Качество нефти во многом определяется ее фракционным составом. Узнайте в этой статье, как фракционная перегонка позволяет изменить состав нефти и получить ценные нефтепродукты.
Сущность фракционной перегонки нефти
Фракционная перегонка нефти - это процесс разделения нефти на составные части (фракции) по их температурам кипения в целях получения товарных нефтепродуктов или их компонентов. Перегонка основана на том, что разные углеводороды, входящие в состав нефти, имеют различные температуры кипения.
Существует несколько основных методов фракционной перегонки:
- Атмосферная перегонка - при нормальном давлении;
- Вакуумная перегонка - в условиях пониженного давления;
- Ректификационная перегонка - с использованием ректификационных колонн.
В результате фракционной перегонки из нефти выделяют такие основные фракции:
- Бензиновые фракции;
- Керосиновые фракции;
- Дизельное топливо;
- Мазут.
Подготовка нефти к перегонке
Перед фракционной перегонкой нефть проходит подготовку, чтобы улучшить качество получаемых фракций и защитить оборудование от коррозии. На установках ЭЛОУ нефть очищается от примесей, обезвоживается и обессоливается.
Допустимое содержание солей в нефти перед перегонкой - не более 4 мг на 1 литр. Содержание воды - не более 0,1%. Такая тщательная очистка необходима, чтобы углеводороды в процессе нагрева не подвергались крекингу.
Первичная перегонка нефти
Первичная перегонка нефти обычно проводится на комплексных установках ЭЛОУ-АВТ. Сначала идет атмосферная дистилляция на установке АВТ с разделением фракций в ректификационных колоннах. Затем мазут направляется на вакуумную перегонку.
В ректификационных колоннах установки АВТ благодаря разнице температур происходит разделение на легкие и тяжелые фракции. Легкие фракции (бензин, керосин) отводятся с верхней части колонны. Тяжелые фракции (дизельное топливо) конденсируются в средней части. В нижней части колонны остается мазут.
Дальнейшая перегонка мазута проводится под вакуумом, чтобы избежать крекинга углеводородов. При этом из мазута выделяются дополнительные фракции: вакуумный газойль, гудрон.
Таким образом, первичная перегонка позволяет получить основные фракции, которые затем идут на вторичную переработку.
Фракционная перегонка нефти - как она осуществляется.
Вторичная перегонка нефти
После первичной перегонки для улучшения свойств полученных фракций проводится вторичная перегонка. Она бывает термической и каталитической. При термической перегонке применяются процессы крекинга, пиролиза и коксования.
Крекинг - это разделение фракций на более легкие при высоких температурах 470-550°C и давлении 2-7 МПа. При крекинге образуются бензин, керосин, термагазойль и другие фракции.
Пиролиз подразумевает нагрев углеводородов до 700-1000°С с последующим резким охлаждением. В результате получают этилен, пропилен и непредельные газы.
Коксование - самая жесткая форма термического крекинга при 480-550°С. Продуктами коксования являются нефтяной кокс, бензин, керосин.
Каталитические методы перегонки
Наибольшее распространение получил каталитический крекинг с использованием специальных катализаторов. Он позволяет получить высокооктановые бензины и легкий газойль.
При гидрокрекинге в дополнение используется водород под давлением. Этот метод дает особо ценные малосернистые нефтепродукты.
Гидроочистка уменьшает содержание серы и кислорода во фракциях, повышая их качество. А риформинг позволяет увеличить октановое число бензинов.
Особенности атмосферной перегонки
При атмосферной дистилляции нефть нагревается и фракционно конденсируется без создания вакуума. Это простой, но не очень эффективный метод.
Он позволяет получать только широкие фракции. Для выделения узких фракций требуется многократная перегонка. Поэтому чаще применяется более совершенная ректификационная перегонка.
Преимущества ректификации
Ректификационная перегонка с использованием специальных колонн обеспечивает высокую эффективность разделения нефти на узкие фракции.
