Химическая энциклопедия - нефтепереработка

крупнотоннажное произ-во, основанное на превращениях нефти, ее фракций и нефтяных газов в товарные нефтепродукты и сырье для нефтехимии, основного органического синтеза и микробиологического синтеза. Это произ-во представляет собой совокупность осуществляемых на нефтеперераб. заводах (НПЗ) физ. и хим.-технол. процессов и операций, включающую подготовку сырья, его первичную и вторичную переработку.

Перед переработкой нефть подвергают спец. п о д г о т о в-к е сначала на нефтепромыслах, а затем непосредственно на НПЗ, где ее освобождают от пластовой воды, минер. солей и мех. примесей (см. Обезвоживание и обессоливание нефти )и стабилизируют, отгоняя гл. обр. пропан-бутановую, а иногда частично и пентановую углеводородные фракции. П е рв и ч н а я п е р е р а б о т к а нефти заключается в разделении ее на фракции, различающиеся пределами выкипания, с помощью первичной (в основном) или вторичной атм. и вакуумной перегонки (см. Дистилляция нефти). Такая переработка позволяет выделять из нефти только изначально присутствующие в ней в-ва. Ассортимент, выход и качество вырабатываемых продуктов полностью определяются хим. составом сырья.

Для увеличения выхода т. наз. светлых нефтепродуктов (фракций, выкипающих до 350 °С,бензинов, керосинов, газотурбинных, дизельных и реактивных топлив) и улучшения качества фракций и продуктов, полученных при перегонке, широко используется в т о р и ч н а я п е р е р а б о т к а нефти. Последняя включает: процессы деструктивной переработки тяжелого и остаточного сырья (см., напр., Висбре-кинг, Гидрокрекинг, Деасфалътизация, Деметаллизация, Каталитический крекинг, Коксование, Термический крекинг); процессы, обеспечивающие повышение качества осн. типов нефтепродуктов-топлив и масел (см. Гидроочистка, Гидро-обессеривание, Каталитический риформинг и др.); процессы переработки нефтяных газов ( Газы нефтяные попутные, Газы нефтепереработки), произ-в масел, парафинов, присадок, битумов и иных спец. типов нефтепродуктов, а также нефтехим. и хим. сырья (см., напр., Ароматизация, Газификация нефтяных остатков, Гидродеалкилирование, Депара-финизация, Пиролиз).

Историческая справка. Переработка нефти с целью ее очистки для уменьшения неприятного запаха при использовании в лечебных целях была известна еще в начале нашей эры. Описания разл. способов перегонки нефти приведены в средневековых иностр. и рус. лечебниках. Впервые Н. в пром. масштабе была осуществлена в России на заводе, построенном на р. Ухте (1745). В 18-19 вв. в России и др. странах действовали отдельные примитивные НПЗ, на к-рых получали преим. осветит. керосин и смазочные масла. Большой вклад в развитие Н. внесли рус. ученые и инженеры. Д. И. Менделеев, детально изучив технол. и экономич. проблемы Н., предложил строить нефтеперегонные заводы в местах концентрированного потребления нефтепродуктов. А. А. Летний создал основы крекинга и пиролиза нефти; под его руководством запроектирован и построен ряд НПЗ. К. В. Харичков предложил способ переработки высокопара-финистых мазутов для послед. использования их в качестве котельного топлива; Л. Г. Гурвич разработал основы очистки нефтепродуктов. В. Г. Шухов изобрел форсунку для сжигания жидкого топлива, что позволило применять не находивший квалифицированных источников потребления мазут как топливо для паровых котлов; кроме того, совместно с С. П. Гавриловым он запатентовал трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, техн. принципы к-рой используются в работе совр. установок первичной переработки нефти.

Дальнейшее развитие Н. получила в 20 в. в связи с появлением автомобильного и авиац. транспорта. Особенно быстрыми темпами происходил рост Н. после 2-й мировой войны: производств. мощности, напр., капиталистич. стран с 1947 по 1988 возросли с 416 до 2706 млн. т/год.

Направления и схемы. Основные совр. тенденции Н.: укрупнение единичных мощностей технол. установок; комбинирование процессов и снижение их энергоемкости благодаря повышению активности и селективности катализаторов, утилизации отходящей тепловой энергии, оптимизации теплообмена и коэф. избытка воздуха, подаваемого в технол. печи, и т. д.; углубление переработки нефти (см. ниже); улучшение качества товарных нефтепродуктов при ухудшении качества перерабатываемых нефтей; широкое внедрение автоматизации и компьютеризации и др.

