования к механической прочности катализатора.

В целом же роль и задача катализаторов – повышать селективность протекающих химических реакций, увеличивая выход целевого продукта из единицы сырья. Однако применительно к каталитическому крекингу нужно сделать определенные уточнения. Целевым продуктом здесь является не просто бензин, а высокооктановый. Поэтому в самом общем виде селективность каталитического крекинга можно оценить выходом бензиновой фракции с заданным октановым числом.

Первым “рукотворным” катализатором крекинга стал алюмосиликатный формованный катализатор в виде шариков диаметром около 3 мм. В основе его был аморфный алюмосиликат, естественная пористость которого поначалу устраивала нефтепереработчиков. На смену ему пришел микросферический алюмосиликатный катализатор, частицы которого измерялись микронами. Этот пылевидный контакт положил начало использованию в каталитическом крекинге технологии взвешенного (его называют также кипящим или псевдоожиженным) слоя. Технологические усовершенствования позволили за короткий срок реализовать все преимущества, которые могли обеспечить алюмосиликатные катализаторы в части повышения селективности. А дальше дело стало из-за невозможности регулировать и определенньм образом упорядочить структуру алюмосиликата.

Выручили цеолиты. Их еще часто называют молекулярными ситами. Первоначально их применяли для разделения молекул различных углеводородов, используя различия в их пространственной структуре. Цеолиты – это практически те же алюмосиликаты, но при их изготовлении удается регулировать длину пор, их диаметр и количество на единицу объема или поверхности. Кроме того, в кристаллическую решетку алюмосиликатов можно вводить другие элементы (в основном, редкоземельные), которые модифицируют активные центры, находящиеся в определенных точках цеолита. От этого существенно зависят адсорбционные свойства цеолита – какие молекулы и с какой энергией он может адсорбировать в порах или на поверхности и какие деструктивные превращения с ними производить.

Цеолиты – это порядок и регулярность структуры, а значит и свойств. В нефтепереработке быстро оценили новые возможности. Но так как цеолиты значительно дороже алюмосиликатов, то их в чистом виде решили не применять. Это оказалось не только дорого, но и излишне. Достаточно определенным образом нанести цеолит на алюмосиликат, как мы получим нужный эффект в катализе. Так появилось целое семейство цеолитсодержащих катализаторов крекинга, причем в зависимости от назначения, вида сырья, применяемой технологии количество цеолита менялось в широких пределах, но не превышало 15 – 20%.

Вид применяемых катализаторов, способ их регенерации определяет технологию, а значит и аппаратуру каталитического крекинга.

Первые установки работали на таблетированном катализаторе в периодическом режиме. В них и реакция, и регенерация загруженного неподвижного катализатора осуществлялись попеременно в одних и тех же аппаратах. Затем появились более совершенные шариковые катализаторы и установки непрерывного действия. Здесь крекинг и регенерация катализатора осуществляются уже раздельно.

Реактор такой установки представляет собой аппарат колонного типа. Сверху в него через специальное устройство поступает катализатор в виде шариков диаметром 1 – 2 мм. Шарики плотным слоем спускаются вниз, проходя постепенно реакционную зону, зону отделения продуктов крекинга и зону отпарки. Отпарка необходима для удаления углеводородов, прилипших к катализатору. Обработку паром надо делать обязательно, так как затем катализатор поступает в другой аппарат – регенератор, где с него выжигается кокс. Неудаленные углеводороды при этом простони сгорели бы, выход полезных продуктов снизился.

После выжига катализатор ссыпается в загрузочное устройство пневмоподъемника и поднимается по специальному транспортеру в бункер-сепаратор. Дело в том, что при многочисленных перемещениях, выжигах, отпарках часть шариков повреждается, образуются крошка, пыль, и их надо удалить, иначе будут нарушены условия гидродинамики, тепло – и массообмена в реакторе. Это и делают в сепараторе. К регенерированному и отсеянному катализатору добавляют для восполнения потерь свежие шарики и весь цикл повторяется.

Следующий шаг совершенствования технологии – внедрение крекинга в кипящем слое пылевидного катализатора. Его применение стало возможньм благодаря появлению принципиально новых, микросферических катализаторов на основе специально синтезированных цеолитов. Эти катализаторы хороши не только высокой активностью и селективностью. Их отличают также хорошая регенерируемость и высокая механическая прочность.

Технология кипящего или псевдоожиженного слоя основана на физических законах витания микрочастицы в восходящем поток жидкости или газа.

Сырье нагревается в теплообменнике и в специальной печи затем в него добавляют водяной пар, и эту смесь подают катализаторопровод, туда же поступает регенерированный катали затор. Затем смесь попадает в реактор, где над распределительной решеткой образуется кипящий слой катализатора. Крекинг начинается еще в катализаторопроводе, поскольку там поддерживается достаточная температура, и заканчивается в нижней зоне реактора. Затем вся масса за счет давления газов поднимается вверх и попадает в отпарную зону.

В верхней части отпарной зоны имеется перелив для удаления катализатора из реактора, а над нею – отстойная зона. Она снабжена специальными циклонами для дополнительного отделения частиц катализатора.

Закоксованный катализатор тем временем подается на регенерацию. Регенератор представляет собой аппарат, также работающий в режиме кипящего слоя. Правда, здесь псевдоожижение производится воздухом, с помощью которого и происходит выжиг кокса. Основная забота здесь – уберечь катализатор от выноса иначе он попадет вместе с дымовыми газами в атмосферу.

Применение крекинга в кипящем слое позволило резко интенсифицировать процесс, сделать установки более компактными, увеличить их мощность. Так, стандартньми в России являются каталитические комплексы по переработке 2 миллионов тонн сырья в год. Существуют и более мощные установки – до 5 миллионов тонн вакуум-газойля в год, причем реактор такой установки не так уж велик: его диаметр составляет 18 метров.

Впервые гидрокрекинг появился в 50-х годах нашего века. Ему сразу предрекали широкое распространение. Однако с этим вышла задержка, поскольку при производстве бензина выгоднее оказался каталитический крекинг. И лишь с усилением дизелизации, с ростом пассажирской и грузовой реактивной авиации преимущества гидрокрекинга стали проявляться в полной мере.

Сырьем для гидрокрекинга могут быть тяжелые бензины, газойли, тяжелые нефтяные остатки.

Есть страны, полностью лишенные запасов природного газа. А когда возникает нужда в пропане и бутане, то выгоднее оказывается ввозить не их, а тяжелый бензин. И уже на месте его подвергают гидрокрекингу, получая сжиженный газ.

Если нужен бензин и по какой-либо причине нет возможности получить его при помощи каталитического крекинга, используют гидрокрекинг атмосферного газойля. Для этого достаточно одной стадии переработки при давлении 5 МПа и температуре 400 – 410 °С.

Если же переработке подвергается вакуум-дистиллят или другие тяжелые остатки, приходится применять двухступенчатый гидрокрекинг. На первой стадии используют сероустойчивый катализатор, удаляющий вредные примеси, в том числе и соли металлов. Затем уже, во второй ступени, используют активный крекирующий катализатор. А чтобы уберечь катализатор от закоксовывания, в системе циркулирует водород под давлением 15 МПа; благодаря этому смолы – предшественницы кокса переводятся в углеводородные газы.

С точки зрения детонационной стойкости прямогонные бензины тем хуже, чем больше в них линейных и малоразветвленных алканов.

Для получения более разветвленных углеводородов использовали процесс термического риформинга. По сути дела это тот же термический крекинг, только сырьем служат не мазут, а тяжелая фракция прямогонного бензина и температура процесса выше. В результате термической деструкции углеводородов бензин обогащается более высокооктановыми легкими компонентами. Кроме того, значительная часть алканов переходит в алкены, которые, как известно, отличаются неплохими детонационными свойствами.

Однако были у термического риформинга и недостатки. Много исходного сырья превращалось в газ, а продукт все равно имел не такое уж высокое октановое число (70—75 МОЧ). Кроме полезных алкенов в нем оказывалось и достаточное количество нестабильных диенов. Поэтому приходилось применять специальные антиокислители и стабилизаторы, иначе бензин при хранении мутнел, осмолялся.

В общем, термический риформинг не оправдал возлагавшихся на него надежд и был вытеснен каталитическим риформингом.

Реакции ароматизации, лежащие в его основе, были открыты еще в середине 30-х годов.

Эти каталитические превращения позволяют дегидрировать нафтеновые углеводороды в ароматические. Одновременно происходит дегидрирование алканов в соответствующие алкены, эти последние циклизуются тут же в циклоалканы, и с еще большей скоростью происходит дегидрирование циклоалканов в арены. Так, в процессе ароматизации типичное превращение следующее:

Одновременно с этими происходят и другие реакции, например, изомеризации. Это тоже полезное превращение, так как изосоединения повышают октановое число катализата. Побочной, вредной здесь считается реакция гидрокрекинга, когда исходные алканы крекируются в газ.

Перед второй мировой войной были построены и первые установки каталитической ароматизации бензинов. Они работали по принципу гидроформинга, осуществлявшегося с циркулирующим водородным газом под давлением. Вы спросите, что это такое. Вообще говоря, при ароматизации водород образуется постоянно, и его надо отводить. Но при низком давлении водорода катализатор быстро закоксовывается, теряет стабильность, активность и селективность. Бороться с этими неприятными явлениями легче всего, повысив давление водорода в реакционной зоне. Поэтому на первых установках гидроформинга применяли давление порядка 4,5—5 МПа, жертвуя глубиной ароматизации и, соответственно, октановым числом бензина.

Однако в начале 50-х годов было сделано очень важное открытие. Выяснилось, что платина, осажденная на оксид алюминия, является великолепным катализатором риформинга. Применение новых катализаторов позволило снизить рабочее давление повысить температуру, углубить процессы ароматизации и в итоге получить бензин с октановым числом выше 90 ИОЧ.

Первые установки модернизированного процесса, названного платформинг, работали при давлении 2—3 МПа. Затем начался процесс непрерывного совершенствования катализаторов и технологии риформирования прямогонных бензинов. В результате появились полиметаллические катализаторы. В них к платине добавляют рений, кадмий, галлий. Октановое число получающегося бензина приблизилось уже к 100. А кроме того, высокая селективность новых вариантов риформинга обеспечивает и очень высокий выход топлива.

Сырьем каталитического риформинга являются фракции бензина 85—180 °С. Более легкая часть “отрезается”, так как в условиях риформинга она не ароматизуется и в лучшем случае является балластом. Но в ней присутстствуют низкооктановые н-пентан С5Н12 и н-гексан С6Н14.

В наше время много машин используют дизельное топливо. Требуется все большее и большее количество дизельного топлива. Происходит широкое вовлечение в переработку средних (дизельных) фракций нефти. А это, в свою очередь, невозможно, без дальнейшего совершенствования процессов гидроочистки и гидрокрекинга.

Эти процессы имеют особую важность для России. Ведь мы вынуждены иметь дело преимущественно с сернистыми и высокосернистыми тяжелыми сортами нефти.

Известно, что все сераорганические соединения не выдерживают обработки под давлением водорода на катализаторах. Они распадаются с образованием углеводородов и сероводорода Н2S. Сероводород в обычных условиях находится в газообразном состоянии и при нагревании нефтепродукта выделяется из него. Его поглощают водой в колоннах орошения и затем превращают либо в элементарную серу, либо в концентрированную серную кислоту.

Такой процесс осуществляют на гидрирующих катализаторах с использованием алюминиевых, кобальтовых и молибденовых соединений. При давлении 4 – 5 МПа и температуре 380 – 420 °C содержание серы, особенно в светлых нефтепродуктах, можно таким образом свести до тысячных долей.

Могут спросить, кому это нужно? Зачем доводить содержание примесей в бензине до такой жесткой нормы? Все дело в последующем использовании. Известно, например, что чем жестче режим каталитического риформинга, тем выше выход высокооктанового бензина при данном октановом числе или выше октановое число при данном выходе катализата. В результате увеличивается выход октан-тонн – так называется произведение количества катализата риформинга или любого другого компонента на его октановое число. Вот об увеличении октан-тонн продукта по сравнению с сырьем и заботятся нефтепереработчики в первую очередь. В этом смысле повышение жесткости любого вторичного процесса есть благо. В риформинге жесткость определяется снижением давления и повышением температуры. При этом полнее и быстрее идут реакции ароматизации. Но повышение жесткости лимитируется стабильностью катализатора и его активностью. Сера, будучи каталитическим ядом, отравляет катализатор по мере ее накопления на нем. Отсюда понятно: чем меньше ее в сырье, тем дольше катализатор будет активным при повышении жесткости. Как в правиле рычага: проиграешь на стадии очистки – выиграешь на стадии риформинга.

Обычно гидроочистке подвергают не всю, скажем, дизельную фракцию, а только ее часть. Ведь этот процесс не так уж дешев. Кроме того, у него есть еще один недостаток: эта операция практически не изменяет углеводородный состав фракций.

Как только в нефтепереработке появились термические процессы, возникла проблема кокса. Он выделялся в объеме реакторов, оседал на стенках оборудования, покрывал поверхности нагревательных печей и теплообменников. Долгое время его использовали в лучшем случае в качестве топлива.