Благодаря конденсации паров на тарелках колонны, фракции четко разделяются по температурам кипения. Это позволяет сочетать ректификацию с другими методами.
Таким образом, ректификация является одним из ключевых процессов в технологии фракционной перегонки нефти. Она обеспечивает высокое качество получаемых фракций.
Особенности вакуумной перегонки
Вакуумная перегонка применяется для фракционирования тяжелых остатков нефти, таких как мазут. В вакууме органические соединения закипают при более низких температурах.
Это позволяет избежать нежелательного термического крекинга и получить дополнительные ценные фракции из мазута - вакуумный газойль, масляные дистилляты, гудрон.
Вакуумная перегонка обычно проводится при остаточном давлении 40-60 мм рт.ст. и температуре до 400°С. При этом снижается нагрузка на оборудование и расход энергии.
Совмещение разных методов
Для повышения эффективности часто применяется комбинирование различных методов фракционной перегонки.
Например, после атмосферной дистилляции мазут может подвергаться вакуумной ректификации. А полученные фракции затем направляют на каталитический крекинг и гидроочистку.
Такое сочетание позволяет максимально разделить и очистить углеводороды, получив широкий ассортимент товарных нефтепродуктов высокого качества.
Влияние состава нефти
Выбор оптимальных режимов фракционной перегонки во многом зависит от химического и фракционного состава конкретной нефти.
Для нефти с преобладанием легких фракций целесообразна атмосферная дистилляция. А тяжелые высокосмолистые нефти лучше перерабатывать с применением вакуумной ректификации и крекинга.
Также учитывается нужный ассортимент целевых нефтепродуктов. Например, для максимизации выхода бензинов применяют каталитический крекинг.
Перспективы развития методов
Ведутся исследования по созданию более эффективных и экологичных методов фракционной перегонки нефти.
Перспективным направлением является применение нанокатализаторов, позволяющих снизить температуру процессов крекинга и увеличить выход целевых фракций.
Разработка новых технологий фракционирования поможет еще более полно использовать потенциал нефти как источника ценных углеводородов.
Очистка нефти перед перегонкой
Перед фракционной перегонкой качество нефти значительно улучшают предварительные процессы очистки и подготовки сырья. Это позволяет повысить выход целевых фракций и уменьшить нагрузку на технологическое оборудование.
В первую очередь нефть очищают от солей, воды и механических примесей. Для этого используются сепараторы, электродегидраторы, фильтры. Затем проводится стабилизация нефти - удаление легких углеводородных газов.
Благодаря комплексной подготовке сырья, в дальнейшем при фракционной перегонке достигается оптимальный температурный режим без перегрева и разложения ценных фракций.
Контроль качества в процессе перегонки
Для получения качественных нефтепродуктов важно обеспечить непрерывный контроль параметров на всех этапах фракционной перегонки.
Осуществляется мониторинг температуры, давления, расхода сырья, качественного и количественного состава фракций. При отклонении показателей производят регулировку режимов работы оборудования.
Автоматизация контроля позволяет оперативно корректировать процесс для получения нефтепродуктов стабильного качества и предотвращения сбоев.
Хранение и транспортировка фракций
После выделения целевых фракций важно обеспечить их сохранение и доставку потребителям без потери качества.
Фракции перекачиваются в резервуары для хранения, где поддерживается необходимая температура и давление. Затем осуществляется отгрузка в железнодорожные и автоцистерны или трубопроводы.
Соблюдение технологий хранения и транспортировки гарантирует сохранность свойств полученных нефтепродуктов до конечного потребителя.
Применение продуктов фракционной перегонки
Фракции, выделенные из нефти, находят широкое применение в различных областях.
Легкие бензиновые фракции - основа моторных топлив. Средние фракции идут на производство реактивного керосина, дизельного топлива, масел. Из тяжелых фракций получают битумы, парафины, смазочные материалы.
Таким образом, благодаря фракционной перегонке, из одного сырья - нефти, извлекается множество незаменимых веществ для различных отраслей промышленности.
