Actualmente es posible obtener del petróleo crudo diferentes tipos combustibles, aceites de petróleo, parafinas, betunes, querosenos, disolventes, hollín, lubricantes y otros productos derivados del petróleo obtenidos mediante el procesamiento de materias primas.
Materias primas de hidrocarburos extraídas ( aceite, gas de petróleo asociado Y gas natural) El campo pasa por una larga etapa antes de que de esta mezcla se aíslen componentes importantes y valiosos, de los que posteriormente se obtendrán productos petrolíferos utilizables.
Refinación de petróleo muy complicado proceso tecnológico, que comienza con el transporte de productos petrolíferos a las refinerías de petróleo. En este caso, el aceite pasa por varias etapas antes de convertirse en un producto listo para usar:
- preparación de aceite para procesamiento primario
- refinación primaria de petróleo (destilación directa)
- reciclaje de aceite
- purificación de productos petrolíferos
Preparación de aceite para procesamiento primario.
El aceite extraído pero no procesado contiene diversas impurezas, por ejemplo, sal, agua, arena, arcilla, partículas de tierra y gases asociados. La vida útil del campo aumenta el contenido de agua del yacimiento de petróleo y, en consecuencia, el contenido de agua y otras impurezas en el petróleo producido. La presencia de impurezas mecánicas y agua interfiere con el transporte de petróleo a través de oleoductos para su posterior procesamiento, provoca la formación de depósitos en los intercambiadores de calor y otros, y complica el proceso de refinación del petróleo.
Todo el aceite extraído se somete a un proceso integral de purificación, primero mecánico y luego purificación fina.
En esta etapa también se produce la separación de las materias primas extraídas en petróleo y gas.
Al asentarse en recipientes sellados, ya sea fríos o calentados, se eliminan grandes cantidades de agua y sólidos. Para obtener un alto rendimiento de las instalaciones para el procesamiento posterior del petróleo, este último se somete a una deshidratación y desalinización adicionales en plantas desaladoras eléctricas especiales.
A menudo, el agua y el aceite forman una emulsión poco soluble en la que pequeñas gotas de un líquido quedan suspendidas en el otro.
Hay dos tipos de emulsiones:
- emulsión hidrófila, es decir aceite en agua
- emulsión hidrófoba, es decir agua en aceite
Hay varias formas de romper las emulsiones:
- mecánico
- químico
- eléctrico
método mecánico a su vez se divide en:
- sosteniendo
- centrifugación
La diferencia en las densidades de los componentes de la emulsión permite separar fácilmente el agua y el aceite mediante sedimentación calentando el líquido a 120-160°C bajo una presión de 8-15 atmósferas durante 2-3 horas. En este caso, no se permite la evaporación del agua.
La emulsión también se puede separar bajo la acción de fuerzas centrífugas en centrífugas cuando se alcanzan 3500-50000 rpm.
Con el método químico la emulsión se rompe mediante el uso de desemulsionantes, es decir tensioactivos. Los desemulsionantes tienen mayor actividad en comparación con el emulsionante activo, forman una emulsión del tipo opuesto y disuelven la película de adsorción. Este método Utilizado junto con eléctrico.
En instalaciones de deshidratadores eléctricos con influencia electrica En una emulsión de aceite, las partículas de agua se combinan y se produce una separación más rápida del aceite.
Refinación primaria de petróleo
El aceite extraído es una mezcla de carbohidratos nafténicos, parafínicos y aromáticos, que tienen diferentes pesos moleculares y puntos de ebullición, y compuestos orgánicos sulfurosos, oxígeno y nitrógeno. El refinado primario de petróleo consiste en separar el petróleo y los gases preparados en fracciones y grupos de hidrocarburos. Durante la destilación se obtiene una amplia gama de productos petrolíferos e intermedios.
La esencia del proceso se basa en el principio de la diferencia en los puntos de ebullición de los componentes del aceite extraído. Como resultado, la materia prima se descompone en fracciones: fueloil (productos derivados del petróleo ligero) y alquitrán (petróleo).
La destilación primaria del petróleo se puede realizar con:
- evaporación única
- evaporación múltiple
- evaporación gradual
Durante una única evaporación, el aceite se calienta en el calentador a una temperatura predeterminada. A medida que se calienta se forman vapores. Cuando se alcanza la temperatura establecida, la mezcla vapor-líquido ingresa al evaporador (un cilindro en el que se separa el vapor de la fase líquida).
Proceso evaporación múltiple representa una secuencia de evaporaciones únicas con un aumento gradual de la temperatura de calentamiento.
Destilación evaporación gradual representa un pequeño cambio en el estado del aceite con cada evaporación.
Los principales dispositivos en los que se produce la destilación o destilación del petróleo son los hornos tubulares, las columnas de destilación y los intercambiadores de calor.
Dependiendo del tipo de destilación, los hornos tubulares se dividen en hornos atmosféricos AT, hornos de vacío VT y hornos tubulares de vacío atmosférico AVT. Las instalaciones de AT realizan procesamientos superficiales y obtienen gasolina, queroseno, fracciones de diesel y fueloil. En las instalaciones de VT se realiza un procesamiento en profundidad de las materias primas y se obtienen gasóleo y fracciones de petróleo, alquitrán, que posteriormente se utilizan para la producción de aceites lubricantes, coque, betún, etc. En los hornos AVT se utilizan dos métodos de extracción de aceite. la destilación se combinan.
El proceso de refinación del petróleo por el principio de evaporación ocurre en columnas de destilación. Allí, el aceite fuente se suministra a un intercambiador de calor mediante una bomba, se calienta y luego ingresa a un horno tubular (calentador de fuego), donde se calienta a una temperatura determinada. A continuación, el aceite en forma de una mezcla de vapor y líquido ingresa a la parte de evaporación de la columna de destilación. Aquí se produce la división de la fase de vapor y la fase líquida: el vapor sube por la columna y el líquido fluye hacia abajo.