Но вот настало время электрохимических и электротермических процессов. Для электролитных ванн алюминиевых заводов, для различных электрометаллургических печей потребовались электроды. Их делали, да и сейчас зачастую делают из графита. Но всех потребностей природным графитом не удовлетворить, а иногда графитовые электроды не вполне соответствуют требованиям технологии производства металлов. В связи с этим появились электроды из нефтяного кокса. Они быстро завоевали большую популярность, особенно в цветной металлургии.

Первые установки коксования представляли собой большие металлические кубы с внешним обогревом от специальной печи. В куб загружали сырье (тяжелые нефтяные остатки типа тяжелого крегинг-газойля), температуру поднимали до 500 °С, и в течение определенного времени происходило превращение нефтяного сырья в кокс, естественно, без доступа воздуха. Длительность операции определялась выделением летучих. Затем кокс из куба выгружали.

Есть и другие конструкции. Так называемые полупериодические установки замедленного коксования в необогреваемых камерах оборудованы двумя камерами. В одну подают нагретое примерно до 5000 °С сырье, которое выдерживают в течение 24 часов без доступа воздуха и без дополнительного подогрева. Кокс образуется из нагретого сырья, формируется в виде аморфной массы, и после “созревания” его выгружают. В это время начинают заполнять вторую камеру.

Нефтяной кокс, по какой бы технологии он ни был получен, нуждается в прокаливании, так как содержание летучих в нем строго лимитируется. Если их больше нормы, то при высоких рабочих температурах электроды начинают вспучиваться и растрескиваться. До последнего времени прокалка кокса осуществлялась на электродных заводах, но сейчас эту операцию взяли на себя нефтепеработчики. Они теперь отвечают за содержание не только летучих, но и влаги, серы, золы, а также за механическую прочность и гранулометрический состав выпускаемого кокса: с размером кусков свыше 25 мм, 6-25 мм и 0 – 6 мм, с учетом нужд различных потребителей.

Надо сказать, что при переработке нефти образуется достаточно много углеводородных газов от метана СH4 до бутанов С3Н8 включительно. Источник номер один – прямая перегонка. Выход газов здесь зависит исключительно от степени стабилизации нефти на промыслах или при транспорте. И еще подчеркнем, что в газах атмосферно-вакуумной трубчатки почти нет метана, мало, этана и на 80 – 85% они состоят из пропана и бутанов.

Совсем другую картину представляют газы вторичных процессов: крекинга, риформинга, гидроочистки, изомеризации. Во всех этих процессах молекулы углеводородов претерпевают термическую, каталитическую или термокаталитическую деструкцию. Поэтому в газах этих процессов неизбежно присутствует метан. Далее, если термокаталитические процессы проводятся не под давлением водорода, то в газах обязательно присутствуют алкены, а иногда и алкины С2 – С4. Именно поэтому на НПЗ непредельные газы термического и каталитического крекинга, термического риформинга, висбрекинга собирают и перерабатывают отдельно от газов каталитического риформинга, гидроочистки, изомеризации, гидрокрекинга. В этих последних кроме углеводеродов в большом количестве содержится водород.

Разделение газов значительно отличается от разделения нефти. Сначала весь газовый поток сжимают и охлаждают. В первом контуре охлаждения используют воздух и воду. Здесь при давлении 0,5 МПа и температуре 35 °С происходит конденсация части газов С3 – С4. Получившуюся газожидкостную смесь прокачивают через колонну с бензином. Сконденсировавшиеся молекулы пропана и бутана растворяются в нем (абсорбируются).

Насыщенный газом бензин из абсорбера затем поступает на десорбцию, то есть из него при соответствующих давлениях и температурах выделяют растворенные газы.

Оставшуюся же часть исходной газовой смеси продолжают сжимать и охлаждать. Сначала это делают в аммиачном или фреоновом цикле (температура до -40 °С), далее в этановом или этиленовом (-80 °С), а при необходимости идут и еще дальше, применяя метановый холодильный цикл с температурой ниже -100 °С и давлением порядка 4 МПа.

Так поступают с газами нефтепереработки. Подобные же циклы газофракционирования используют и для переработки попутного газа, выделяемого на промыслах. Не случайно первые газоперерабатывающие заводы очень часто назывались газобензиновыми. Они и в самом деле разделяли сырье на сухой газ (смесь метана и этана), сжиженные газы С3 – С4 и газовый бензин.

Такие маломощные заводики с простейшим оборудованием как ни странно, сохранились и поныне. Они давно сосуществую с мощными нефтеперерабатывающими заводами примерно так же, как сосуществуют крупные плавбазы и маленькие сейнера. Иногда газобензиновые заводы даже монтируют на большегрузных прицепах и баржах, и они по мере надобности кочуют с промысла на промысел.

Дело в том, что попутный газ кончается на месторождении, как правило, гораздо раньше, чем нефть. Так что его надо использовать сразу, пока он есть. И тут мобильные газобензиновые заводики как нельзя более кстати. А нефть уж можно перерабатывать на современном нефтеперерабатывающем предприятии, которое и строится и работает потом достаточно долго.

Ну, а как быть с чисто газовыми месторождениями? Для их использования тоже созданы специализированные предприятия. Чаще всего природный газ – это метан с незначительными добавками этана. Иногда природа делает подарки, добавляя в метан ценнейший гелий, так нужный многим отраслям техники. Но гораздо чаще встречаются неприятные сюрпризы – в виде примесей диоксида углерода и сероводорода.

Понятно, что такие кислые газы надо тотчас отделять от основного сырья. Иначе трубопроводы не спасут никакие антикоррозийные мероприятия. В многоступенчатой системе такой газ подвергается сорбционной отмывке водой, щелочью, специальными растворителями. Потом на основе выделенного сероводорода получают серную кислоту или чистую серу.

Иногда бывает, что в залежи находится не газ, а газожидкостная смесь метана и высших углеводородов, предшественников нефти. Иногда в качестве таковых присутствуют даже алканы, циклоалканы и арены. Представляете, дизельное топливо равномерно распределено в метановой залежи на глубине нескольких километров при давлении в десятки мегапаскалей и температуре в сотни градусов!

Но добыть это топливо не так уж просто. Газоконденсатные месторождения различаются содержанием и фракционным составом жидкой части. Когда пласт протыкают скважинами, давление в нем начинает падать. Физико-химические свойства смеси при этом меняются, она расслаивается, и жидкость скапливается на дне линзы. Если из залежи просто откачивать газ, то скорость расслаивания быстро возрастает, и жидкие углеводороды из смеси быстро растекаются, навсегда оставаясь в недрах. При сегодняшнем развитии техники поднять на поверхность их не удается.

Чтобы таких потерь не было, поступают следующим образом. Газ из конденсатных месторождений поступает в абсорберы. Из него под давлением вымывают тяжелые углеводороды. А затем часть сухого газа под давлением подают обратно в залежь. Этим путем давление в пласте регулируется так, чтобы предотвратить расслоение смеси.

Конечно, все это требует дополнительных расходов, но затраты окупаются сторицей. Месторождение одновременно дает и газ, и дизельное топливо.

Каким образом в дальнейшем используют природный газ, вы, наверное, уже знаете. Прежде всего это прекрасное топливо для промышленных котельных и обычных газовых плит. Кроме того, выделяемый из природного газа этан – прекрасное химическое сырье. Из него делают этилен, а из того, в свою очередь, сотни разнообразных вещей, нужных народному хозяйству.

. Вот так перерабатывают нефтезаводские, попутные и природные газы. Ресурсы их велики, однако используются до сих пор они не полностью. В целом из газов извлекается для дальнейшего использования около 65% бутанов, 35 – 40% пропана и менее 8% этана. Так что резервы тут есть, и немалые!

Http://www. erudition. ru/ref/id.24165_1.html

Использование: Экзамен, 06.2001, шк. № 119, г. Новосибирск, оценка: отлично, проверила: Седова О. В.

Что же такое нефть? Теплотехник ответит, что это прекрасное, высококалорийное топливо. Но химик возразит: нет! Нефть – это сложная смесь жидких углеводородов, в которых растворены газообразные и другие вещества. И чтобы перечислить все продукты, получаемые из нефти, нужно потратить несколько листов, так как их уже несколько тысяч.

Еще Д. И. Менделеев заметил, что топить печь нефтью все равно, что топить ее ассигнациями.

Историческая справка. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907). Русский химик, открывший периодический закон химических элементов, разносторонний ученый, педагог и общественный деятель. Получил образование на отделении естественных наук физико-математического факультета Главного Педагогического Института в Петербурге, курс которого окончил в 1855 г. с золотой медалью. Защитил множество магистерских и докторских диссертаций, читал лекции в качестве доцента. Среди его трудов – фундаментальный работы по химии, химическим технологиям, физике, метрологии, воздухоплаванию, сельскому хозяйству, экономики, народному просвещению. Написал труд «Основы химии». В 1869 г открыл периодический закон химических элементов.

Нефть (от перс. neft) – горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли и являющаяся важнейшим полезным ископаемым.

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами. Если она находится под давлением газов, то поднимается по скважине на поверхность Земли. По запасам нефти наша страна занимает одно из ведущих мест в мире.

Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Она немного легче воды и практически в ней не растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нет определенной температуры кипения.

Нефть сильно варьирует по цвету (от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной) и по плотности (от легкой 0,65-0,70 г/см3, до тяжелой 0,98-1,05 г/см3).

Начало кипения нефти обычно выше 280С. температура застывания колеблется от +300 до –600С и зависит в основном от содержания парафина (чем его больше, тем температура застывания выше). Теплоемкость нефти 1,7-2,1 кДж/кг; теплота сгорания 43,7-46,2 мДж/кг; диэлектрическая проницаемость2-2,5; электрическая проводимость 2.10-10-0,3.10-18 ом-1.См-1.

Вязкость изменяется в широких пределах и зависит от химического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтосмолистых веществ). Температура вспышки нефти колеблется от –35 до 1200С в зависимости от фракционного состава и давления насыщенных паров. Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифр технологической классификации нефти.

В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный и количественный состав. Так, например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской нефти. Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.

Представляя собой жидкость, более легкую, чем вода, нефть разных мест, иногда даже и соседних, различна по многим свойствам: цвету, плотности, летучести, температуры кипения. Однако любая нефть это жидкость почти нерастворимая в воде и по элементарному составу содержащая преимущественно углеводороды с подмесью небольшого количества кислородных, сернистых, азотистых и минеральных соединений, что видно не только по элементарному составу, но и по всем свойствам углеводородов. В бакинской (апшеронской) нефти Марковников и Оглоблин нашли от 86,6 до 87,0% углерода и от 13,1 до 13,4% водорода…

Историческая справка. Оглоблин Николай Николаевич (1852-?). Русский историк – археограф. Служил архивариусом при Московском архиве Министерства Юстиции. Автор исследований «Обозрение историко-географических материалов 17 и 18 века». Его обозрения архивных материалов по истории Сибири печатались в журналах «Русская старина», «Исторический вестник», «Книговедение».

Историческая справка. Марковников Владимир Васильевич (1837-1904). Русский химик, ученик Бутлерова. Основные научные труды посвятил развитию теории химического строения, исследованию нефти и нефтенов. Защитил магистерскую диссертацию «Об изомерии органических соединений», на основе воззрений Бутлерова вывел правило Марковникова. В 1870-х получил все предсказанные теорией строения изомерные двухосновные кислоты общей формулы C3H6(CO2H)2. впервые получил соединения с семи и восьмичленными циклами, изучал механизм реакции этерификации, окисление замещенных циклических кетонов и др. Исследовал соляные озера России.

…В пенсильванской нефти С. К. Девилль нашел 83-84% углерода, 13,7-14,7% водорода, в рангунской (в Бирме) 83,8% углерода и 12,7% водорода, в огайской Мабери нашел только 83,6-85,8% углерода и 13,05-14,6% водорода. Недостающее до 100 отвечает содержанию кислорода, серы, азота, воды и минеральных подмесей. Количество серы в некоторых сортах нефти едва составляет несколько сотых % (например, в обыкновенной зеленой бакинской нефти всего 0.06%). Азота всегда мало, обыкновенно меньше 0,2%. Минеральных подмесей (золы) еще меньше и пока не известен ни один случай. Когда количество их доходило бы до 0,1%. Поэтому, за вычетом суммы всех других составных начал, в сырой нефти надо принимать от 1 до 4% кислорода. Это следует из того, что в нефти содержатся органические (жирные и близкие к ним) кислоты, так как они содержат кислород. Различия в элементарном составе, как видно, не велики, несмотря на значительную разность свойств. Однако все-таки разность состава сказывается в том, что на 12 грамм (атомное количество) углерода в американской нефти около 1,95 грамм водорода, а в бакинской только 1,82. Это доказывает, что во всей массе нефти содержится всегда меньше водорода, чем в углеводородах состава СnH2n (потому что для них на 12 частей углерода приходятся 2 части водорода), и что от этого состава бакинская нефть дальше, чем американская, что подтверждается и знакомством с углеводородами, извлекаемыми из нефти.

Историческая справка. Сент – Клер Девилль Шарль (1814-1876). Французский химик, член Парижской АН (с 1861 г.). в 1849 получил азотный ангидрид (действием хлора на сухой нитрат серебра). В 1854 создал первый промышленный способ получения алюминия. Разработал методы очистки сырой платины и выделения ее остатков.

Составными началами нефти, помимо небольшой подмеси кислородных, сернистых и других соединений, являются углеводороды, смесь которых входит в состав различных очищенных продуктов, получаемых из нефти и находящих разнообразное применение. Основным способом для отделения друг от друга, как этих промышленных продуктов (всевозможных смесей), так и самостоятельных в химическом смысле углеводородов, содержащихся в нефти и ее продуктах, является перегонка, основанная на разной упругости пара разных жидкостей при одной и той же температуре.

