Нефтегазовая технология

           Очистка нефтепродуктов ─ это удаление из нефтепродуктов (дистиллятов и остатков от перегонки нефти) нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел. К таким компонентам относятся сернистые и азотистые соединения, асфальтово-смолистые вещества и др. В промышленности применяются химические, физико-химические и каталитические методы очистки. 

           Химическая очистка производится путём воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способам является очистка 92—98%-ной серной кислотой и олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов, асфальтово-смолистых веществ, азотистых и сернистых соединений, и очистка щелочами (растворами едкого натра и кальцинированной соды) — для удаления некоторых кислородных соединений, сероводорода и меркаптанов. Для удаления сернистых соединений применяют плюмбит натрия и некоторые др. реагенты. 

          Физико-химическая очистка   производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (сжиженные газы — пропан и бутан) применяются для удаления из остатков после переработки нефти (гудронов и полугудронов) асфальтово-смолистых веществ, полициклических (тяжёлых) ароматических углеводородов (процесс деасфальтизации). Полярные растворители (фенол, фурфурол и др.) используются для удаления полициклических ароматических и нефтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, непредельных углеводородов, сернистых и азотистых соединений, смолистых веществ из масляных дистиллятов и деасфальтизата. Кетоны в смеси с толуолом, хлорпроизводные углеводородов в смеси с бензолом и др. полярные и неполярные растворители и их смеси используются в процессе депарафинизации для удаления твёрдых углеводородов из рафинатов (продуктов селективной очистки масляных дистиллятов и остатков). Удаление твёрдых парафинов производится кристаллизацией их из растворов очищаемого продукта. Для очистки дизельных топлив, керосинов, тяжёлых бензинов и маловязких нефтяных масел применяют также карбамидную депарафинизацию, основанную на комплексообразовании нормальных парафиновых углеводородов с карбамидом (мочевиной). 

          При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др., а также полициклические ароматические и нафтеноароматические углеводороды. Адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого продукта с тонкодисперсными адсорбентами (контактная очистка) или фильтрацией продукта через зёрна адсорбента. Избирательная адсорбция при помощи молекулярных сит (цеолитов) позволяет выделить нормальные парафины из лёгких бензиновых и керосиногазойлевых фракций. 

          Каталитическая очистка. Гидрогенизация в мягких условиях (гидроочистка) применяется для удаления сернистых, азотистых и кислородных соединений, которые переходят в углеводороды и легко удаляемые соединения (сероводород, аммиак, воду). Гидрогенизация в жёстких условиях используется при депарафинизации масляного сырья. В этом случае происходит деструкция твёрдых углеводородов с образованием низкомолекулярных и низкозастывающих углеводородов. При жёстких режимах гидрирования можно также получать масла с высоким индексом вязкости. 

4.1. Очистка светлых  нефтепродуктов  

             Нежелательными примесями в дистиллятах светлых нефтепродуктов являются сернистые соединения, нафтеновые кислоты, непредельные соединения, смолы, твердые парафины. Присутствие в моторных топливах сернистых соединений и нафтеновых кислот вызывает коррозию деталей двигателей. Непредельные соединения в топливах при хранении и эксплуатации образуют осадки, загрязняющие систему топливопроводов и препятствующие нормальной эксплуатации двигателей. Повышенное содержание смол в топливе приводит к нагарообразованию, осаждению смол на деталях камер сгорания. Присутствие в нефтепродуктах твердых углеводородов приводит к увеличению температуры их застывания, в результате чего парафин осаждается на фильтрах, ухудшается подача топлива в цилиндры, двигатель глохнет.

            К отдельным нефтепродуктам предъявляются  специфические  требования. Так, в осветительных керосинах нежелательно присутствие ароматических углеводородов, образующих коптящее пламя. Наличие ароматических углеводородов в ряде растворителей (например, уайт-спирите) делает последние токсичными.

            Для  удаления вредных примесей из светлых нефтепродуктов применяются следующие процессы:

1. щелочная очистка (выщелачивание);
2. кислотно-щелочная очистка;
3. депарафинизация;
4. гидроочистка;
5. каталитическая очистка алюмосиликатными катализаторами;
6. ингибирование.

           Щелочная очистка заключается в обработке бензиновых, керосиновых и дизельных фракций водными растворами каустической или кальцинированной соды. При этом из бензинов удаляют сероводород и частично меркаптаны, из керосинов и дизельных топлив  ─  нафтеновые кислоты.

          Кислотно - щелочная очистка  применяются с целью удаления из

дистиллятов  непредельных и ароматических углеводородов, а также смол. Заключается она  в обработке продукта сначала  серной кислотой, а затем ─ 

в ее нейтрализации  водным раствором щелочи.