К числу гл. факторов, определяющих выбор схемы H., относятся выход светлых нефтепродуктов и содержание в нефти S. Переработка сернистых и высокосернистых нефтей, содержащих S соотв. 0,5-2,5% и более 2,5% по массе, требует включения в состав НПЗ установок гидроочистки и гидрообессеривания нефтепродуктов.

По назначению НПЗ делятся на предприятия топливного и топливно-масляного профилей, а также топливно-масля-ного профиля с выпуском нефтехим. продукции (последние в СССР ранее наз. нефтехим. комбинатами; за рубежом именуются "НПЗ хим. профиля"). Наиб. важная характеристика НПЗ-г л у б и н а п е р е р а б о т к и нефти, к-рая определяется выходом (в расчете на нефть, % по массе) всех светлых нефтепродуктов или только моторных топлив либо, наоборот, выходом остаточного котельного топлива мазута. Увеличение глубины переработки нефти, т. е. фактически уменьшение выхода мазута по сравнению с его естеств. содержанием в сырье, м. б. достигнуто с помощью разл. деструктивных процессов. Их уд. вес (отношение суммарной мощности установок к мощности установок первичной переработки нефти) определяет возможности НПЗ и нефтеперераб. пром-сти в целом по обеспечению определенной глубины переработки.

НПЗ т о п л и в н о г о п р о ф и л я с н е г л у б о к о й п е р ер а б о т к о й н е ф т и. Характерны для районов с высоким потреблением мазута. На этих предприятиях осуществляются технол. процессы: подготовка нефти к переработке; ее атм. перегонка, при к-рой получают бензины, керосины, дизельные топлива и мазут; облагораживание топлив ката-литич. риформинг и изомеризация бензинов (для получения высокооктановых компонентов автомобильных топлив), гидроочистка керосинов и дизельных топлив, гидрообес-серивание мазута (для получения товарных топлив с низким содержанием S). Выход последнего на таких НПЗ может достигать 50% по массе и более; при необходимости часть мазута м. б. направлена на вакуумную перегонку с целью получения остаточных битумов или сырья для произ-ва окисленных битумов.

НПЗ т о п л и в н о г о п р о ф и л я с г л у б о к о й п е р ер а б о т к о й нефти. Предназначены для регионов с низким уровнем потребления мазута. Реализуемые технол. процессы: подготовка нефти к переработке, ее атм. и вакуумная перегонка; деструктивная переработка (каталитич. крекинг и гидрокрекинг) тяжелого и остаточного сырья и облагораживание нефтепродуктов (каталитич. риформинг, гидроочистка и др.). Существует большое число деструктивных процессов переработки нефтяных остатков (мазут, гудрон) в светлые нефтепродукты с целью увеличения в них соотношения водород/углерод по сравнению с исходным сырьем. Они подразделяются на процессы, обеспечивающие снижение содержания углерода (термич. и каталитич. крекинг, коксование, деасфальтизация); процессы, приводящие к возрастанию содержания водорода (разновидности гидрокрекинга). Последние характеризуются повышенными выходом и качеством нефтепродуктов, однако требуют значительно более высоких капиталовложений и эксплуатац. расходов, обусловленных необходимостью проведения процессов при высоких давлениях (15-25 МПа) в атмосфере водорода. Технол. схема переработки остатков может включать один целевой процесс либо комбинацию процессов (напр., гидро-обессеривание мазута-каталитич. крекинг). Выбор схемы определяется техн. и экономии, особенностями функционирования НПЗ. Известны предприятия, на к-рых достигается практически полное превращение нефти в светлые нефтепродукты.

НПЗ т о п л и в н о-м а с л я н о г о п р о ф и л я. На этих предприятиях осуществляются процессы: подготовка к переработке нефти и ее атм. перегонка; вакуумная перегонка мазута, при к-рой получают неск. вакуумных дистиллятов и гудрон. Дистилляты проходят последовательно селективную очистку, депарафинизацию и гидродоочистку либо доочистку H2SO4 (см. Сернокислотная очистка )или с помощью отбеливающих глин (см. Адсорбционная очистка, Контактная очистка, Перколяциопиая очистка). Гудроны подвергают деасфальтизации, причем образующийся де-асфальтизат обрабатывают по той же схеме, что и дистил-лятные фракции, а остаток (т. наз. концентрат) используют для произ-ва битумов или в качестве сырья для газификации. После доочистки дистиллятные и остаточный компоненты направляют на компаундирование (смешение). Изменяя соотношения компонентов и вводя разл. присадки, получают товарные смазочные масла.