Нефть содержит смесь углеводородов разных рядов, преимущественно средних между жирными и ароматическими. Первые точные исследования были сделаны в этом отношении около 1860 года Пелузом и Кагуром во Франции, Шорлеммером в Англии и Уарреном в Америке преимущественно над легкими углеводородами (бензином) пенсильванской нефти…

Историческая справка. Карл Шорлеммер (1834-1892). Немецкий химик-органик, глава Лондонского королевского общества. Работал в Оуэнском колледже в Манчестере. Основные работы посвящены исследованиям предельных углеводородов. Доказал равнозначность четырех валентных углеводородов (1868). Предложил систематику органических соединений и создал на ее основе учебник. Имеет также труды по истории органической химии. Был прогрессивным общественным деятелем.

…Они показали, что в ней содержатся предельные (жирные) углеводороды СnH2n+2, начиная от газообразных (CH4 всегда сопровождает нефть), растворенных в нефти и затем все с высшими n, например, в лигроине и бензин от C5H12 до C8H18, в керосине сверх того и высшие от С9Н20. Сверх того уже первые исследователи указали в нефти содержание углеводородов с меньшим количеством водорода из рядов CnH2n, СnH2n-2 и т. д. Но при исследовании русской нефти профессором Марковниковым были обнаружены преобладающими углеводороды из ряда нафтенов СnH2n. В начале 1880-ых годов Менделеев, извлек из разных образцов бензина бакинской нефти пентан С5Н12 и тем самым доказал, что и в нашей бакинской нефти содержатся предельные углеводороды. В природной нефти содержатся и углеводороды рядов СnH2n-2 и СnH2n-4, а также и ароматические углеводороды, хотя и в очень малом количестве.

Таким образом, главную массу всех видов нефти образует смесь предельных СnH2n+2 углеводородов с нафтенами СnH2n с подмесью СnH2n-2 до СnH2n-6, преобладают же особенно в русской нефти нафтены, а предельных углеводородов более в американской. Этому утверждению не противоречат даже самые высококипящие твердые углеводороды (парафин, церезин), получаемые из нефти и продуктов с нею сходственных (горный воск и др.). При этом и все явления, сопровождающие перегонку нефти, полностью объясняются.

Истоки современных представлений о происхождении нефти возникли в XVIII – начале XIX века. М. В. Ломоносов заложил гипотезы органического происхождения нефти, объясняя ее образование воздействием «подземного огня» на «окаменелые уголья», в результате чего, по его мнению, образовывались асфальты, нефти и «каменные масла». Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана

Историческая справка. Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). Первый русский ученый – естествоиспытатель мирового значения, человек энциклопедических знаний, разносторонних интересов и способностей, один из основоположников физической химии, поэт, заложивший основы современного литературного языка, художник, историк, поборник отечественного просвещения и развития самостоятельной русской науки.

Развитие химии, эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные М. Бертло (1866 год), Г. Биассоном (1871), послужили отправной точкой для развития гипотезы минерального происхождения.

Историческая справка. Пьер Эжен Марселен Бертло (1827-1907). Французский химик и общественный деятель. Синтезировал огромное число органических соединений, относящихся к различным классам. Взаимодействием глицерина и жирных кислот получил (1853-1854) аналог природных жиров, доказал возможности их синтеза. Его работы: синтезы метана, этилена, бензола. Исследовал скорости образование сложных эфиров из спиртов и кислот.

Д. И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. За прошедшее столетие накопилось огромное количество химических, геохимических и геологических данных, проливающих свет на проблему происхождения нефти. В настоящее время преобладающая часть ученых — химиков, геохимиков и геологов — считает наиболее обоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеются ученные, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования.

Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислородо-, серо – и азотосодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ — C, H2, CO, CO2, CH4, H2O и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.

Д. И. Менделеев считал, что основой процесса образования углеводородов является взаимодействие карбидов глубинных металлов с водой, которая проникает по трещинам с поверхности на большую глубину. Схема процесса представлялась следующим образом:

Д. И. Менделеева, поднимались затем в верхнюю холодную часть земной коры, где они конденсировались и накапливались в пористых осадочных породах. Карбиды металлов в то время в глубинных породах еще не были известны. В настоящее время предположение Д. И. Менделеева подтвердилось, в глубинных породах найдены карбиды ряда элементов (Fe3C, TiC, Cr2C3, WC, SiC). Но крупных скоплений они не образуют; это мельчайшие (доли миллиметра) редко встречающиеся и рассеянные в породах минеральные выделения. Поэтому процесс образования углеводородов в огромных количествах, которые известны в природе, с этих позиций объяснить очень трудно. Не вызывает сомнений сейчас также, что вода с поверхности по трещинам на большие глубины поступать не может. Но это и не существенно, флюидная фаза глубинных пород в определенных условиях содержит воду, поэтому в принципе ее взаимодействие с карбидами возможно. Вполне вероятно и образование простейших углеродах, однако вряд ли это возможно в больших количествах.

В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута гипотеза космического происхождения нефти. Суть ее сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.

В первой половине XX века интерес к гипотезе минерального происхождения нефти в основном был потерян. Поиски нефти велись во всем мире, исходя из представлений о ее органическом происхождении.

С 1950 года снова начал возрастать интерес к минеральной гипотезе, причиной чего была, по-видимому, недостаточная ясность в ряде вопросов органической концепции, что и вызвало ее критику. Наибольшую известность получили представления Н. А. Кудрявцева. Они заметно изменялись во времени, но сущность их заключаются в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли из смеси H2COCO2 и CH4 в результате реакций прямого синтеза углеводорода из CO и Н2:

А также полимеризация радикалов =CH, ‑CH2, CH3. Предполагалось, что образование углеводородов происходит из реакционной смеси в раздробленных глубинными разломами участках литосферы. Прорыв находящихся под высоким давлением углеводородов вверх, в осадочную толщу, приводит к образованию залежей нефти и газа.

В поисках доказательств абиогенного синтеза нефти некоторые исследователи обращались к промышленным процессам получения синтетических топлив (типа синтеза Фишера – Тропша). Однако по мере углубления знаний о строении нефти отчетливо выявились глубокие различия в составе природных и синтетических углеводородных смесей. Последние практически не содержат широко представленных в нефти сложно построенных углеводородных молекул, насыщенных структурных аналогов компонентов живого вещества — жирных кислот, терпинов, стиролов и т. д.

Ряд аргументов сторонников минерального происхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Е. Б. Чикалюк попытался определить температуру нефтеобразования по соотношению между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованию термодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температура нефтеобразования составила 450-900ºC, что соответствует температуре глубинной зоне 100-160 км в пределах верхней мантии Земли.

Однако для той же нефти расчет по другим изомерным парам дает другие значения температуры, совершенно нереальные в условиях земной коры и мантии. В настоящее время доказано, что изомерные углеводороды нефти являются неравновесными системами. С другой стороны, расчеты термодинамических свойств углеводородов в области очень высоких давлений весьма условны из-за необходимости прибегать к сверхдальним экстраполяциям.

В принципе в глубинных условиях Земли при наличии С и Н2 синтез СН4, его гомологов, а, может быть, и некоторых более высокомолекулярных соединений вполне возможно и происходит. Но пока нет достаточных ни теоретических, ни экспериментальных данных, которые могли бы однозначно доказать возможности минерального синтеза такой сложной и закономерной по составу системы углеводородов, азото-, серо – и кислородосодержащих соединений какой является природная нефть, которая обладает оптической активностью и весьма сходна по многим признакам на молекулярном и изотопном уровнях с живым веществом организмов и биоорганическим веществом осадочных пород.

Геологические доказательства минеральной гипотезы — наличие следов метана и некоторых нефтяных углеводородов в глубинных кристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов, проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам и т. п. — являются косвенными и всегда допускают двойную трактовку.

Внедряющиеся в земную кору глубинные породы расплавляют и ассимилируют осадочные породы с имеющимся в них биогенным органическим веществом, жерла вулканов также проходят через осадочные толщи, причем иногда регионально нефте-газоносные, поэтому находимые в них СН4 и некоторые другие нефтяные углеводороды могли образоваться не только в результате минерального синтеза, но и при термической деструкции захваченного биогенного органического вещества осадочных пород или при поступлении нефти в осадочные породы уже после остывания магматических пород. Но главное доказательство состоит в большом сходстве химических и геохимических показателей многих углеводородных и неуглеводородных соединений нефти с аналогичными компонентами живого вещества организмов и биогенного органического вещества современных осадков и древних осадочных пород.

Гениальная догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород начала получать подтверждение в конце XIX— начале XX веков при проведении экспериментальных химических и геологических исследований.

Энглер (1888 г.) при перегонке сельдевого жира получил коричневого цвета масла, горючие газы и воду. В легкой фракции масел содержались углеводороды от С5 до С9, во фракции больше 300ºС парафины, нафтены, олефины и ароматические углеводороды. Возникла гипотеза образования нефти из жиров животного происхождения.

Историческая справка. Энглер Карл Освальд (1842-1925). Немецкий химик-органик. Окончил Фрейбургский университет. Профессор университета в Галле (с 1872 г.) и высшей технической школы в Карлсруэ (1876-1919). Основные труды по химии и технологии нефти, предложил ряд приборов для ее исследований. Член-корр. Петербургской АН (с 1913).

В 1919 году Н. Д. Зелинский подвергнул перегонке озерный сапропелевый ил, почти нацело состоявший из растительного материала — остатков планктонных водорослей с высоким содержанием липидов…

Историческая справка. Зелинский Николай Дмитриевич (1861-1953). Русский химик – органик, академик АН СССР (с 1929 г.). Герой Социалистического труда (с 1945 г). Один из основоположников учения об органическом катализе. Был в Санкт – Петербурге директором Центральной Лаборатории Министерства финансов (также заведующим кафедрой в Политехническом Институте). Научная деятельность очень разносторонняя: работы по химии тиофена, стереохимии органических двуосновных кислот, электропроводности в неводных растворах, химии углеводородов и органическому катализу. в 1895-1907 впервые синтезировал ряд циклопентановых и циклогексановых углеводородов, послуживших эталонами для изучения химических свойств нефтяных фракций. В 1915 успешно использовал окисные катализаторы при крекинге нефти.

…При этом были получены кокс, смолы, газ и пирогенетическая вода. Газ состоял из СН4, СО2, Н2 и Н2S. Смола содержала бензин, керосин и тяжелые смолистые вещества. В бензине были обнаружены алканы, нафтены и арены; в керосине преобладали циклические полиметиленовые углеводороды. Полученная смесь углеводородов во многом была сходна с природной нефтью, тяжелые фракции обладали оптической активностью.

Оптическая активность — одно из фундаментальных свойств, общих для живого вещества, продуктов его преобразования и природных нефти. При минеральном синтезе углеводородов возникают рацемические смеси, не обладающие оптической активностью, поскольку они не содержат равное количество лево – и правовращающихся молекул, что выгодно с позиций термодинамики (такая смесь характеризуется максимумом энтропии).

Для живой природы, напротив, характерна зеркальная асимметрия: все биогенные аминокислоты — левые, сахара — правые зеркальные изомеры. Оптическая асимметрия органических молекул — достаточное основание для утверждения о наличии живого вещества или продуктов его посмертного преобразования. С этих позиций оптически активная нефть может быть только продуктом биосферы, а не минерального синтеза. Оптическая активность нефти связана главным образом с углеводородами типа тритерпанов и стеранов.

Получение оптически активных нефтеподобных продуктов при перегонке органического вещества планктонных водорослей послужило основой для гипотезы происхождения нефти из растительного материала. Этому способствовали и геологические исследования. При поисках и разведке нефтяных месторождений геологи уже в XIX веке стали отмечать частую приуроченность нефтяных залежей к древним морским отложениям, обогащенным сапропелевым органическим веществом, которые были названы нефте-материнскими.

Начиная с работ А. Д. Архангельского (1927 г.) и П. Д. Траска (1926 — 1932 гг.) развернулись исследования органического вещества современных осадков и древних осадочных пород. Значительное влияние на направление исследований оказал И. М. Губкин

Историческая справка. Губкин Иван Михайлович (1871-1939). Советский геолог, создатель современной геологической Академии АН СССР. В 1917-18 командирован в США для изучения нефтяной промышленности. Председатель Особой Комиссии по Курской Магнитной Аномалии. С 1930 в Московской горной Академии заведующий кафедрой геологии и нефтяных месторождений. Основные труды по геологии нефти. В труде «Учение о нефти» 1932 г. изложил свои представления о происхождении нефти, условиях формировании нефтяных месторождений. Разработал вопросы первичности и вторичности нефтяных залежей, миграции нефти и газа, классификация нефтяных залежей и закономерность их распределения. Работы о задании нефтяной базы между Волгой и Уралом изложены в «Урало-Волжская нефтеносная область».

…Он подчеркивал, что широкое региональное распространение месторождений нефти в осадочных толщах заставляет отбросить любые возможные экзотические источники для образования нефти и считать, что источником нефти может быть только широко распространенное в осадочных породах рассеянное органическое вещество смешанного растительно-животного происхождения.