Los métodos anteriores de refinación de petróleo no se pueden utilizar para aislar fracciones de aceite hidrocarburos individuales de alta pureza, que posteriormente se convertirán en materias primas para la industria petroquímica para producir benceno, tolueno, xileno, etc. Para obtener hidrocarburos de alta pureza, se introduce una sustancia adicional en las unidades de destilación de petróleo para aumentar la diferencia en la volatilidad de los hidrocarburos separados.
Los componentes resultantes del refinado primario del petróleo no suelen utilizarse como producto terminado. En la etapa de destilación primaria se determinan las propiedades y características del aceite, de las cuales depende la elección del proceso de procesamiento posterior para obtener el producto final.
Como resultado procesamiento primario Del petróleo se obtienen los siguientes principales productos derivados del petróleo:
- gas hidrocarburo (propano, butano)
- fracción de gasolina (punto de ebullición hasta 200 grados)
- queroseno (punto de ebullición 220-275 grados)
- gasóleo o combustible diesel (punto de ebullición 200-400 grados)
- aceites lubricantes (punto de ebullición superior a 300 grados) residuos (aceite combustible)
Reciclaje de petróleo
Dependiendo de las propiedades físicas y químicas del petróleo y de la necesidad del producto final, se selecciona otro método de procesamiento destructivo de las materias primas. El reciclaje del petróleo consiste en efectos térmicos y catalíticos sobre los productos petrolíferos obtenidos por destilación directa. El impacto sobre las materias primas, es decir, los hidrocarburos contenidos en el petróleo, cambia su naturaleza.
Hay opciones para la refinación de petróleo:
- combustible
- combustible y aceite
- petroquímico
Método de combustible El procesamiento se utiliza para producir gasolina para motores de alta calidad, combustibles diésel de invierno y verano, combustibles para motores a reacción y combustibles para calderas. Este método utiliza menos instalaciones tecnológicas. El método del combustible es un proceso que produce combustibles para motores a partir de fracciones y residuos pesados del petróleo. Este tipo de procesamiento incluye craqueo catalítico, reformado catalítico, hidrocraqueo, hidrotratamiento y otros procesos térmicos.
Durante el procesamiento de combustible y aceite. Además de los combustibles, se producen aceites lubricantes y asfalto. En este tipo se incluyen los procesos de extracción y desasfaltado.
Como resultado se obtiene la mayor variedad de productos petrolíferos. refinación petroquímica. En este sentido, se utilizan una gran cantidad de instalaciones tecnológicas. Como resultado del procesamiento petroquímico de materias primas, no sólo se producen combustibles y aceites, sino también fertilizantes nitrogenados, caucho sintético, plásticos, fibras sintéticas, detergentes, ácidos grasos, fenol, acetona, alcohol, éteres y otros productos químicos.
craqueo catalítico
El craqueo catalítico utiliza un catalizador para acelerar los procesos químicos, pero al mismo tiempo sin cambiar la esencia de estos. reacciones químicas. La esencia del proceso de craqueo, es decir. La reacción de división consiste en hacer pasar aceites calentados a estado de vapor a través de un catalizador.
Reformando
El proceso de reformado se utiliza principalmente para producir gasolina de alto octanaje. Sólo pueden someterse a este procesamiento fracciones de parafina que hiervan entre 95 y 205 °C.
Tipos de reforma:
- reformado térmico
- reformado catalítico
Durante el reformado térmico fracciones del refinado primario de petróleo están expuestas únicamente a alta temperatura.
Durante el reformado catalítico el impacto sobre las fracciones iniciales se produce tanto con la temperatura como con la ayuda de catalizadores.
Hidrocraqueo e hidrotratamiento
Este método de procesamiento consiste en la obtención de fracciones de gasolina, combustible para aviones y diésel, aceites lubricantes y gases licuados debido al efecto del hidrógeno sobre las fracciones de aceite de alto punto de ebullición bajo la influencia de un catalizador. Como resultado del hidrocraqueo, las fracciones de petróleo originales también se someten a hidrotratamiento.
El hidrotratamiento implica eliminar azufre y otras impurezas de las materias primas. Normalmente, las unidades de hidrotratamiento se combinan con unidades de reformado catalítico, ya que como resultado de estas últimas, un gran número de hidrógeno. Como resultado de la purificación, la calidad de los productos derivados del petróleo aumenta y la corrosión de los equipos disminuye.
Extracción y desasfaltado
Proceso de extracción Consiste en separar una mezcla de sustancias sólidas o líquidas mediante disolventes. Los componentes extraídos se disuelven bien en el disolvente utilizado. A continuación, se lleva a cabo un desparafinado para reducir el punto de fluidez del aceite. El producto final se obtiene mediante hidrotratamiento. Este método de procesamiento se utiliza para producir combustible diesel y extraer hidrocarburos aromáticos.
Como resultado del desasfaltado, se obtienen sustancias asfaltenicas resinosas a partir de productos de destilación de petróleo residual. Posteriormente, el aceite desasfaltado se utiliza para producir betún y se utiliza como materia prima para el craqueo catalítico y el hidrocraqueo.
Procesión de coca
Para la obtención de fracciones de coque de petróleo y gasóleo a partir de fracciones pesadas de destilación de petróleo, residuos de desasfaltado, craqueo térmico y catalítico y pirólisis de gasolina, se utiliza el proceso de coquización. Este tipo El refinado de productos petrolíferos consiste en reacciones secuenciales de craqueo, deshidrogenación (liberación de hidrógeno de las materias primas), ciclación (formación de una estructura cíclica), aromatización (aumento de hidrocarburos aromáticos en el petróleo), policondensación (liberación de subproductos como agua, alcohol) y compactación para formar un "pastel de coque" completo. Los productos volátiles liberados durante el proceso de coquización se someten a un proceso de rectificación para obtener las fracciones objetivo y estabilizarlas.