         Депарафинизация используется для понижения температуры застывания дизельных топлив и заключается в обработке дистиллята раство- ром карбамида. В ходе реакции парафиновые углеводороды образуют с карбамидом соединение, которое сначала отделяется от продукта, а затем при нагревании разлагается на парафин и карбамид.

          Гидроочистка  применяется для удаления сернистых соединений из бензиновых, керосиновых и дизельных фракций первичной перегонки нефти. Для этого в систему при температуре  350…430⁰С и давлении 3…7 МПа в присутствии катализатора вводят водород. Он вытесняет серу в виде сероводорода.

           Гидроочистку применяют также  для очистки продуктов вторичного  происхождения от непредельных  соединений, которые, присоединяя   водород, становятся предельными.

           Каталитическая очистка алюмосиликатными катализаторами применяется для увеличения  октанового числа и уменьшения содержания непредельных углеводородов в бензинах, получаемых  при  каталитическом крекинге.

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

4.2. Очистка смазочных  масел 

            Для очистки смазочных масел  применяют следующие процессы:

1) селективную  очистку растворителями;

2) депарафинизацию;

3) гидроочистку;

4) деасфальтизацию;

5) щелочную очистку.

           Селективными растворителями  называют вещества, которые

обладают способностью извлекать при определенной температуре  из нефтепродукта только какие-то определенные компоненты, не растворяя других компонентов и не растворяясь в них.

           Очистка производится в экстракционных  колоннах, которые бывают либо  полыми внутри, либо с насадкой  или тарелками различного типа.

           Для очистки масел применяют  следующие растворители: фурфурол, фенол, пропан, ацетон, бензол, толуол и другие. С их помощью из масел удаляют смолы, асфальтены, ароматические углеводороды и твердые парафиновые углеводороды.

            В результате селективной очистки  образуются две фазы: полезные  компоненты масла (рафинат) и нежелательные примеси (экстракт).

            Депарафинизаци подвергают рафинаты селективной очистки, полученные из парафинистых нефтей и содержащие твердые углеводороды. Если этого не сделать, то при понижении температуры масла теряют подвижность и становятся непригодными для эксплуатации.

            Депарафинизацию масел выполняют охлаждением их растворов в различных низкокипящих растворителях (ацетон, метилэтилкетон, сжиженный пропан и др.). Можно производить депарафинизацию, так же,  как и дизтоплива, при помощи карбамида.

            Целью гидроочистки является улучшение цвета и стабильности масел, повышение их вязкостно-температурных свойств, снижение коксуемости и содержания серы. Сущность данного процесса  заключается в воздействии водорода на масляную фракцию в присутствии катализатора при температуре, вызывающей распад сернистых и других соединений.

           Деасфальтизация масел производится с целью их очистки от  асфальто-смолистых веществ. Для этого используется серная кислота.

           Щелочная  очистка применяется для удаления из масел нафтеновых кислот, меркаптанов, а также для нейтрализации серной кислоты и продуктов ее взаимодействия с углеводородами, остающимися после деасфальтизации. 

           В технологии очистки нефтепродуктов широко применяется эффективная аппаратура, позволяющая использовать автоматизацию: экстракционные колонны, центробежные экстракторы, роторно-дисковые контакторы, вакуум-фильтры, инжекторные смесители и др. 

          В настоящее время в промышленных масштабах применяются совершенно различные способы очистки нефтепродуктов от примесей – от более консервативных типа гравитационной, электрической или химической очистки или фильтрования через коалесцирующие перегородки, до совершенно инновационных – с помощью ультразвука, магнитного поля и т.д. Однако чаще всего для более эффективной обработки на всех стадиях получения готового нефтепродукта и достижения наилучшего результата очистки используют целый комплекс методик. Наиболее распространенным является использование различных фильтров, что помогает расправиться с совершенно разнообразными типами загрязнений. Один из самых популярных фильтрэлементов в наши дни – это специальный пористый материал, обладающий высокой эффективностью ввиду возможности тонкой очистки от механических загрязнений и поглощению воды.

           При неглубокой очистке концентрация загрязняющих веществ, например, в баке автомобиля может достигать 0,04-0,06 г/кг для бензинов и от 0,15 до 0,6 г/кг для дизельных топлив, что, безусловно, пагубно воздействует на качество работы и износостойкость. Несомненно, очистка от инородных элементов является одним из важнейших действий, сопровожда-   ющих каждую ступень в изготовлении нефтепродуктов. 
 

Заключение 

           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.

          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.