Детальные исследования выявили все большие черты сходства между углеводородами рассеянного органического вещества осадочных пород, названных Н. Б. Вассоевичем микронефтью, и нефти из ее месторождений…

Историческая справка. Вассоевич Николай Брониславович (1902-?). русский геолог, член-корр. АН СССР. В 1924-40 изучал геологическое строение и нефтегазоносность Сев. Кавказа, Грузии, Азербайджана и севера Сибири. В 1940-63 работал во Всесоюзном нефтяном научно – исследовательском институте, где занимался основными проблемами литологии и нефтяной геологии. Был заведующим кафедрой геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ. Его основные труды были по методике изучения флишевых отложений, а также по теории осадочно-миграционного (органического) происхождения нефти.

…Особое значение имело открытие в нефти, унаследованных от животного вещества биомолекул («химических ископаемых», по аналогии с палеонтологическими).

Важными «биогенными метками» являются свойственные живому веществу многие изопреноидные углеводороды, возникновение которых связывают с фитолом — периферическим структурным элементом молекулы хлорофилла. Благодаря большому сходству в молекулярной структуре между стероидами и стеранами, тритерпеноидами и тритерпанами живого вещества и нефти, их присутствие является надежным показателем органического генезиса нефти.

По стереохимическим особенностям нефтяные стераны и тритерпаны все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений, что связано с изменениями при термическом превращении пространственного строения одного или нескольких хиральных центров биомолекул. Пентоциклические тритерпены встречаются в основном в наземных растениях. В органическом веществе морских осадочных пород и в нефти распространены тетрациклические углеводороды – стераны, свойственные сине-зеленым планктонным водорослям, которые явились одним их основных биопродуцентов при накоплении сапропелевого органического вещества в морских осадков в течение всего геологического времени.

К унаследованным биогенным структурам относятся и нормальные алканы. Содержание их в нефти достигает 10-15, а иногда и 30% . свидетельством образования н-алканов из биогенных жирных кислот являются случаи преобладания в малопреобразованных нефти н-алканов с нечетным числом атомов углеводородов над «четными». Для живого вещества и образованного из него органического вещества осадков всегда характерно преобладание жирных кислот с четным числом атомов углерода.

Постепенное сглаживание этих первичных генетических признаков до примерно одинаковой концентрации «четных» и «нечетных» н-алканов и в органическом веществе нефти материнских пород и нефтезалежей происходит по мере нарастания глубины и температуры в недрах вследствие вторичных реакций.

Таким образом, по многим признакам на молекулярном уровне и наличию «биомаркеров» прослеживается связь между живым веществом организмов, органическим веществом осадочных нефте-материнских пород и нефти в залежах. Суммарное количество унаследованных от живого вещества биогенных молекулярных структур иногда достигает в нефти 30% от их массы.

Детальное изучение состава и распределения «биомаркеров» в органическом веществе осадочных пород и в нефти позволяет не только утверждать органическое происхождение нефти, но даже определять для конкретных залежей, из каких именно отложений в них поступали нефтяные углеводороды при формировании месторождений.

Известно, что нефть распределена в осадочных толщах неравномерно, и это также понятно с позиций органической концепции ее образования. Исходная для нефти органическое вещество накапливалось в осадках в течение геологического времени неравномерно. Максимумам его накопления в девонских, юрско-меловых и третичных отложениях соответствуют максимальные массы образовавшихся рассеянных нефтяных углеводородов в нефте-материнских отложениях этого возраста и максимумы запасов нефти в открытых месторождениях.

Таким образом, все химические, геохимические и геологические данные с несомненностью свидетельствуют об органическом происхождении нефти.

Известно, что при нагревании сапропелевых сланцев до 150-170º С начинается слабое термическое разложение термического вещества, приводящее к повышению выхода экстрактивных веществ; при 200º С их образуется заметно больше, а при 370-400º С после нагревания в течение 1 часа уже до 60-80% органического вещества сланцы переходят в растворимое состояние. Образуется много асфальтово-смолистых веществ, содержащих все основные классы нефтяных углеводородов, а также газы (СO2, CH4, H2S) и пирогенетическая вода.

В принципе тот же самый процесс термического (или термокаталитического) разложения происходит и в природных условиях при погружении содержащих сапропелевое органическое вещество отложений под накапливающиеся над ними более молодыми осадками. Только в природных условиях он протекает крайне медленно, со скоростью погружения осадков обычно от 50-100 до 300 м/млн. лет. Опускание на глубину 2-3 км, характеризующуюся большей части залежей образовавшийся нефти и температурой до 150-160ºС осуществляется за время от 10 до 60 млн. лет. Такой очень медленный природный «технологический» процесс термического превращения органического вещества с подъемом температуры на один градус Цельсия за 60-400 тыс. лет трудно себе представить, однако проведенные исследования подтверждают, что в природных условиях он действительно реализуется очень широко во многих впадинах, заполненных мощными толщами накопленных осадков. Детальные геолого-геохимические исследования позволили ученым проследить последовательные стадии этого процесса.

Балансовые расчеты термического превращения сапропелевого органического вещества и процессов эмиграции нефтяных углеводородов по полученным экспериментальным данным позволили создать теоретическую количественную модель образования нефти. Главная фаза нефтеобразования характеризуется максимальной скоростью генерации нефтяных углеводородов, обычно в глубинном диапазоне 2-3 км при температуре от 80-90 до 150-160ºС. При низком геотермическом градиенте, медленном нарастании температуры с глубиной главной фазы нефтеобразования реализуется в более глубокой зоне, примерно до 6-8 км. Общее количество образующихся битуминозных веществ и нефтяных углеводородов превышает 30%, а количество эмигрировавшей в пористые пласты коллекторы нефти достигает 20% от исходной массы сапропелевого органического вещества.

Всплывание нефти, вынесенной из глинистых нефте-материнских пород в водонасыщенные пористые пласты, приводит постепенно к образованию ее скоплений (залежей) в наиболее приподнятых участках пластов (на антиклинальных структурах). Процесс нефтеобразования и формирования ее залежей на этом заканчивается.

Цель нефтеразведки – выявление, геолого-экономическая оценка и подготовка к разработке залежей нефти. Нефтеразведка производится с помощью геологических, геофизических, геохимических и буровых работ в рациональном сочетании и последовательности.

На первой стадии поискового этапа в бассейнах с не установленной нефтегазоносностью либо для изучения слабо исследованных тектонических зон или нижних структурных этажей в бассейнах с установленной нефтегазоносностью проводятся региональные работы. Для этого осуществляются аэромагнитная, геологическая и гравиметрическая съемки, геохимические исследования вод и пород, профильное пересечение территории электро – и сейсморазведкой, бурение опорных и параметрических скважин. В результате устанавливаются районы для дальнейших поисковых работ.

На второй стадии производится более детальное изучение нефтегазоносных зон путем детальной гравиразведки, структурно-геологической съемки, электро – и сейсморазведки, структурного бурения.

Производится сравнение снимков масштабов 1:100.000 – 1:25.000. уточняется оценка прогнозов нефтегазоносности, а для структур с доказанной нефтегазоносностью, подсчитываются перспективные запасы.

На третьей стадии производится бурение поисковых скважин с целью открытий месторождений. Первые поисковые скважины бурятся на максимальную глубину. Обычно первым разведуется верхний этаж, а затем более глубокие. В результате дается предварительная оценка запасов.

Разведывательный этап – завершающий в геологоразведочном процессе. Основная цель – подготовка к разработке. В процессе разведки должны быть оконтурены залежи, определены литологический состав, мощность, нефтегазонасыщенность. По завершению разведочных работ подсчитываются запасы и даются рекомендации о вводе месторождения в разработку. Эффективность поиска зависит от коэффициента открытий месторождений – отношением числа продуктивных площадей к общему числу разбуренных поисковым бурением площадей.

Почти вся добываемая в мире нефть, извлекается посредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеет герметичную систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми. Добыче нефти при помощи буровых скважин предшествовали примитивные способы: сбор ее на поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, посредством колодцев.

Сбор нефти с поверхности водоемов – это, очевидно, первый по времени появления способ добычи, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефти в России, с поверхности реки Ухты начат Ф. С. Прядуновым в 1745 г. В 1858 на полуострове Челекен нефть собирали в канавах, по которым вода стекала из озера. В канаве делали запруду из досок с проходом воды в нижней части: нефть накапливалась на поверхности.

Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти, впервые описаны итальянским ученым

Ф. Ариосто в 15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В 1833 –1845 г. г. нефть добывали из песка на берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы.

Добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро. Подробное описание колодезной добычи нефти в Баку дал немецкий натуралист Э. Кемпфер. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или укреплялись деревом.

Добыча нефти посредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначале наряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинами земляные амбары добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена Глубоконасосная эксплуатация, которую в 1874 г применили на нефтепромыслах в Грузии, в 1876 в Баку. В 1886 г В. Г. Шухов предложил Компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897г. Более совершенный способ подъема нефти из скважины – Газлифт – предложил в 1914 г М. М. Тихвинский.

Процесс добычи нефти, начиная от притока ее по пласту к забоям скважин и до внешней перекачки товарной нефти с промысла, можно разделить условно на 3 этапа.

ü Движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин.

ü Движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности – эксплуатация нефтяных скважин.

ü Сбор нефти и сопровождающих ее газа и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.

Под разработкой нефтяного месторождения понимается осуществление процесса перемещения жидкостей и газа в пластах к эксплуатационным скважинам. Управление процессом движения жидкостей и газа достигается размещением на месторождении нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, количеством и порядком ввода их в эксплуатацию, режимом работы скважин и балансом пластовой энергии. Принятая для конкретной залежи система разработки предопределяет технико-экономические показатели. Перед забуриванием залежи проводят проектирование системы разработки. На основании данных разведки и пробной эксплуатации устанавливают условия, при которых будет протекать эксплуатация: ее геологическое строение, коллекторские свойства пород (пористость, проницаемость, степень неоднородности), физические свойства жидкостей в пласте (вязкость, плотность), насыщенность пород нефти водой и газом, пластовые давления. Базируясь на этих данных, производят экономическую оценку системы, и выбирают оптимальную.

При глубоком залегании пластов для повышения нефтеотдачи в ряде случаев успешно применяется нагнетание в пласт газа с высоким давлением.

Извлечение нефти из скважин производится либо за счет естественного фонтанирования под действием пластовой энергии, либо путем использования одного из нескольких механизированных способов подъема жидкости. Обычно в начальной стадии разработки действует фонтанная добыча, а по мере ослабления фонтанирования скважину переводят на механизированный способ: газлифтный или эрлифтный, глубинонасосный (с помощью штанговых, гидропоршневых и винтовых насосов).

Газлифтный способ вносит существенные дополнения в обычную технологическую схему промысла, так как при нем необходима газлифтная компрессорная станция с газораспределителем и газосборными трубопроводами.

Нефтяным промыслом называется технологический комплекс, состоящий из скважин, трубопроводов, и установок различного назначения, с помощью которых на месторождении осуществляют извлечение нефти из недр Земли.

На месторождениях, разрабатываемых с помощью искусственного заводнения, сооружают систему водоснабжения с насосными станциями. Воду берут из естественных водоемов с помощью водозаборных сооружений.

В процессе добычи нефти важное место занимает внутрипромысловый транспорт продукции скважин, осуществляемый по трубопроводам. Применяются 2 системы внутрипромыслового транспорта: напорные и самотечные. При напорных системах достаточно собственного давления на устье скважин. При самотечных движение происходит за счет превышения отметки устья скважины над пометкой группового сборного пункта.

При разработке нефтяных месторождений, приуроченных к континентальным шельфам, создаются морские нефтепромыслы.

Первый завод по очистке нефти был построен в России в 1745 г., в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле. В Петербурге и в Москве тогда пользовались свечами, а в малых городах – лучинами. Но уже тогда во многих церквях горели неугасаемые лампады. В них наливалось гарное масло, которое было не чем иным, как смесью очищенной нефти с растительным маслом. Купец Набатов был единственным поставщиком очищенной нефти для соборов и монастырей.

В конце XVIII столетия была изобретена лампа. С появлением ламп возрос спрос на керосин.

Очистка нефти – удаление из нефтепродуктов нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел.

Химическая очистка производится путем воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способом является очистка 92-92% серной кислотой и олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов.

Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов), ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов.

При Адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого воздуха с адсорбентами или фильтрацией продукта через зерна адсорбента.

Каталитическая очистка – гидрогенизация в мягких условиях, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений.

Братья Дубинины впервые создали устройство для перегонки нефти. С 1823 г. Дубинины стали вывозить фотоген (керосин) многими тысячами пудов из Моздока внутрь России. Завод Дубининых был очень прост: котел в печке, из котла идет труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой – холодильник, пустая – приемник для керосина.

В Америке впервые опыты по перегонке нефти осуществил в 1833 г. Силлиман.

На современном заводе вместо котла устраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для приёма продуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

Нефть состоит из смеси различных веществ (главным образом углеводородов) и потому не имеет определённой точки кипения. На трубчатках нефть подогревают до 300-325о. При такой температуре более летучие вещества нефти превращаются в пар.

Печи на нефтеперегонных заводах особые. С виду они похожи на дома без окон. Выкладываются печи из лучшего огнеупорного кирпича. Внутри, вдоль и поперёк, тянутся трубы. Длина труб в печах достигает километра.