Isomerización
El proceso de isomerización consiste en convertir sus isómeros a partir de la materia prima. Estas transformaciones conducen a la producción de gasolina con un alto índice de octanaje.
Alquilación
Al introducir grupos alquino en los compuestos, se obtiene gasolina de alto octanaje a partir de gases de hidrocarburos.
Cabe señalar que en el proceso de refinación del petróleo y para la obtención del producto final se utiliza todo el complejo de tecnologías de petróleo, gas y petroquímica. La complejidad y variedad de productos terminados que se pueden obtener a partir de las materias primas extraídas también determinan la diversidad de los procesos de refinación del petróleo.
Refinación de petróleo – un proceso de múltiples etapas de procesamiento físico y químico del petróleo crudo, cuyo resultado es la producción de un complejo de productos derivados del petróleo. El refinado del petróleo se realiza mediante destilación, es decir, la separación física del petróleo en fracciones.
Existen procesos de refinación de petróleo primarios y secundarios. Los procesos primarios incluyen la destilación directa (atmosférica-vacío) del petróleo, durante la cual los hidrocarburos del petróleo no sufren transformaciones químicas. Como resultado de procesos secundarios (craqueo, reformado), la estructura de los hidrocarburos cambia durante las reacciones químicas.
Refinación primaria de petróleo. La destilación directa, o separación del petróleo en fracciones, se basa en diferentes puntos de ebullición de hidrocarburos de diferentes pesos moleculares y se lleva a cabo a temperatura normal. presión atmosférica y temperaturas de hasta 350 °C.
La destilación del petróleo se lleva a cabo en unidades atmosféricas o de vacío atmosférico, que constan de un horno tubular, una columna de destilación, intercambiadores de calor y otros equipos.
Reciclaje de petróleo. Los productos de tirada simple no cumplen los requisitos. tecnología moderna y por lo tanto están sujetos a procesamiento posterior. Las gasolinas de pura destilación contienen compuestos de azufre, que empeoran el comportamiento medioambiental de los combustibles, provocan corrosión en los motores y envenenan los catalizadores, por lo que se someten a hidrotratamiento.
hidrotratamiento es un proceso termocatalítico que asegura la hidrogenación de compuestos organosulfurados del petróleo hasta sulfuro de hidrógeno, que luego se captura y separa. Agrietamiento – división de hidrocarburos pesados para producir cantidades adicionales de gasolina y diésel. Se distinguen los siguientes tipos de craqueo:
- térmico– producida a 500 - 750 °C y una presión de 4 - 6 MPa, el rendimiento de gasolina alcanza el 60 - 70%.
- catalítico– producido utilizando catalizadores.
Reformando catalítico: el proceso de obtención de componentes de gasolina de alto octanaje a partir de fracciones de gasolina y nafta del petróleo.
Alquilación– introducción de compuestos alquílicos en moléculas de hidrocarburos. Se utiliza para producir componentes de gasolina de alto octanaje.
Clasificación e indicadores de calidad del aceite.
Existen varias clasificaciones de petróleo. De acuerdo con GOST R, el aceite se clasifica según las propiedades físicas y químicas, el grado de preparación, el contenido de sulfuro de hidrógeno y mercaptanos ligeros en clases, tipos, grupos y tipos. Los signos de clasificación del aceite son al mismo tiempo indicadores mediante los cuales se acepta la calidad del aceite.
EN dependiendo de la fracción de masa de azufre El petróleo se divide en clases 1 – 4:
Clase 1 – bajo en azufre;
Clase 2 – sulfuroso;
Clase 3: alto contenido de azufre;
Clase 4: especialmente con alto contenido de azufre.
Por densidad, y cuando se suministra para la exportación, además, según el rendimiento de las fracciones y la fracción de masa de parafina El petróleo se divide en cinco tipos:
Tipo 0 – especialmente ligero;
Tipo 1 – ligero;
Tipo 2 – promedio;
Tipo 3 – pesado;
Tipo 4 – bituminoso.
Por grado de preparación El aceite se divide en los grupos 1 – 3 según indicadores como el contenido de agua, la concentración de sales de cloruro, la presión. vapores saturados, fracción masiva de impurezas mecánicas.
Por fracción masiva de sulfuros de hidrógeno y mercaptanos ligeros. El petróleo se divide en 2 tipos.
El símbolo del aceite consta de cuatro números correspondientes a las designaciones de clase, tipo, grupo y tipo de aceite. Cuando se suministra petróleo para exportación, se añade el índice "e" a la designación del tipo.
Clasificación tecnológica El petróleo está en vigor en Rusia desde 1967 y determina su uso como materia prima para determinados productos petrolíferos. Según la clasificación tecnológica, el petróleo se divide en:
Clases (1 – 3) – según el contenido de azufre;
Tipos (T1 – T3) – basados en el rendimiento de fracciones ligeras destiladas a 350 °C;
Grupos (M1 – M4) – según el contenido potencial de aceites base;
Subgrupos (I1 – I2) – según el índice de viscosidad de los aceites base;
Tipos (P1 – P2) basados en el contenido de parafina en el aceite.
Clasificación química divide los aceites de varios campos según su composición de hidrocarburos en seis grupos:
Parafina
nafténico
Aromático
parafina-nafténica
Parafina-nafteno-aromática
nafteno-aromático
Productos derivados del petróleo. Tipos y características de las gasolinas de motor.
El surtido de la industria del refino de petróleo incluye más de 500 tipos de productos petrolíferos gaseosos, líquidos y sólidos, según su finalidad. Los productos petrolíferos se clasifican según su destino en los siguientes grupos: combustibles, aceites de petróleo, parafinas y ceresinas, hidrocarbonos aromáticos, betún de petróleo, coque de petróleo y otros productos derivados del petróleo.
Combustible - sustancias combustibles para producir energía térmica cuando se queman. El valor práctico del combustible está determinado por la cantidad de calor liberado durante su combustión completa.
