Способы фракционной перегонки нефти

Нефть в первозданном виде сильно отличается от товарных продуктов, реализуемых на рынке. Первым делом нефтеперерабатывающие заводы приступают к фракционной перегонке нефти – сначала первичной, а потом вторичной.

Первичная перегонка

Вся сырая нефть, поступившая на НПЗ, перед процессом переработки очищается от примесей – будь то газы, неорганические соединения, или подземные воды.

Для этого углеводороды отправляются на установки ЭЛОУ. Сырьё прогоняют на электродегидраторах для обезвоживания и обессоливания: данная процедура обеспечивает улучшение качество будущих нефтепродуктов, а также защищает технологическое оборудование от коррозии.

После очистки НПЗ приступают к первичной перегонке нефти. Она состоит из 2 ключевых процессов:

• атмосферная перегонка

• вакуумная дистилляция

С ЭЛОУ очищенная нефть для атмосферной перегонки направляется на установку АВТ. По пути нагреваясь, углеводороды поступают в ректификационные колонны. Внутри них расположены перегородки или по-другому тарелки, выступающие в роли фильтров.

В нижней части ректификационной колонны установки АВТ размещён подвод тепла, в верхней части – отвод тепла. За счёт этого температура внутри установки постепенно снижается от нижней части к верхней. Проходя через тарелки колонн, пары лёгких фракций поднимаются наверх, а тяжёлые углеводороды опускаются вниз.

Температура при атмосферной перегонке не должна превышать 360 °С, иначе ряд углеводородных соединений может потерять свои полезные свойства.

На этапе атмосферной перегонки нефти заводы получают бензин, керосин, лёгкое и тяжёлое дизельное топливо. С верхней части установки АВТ отводят бензиновые фракции, а керосин и дизель конденсируются и выводятся в других частях колонны.

В нижней части ректификационной колонны скапливается остаточный продукт мазут, поскольку температура его кипения превышает 360 °С. Именно для него предусмотрена вакуумная дистилляция.

Дело в том, что в вакууме любая жидкость кипит при более низких температурах, поэтому мазут можно разделить ещё на несколько фракций: вакуумный газойль широкого фракционирования (350-500 °С), гудрон или узкие масляные дистиллянты.

Практически все НПЗ для первичной перегонки используют комплексные установки ЭЛОУ-АВТ. Они одновременно производят все процессы: обезвоживание и обессоливание, а также атмосферную и вакуумную перегонку.

Итак, после первичной перегонки нефтеперерабатывающие заводы получают нефтепродукты, которые ещё не в полной мере соответствуют товарной продукции. Для улучшения своих качественных свойств фракции отправляются на дальнейшую переработку.

Вторичная перегонка

Вторичная переработка проводится для повышения выхода нефтепродуктов. Существует два метода – термический и каталитический, они в свою очередь имеют массу ответвлений.

Термические методы

Крекинг. Разделение полученных ранее полупродуктов на фракции с меньшей молекулярной массой. Проводится при температурах 470-550 °С под давлением 2-7 МПа. В качестве оборудования применяются трубчатые печи – именно в них происходит нагрев с различными химическими превращениями, меняющими состав углеводородов.

На выходе получают: легкие фракции крекинг-бензин, керосино-газойлевую фракцию, термагазойль, газ с высоким содержанием непредельных углеводородов и крекинг-остаток.

Пиролиз. Нефтяное сырьё подвергается обработке в специальных аппаратах или газогенераторах при температурах 700-1000 °С. Там углеводороды превращаются в газообразную форму, после чего их закаливают с помощью впрыскивания воды. На конечном этапе газы проходят очистку и последующее разделение на фракции в ректификационных колоннах.

Пиролизом получают этилен, пропилен и другие углеводородные газы с высоким содержанием непредельных углеводородов.

Коксование. Является самой жёсткой формой термического крекинга нефтяных остатков. Прямогонные углеводороды проходят термическую обработку при 480-550°С с последующим расщеплением на различные фракции.

Процесс может проходить по-разному: в зависимости от требований к конечному продукту разделяют замедленное коксование в камерах, периодическое коксование в коксовых кубах либо непрерывное коксование в слое кокса-носителя.

Данным методом НПЗ получают нефтяной кокс, углеводородные газы, бензины и керосины.

Каталитические методы

Каталитический крекинг. Проводится при нормальном атмосферном давлении под действием температур 450-500 °С. Этот способ подразумевает применение катализаторов (смесь оксида алюминия и оксида кремния). Они серьёзно ускоряют реакцию разделения сырья на фракции, на выходе получаются нефтепродукты более высокого качества.

Каталитический метод получил наибольшее распространение, поскольку позволяет расщеплять углеводороды практически без потерь (менее 1,5%). Кроме того, он легко сочетается с другими методами вторичной перегонки – гидроочисткой, алкированием, деасфальтизацией и пр.

Методом каталитического крекинга производят высокооктановые бензины, лёгкий газойль, газы с 80-90% содержанием непредельных углеводородов.

Гидрокрекинг: От каталитического крекинга отличается тем, что расщепление углеводородов производится под давлением водорода при температурах 420-500 °С. Также используются катализаторы с гидрирующими и кислотными свойствами.

Гидрокрекинг делится на лёгкий (давление 5-10 МПа, степень превращения 50-60%) и глубокий (давление10-20 МПа, степень конверсии 90%).

Гидроочистка нефтяных фракций повышает качество продуктов за счёт снижения смол, сернистых и кислородсодержащих соединений. На выходе получаются малосернистые бензины, реактивное, дизельное и котельное топлива.

Риформинг. Проводится при температурах 480-520 °С и давлением 1,2-4 Мпа. Катализатором выступает окись алюминия с вкраплениями кристаллов платины.

Данный метод имеет разные вариации. Иногда риформинг проводится непрерывно сразу в 3-4 реакторах, при этом катализатор полностью вырабатывает свой потенциал, а аппараты останавливаются в момент его полного восстановления.

Другой способ – обеспечение периодического восстановления в каждом реакторе по мере выработки без остановки процесса.

Главное назначение каталитического риформинга – получение лёгких ароматических углеводородов и высокооктановых компонентов бензина.