Когда завод работает, по этим трубам с большой скоростью – до двух метров в секунду – движется нефть. В это время из мощной форсунки в печь устремляется пламя. Длина языков пламени достигает нескольких метров.

При температуре 300-325о нефть перегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить, углеводороды начинают разлагаться.

Нефтяники нашли способ перегонки нефти без разложения углеводородов.

Вода кипит при 100о тогда, когда давление равно атмосфере, или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть, например, и при 60о. Для этого надо лишь понизить давление. При давлении в 150 мм термометр покажет всего 60о.

Чем меньше давление, тем скорее закипает вода. То же самое происходит с нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферного давления кипят только при 500о. Следовательно, при 325о эти углеводороды не кипят.

А если снизить давление, то они закипят и при более низкой температуре.

На этом законе основана перегонка в вакууме, т. е. при пониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется или под атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двух частей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называются атмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты: бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум. Неиспарившихся частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем при атмосферной.

Дружнее происходит испарение нефти, когда в установку вводится пар.

Сложна и интересна работа ректификационной колонны. В этой колонне происходит не только разделение веществ по их температурам кипения, но одновременно производится дополнительное многократное кипячение конденсирующейся жидкости.

Колонны делаются очень высокими – до 40 м. Внутри они разделяются горизонтальными перегородками – тарелками – с отверстиями. Над отверстиями устанавливаются колпачки.

Смесь углеводородных паров из печи поступает в нижнюю часть колонны.

Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизу колонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток и увлекает с собой все лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонны стекает освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а пары одолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

Сначала превращаются в жидкость пары с высокими температурами кипения. Это будет соляровая фракция, которая кипит при температуре выше 300о. Жидкий соляр заливает тарелку до отверстий. Парам, идущим из печи, теперь приходится пробулькивать через слой соляра.

Углеводороды, кипящие при температуре ниже 300о, отрываются от него и летят вверх колонны, на секцию керосиновых тарелок.

В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённых на секции. Через все тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают через слой сконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие с верхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата.

Принципиальная технологическая схема установки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Аппараты 1, 3 – атмосферные ректификационные колонны; 2 – печи для нагрева нефти и мазута; 4 – вакуумная ректификационная колонна; 5 – конденсаторы – холодильники; 6 – теплообменники.

Линии: I – нефть; II – легкий бензин; III – отбензиненая нефть; IV – тяжелый бензин; V – керосин и газойль; VI – водяной пар; VII – мазут; VIII – газы разложения;

В колонне непрерывно идёт сложная, кропотливая работа. Углеводороды собираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы углеводородов в колонне имеются свои секции и свой выход.

Углеводороды сгруппируются в своей секции только тогда, когда в них не будет углеводородов других температур кипения.

Когда они соберутся вместе, они из колонны выходят в холодильник, а из холодильника – в приёмник.

Из самых верхних секций колонны идёт не бензин, а пары бензина, так как температура вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Пары бензина идут сначала в конденсатор.

Здесь они превращаются в бензин, который направляется также в холодильник, а затем в приёмник.

Выход бензина из нефти можно значительно увеличить (до 65-70 %) путем расщепления углеводородов с длинной цепью, содержащихся, например, в мазуте, на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой. Такой процесс называется крекингом (от англ. Crack – расщеплять).

Крекингом называется процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Крекинг изобрел русский инженер В. Г. Шухов в 1891 г. В 1913 г изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается на крекинг – заводах.

Историческая справка. Владимир Григорьевич Шухов (1853-1939). Строитель и механик, нефтяник и теплотехник, гидротехник и судостроитель, ученый и изобретатель. По проектам Шухова было построено более 500 стальных мостов. Шухов впервые предложил использовать вместо сложных шарниров простые соединения на заклепках. Чрезвычайно интересны работы Шухова по сооружению металлических сетчатых оболочек. Изобрел крекинг нефти. Нефтепроводы, по которым нефть перекачивается, также сделаны по его формулам. Резервуары для хранения нефти также его заслуга.

Наши нефтяники часто рассказывают о судебной тяжбе двух американских фирм. Около 25 лет назад американская фирма «Кросса» обратилась в суд с жалобой на то, что фирма «Даббса» присвоила себе ее изобретение – крекинг. Фирма «Кросса» требовала с другой большую сумму денег за «незаконное» использование изобретения. Суд встал на сторону «Кросса». Но на суде адвокат фирмы «Даббса» заявил, что крекинг изобретен не той и не другой фирмой, а русским инженером Шуховым. Шухов тогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы и спросили, чем он может доказать, что крекинг изобретен им. Шухов вынул из стола документы, из которых было ясно, что свой крекинг Шухов запатентовал еще 35 лет назад до тяжбы этих двух фирм.

Аппаратура крекинг – заводов в основном та же, что и для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Но режим переработки другой. Сырье тоже другое. Процесс расщепления ведется при более высоких температурах (до 6000 С), часто при повышенном давлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие.

Мазут густ и тяжел, его удельный вес близок к единице. Это потому, что он состоит из сложных и крупных молекул углеводородов. Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородов распадаются на более мелкие, а из мелких углеводородов как раз и составляются легкие нефтяные продукты – бензин, керосин.

При крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг – заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы.

Одним из таких катализаторов является специально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии – в виде пыли – вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на их поверхности. Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором. Этот вид крекинга широко распространен.

Катализатор потом отделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путем на ректификацию и в холодильники, а катализатор – в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются.

Процесс крекинга происходит с разрывом углеводородных цепей и образованием более простых предельных и непредельных углеводородов, например:

Выделившийся в процессе крекинга этилен широко используется для производства полиэтилена и этилового спирта.

Расщепление молекул углеводородов протекает по радикальному механизму. Вначале образуются свободные радикалы:

Свободные радикалы химически очень активны и могут участвовать в различных реакциях. В процессе крекинга один из радикалов отщепляет атом водорода (а), а другой – присоединяет (б):

А) CН3 – (СН2)6 – СН2 . СН3 – (СН2)5 – СН=СН2 + НО

Расщепление молекул углеводородов протекает при более высокой температуре (470-5500 С). Процесс протекает медленно, образуются углеводороды с неразветвленной цепью атомов углерода.

В бензине, полученном в результате термического крекинга, наряду с предельными углеводородами, содержится много непредельных углеводородов. Поэтому этот бензин обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки.

В бензине термического крекинга содержится много непредельных углеводородов, которые легко окисляются и полимеризуются. Поэтому этот бензин менее устойчив при хранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя. Для устранения этого вредного действия к такому бензину добавляют окислители.

Расщепление молекул углеводородов протекает в присутствии катализаторов и при более низкой температуре (450-5000 С).

Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина. По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительно быстрее, при этом происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, т. е. образуются углеводороды с разветвленной цепью атомов углеродов.

Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает еще большей Детонационной стойкостью, ибо в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов.

В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации в нем не протекают. Такой бензин более устойчив при хранении.

Риформинг – (от англ. Reforming – переделывать, улучшать) промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобразуются. Сырьем служит бензинолигроиновая фракция нефти.

До 30-х годов 20 века риформинг представлял собой разновидность термического крекинга и проводился при 5400 С для получения бензина с октановым числом 70-72.

С 40-х годов риформинг – каталитический процесс, научные основы которого разработаны Н. Д. Зелинским, А также В. И. Каржевым, Б. Л.

Его проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3-4 реакторов при t 350-5200 С, в присутствии различных катализаторов: платиновых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и др. во избежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения коксом, риформинг осуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. В результате риформинга бензиновых фракций нефти получают 80-85 % бензин с октановым числом 90-95, 1-2% водорода и остальное количество газообразных углеводородов. Из трубчатой печи под давлением нефть подается в реакционную камеру, где и находится катализатор, отсюда она идет в ректификационную колонну, где разделяется на продукты.

Большое значение имеет риформинг для производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола и др.). Ранее основным источником получения этих углеводородов была коксовая промышленность.

В настоящее время нефтехимия дает почти четверть всей химической продукции. Нефть – ценнейшее природное ископаемое, открывшее перед человеком удивительные возможности «химического перевоплощения». Всего производных нефти насчитывается уже около 3 тысяч.

Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Ее доля в общем потреблении энергоресурсов непрерывно растет. Нефть составляет основу топливно-энергетических балансов всех экономически развитых стран.

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Вначале от нее отделяют растворенные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефть нагревают. Первыми переходят в газообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. Таким образом можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают три основные фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению. Основные фракции нефти следующие:

1. Фракция, собираемая от 400 до 2000 С, – Газолиновая фракция бензинов – содержит углеводороды от С5Н12 до С11Н24. При дальнейшей перегонке выделенной фракции получают: Газолин (от 400 до 700 С), Бензин (от 700 до 1200 С) – Авиационный, автомобильный и т. д.

2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 1500 до 2500 С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30. Лигроин применяется как горючее для тракторов.

3. Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26 до С18Н38 с температурой кипения от 1800 до 3000С. керосин после очистки используется в качестве горючего для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

5. Мазут – остаток от перегонки. Содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. Мазут также разделяют на фракции:

B) Смазочные масла (авиатракторные, авиационные, индустриальные и др.),

Из некоторых сортов нефти получают Парафин (для производства спичек, свечей и др.). После отгонки остается Гудрон. Его широко применяют в дорожном строительстве.

Менделеев говорил о нефти, что она является ценным сырьем для производства многих органических продуктов.

Http://guildi. ru/referaty_po_fizike/referat_neft_i_sposoby_ee_pererabotki. html

Нефть – это вязкая маслянистая жидкость, темно-коричневого или почти черного цвета с характерным запахом, обладающая слабой флюоресценцией, более легкая (плотность 0,73-0,97г/см3), чем вода, почти нерастворимая в ней. Нефть сильно варьирует по плотности (от легкой 0,65-0,70 г/см3, дотяжелой 0,98-1,05 г/см3).

Нефть – это горная порода. Она относится к группе осадочных пород вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. Мы привыкли считать, что порода – это твердое вещество, из которого состоит земная кора и более глубокие недра Земли. Оказывается, есть и жидкие породы, и даже газообразные. Одно из важных свойств нефти – способность гореть.

Нефть представляет собой сложнуюсмесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержатся сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Для производства многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами применяют методы разделения нефти на фракции и группы углеводородов, а также изменения ее химическогосостава. Различают первичные и вторичные методы переработки нефти:

К первичным относят процессы разделения нефти на фракции, когда используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов – перегонка нефти;

Ко вторичным относят процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов, предназначенные для изменения еехимического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов удается получить нефтепродукты заданного качества и в больших количествах, чем при прямой перегонке нефти.

Актуальность темы данной работы заключается в том, что в настоящее время открыто до 700 и эксплуатируется около 200 нефтяных и газоконденсатных месторождений. По разведанным запасам природного газа наша страна вышла напервое место в мире, составляют они более 22 трлн. м3. Наиболее крупные нефтяных месторождения находятся на севере Тюменской области, начинается разработка нефтяных и газоконденсатных месторождений в Томской области. Знание современных методов получения информации и научных основ необходимо для рационализации природного газа.

Цель данной работы – проанализировать процесс первичной переработки нефти. Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

Рассмотреть назначение и характеристика процесса переработки нефти;

Проанализировать физические основы подготовки и первичной переработки нефти;

Структруно работа состоит из введения, основной части, заключения и списка использованной литературы.

Добытая из промысловых скважин нефть содержит попутный газ, песок, ил, кристаллы солей, а также воду, в которой растворены соли, преимущественно хлориды.

Попутные и растворенные газы отделяются от нефти в системе тра­пов-газосепараторов за счет последовательного снижения давления – от давления в скважине до атмосферного. После этого в нефти еще ос­таются растворенные газы (до4 % мас.).

В трапах одновременно с отделением газа происходит и отстой сы­рой нефти от механических примесей и основной массы промысловой воды. Поэтому эти аппараты на промыслах называют отстойниками. Отсюда нефть поступает на промысловые электрообессоливающие ус­тановки.

В основе процесса обезвоживания лежит разрушение нефтяных эмульсий, которые образуются при добыче.

Http://www. skachatreferat. ru/referaty/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0-%D0%9D%D0%B5%D1%84%D1%82%D0%B8/85158957.html

Признаки Н. на современной терр. респ. были обнаружены еще в 18 в. В 1753 баш. старшина Надыр Уразметов, его сын Юсуп Надыров, их компаньоны Асля и Хозя Мозяковы из д. Надыровка (бывш. Уфим. у.) заявили о том, что "по Соке реке по обе стороны выше Сергеевска городка вверх. подле горы Сарт-Ата, при которой маленькое озеро и в том озере имеется нефть черная. . повыше той речки Козловки земля, на которой удобно построить нефтяной завод". На сохранившейся самой древней карте Урало-Волжского нефт. р-на нанесены пункты нефтедобычи и з-да Уразметовых. В 1760 поступили сообщения от уфим. купца Санеева и баш. старшины Якшембетова об открытии нефт. м-ний на р. Инзер. Через 3 года о Н. на той же реке сообщили баш. старшины Урманчи Минглибаев и Якшимбет Урасов. П. С.Паллас, посетив места, указанные в прошении Надыра Уразметова, писал, что башкиры употребляли ". смолистую воду не только для полоскания и питья во время молочницы во рту и чириев в горле, но и рачительно собирали самую нефть". И. И.Лепехин, осмотрев места, указанные башкирами, обнаружил "небольшой ключик, состоящий из горной нефти", а также "густой асфальт, истекающий в р. Белую".