Gasolina para motor.
Las gasolinas de motor están destinadas a motores de pistón de aviación y de combustión interna de automóviles con encendido forzado.
Las gasolinas modernas para automóviles y aviación deben cumplir los siguientes requisitos:
Tener buena volatilidad, lo que le permite obtener una mezcla homogénea de aire y combustible a cualquier temperatura;
Tener una composición de grupo de hidrocarburos que garantice un proceso de combustión estable y sin detonaciones en todos los modos de funcionamiento del motor; no cambie su composición y propiedades durante el almacenamiento a largo plazo;
No provee influencia dañina para detalles Sistema de combustible y el medio ambiente.
gasolinas para automoviles utilizada en motores de gasolina Combustión interna. Los principales indicadores de la calidad de la gasolina son la composición fraccionaria y el índice de octanaje. Composición de facciones caracterizado por el punto de ebullición inicial y las temperaturas de evaporación. Número de octano es el principal indicador de la calidad de la gasolina, caracterizando su resistencia a la detonación. Detonación - combustión de la mezcla de combustible en el cilindro del motor. Si una marca de gasolina contiene el índice de letras "I", esto significa que el octanaje de esta gasolina se determina mediante un método de investigación; si solo la letra “A” es motor.
Gasolina de aviación. Las gasolinas de aviación están destinadas a su uso en motores de aviones de pistón.
Combustibles para aviones diseñado para su uso en aviones modernos con motores que respiran aire.
Combustible diesel Diseñado para motores de turbina de gas y diésel de alta velocidad de equipos terrestres y marinos.
Esquema de la conferencia
1. Métodos modernos obtención de combustibles y aceites.
2. Obtención de combustibles por destilación directa de petróleo.
3. Reciclaje de petróleo y productos petrolíferos.
4. Craqueo térmico.
5. Procesos termocatalíticos.
6. Hidrocraqueo.
7. Purificación, aleación y producción de combustibles de calidad comercial.
8. Producción de metil terc-butil éter (MTBE).
9. Alquilación.
10. Hidrotratamiento.
1. Métodos modernos de obtención de combustibles y aceites.
La mayor parte (más del 90%) de los combustibles líquidos y los aceites se produce a partir del petróleo, y también se obtienen muchos materiales sintéticos (caucho, plásticos, betún, diversas fibras sintéticas, etc.). Se obtienen pequeñas cantidades de combustible mediante el procesamiento de resinas (lignito, esquisto), la polimerización de hidrocarburos gaseosos y otros métodos. En los últimos años, la producción de aceites sintéticos se ha desarrollado cada vez más.
En el refinado de petróleo, existen tres métodos principales de procesamiento de petróleo:
Por combustible;
Manteca;
Versión petroquímica.
Se pueden obtener combustibles derivados del petróleo. fisico y chimístico métodos y aceites, solo físicos.
A físico Estos incluyen métodos en los que no se altera la estructura de los hidrocarburos, por lo que las propiedades químicas del petróleo original y los productos derivados del petróleo serán similares.
En químico En el procesamiento, la estructura de los hidrocarburos cambia, por lo que los productos resultantes (gasolina) difieren significativamente de la materia prima no solo propiedades físicas, pero también la estructura de los hidrocarburos y, en consecuencia, las propiedades químicas. Todo procesos quimicos La refinación de petróleo está asociada con la redistribución del hidrógeno entre las moléculas de hidrocarburos. A temperaturas elevadas, en presencia o sin un catalizador, los hidrocarburos se descomponen en sus componentes y una parte de ellos se enriquece en hidrógeno y la otra se agota.
La producción de combustibles para motores de combustión interna es un proceso complejo que incluye la obtención de sus componentes primarios, su mezcla y su mejora con aditivos hasta alcanzar calidad comercial de acuerdo con los requisitos de las normas. La materia prima inicial de los combustibles es tradicionalmente el petróleo.
Preparación de petróleo para refinar. El petróleo producido en los campos, además de los gases disueltos en él, contiene una cierta cantidad de impurezas: partículas de arena, arcilla, cristales de sal y agua. El contenido de sólidos del petróleo crudo generalmente no supera el 1,5% y la cantidad de agua puede variar ampliamente. A medida que aumenta la duración de la operación de campo, aumentan el contenido de agua del yacimiento de petróleo y el contenido de agua en el petróleo producido. En algunos pozos más antiguos, el fluido producido por la formación contiene un 90% de agua. El petróleo suministrado para refinación no debe contener más del 0,3% de agua. La presencia de impurezas mecánicas en el petróleo complica su transporte a través de oleoductos y su procesamiento, provoca la erosión de las superficies internas de los oleoductos y la formación de depósitos en intercambiadores de calor, hornos y refrigeradores, lo que conduce a una disminución del coeficiente de transferencia de calor, aumenta. el contenido de cenizas de los residuos de destilación de petróleo (combustibles y alquitranes), y contribuye a la formación de emulsiones persistentes. Además, durante el proceso de producción y transporte de petróleo, se produce una pérdida significativa de componentes del petróleo ligero (metano, etano, propano, etc., incluidas las fracciones de gasolina), hasta aproximadamente el 5% de las fracciones que se evaporan a 100 °. C.
Para reducir los costos de refinación de petróleo causados por la pérdida de componentes livianos y el desgaste excesivo de oleoductos y equipos de procesamiento, el petróleo extraído se somete a un pretratamiento.
Clasificación y mezcla de aceite. Los distintos aceites y las correspondientes fracciones aisladas de ellos se diferencian entre sí en propiedades físicas, químicas y comerciales. Entonces, gasolinafacciones Algunos aceites se caracterizan por una alta concentración de hidrocarburos aromáticos, nafténicos o isoparafínicos y, por tanto, tienen un índice de octanaje elevado, mientras que las fracciones de gasolina de otros aceites contienen cantidades importantes de hidrocarburos parafínicos y tienen un índice de octanaje muy bajo. El contenido de azufre, la untuosidad, el contenido de resina del petróleo, etc. son importantes en el procesamiento tecnológico posterior del petróleo. Por lo tanto, existe la necesidad de controlar las características de calidad de los aceites durante el transporte, la recolección y el almacenamiento para evitar la pérdida de valor. Propiedades de los componentes del aceite.