Во 2-й пол. 19 в. самарский помещик И. Я.Малакиенко и амер. промышленник Л. Шандор бурили скважины и строили шахты по берегам Волги, Сока и Шешмы на терр. нынешней Самарской обл., а Никеров и Попов – в р-не д. Нижне-Буранчино в Башкирии. Однако эти поиски велись без учета геол. строения р-нов и закончились полной неудачей. В кон. 19 в. частные предприниматели арендовали земли для поисков Н. вблизи дд. Кусяпкулово, Ишимбаево, Нижне-Буранчино. Стерлитамакский городской голова А. Ф.Дубинин в 1900 обратился в Горный департамент с просьбой рассмотреть вопрос "о возможности поставки за счет казны разведок на Н. в р-не д. Ишимбаево". В 1901, после проверки результатов разведочных работ возле д. Нижне-Буранчино, геолог А. А.Краснопольский пришел к выводу "о невозможности глубоким бурением получить в Нижне-Буранчино нефтяной фонтан". В 1911-14 промышленник А. И.Срослов арендовал земли от д. Ишимбаево до д. Кусяпкулово с целью разведки нефт. залежей. Заложенная им шахта глуб. 12,7 м пересекла 2 слоя насыщенных Н. пород. Однако в 1916 геолог А. П.Замятин, осмотревший р-н д. Ишимбаево, подтвердил вывод Краснопольского о полной бесполезности поисков Н. в этом р-не. В 1910-14 нек-рые р-ны Урало-Поволжья были объектом пристального внимания нефт. фирмы "Нобель". Представители фирмы объезжали р-ны и заключали договора с крестьянскими сел. обществами о запрещении ими каких бы то ни было геол. и горн. работ на их землях. И. М.Губкин пришел к убеждению, что на склонах Уральского хр. есть залежи нефти. Его прогноз подтвердил – нефт. фонтан из скважин, пробуренных на калийную соль в р-не Верхне-Чусовских городков Пермской обл. в апр. 1929. В р-н д. Ишимбаево была организована эксп. под рук. А. А.Блохина для изучения геол. строения р-на. В авг. 1931 были получены первые нефтепроявления, а 16 мая 1932 из скв. 702 ударил фонтан, выбросивший на поверхность в теч. 4 ч. ок. 50 т нефти. В 1933 геол. партия под рук. геолога К. Р.Чепикова проводила съемочные работы в Туймазинском р-не, была выявлена обширная антиклинальная структура, названная "Муллинской". Чепиков указывал, что эта структура является наиб. отчетливой для вост. периферии Сокского р-на. В 1936 на этой пл. были заложены 3 глубокие скважины, одна из к-рых в 1937 вскрыла нефтенасыщенные песчаники визейского яруса нижнекам.-уг. возраста. В 1939 пром. приток Н. был получен из нижележащих известняков турнейского яруса ниж. карбона. В дек. 1937 вблизи южн. склона вост. массива в Ишимбаево была заложена разведочная скважина, назначение к-рой состояло в том, чтобы закончить оконтуривание вост. массива. В янв. 1938 скважина показала наличие подъема поверхности артинских известняков, принадлежащего новому нефтеносному массиву, получившему назв. "Южный". В мае 1937 в Туймазинском р-не респ. была обнаружена Н. на глуб. 1150 м в более древних отложениях (низ кам.-уг. системы), чем в Ишимбаево (сакмарский ярус и артинский ярус перми). Добыча Н. из залежей нижнекам.-уг. возраста на м-нии составляла ок. 250 т/сутки. Значит. ее ч. сжигалась в котельных на буровых. В 1938 геологом И. В.Бочковым была предпринята попытка бурения на глуб. отложений девонского периода. Однако при забое 1500 м бурение было прекращено, хотя для вскрытия огромных по запасам залежей девонской нефти оставалось пробурить всего 150 м. Большой вклад в открытие девонской Н. внес М. В.Мальцев. В 1943 была заложена скважина – 100, открывшая в сент. 1944 залежи в песчаных пластах Д-I и Д-II Туймазинского м-ния. Открытие девонской Н. коренным образом изменило перспективу не только Туймазинского м-ния, но и всей вост. окраины европейской ч. страны. Был резко увеличен объем глубокого поисково-разведочного бурения на нефть и газ. Открыли м-ния: Бавлинское (1946), Серафимовское (1949), Шкаповское (1953), Арланское (1955) и т. д. Всего в респ. открыто ок. 200 нефт. и 10 газовых м-ний. Добыча Н. ведется в 27 р-нах респ., достигла максимума в 1967 – 47,8 млн. т. (см. Нефтегазодобывающая промышленность). Пробурено ок. 40 тыс. скважин разл. глуб. (до 5112 м) и назначения. В связи с выработкой запасов осн. высокопродуктивных м-ний добыча нефти и газа постепенно снижается (16,5 млн. т в 1995). Большой вклад в открытие м-ний внесли геологи Блохин, Р. С.Билалов, А. Я.Виссарионова, Мальцев, Т. М.Золоев, Н. И.Мешалкин, Ф. С.Куликов, А. А.Трофимук, К. Р.Тимергазин, Г. П.Ованесов, Н. И.Ключников, Н. Н.Лисовский, К. С.Баймухаметов, геофизики Н. К.Юнусов, С. Н.Миролюбов; буровики Ф. Г.Ефремов, С. И.Кувыкин и др.

Совр. высокопроизводительные нефтегазоперерабат. произ-ва оснащены кр. и сложными по конструкции аппаратами и машинами, способными функционировать в условиях низких т-р, глубокого вакуума и высоких давлений (до 20 Мпa при гидрокрекинге нефт. сырья) и часто в агрессивных средах. Пром. переработка нефти на совр. НПЗ осуществляется путем сложной многоступенчатой физ. и хим. переработки на отд. или комбинированных технолог. установках, предназначенных для получения большого ассортимента нефтепродуктов. Перед переработкой поступающая с промыслов нефть с содержанием солей 100-700 мг/л и воды менее 1% масс. подвергается на НПЗ глубокой очистке от солей до содержания менее 3 мг/л и от воды до менее 0,1% масс. на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ). Технолог. процессы НПЗ подразделяются на физ. (т. н. первичные) и хим. (вторичные). Физическими процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) или удаление из фракций или остатков нефти нежелательных групповых хим. компонентов. В химических процессах переработка нефт. сырья осуществляется путем хим. превращений с получением новых продуктов. Хим. процессы на совр. НПЗ подразделяются: 1) по способу активации хим. реакций – на термич. и каталитич.;2) по типу протекающих в них хим. превращений – на деструктивные, гидрогенизац. и окислительные. Головным процессом переработки нефти (после ЭЛОУ) является атмосферная перегонка, на к-рой отбираются топливные фракции (бензиновые, осветительного керосина, реактивного и дизельного топлив) и мазут, используемый либо как компонент котельного топлива, либо как сырье для последующей глубокой переработки. Топливные фракции атмосферной перегонки далее подвергаются облагораживанию (гидроочистке от гетероатомных соед.), а бензины – каталитич. риформингу с целью повышения их качества или получения индивид. ароматич. углеводородов-сырья нефтехимии: бензола, толуола, ксилолов и др. Из мазута путем вакуумной перегонки получают широкую фракцию (350-500 о С) вакуумного газойля – сырья для последующей переработки на установках каталитич. крекинга или гидрокрекинга с получением компонентов моторных топлив, узкие дистиллятные масляные фракции, направляемые далее на последующие процессы очистки (селективная очистка, депарафинизация и др.). Остаток вакуумной перегонки – гудрон – служит при необходимости для остаточных масел или как сырье для глубокой переработки с получением дополнит. кол-ва моторных топлив, нефт. кокса, дорожного и строит. битума или же в качестве компонента котельного топлива. Из хим. процессов наиб. распространение получили гидроочистка, риформинг и каталитич. крекинг. Гидроочистка используется для повышения качества моторных топлив путем удаления (гидрогенолиза) сернистых, азотистых и кислородных соед. и гидрирования олефинов сырья в среде водорода на алюмокобальт – или никельмолибденовых катализаторах (при т-ре 300-400 о С и давлении 2-4 Мпа). В процессе каталитич. ри-форминга, проводимого при т-ре 500 о С, давлении 1-4 Мпа в среде водорода на алюмоплатиновом катализаторе, осуществляются преим. хим. превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в аромат., в результате существенно повышается октановое число (достигая до 100 пунктов) продукта. Каталитич. крекинг, проводимый при т-рах 500-550 о С без давления на цеолитсодержащих катализаторах, является наиб. эффективным, углубляющим нефтепереработку процессом, поскольку позволяет из высококипящих фракций мазута (вакуумного газойля) получить до 40-60% высокооктанового компонента автобензина, 10-25% жирного газа, используемого, в свою очередь, на установках алкилирования или произ-вах эфиров для получения высокооктановых компонентов авиа – или автобензинов.

Вклад в разработку теор. основ, совершенствование и техн. перевооружение технолог. процессов и аппаратов, создание и внедрение высокоинтенсивных ресурсо – и энергосберегающих технологий, активных и селективных катализаторов, в решение проблем углубления переработки нефти и оптимизации качества нефтепродуктов внесли ученые Уфим. гос. нефтяного технического университета, Баш. н.-и. института проблем нефтепереработки и НПЗ республики. В нач. развития нефтехимпереработки Башкортостана (50-60-е гг.) комплексные иссл. по разл. аспектам теории и технологии термодеструктивных процессов глубокой переработки нефти (термич. крекинга и коксования) проводились А. Ф.Красюковым, М. Е.Левинтером и З. И.Сюняевым. В последующие годы н.-и. работы по проблеме углубления нефтепереработки продолжили Р. Н.Гимаев, С. А.Ахметов, Ю. М.Абызгильдин, Г. Г.Валявин и М. М.Ахметов. Иссл. по разработке новых сортов и рациональному использованию нефтепродуктов проводились Сюняевым, П. Л.Ольковым и Л. В.Долматовым. Вклад в разработку теории и в совершенствование технологии каталитич. процессов и катализаторов нефтепереработки внесли Р. М.Масагутов, Левинтер, Ж. Ф.Галимов, М. А.Танатаров, Н. Х.Валитов и А. Ф.Ахметов. На основании многолетних иссл. Б. К.Марушкиным, А. А.Кондратьевым, М. З.Максименко, К. Ф.Богатых были разработаны и внедрены в нефтегазопереработку респ. и страны ресурсо – и энергосберегающие процессы ректификации и экстракции, а также эффективные контактные устройства массообменных процессов. По внедрению достижений науки в произ-во и техн. перевооружению технолог. процессов нефтегазопереработки значительный вклад внесли производственники-нефтепереработчики Д. Ф.Варфоломеев, Г. Г.Теляшев, И. В.Егоров, Р. М.Усманов и А. Ф.Махов.

Http://cwetochki. ru/ref-referat-pererabotka-nefti. html

Современные процессы переработки нефти направлены на использование богатейшего химического потенциала нефти, обусловленного широким групповым составом углеводородов и гетероатомных соединений. Для получения нужных органических веществ, повышения качества моторных топлив и их очистки от вредных примесей в промышленности нефтяные фракции и индивидуальные углеводороды подвергают термическому (термический крекинг, пиролиз, коксование), термокаталитическому (каталитический крекинг, каталитический риформинг, изомеризация, алкилирование) воздействию и гидрогенизации (гидроочистка и гидрокрекинг).

Цель переработки нефти — производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив и сырья для последующей химической переработки.

Современные процессы переработки направлены на использование богатейшего химического потенциала нефти, обусловленного широким групповым составом углеводородов и гетероатомных соединений.

Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов определяется физико-химическими свойствами нефти, уровнем развития техники нефтепереработки и потребностями в товарных нефтепродуктах данного экономического района.

По топливному варианту нефть перерабатывают в основном на моторные и котельные топлива. При одной и той же мощности завода по нефти топливный вариант переработки отличается наименьшим числом технологических установок и низкими капиталовложениями.

По топливно-масляному варианту переработки нефти наряду с топливами получают смазочные масла. Для производства смазочных масел обычно подбирают нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций (фракции, выкипающие выше 350°С).

Этот вариант переработки нефти отличается от предыдущих вариантов большим ассортиментом нефтехимических продуктов и в связи с этим наибольшим числом технологических установок и высокими капиталовложениями. Нефтехимический вариант переработки нефти представляет собой сложное сочетание предприятий, на которых помимо выработки высококачественных моторных масел и топлив не только проводится подготовка сырья (олефинов, ароматических, нормальных и изопарафиновых углеводородов и др.) для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются сложнейшие физико-химические процессы, связанные с производством азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, моющих средств, фенола, ацетона, спиртов.

Извлеченная из скважин сырая нефть содержит попутные газы (50–100 м 3 /т), пластовую воду (200–300 кг/т) и растворенные в воде минеральные соли (10–15 кг/т), которые отрицательно сказываются на транспортировке, хранении и последующей переработке ее. Поэтому, подготовка нефти к переработке обязательно включает следующие операции:

— удаление попутных (растворенных в нефти) газов или стабилизация нефти;

На крупных месторождениях нефти эти операции объединены в единую систему, включающую сбор, транспортировку и обработку нефти, газа и воды. На рис. 7.2 представлена подобная система.

Сырая нефть из скважин 1 под собственным давлением направляется к групповым замерным установкам (ГЗУ) 2, в которых нефтяной газ отделяется от жидкости и замеряются количества этих продуктов. Затем газ вновь смешивается с нефтью и водой и полученная смесь подается по коллектору (длиной до 8 км) 3 в дожимную насосную станцию 4, где газ отделяется от нефти. Газ поступает на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) 5, а частично дегазированная нефть направляется на установку подготовки нефти (УПН) 6. На УПН проводятся операции окончательной дегазации, обессоливания и обезвоживания нефти. Газ далее направляется на ГПЗ, а вода — на установку очистки 7. Очищенная вода закачивается насосами 8 в нефтяной пласт через нагнетательные скважины 9. Обессоленная и обезвоженная нефть из УПН поступает в герметизированные резервуары 10, из которых насосами перекачивается в установку «Рубин» 11 для определения качества и количества нефти. При удовлетворительном результате нефть подается в товарные резервуары 12 и из них в магистральный нефтепровод 13, транспортирующий нефть на нефтеперерабатывающие заводы. При неудовлетворительном качестве подготовки нефти она возвращается из установки «Рубин» в УПН.

В настоящее время разрабатываются методы магистральной транспортировки газонасыщенных нефтей, то есть доставки потребителю нефти и газа по одному трубопроводу. Это позволяет уменьшить расход энергии на перекачку продукта за счет снижения его вязкости и более полно утилизировать попутные нефтяные газы.

Стабилизация нефти. Сырая нефть содержит значительное количество растворенных в ней легких углеводородов C1 — C4. При транспортировке и хранении нефти они могут выделяться, вследствие чего состав нефти будет меняться. Чтобы избежать потери газа и вместе с ним легких бензиновых фракций и предотвратить загрязнение атмосферы, эти продукты должны быть извлечены из нефти до ее переработки. Подобный процесс выделения легких углеводородов из нефти в виде попутного газа называется стабилизацией нефти. В зависимости от условий стабилизацию нефти осуществляют методом сепарации непосредственно в районе ее добычи на замерных установках, дожимных станциях и УПН (рис. 1), или на газоперерабатывающих заводах (рис. 1).

В первом случае попутный газ отделяют от нефти многоступенчатой сепарацией в сепараторах-газоотделителях (траппах), в которых последовательно снижаются давление и скорость потока нефти. В результате происходит десорбция газов, совместно с которыми удаляются и затем конденсируются летучие жидкие углеводороды, образуя «газовый конденсат». При сепарационном методе стабилизации в нефти остается до 2% углеводородов состава C1 — C4.

Обессоливание и обезвоживание нефти. Удаление из нефти солей и воды происходит на промысловых установках подготовки нефти и непосредственно на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ).

В обоих случаях процессы обессоливания и обезвоживания нефти связаны с необходимостью разрушения эмульсий, которые образует с нефтью вода. При этом, на промыслах разрушаются эмульсии естественного происхождения, образовавшиеся в процессе добычи нефти, а на заводе — искусственные эмульсии, полученные при многократной промывке нефти водой для удаления из нее солей. После обработки содержание воды и хлоридов металлов в нефти снижается на первой стадии до 0,5– 1,0% и 100–1800 мг/л соответственно, и на второй стадии до 0,05–0,1% и 3–5 мг/л.

Для разрушения нефтяных эмульсий используются механические (отстаивание), термические (нагревание), химические и электрические методы. При химическом методе обезвоживания нагретую нефтяную эмульсию обрабатывают деэмульгаторами. В качестве последних используются различные неиногенные ПАВ типа защитных коллоидов: оксиэтилированные жирные кислоты, метил – и карбоксиметилцеллюлоза, лигносульфоновые кислоты и др. Наиболее эффективное удаление солей и воды достигается при электротермохимическом методе обессоливания, в котором сочетаются термохимическое отстаивание и разрушение эмульсии в электрическом поле.

1 — скважины; 2 — групповая замерная установка; 3 — коллектор; 4 — дожимная насосная станция; 5 — газоперерабатывающий завод; 6 — установка подготовки нефти; 7 — установка очистки воды; 8 — насосы; 9 — нагнетательные скважины; 10 — герметизированные резервуары, 11 — установка «Рубин»; 12 — товарные резервуары; 13 — магистральный нефтепровод.

Установки электротермохимического удаления солей и воды или электрообессоливающие установки (ЭЛОУ) используются как на промыслах, так и на нефтеперегонных заводах. В этом методе разрушение нефтяной эмульсии происходит в аппаратах — электродегидрататорах под воздействием переменного тока напряжением 30–45 кВ, что вызывает передвижение и слипание капель воды, содержащих соли, и ее отделение от нефти. На рис. 2 представлена принципиальная схема ЭЛОУ.

Нефть из сырьевого резервуара 1 с добавками деэмульгатора и слабого щелочного или содового раствора проходит через теплообменник 2, подогревается в подогревателе 3 и поступает в смеситель 4, в котором к нефти добавляется вода. Образовавшаяся эмульсия последовательно проходит электродегидрататоры 5 и 6, в которых от нефти отделяется основная масса воды и растворенных в ней солей, вследствие чего содержание их снижается в 8–10 раз. Обессоленная нефть проходит теплообменник 2 и после охлаждения в холодильнике 7 поступает в сборнике 8. Отделившаяся в электродегидрататорах вода отстаивается в нефтеотделителе 9 и направляется на очистку, а отделившаяся нефть присоединяется к нефти, подаваемой в ЭЛОУ.

1 — резервуар нефти; 2 — теплообменник; 3 — подогреватель; 4 — смеситель; 5 — электродегидрататор I ступени; 6 — электродегидрататор II ступени; 7 — холодильник; 8 — сборник обессоленной нефти; 9 — нефтеотделитель.

Обессоливание и обезвоживание нефти увеличивает сроки межремонтной работы установок гонки нефти и снижает расход тепла, а также уменьшает расход реагентов и катализаторов в процессах вторичной переработки нефтепродуктов.

Переработка нефти начинается с ее первичной перегонки. Этот процесс является изобретением технологов-нефтяников и основан на свойстве нефти. Нефть — сложная смесь взаимно растворимых углеводородов, имеющих различные температуры начала кипения. В упрощенном виде: чем длиннее молекула углеводорода, тем выше его точка кипения.

Сырьем для установок первичной перегонки служат нефть и газовый конденсат. Их разделяют на фракции для последующей переработки или использования как товарных продуктов. При первичной переработке нефти проводят ее атмосферную перегонку и вакуумную перегонку мазута. Эти процессы осуществляют на атмосферных трубчатых (АТ) установках и вакуумных трубчатых (ВТ) установках.

На АТ-установках осуществляют неглубокую переработку нефти с получением бензиновых, керосиновых, дизельных фракций и мазута. ВТ-установки предназначены для углубления переработки нефти. На этих установках из мазута получают газойлевые, масляные фракции и гудрон, которые используют в качестве сырья в процессах вторичной переработки нефти.

Процесс перегонки происходит в ректификационной колонне, представляющей собой вертикальный цилиндрический аппарат высотой до 30 м и диаметром до 4 м. Внутреннее пространство колонны разделено на отсеки большим количеством горизонтальных дисков (тарелок), в которых имеются отверстия для прохождения через них паров нефти.

Перед закачкой в колонну нефть нагревают в трубчатой печи до температуры 360−390°

С. При этом бензин, нафта (лигроин), керосин, легкий и тяжелый газойль переходят в парообразное состояние, а жидкая фаза с более высокой температурой кипения представляет собой мазут. После ввода горячей смеси в колонну мазут стекает вниз, а углеводороды в парообразном состоянии поднимаются вверх.

Смесь горячей жидкости и пара, поднимаясь по колонне и остывая, постепенно конденсируется. Вначале отделяются и опускаются на дно специальных тарелок тяжелые тугоплавкие фракции нефти, выше последовательно конденсируются и оседают на дно тарелок пары более легких фракций. Особенность процесса ректификации заключается в том, что горячие пары, поднимаясь, поочередно проходят через слои горячего конденсата. Количество тарелок в колонне должно быть таким, чтобы общий расход сливающихся с них готовых продуктов перегонки был равен расходу сырой нефти, подаваемой внутрь колонны. Несконденсировавшиеся пары углеводородов направляются на газофракционирование, где из них получают сухой газ, пропан, бутан и бензиновую фракцию.

При первичной перегонке нефти получают широкий ассортимент фракций и нефтепродуктов, различающихся по границам температур кипения, углеводородному и химическому составу, вязкости, температурам вспышки, застывания и другим свойствам.

В зависимости от технологии перегонки нефти пропан-бутановую фракцию получают в сжиженном или газообразном состоянии. Ее используют в качестве сырья, на газофракционирующих установках с целью производства индивидуальных углеводородов, бытового топлива, компонента автомобильного бензина. Фракцию именуют нефтепродуктом, если ее свойства отвечают нормам стандарта или техническим условиям на товарный продукт, не требующий дополнительного передела.

Бензиновая фракция с пределами выкипания 28−180°С преимущественно подвергается вторичной перегонке для получения узких фракций (28−63, 62−85, 85−105°С). Эти фракции служат сырьем для процессов изомеризации, каталитического риформинга с целью получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов), высокооктановых компонентов автомобильных и авиационных бензинов, а также в качестве сырья для пиролиза при получении этилена.

Керосиновая фракция с температурами выкипания 120−230°С используется как топливо для реактивных двигателей; фракцию 150−280°С из малосернистых нефтей используют как осветительные керосины; фракцию 140−200 С — как растворитель для лакокрасочной промышленности.

Дизельная фракция с температурами выкипания 140−320°С используется в качестве дизельного топлива зимнего, фракция 180−360°С — в качестве летнего. Фракция 200−320°С из высокопарафиновой нефти используется как сырье для получения жидких парафинов.

Мазут применяется как котельное топливо или в качестве сырья установок вакуумной перегонки, а также термического, каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Вакуумный газойль (350−500°С) используется в качестве сырья каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Узкие масляные фракции с пределами выкипания (320−400°С, 320−420,…, 450−500°С) используют как сырье для производства минеральных масел различного назначения и твердых парафинов.

Гудрон — остаток вакуумной перегонки мазута — подвергают деасфальтизации, коксованию, используют в производстве битума.

Полученные при перегонке с помощью физических процессов нефтепродукты отправляются на другие пределы, в которых используются различные химические реакции. Химические процессы, составляющие основу вторичной переработки, позволяют максимально использовать энергетический и химический потенциал углеводородов. Классификация методов вторичной переработки нефти приведена ниже.

На ранних стадиях развития нефтепереработки потребности в бензине росли быстрей, чем потребности в тяжелом (например, дизельном) топливе. Опережающее производство бензина привело к затовариванию рынка тяжелым топливом. Чтобы справиться с этой проблемой, инженеры предложили несколько крекинг-процессов.

Термический крекинг — высокотемпературная переработка углеводородов нефти с целью получения высококачественного топлива. Различают несколько видов термического крекинга.

Неглубокий термический крекинг при температурах 480−490°С и давлении 1,5−2,0 МПа для получения котельного топлива из высоковязкого исходного сырья: мазута и гудрона.

Глубокий (жидкофазный) крекинг при температурах 500−540°С и давлении выше 5,0 МПа применяется для получения бензина с антидетонационными характеристиками из лигроиновых, керосиновых и газойлевых фракций. Крекинг-бензины содержат в своем составе значительное количество непредельных и ароматических углеводородов.

Высокотемпературный (парофазный) крекинг при температурах 580- 600 °C и давлении 0,2−0,3 МПа применяется для получения бензина с высокими октановыми числами из керосино-газойлевых фракций. Попутно получают газ, содержащий значительное количество непредельных углеводородов.

Побочными продуктами термического крекинга являются газ, крекинг-остаток, обогащенный высокомолекулярными углеводородами, и тяжелая смола.

Пиролиз используется для разложения углеводородов при 700−900°С и давлении 1,0−1,2 МПа. С его помощью получают газообразные непредельные углеводороды, в основном этилен и пропилен. Побочными продуктами пиролиза являются смолы пиролиза и предельные газы метан и этан. Из смолы пиролиза извлекают ароматические углеводороды бензол, толуол, и ксилолы. Другим направлением высокотемпературного пиролиза

(1200−2000 °С) является получение сажи (технического углерода) из углеводородных фракций, содержащий более 60% ароматических углеводородов.

Коксование — высокотемпературный (490−520°С и 0,2−0,6 МПа) процесс получения электродного или топливного кокса из нефтяных остатков. Это пек, полученный из смолы пиролиза, мазут и гудрон.

Термическая деструкция углеводородов — это их расщепление на части под воздействием температуры. Однако при температурах 500−900° С протекают не только реакции распада вещества, но одновременно и реакции синтеза.

Реакции распада протекают с увеличением числа молекул, объема системы и поглощением тепла. Очевидно, что для разрыва химических связей в молекуле необходимо затратить некоторое количество энергии. Энергия связей в молекулах неравноценны. Наименьшей энергией связи обладает связь типа углерод-гетероатом (например, энергия связи сульфида C — S равна 138 кДж/моль). Следовательно, при термическом воздействии эта связь будет разрываться в первую очередь. Следом будут разрываться связи углерод-углерод в парафинах, нафтенах (310 кДж/моль) и ацетиленовые связи.