Sin embargo, la recolección, el almacenamiento y el bombeo por separado de petróleo dentro de un campo con una gran cantidad de yacimientos de petróleo complica significativamente la industria petrolera y requiere grandes inversiones de capital. Por lo tanto, en los campos se mezclan aceites con propiedades físicas, químicas y comerciales similares y se envían para procesamiento conjunto.
Claridad de la separación del aceite en fracciones durante la destilación con evaporación únicaniya peor en comparación con la destilación con evaporación repetida y gradual. Pero si no se requiere una separación de fracciones de alta precisión, entonces el método de evaporación única es más económico: a la temperatura máxima permitida de calentamiento del aceite de 350-370 ° C (a una temperatura más alta comienza la descomposición de los hidrocarburos), pasan más productos al fase de vapor en comparación con la evaporación múltiple o gradual. Para seleccionar fracciones del aceite que hierven por encima de 350-370 °C, se utiliza vacío o vapor de agua. El uso en la industria del principio de destilación con evaporación simple en combinación con la rectificación de las fases líquida y de vapor permite lograr una alta precisión en la separación del aceite en fracciones, continuidad del proceso y consumo económico de combustible para calentar materias primas.
Distinguir dos grupos de métodos de refinación de petróleo con el fin de obtener combustibles y lubricantes:
1) métodos que no cambian los hidrocarburos individuales;
2) métodos de destrucción termocatalítica de hidrocarburos individuales.
al primer grupo Incluye los procesos de destilación primaria en las refinerías de petróleo, es decir, la separación del petróleo en fracciones separadas según su punto de ebullición.
destilación de petróleo(destilación) - proceso, obliganteNueva York para la obtención de fracciones naturales de gasolina, gasóleo y otras fracciones contenidas en el petróleo.
Dependiendo del campo, el petróleo contiene entre un 10% y un 15% de fracciones de gasolina, un 15-20% de combustible para aviones, un 15-20% de combustible diésel y aproximadamente un 50% de fueloil, que, a su vez, es la materia prima para diversos lubricantes.
Segundo grupo incluye procesos de reciclaje de petróleo, cuyo principio se basa en la descomposición térmica de hidrocarburos individuales, lo que permite aumentar significativamente el rendimiento de gasolina y otras fracciones del petróleo y mejorar sus indicadores de calidad (resistencia al impacto, estabilidad química, etc.) .
Los métodos de reciclaje incluyen: craqueo térmico; craqueo catalítico; reformado catalítico; pirólisis; hidrocraqueo; alquilación, etc. (ver Fig. 1).
Arroz. 1. Diagrama esquemático de refinación de petróleo.
El proceso de refinación del petróleo se puede dividir en 3 etapas principales:
1. Separación de materias primas en fracciones que difieren en los rangos de temperatura de ebullición (procesamiento primario);
2. Procesamiento de las fracciones resultantes mediante transformaciones químicas de los hidrocarburos que contienen (reciclado);
3. Mezclar componentes para obtener productos petrolíferos comerciales con indicadores de calidad específicos (producción comercial).
La unidad funcional de una refinería de petróleo es la unidad de proceso. planta de producción con un conjunto de equipos que permiten realizar un determinado proceso tecnológico.
El aceite suministrado a la planta se envía primero a una ELDU (unidad de desalinización eléctrica) para eliminar el agua y las sales. Los ELOU utilizados en las refinerías no se diferencian fundamentalmente de instalaciones similares. El aceite se calienta a 100-120°C y se expone a un voltaje de aproximadamente 30 kV, lo que produce la separación del agua. Para que el proceso sea más eficiente, se agrega un desemulsionante a la materia prima, una sustancia que promueve la destrucción de la emulsión. El agua se acumula en el fondo del aparato y se elimina; el aceite purificado se suministra a una unidad de destilación atmosférica al vacío.
AVT (tubo de vacío atmosférico) es una de las principales instalaciones de una refinería de petróleo. Consta de dos columnas de destilación (atmosférica y de vacío) y hornos tubulares en los que se calientan las materias primas.
La columna atmosférica es más delgada, la columna de vacío es más gruesa. A lo lejos, a la izquierda, se ve otra instalación AVT. Puede que haya varios de ellos en la fábrica.
El proceso de destilación atmosférica está diseñado para seleccionar fracciones de petróleo ligero: gasolina, queroseno y diésel ligero. La destilación se realiza a presión atmosférica y temperatura de 300-360°C. Una columna de destilación es un aparato cilíndrico vertical, dentro del cual hay varias docenas de dispositivos que parecen placas. La temperatura en la columna disminuye gradualmente de abajo hacia arriba, ya que la columna se calienta desde abajo y el calor se elimina desde arriba. El líquido fluye por las placas, entra en una zona de mayor temperatura y se evapora gradualmente. Al mismo tiempo, el vapor que sube desde abajo se enfría gradualmente y se condensa en las placas. Como resultado, la fracción de gasolina en forma de vapores se recoge en la parte superior de la columna (punto de ebullición - hasta 180°C), las fracciones de queroseno (180-240°C) y diésel (240-360°C) se condensan. debajo, y el fueloil permanece en el fondo de la columna: una mezcla de hidrocarburos pesados. Las fracciones ligeras seleccionadas durante la destilación atmosférica representan entre el 40 y el 60% de la materia prima.
El fueloil que queda después de la destilación atmosférica debe dividirse en fracciones de componentes para su posterior procesamiento. Las fracciones pesadas que componen el fueloil hierven a temperaturas superiores a 500°C, pero es imposible calentar la materia prima por encima de 380°C, ya que esto provocaría una destrucción térmica incontrolada de los hidrocarburos. Para reducir el punto de ebullición en la columna de vacío, se crea un vacío de hasta 40-60 mm Hg mediante bombas. Arte. Esto le permite reducir la temperatura del proceso a 360-380°C. Durante la destilación al vacío se seleccionan fracciones de petróleo o gasóleo al vacío (según el perfil de la planta), el resto es alquitrán, los hidrocarburos de petróleo más pesados.
Las fracciones aisladas durante la destilación primaria no son productos terminados y requieren procesamiento adicional. Por ejemplo, la fracción de gasolina tiene un octanaje de sólo unas 60 unidades; además, todas las fracciones de primera línea tienen un alto contenido de compuestos de azufre. Dependiendo de las características de la materia prima, la fracción diésel de primera destilación puede contener entre un 0,2 y un 2,0% de azufre, mientras que los Reglamentos Técnicos adoptados en Rusia limitan esta cifra al 0,005% (combustible de clase 4) y al 0,001% (combustible de clase 5). Para obtener productos petrolíferos comerciales de alta calidad, las fracciones de destilación primaria deben someterse a diversas transformaciones en plantas de procesamiento secundario.
Las instalaciones tecnológicas para el refino de petróleo están diseñadas para separar el petróleo en fracciones y su posterior procesamiento o utilizarlos como componentes de productos petrolíferos comerciales. Son la base de todas las refinerías. Aquí se producen casi todos los componentes de los combustibles para motores, aceites lubricantes, materias primas para procesos secundarios y producción petroquímica. De su funcionamiento dependen la variedad y la calidad de los componentes resultantes y los indicadores técnicos y económicos de los procesos posteriores de procesamiento del petróleo.
Nuestras instalaciones para la destilación primaria de petróleo se denominaron tubulares (al parecer, durante el período de transición de las instalaciones de destilación en alambique a las instalaciones con calentamiento de petróleo en un serpentín de horno). En consecuencia, si la instalación está diseñada para la destilación de petróleo con la selección únicamente de destilados ligeros (gasolina, queroseno, combustible diesel), con un punto de ebullición de hasta 350 ° C, entonces se denomina instalación tubular atmosférica (AT). Si la instalación está diseñada para destilar únicamente fueloil al vacío, se denomina instalación de tubo de vacío (VT). En el caso general, cuando la instalación está destinada a la destilación completa y profunda del petróleo, se denomina instalación tubular de vacío atmosférico (AVT). Cuando se combina con una unidad de desalinización profunda de petróleo, la instalación se denomina ELOU-AVT.
Los procesos modernos de destilación de petróleo se combinan con los procesos de deshidratación y desalación, destilación secundaria y estabilización de la fracción de gasolina: ELOU-AT, ELOU-AVT, ELOU-AVT-destilación secundaria, etc. En la Fig. La Figura 2 muestra un diagrama tecnológico básico de dicha instalación, que incluye 4 bloques: ELOU, AT, VT y una unidad para estabilización y destilación secundaria de gasolina (VTB).
Dependiendo de la dirección de uso de las fracciones, las plantas de destilación de petróleo generalmente se denominan combustible, petróleo o fueloil y, en consecuencia, opciones de refinación de petróleo.
En las instalaciones de AT, el petróleo poco profundo se procesa para producir fracciones de combustible (gasolina, queroseno, diésel) y fueloil. Las unidades VT están diseñadas para la destilación de fueloil. El gasóleo, las fracciones de petróleo y el alquitrán que se obtienen de ellos se utilizan como materia prima para procesos de procesamiento posteriores (secundarios) para producir combustibles, aceites lubricantes, coque, betún y otros productos derivados del petróleo.
Las capacidades de los AVT en funcionamiento actualmente oscilan entre 0,5 y 10 millones de toneladas/año. Hasta finales de los años cincuenta se construyeron pequeñas instalaciones (0,5 - 2,0 millones de toneladas/año). En los años 1960 La construcción masiva de unidades ELOU-AVT comenzó, primero con 3, luego con 6 y 8 millones de toneladas por año. La mayor planta de ABT con una capacidad de 11 millones de toneladas al año se construyó en 1975 en Amberes. En los mismos años se inauguraron en Estados Unidos dos plantas con una capacidad de 10,5 millones de toneladas/año. Posteriormente, no se llevó a cabo la construcción de instalaciones tan potentes y, en su mayor parte, la capacidad de las instalaciones ELOU-AVT se mantuvo en el nivel de 6 a 8 millones de toneladas/año, tanto en nuestro país como en el extranjero. En el futuro, debido a una nueva disminución de la producción de petróleo, es posible que las instalaciones de AVT de capacidad media y baja (2-3 millones de toneladas/año) vuelvan a ser más rentables.
Arroz. 2.
/ - tanque de aceite; 2 - deshidratadores eléctricos; 3, 4 y 5 - columnas de cobertura, atmosféricas y de vacío; 6 - despojos; 7 y 8 - columnas de estabilización y destilación secundaria; 9, 10 - hornos atmosféricos y de vacío; // - bombas eyectoras de vapor de dos etapas; / - petróleo, // y /// - gas hidrocarburo de baja y alta presión; IV - gas licuado; V" - cabeza de gasolina (Cf- 85 °C); VI - fracción de gasolina (85-180 °C); VII - gasolina inestable; VIII - aceite despojado; IX - componente pesado de la gasolina (100-180 °C); X-queroseno (140-240 °C); XI - combustible diesel (200-350 °C), XII - fueloil; XIII - mezcla de gases no condensables; XIV - fracción de gasóleo ligero (hasta 300 °C); XV - gasóleo ligero de vacío (280-360); °C); XVI - gasóleo de vacío (350-500 °C); XVII - alquitrán (por encima de 500 °C); VP y KB - vapor de agua y su condensado HS - chorro caliente y PCO - riego por circulación superior e intermedia.
En una refinería moderna, las unidades AVT son las principales de toda la cadena tecnológica del refinado de petróleo y determinan la capacidad de la planta en su conjunto. Numero total los destilados separados del petróleo en AVT varían de 7 a 10, y cada uno de ellos se envía para operaciones tecnológicas adicionales (limpieza, modernización composición química, procesamiento catalítico). /
El refinado primario de petróleo es un proceso térmico y, por tanto, conlleva importantes costes energéticos (combustible, agua, aire para refrigeración, electricidad para bombeo, vapor de agua). El consumo de energía específico (consumo de energía por 1 tonelada de aceite procesado) para turbinas automáticas con una capacidad de 6 millones de toneladas/año son:
combustible quemado en hornos: 35-38 kg/t (por separado para AT: 20-25 kg/t);
agua reciclada para los flujos del proceso de refrigeración: 3-7 m3/t;
electricidad - 7-8 kW * h/t; vapor de agua - 100-150 MJ/t.
Si convertimos todos estos portadores de energía en equivalentes de combustible utilizando los equivalentes correspondientes, entonces para la destilación primaria de 1 tonelada de petróleo se requieren en promedio 50 a 60 kg de combustible con un poder calorífico cercano al poder calorífico del petróleo (o 60 a 80 kg de combustible estándar).
La destilación de petróleo en AVT es un proceso de múltiples etapas (desalación, cobertura, destilación atmosférica y al vacío, estabilización y destilación secundaria de gasolina), por lo tanto, se puede considerar el balance de materiales de la destilación de petróleo tanto general como por etapas. En el primer caso, se entiende por balance de materia el rendimiento [en % (peso)] de todos los productos finales de destilación del aceite original, cuya cantidad se considera 100%. En el segundo caso, se entiende por balance de materia de cada etapa el rendimiento [en % (peso)] de productos de destilación en una etapa determinada (pueden no ser finales, sino intermedios, como, por ejemplo, en una columna de cobertura). ) de las materias primas de una etapa determinada, que se acepta para cada paso más allá del 100%.
A continuación hablaremos del balance general de materiales de los productos finales de la destilación. Durante los cálculos tecnológicos de AVT se elabora un balance de materia paso a paso.
A la instalación se suministra aceite (I) (100%) con un contenido en sales minerales de 50 a 300 mg/l y agua de 0,5 - 1,0% (mayo).
Gas hidrocarburo (II). Su rendimiento a partir del petróleo depende del contenido de gas disuelto en él después del tratamiento en campo. Si el petróleo es ligero (densidad 0,8 - 0,85), entonces el rendimiento de este gas puede ser de 1,5 - 1,8% (peso). Para los petróleos pesados, este rendimiento es menor y para los petróleos que han sido estabilizados es cero.
Del rendimiento total de gas anterior, aproximadamente el 90 % es el gas que se toma en la columna de cobertura. La composición de este gas incluye hidrocarburos saturados C1 - C4 con una mezcla de C5. La baja presión de este gas y sus pequeñas cantidades no permiten su uso en unidades de fraccionamiento de gas (GFU) para la separación de hidrocarburos individuales, y este gas se utiliza a menudo como combustible energético en los hornos AVT. Si el rendimiento de este gas es suficientemente alto (1,5 % y superior), puede resultar económicamente rentable comprimirlo con un compresor de gas a una presión más alta (2-4 MPa) y procesarlo para obtener HFC.
El gas hidrocarbonado seco de estabilización de gasolina (III) es la parte de los hidrocarburos ligeros C1 - C3 que quedan disueltos en la gasolina. Su producción es pequeña. Su presión es de hasta 1,0 MPa, por lo que se puede enviar a HFC, pero debido a su pequeña cantidad, a menudo se envía a la línea de gas y se quema en hornos.
El cabezal de estabilización de gasolina licuada (IV) contiene principalmente propano y butanos con una mezcla de pentanos. Su rendimiento también es pequeño. Se utiliza como componente del gas licuado doméstico o del combustible de gas para automóviles (SPBTL o SPBTZ).
La gasolina ligera (V) es la fracción de gasolina n. -85°C. Su rendimiento a partir del petróleo es del 4-6% (mayo). El índice de octanaje, según la composición química, no supera los 70 (por el método del motor), la mayoría de las veces es de 60 a 65. Se utiliza para preparar disolventes de petróleo o se envía para procesamiento catalítico (isomerización) para aumentar el número de octanaje a 82-85 y se incluirá en la gasolina para motores comerciales.
Fracción de gasolina 85 - 180°C (VI). Su rendimiento a partir del petróleo, dependiendo de la composición fraccionada de este último, puede variar ampliamente, pero suele ser del 10 al 14%. El índice de octano de esta fracción de gasolina es bajo (ROM = 45 t55), por lo que se envía a tratamiento catalítico (reformado catalítico), donde debido a la conversión de n-alcanos y naftenos en hidrocarburos aromáticos, su índice de octano aumenta a 88. - 92, y luego se utiliza como componente básico de la gasolina para motores.
Queroseno (X). Puede haber dos opciones para seleccionar esta corriente de aceite. Una opción es seleccionar queroseno de aviación, una fracción de 140 - 230 "C. Su rendimiento es del 10 - 12% y se utiliza como combustible para aviones comerciales TS-1 ya preparado. Si dicho combustible no se puede obtener del petróleo (basado en contenido de azufre, temperatura inicial de cristalización u otros indicadores), luego la primera correa lateral Xв columna atmosférica Retire el componente del combustible diesel ártico o de invierno. El rendimiento de dicho componente (fracción 140 - 280 °C o 140 - 300 °C) es del 14 - 18% (en peso). Se utiliza directamente como componente de estos combustibles (si cumple con los estándares de contenido de azufre y punto de turbidez y punto de fluidez) o se envía para purificación del azufre y separación de n-alcanos (desparafinado).
Combustible diésel (XI). Su rendimiento es del 22 al 26% (en peso), si el combustible para aviones se toma de la corriente A, o del 10 al 12% (en peso), si un componente del combustible diesel ártico o de invierno se toma de la corriente X. Como regla general, esta corriente es un componente del combustible diesel de invierno o verano directamente (si cumple con los estándares de contenido de azufre y punto de turbidez) o después de la purificación de azufre y n-alcanos.
Fracción de gasóleo ligero (XIV). Su rendimiento es de 0,5 -1,0% (peso) de petróleo. Como ya se señaló, esta fracción es de 100 a 250 °C y es el resultado de la destrucción térmica parcial del fueloil cuando se calienta en un horno. Por lo tanto, contiene no sólo alcanos saturados sino también insaturados. Se utiliza como componente del combustible diesel, si este último se envía para hidrotratamiento a partir de azufre o se envía como combustible para calderas ligeras.
Gasóleo ligero de vacío (XV) - fracción 240 - 380 °C, su rendimiento a partir del petróleo es del 3 - 5% (en peso). En cuanto a sus indicadores de calidad, está cerca del verano. combustible diesel Por lo tanto, XI se mezcla con mayor frecuencia con él y se utiliza en consecuencia.
El gasóleo al vacío (XVI) es el principal destilado de la destilación al vacío del fueloil según la opción de combustible (si el petróleo no permite obtener aceites Alta calidad). Su rango de ebullición es de 350 - 500 °C (en algunos casos 350 - 550 °C). Por consiguiente, el rendimiento del aceite es del 21 al 25 % (en peso) (o del 26 al 30 %). Se utiliza como materia prima para el proceso de craqueo catalítico (para producir gasolina de alto octanaje y otros combustibles para motores) o hidrocraqueo (para producir queroseno de aviación o aceites de alto índice). Se puede utilizar directamente [si el contenido de azufre en el gasóleo al vacío es inferior al 0,5% (peso)] o después de la purificación del azufre y otras impurezas (nitrógeno, metales).
Si el petróleo (y, en consecuencia, el fueloil) permite obtener aceites de alto índice, entonces de la columna de vacío 5, en lugar de una pasada XVI, se eliminan dos pasadas de destilados de petróleo a 350 - 420 ° C [rendimiento de petróleo 10 - 14% (peso)] y 420 - 500 ° C [ rendimiento 12 -16% (peso)] - Ambos cortes se envían a purificación (a partir de resinas, compuestos aromáticos de alto peso molecular, parafina, azufre) para obtener a partir de ellos una base. Aceites destilados de viscosidad media y alta.
El alquitrán (XVII) es la parte residual del aceite que hierve por encima de 500 °C si se toma gasóleo de vacío con un punto final de ebullición de 550 °C. Su rendimiento a partir del petróleo, dependiendo del contenido de sustancias resinosas asfálticas y de fracciones de hidrocarburos pesados, oscila entre el 10 y el 20% (en peso). En algunos casos, por ejemplo, al refinar el aceite de Tengiz, alcanza el 5, y el aceite de Karazhanbas, hasta el 45% (en peso).
El alquitrán se puede utilizar de varias formas:
como componente de combustibles pesados para calderas;
como betún residual (si el petróleo lo permite obtener) o como materia prima para la producción de betún oxidado;
como materia prima para coquizar y obtener a partir de él coque de petróleo valioso (si el aceite es bajo en azufre);
como materia prima para la obtención de aceite residual base (para aceites de los grupos 1 y 2 y subgrupos).
Además de los productos finales enumerados de la destilación del petróleo en la AVT, se obtienen varios residuos de procesamiento, entre los que se incluyen los siguientes.
Las aguas residuales de ELOU son principalmente agua que se utiliza para eliminar las sales del aceite. La cantidad de esta agua es bastante grande: del 1 al 3% (en peso) de la cantidad de aceite procesado (en una instalación de ELOU-AVT con una capacidad de 6 millones de toneladas). /año esto será aproximadamente por día 250 - 700 t).
Esta agua contiene disuelto sales minerales, lavado de aceite (de 10 a 30 g/l, pH 7,0 - 7,5), cantidades significativas de desemulsionante, así como aceite emulsionado en agua (hasta 1%).
Debido a tal contaminación aguas residuales ELOU no se puede reutilizar en el sistema de reciclaje de agua como refrigerante y, por lo tanto, se envía para tratamiento. La limpieza suele ser de varias etapas.
Condensado de vapor de agua (KB). Durante la destilación primaria, el vapor de agua se utiliza como agente de extracción en columnas de destilación, como agente de expulsión para la succión de una mezcla de vapor y gas de una columna de vacío y como refrigerante en hervidores. Después de la condensación, todas estas corrientes forman agua condensada de diferente calidad.
El condensado del proceso (de columnas y eyectores) está en contacto directo con productos derivados del petróleo y, por lo tanto, está contaminado con hidrocarburos y compuestos que contienen azufre emulsionados en él. Su cantidad es del 2,5 al 3,0% para el petróleo. Se envía a la unidad ELOU como agua de lavado o limpieza, después de lo cual se puede reutilizar para producir vapor de agua.
El condensado energético (proveniente de los rehervidores) es limpio y se envía a regenerar vapor.
El gas no condensable de los eyectores (XIII) es una mezcla de hidrocarburos ligeros (hasta Q), sulfuro de hidrógeno, aire y vapor de agua. El rendimiento de la mezcla de estos gases promedia aproximadamente el 0,05% (en peso) del aceite original (máximo, hasta el 0,1%). Los gases se dirigen a la cámara de combustión de uno de los hornos tubulares para quemar los componentes combustibles.
Una característica importante del funcionamiento del AVT es la selección de la cantidad de destilados ligeros y la selección de la cantidad de destilados de petróleo.