Неравноценны также связи одного типа в пределах одной молекулы. Так, для отрыва первого атома водорода от молекулы метана требуется больше энергии, чем для отрыва последующих водородных атомов.

Алканы в условиях термического крекинга распадаются с образованием парафина и олефина. Метан в условиях крекинга не распадается. Низкомолекулярные алканы могут подвергаться реакции дегидрирования:

Здесь в скобках рядом с реакциями приводится доля продукта по данному направлению. При распаде молекулы на неравные осколки углеводород с меньшим молекулярным весом получается предельным, а с большим — непредельным.

Для нафтенов характерны следующие группы реакций: укорочение боковых парафиновых цепей; дегидрирования нафтенового кольца с образованием циклоолефинов и ароматических углеводородов; распад моноциклических нафтенов на олефины.

Олефины в термических реакциях претерпевают распад на алкены и алкины с меньшей молекулярной массой, но возможны реакции полимеризации и конденсации.

Ароматические углеводороды с низким числом углеродных атомов в цепи термически устойчивы и поэтому накапливаются в продуктах термических процессов. В условиях термических процессов они способны конденсироваться с выделением водорода. В результате получается твердый углеродистый осадок — кокс или сажа.

Влиять на состав продуктов термического процесса можно изменением температуры, давлением и временем контакта. При повышении температуры в продуктах накапливаются газообразные и твердые вещества и снижается доля жидких продуктов. При этом жидкие продукты обогащаются ароматическими соединениями, а газ — водородом и низшими углеводородами.

Снижение давления благоприятствует реакциям дегидрирования, большему выходу водорода и газообразных продуктов непредельного характера. Продолжительность контакта увеличивает долю высоковязких жидкостей (смол), твердых (кокса) и газообразных веществ.

С учетом вышеизложенного жидкофазный крекинг, целью которого является получение автомобильных бензинов, следует проводить при невысоких температурах, повышенном давлении во-избежании сильного газообразования, с постоянным отводом целевого продукта для предотвращения вторичных реакций синтеза.

Полностью использовать потенциал нефти удается с помощью катализаторов. Катализаторы характеризуются активностью, стабильностью и селективностью. Активность катализатора — это его производительность. Селективность определяется количеством целевого продукта, образовавшегося из исходного сырья.

Катализаторы термокаталитических процессов состоят из трех компонентов: носителя, основного компонента и добавок. В качестве носителя используются алюмосиликаты, основного компонента — цеолиты. В качестве добавок используются платина, рений, металлоорганические комплексы сурьмы, висмута, фосфора, оксиды кальция и магния. Среди катализаторов риформинга большое значение приобрели платиновый и платино-рениевый катализатор.

Каталитический крекинг — это процесс разложения высокомолекулярных углеводородов при 470−540°С и давлении 0,13−0,15 МПа в присутствии катализаторов. Разработан процесс для производства высокооктанового бензина с октановым числом до 92 и сжиженных газов. В качестве катализаторов используются в основном алюмосиликаты и цеолиты. Сырьем являются дистилляты прямой гонки керосино-соляровая фракция, вакуумный газойль и продукты термического крекинга. В крекинг-установке происходит несколько процессов, основным из которых является превращение тяжелых фракций в бензин. Помимо бензина продуктом крекинга является полный набор углеводородов от метана до тяжелого газойля и остатка, включая кокс.

Риформинг — это каталитический процесс переработки низкооктановых бензиновых фракций при температурах 480−540°С и давлении 2,0−4 МПа. Продуктом является высокооктановый компонент товарного автомобильного бензина с октановым числом до 100 и ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы). Сырьем являются бензиновые фракции, содержащие все типы углеводородов.

Температура кипения нефтепродуктов, как и любой другой жидкости, зависит от давления. Нагревание придает молекулам необходимую энергию, чтобы они могли покинуть жидкую фазу. Чем ниже внешнее давление, тем ниже температура парообразования. Этот эффект используют еще в одной разновидности крекинг-процесса, протекающего в условиях вакуума. Сущность этого выгодного процесса такова. Прямогонный остаток подается на установку вакуумной перегонки, где при давлении 0,4 атм и температуре около 400 °C разделяется на вакуумный дистиллят, идущий на получение смазочных масел, и остаток вакуумной перегонки — пек.

Гидрогенизационные процессы переработки нефтяных фракций проводятся в присутствии водорода и катализаторов при 260−430°С и давлении 2−32 МПа. Эти процессы увеличивают выход светлых нефтепродуктов и обеспечивают удаление примесей серы, кислорода и азота.

Алкилирование проводят при низких температурах 0 — 30 °C и давлении 0,4−0,5 МПа. Назначение процесса — получение углеводородной фракции с высоким содержанием парафиновых углеводородов изомерного строения. Сырьем служат газы, состоящие из бутана и бутилена. Как правило, это сжиженный газ каталитического крекинга.

Вакуумная перегонка прямогонного остатка эквивалентна его перегонке при атмосферном давлении в интервале кипения 540−590°С. Точку выкипания прямогонного остатка, то есть температуру полного выкипания сырой нефти определить невозможно. До температуры 480 °C. нефть за счет эффекта испарения просто разгоняется на составляющие фракции. При более высоких температурах сложные молекулы получают настолько большую энергию, что ее хватает, чтобы расколоть большую молекулу на две или несколько маленьких молекул. Например, молекула парафина С16Н34 может расколоться на 3 части: С8Н18, С6Н12, С2Н4. При этом легкие молекулы образовавшихся углеводородов дают более «рыхлую» по сравнению с исходной структурой жидкости. В результате продукты крекинга занимают объем примерно на 15−18% больше объема исходного сырья.

Прямогонный бензин отправляется на установки для получения автомобильного бензина с заданным октановым числом во избежание его детонации. Запрет на применение тетраэтилсвинца заставляет вводить в бензин высокооктановые компоненты, в частности, продукты изомеризации пентана и гексана. Нормальный пентан характеризуется октановым числом 62, а изопентан — числом 92.

Нафта (лигроин) подается на установку риформинга, где в присутствии катализатора при температуре около 500 °C и давлении до 35 атм получают дистилляты, используемые в качестве высокооктановых компонентов бензинов или для выделения из них индивидуальных ароматических углеводородов.

Керосин и газойли поступают на установку гидроочистки. Назначение этой операции — удалить вредные примеси, присутствие которых в нефтепродуктах ограничивается. Поток горячего нефтепродукта смешивают с водородом и пропускают через слой катализатора. В результате из нефтепродукта удаляются сера, азот и металлы.

Распространены три типа керосинов: осветительный, тракторный и керосин для реактивных двигателей (реактивное топливо). Очищенный газойль направляется на смешение для получения дизельного топлив.

Остатки перегонки нефти и крекинга используются в качестве сырья для получения топочного мазута, битума и кокса. Нефтяные битумы содержат различное количество асфальтенов — сложных полиароматических соединений, в молекулах которых бензольные кольца тесно прилегают друг к другу и каждая молекула содержит более 50 атомов углерода. Чем больше в битумах асфальтенов, тем они тверже. Для получения твердых и резиноподобных дорожных битумов их продувают горячим воздухом.

Фракции (дистилляты), получаемые в ходе первичной и вторичной переработки нефти, содержат в своем составе различные примеси. В светлых нефтепродуктах нежелательными примесями являются сернистые соединения, нафтеновые кислоты, непредельные соединения, смолы и твердые парафины.

Присутствие в моторных топливах серы и нафтеновых кислот вызывает коррозию деталей двигателей. Непредельные соединения в топливах образуют осадки, загрязняющих систему топливопроводов. Повышенное содержание смол в топливе приводит к нагарообразованию. Присутствие твердых углеводородов в нефтепродуктах повышает температуру их застывания и ухудшает подачу топлива в цилиндры. Присутствие ароматики в осветительных керосинах образует коптящее пламя.

Для удаления вредных примесей из светлых нефтепродуктов применяются следующие процессы.

Щелочная очистка заключается в обработке топлив водными растворами каустической или кальцинированной соды. При этом из бензинов удаляются сероводород, из керосинов и дизельного топлива — нафтеновые кислоты.

Кислотно-щелочная обработка дистиллятов удаляет из них непредельные и ароматические углеводороды, а также смолы. Заключается она в обработке продукта сначала серной кислотой, затем — водным раствором щелочи.

Депарафинизация используется для понижения температуры застывания дизельных топлив и заключается в их обработке раствором карбамида.

Гидроочистка применяется для удаления из сернистых соединений из топлив. Для этого в присутствии катализатора используют водород, который вытесняет из дистиллятов серу в виде сероводорода.

Ингибирование применяют для подавления реакций окисления и полимеризации непредельных углеводородов в бензинах термического крекинга путем введения специальных добавок.

Смазочные масла очищают селективными растворителями, которые извлекают из нефтепродукта определенные компоненты. Для очистки применяют следующие растворители: ацетон, фурфурол, фенол, пропан, бензол, толуол. С их помощью из масел удаляют смолы, асфальтены, ароматику и парафины. Очистка производится в экстракционных колоннах. В результате селективной очистки образуется рафинат (полезные компоненты масел) и экстракт (примеси).

Депарафинизации подвергаются рафинаты селективной очистки посредством разбавления растворителем и последующей фильтрации.

Гидроочистка масел применяется для их стабилизации, снижения коксуемости и содержания серы.

Как видно на рис. 1 на первом месте по добычи энергетических минеральных продуктов находится нефть. Нефть и газ являются одной из основ российской экономики, важнейшим источником экспортных поступлений страны.

На сегодняшний день из нефти производят: жидкое топливо (бензин, керосин, дизельное топливо и топливные масла), газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), машинные масла и смазочные материалы, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты, пластмассы, моющие средства, взрывчатку, полиэтиленовую пленку, синтетические нитки и ткани (нейлон, капрон), одежду (чулки, шубы, белье, куртки). Нефть используется для приготовления косметики (губная помада, тушь для ресниц, туалетная вода) и парфюмерии. Нефтепродукты идут на изготовление копировальной бумагу, красителей для печатания книг, газет. Асфальт, по которому мы ходим, также изготовляется из нефти. На сегодняшний день одно из самых перспективных направлений в нефтехимии — биохимическая переработка нефтяных углеводородов для получения белковых веществ. Попросту говоря, это попытка создания продуктов питания из нефти.

3.2 Средние выходы продуктов переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах:

Наряду с большим количественным ростом, важной народнохозяйственной задачей нефтеперерабатывающей промышленности в ближайшие годы должно быть резкое улучшение качества бензинов, дизельных топлив, смазочных масел и других нефтепродуктов, а также полное обеспечение промышленности нефтехимического синтеза необходимым и высококачественным сырьем и полупродуктами.

Добыча и переработка нефти — дело непростое. Углубление переработки нефти позволяет выйти на целую гамму синтетических продуктов и материалов — пластмассы, каучуки, шину и др. они являются не только ценными экспортными продуктами, но и создают в ходе переработки сотни тысяч новых рабочих мест.

2. Тетельмин В. В. , Язев В. А. Нефтегазовое дело. Полный курс. — Изд. Дом «Интеллект», 2009. — 800 с.

3. Мстиславская Л. П. , Павлинич М. Ф. , Филиппов В. П. Основы нефтегазового производства. — М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ», 2005. — 276 с.

4. Вержичинская С. В. , Дигуров Н. Г. , Синицин С. А. Химия и технология нефти и газа: учебное пособие. — М., 2007. — 400 с.

5. Гуревич И. Л. Технология переработки нефти и газа, — М., 1972. — 360 с.

6. Александрова В. И. Потребление нефти и ее продуктов (научно-технический журнал). — Изд-во МГГУ, — 2009. — 31 с.

7. Классификация продуктов переработки нефти (научно-технический журнал). — Изд-во МГГУ, — 2009. — 300 с.

Http://sinp. com. ua/work/260836/Osnovnye-etapy-pererabotki-nefti

    vtorichnaja-pererabotka-nefti_11786_1.rtf — 612.21 Kb Readme_docus. me. txt — 125 Bytes

Рейтинг 10 из 10 Оценок 1 Оцените работу Хорошо или Плохо

Продукты первичной переработки нефти, как правило, не являются товарными нефтепродуктами. Например, октановое число бензиновой фракции составляет около 65 пунктов, содержание

Серы в дизельной фракции может достигать 1,0% и более, тогда как норматив составляет, в зависимости от марки, от 0,005% до 0,2%. Кроме того, тёмные нефтяные фракции могут быть подвергнуты дальнейшей квалифицированной переработке.

В связи с этим, нефтяные фракции поступают на установки вторичных процессов, призванные осуществить улучшение качества нефтепродуктов и углубление переработки нефти.

Приведённые в статье параметры технологических режимов, размеров аппаратов, выходов продуктов в целом приводятся справочно, так как

В каждом конкретном случае могут варьироваться в зависимости от качества сырья, заданных параметров продуктов, выбранного аппаратурного оформления, типов применяемых катализаторов и других факторов.

Поскольку при описании процессов вторичной переработки используются наименования групп углеводородов, входящих в состав нефти и нефтепродуктов, приведём краткие описания

Данных групп и влияние углеводородного состава на показатели качества

Углерода) углеводороды линейного или разветвлённого строения. Подразделяются на следующие основные группы:

1. Нормальные парафины, имеющие молекулы линейного строения. Обладают низким октановым числом и высокой температурой застывания, поэтому многие вторичные процессы нефтепереработки предусматривают их превращение

Http://docus. me/d/11786/

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий