النفط معدن ، وهو سائل زيتي غير قابل للذوبان في الماء ، والذي يمكن أن يكون عديم اللون أو بني غامق. تعتمد خصائص وطرق تكرير النفط على النسبة المئوية للهيدروكربونات في الغالب في تركيبتها ، والتي تختلف في المجالات المختلفة.
لذلك ، في رواسب Sosninskoye (سيبيريا) ، تحتل الألكانات (مجموعة البارافين) حصة 52 في المائة ، السيكلوكلانات - حوالي 36 ٪ ، الهيدروكربونات العطرية - 12 في المئة. وعلى سبيل المثال ، في ودائع Romashkinskoye (تتارستان) ، ارتفعت حصة الألكانات والكربونات العطرية - 55 و 18 في المائة ، على التوالي ، في حين أن حصة السيكلوكلانات 25 في المائة. بالإضافة إلى الهيدروكربونات ، قد تشمل هذه المواد الخام الكبريت ، مركبات النيتروجين ، الشوائب المعدنية ، إلخ.
تم تكرير النفط لأول مرة في عام 1745 في روسيا
في شكله الخام ، لا يتم استخدام هذا المورد الطبيعي. للحصول على منتجات ذات قيمة فنية (المذيبات ، ووقود المحركات ، ومكونات الإنتاج الكيميائي) ، يتم تكرير النفط باستخدام طرق أولية أو ثانوية. بذلت محاولات لتحويل هذه المواد الخام في وقت مبكر من منتصف القرن الثامن عشر ، عندما ، بالإضافة إلى الشموع والمشاعل المستخدمة من قبل السكان ، تم استخدام "زيت جارن" في مصابيح عدد من الكنائس ، والتي كانت عبارة عن مزيج من الزيت النباتي والزيت المكرر.
خيارات تكرير النفط
لا يتم تكرير التكرير بشكل مباشر في عمليات تكرير النفط. بالأحرى ، هذه مرحلة أولية ، والتي قد تتكون من:
- التنظيف الكيميائي عندما يتعرض الزيت للزيت وحمض الكبريتيك المركز. هذا يزيل الهيدروكربونات العطرية وغير المشبعة.
- علاج الامتزاز. هنا ، يمكن إزالة الراتنجات والأحماض من المنتجات البترولية عن طريق المعالجة بالهواء الساخن أو عن طريق تمرير الزيت عبر الممتزات.
- المعالجة الحفزية - هدرجة خفيفة لإزالة مركبات النيتروجين والكبريت.
- التنظيف الفيزيائي والكيميائي. في هذه الحالة ، يتم إطلاق المكونات الزائدة بشكل انتقائي عن طريق المذيبات. على سبيل المثال ، يتم استخدام الفينول المذيبات القطبية لإزالة مركبات النيتروجين والكبريت ، بينما تنبعث المذيبات غير القطبية - البوتان والبروبان - القطران ، الهيدروكربونات العطرية ، إلخ.
لا توجد تغييرات كيميائية ...
تكرير النفط من خلال العمليات الأولية لا يعني التحولات الكيميائية للمواد الخام. هنا ، يتم تقسيم المعدن ببساطة إلى مكوناته المكونة. تم اختراع أول جهاز تقطير للنفط في عام 1823 ، في الإمبراطورية الروسية. خمن الأخوان Dubinin وضع المرجل في فرن التدفئة ، من حيث ذهب الأنابيب عبر برميل من الماء البارد في حاوية فارغة. في غلاية الفرن ، يتم تسخين الزيت ، ويمر عبر "ثلاجة" وترسب.
الطرق الحديثة لإعداد المواد الخام
اليوم ، في مجمعات تكرير النفط ، تبدأ تكنولوجيا تكرير النفط بعملية تنقية إضافية ، يتم خلالها تجفيف المنتج على أجهزة ELOU (محطات تحلية المياه الكهربائية) ، ويتم تحريرها من الشوائب الميكانيكية والكربوهيدرات الخفيفة (C1 - C4). ثم يمكن أن تذهب المواد الخام إلى التقطير الجوي أو التقطير الفراغي. في الحالة الأولى ، فإن معدات المصنع وفقًا لمبدأ التشغيل تشبه تلك التي تم استخدامها منذ عام 1823.
فقط مصفاة النفط نفسها تبدو مختلفة. تمتلك الشركة مواقد تشبه المنازل ذات الحجم الكبير بدون نوافذ ، وهي مصنوعة من أفضل الطوب الحراري.يوجد بداخلها أنابيب متعددة الكيلومترات ، حيث يتحرك الزيت بسرعة عالية (2 متر في الثانية) ويتم تسخينه إلى 300-325 درجة مئوية مع لهب من فوهة كبيرة (في درجات حرارة أعلى ، تتحلل المواد الهيدروكربونية ببساطة). تقوم أعمدة التقطير (التي يصل ارتفاعها إلى 40 مترًا) باستبدال الأنبوب من أجل تكثيف وتبخير الأبخرة اليوم ، حيث يتم فصل الأبخرة وتكثيفها ، ويتم إنشاء مدن بأكملها من صهاريج مختلفة لاستلام المنتجات المستلمة.
ما هو التوازن المادي؟
يوفر تكرير النفط في روسيا موازين مختلفة للمواد في التقطير الجوي للمواد الخام من حقل معين. هذا يعني أنه في الخرج يمكن الحصول على نسب مختلفة للكسور المختلفة - البنزين والكيروسين والديزل وزيت الوقود والغاز المصاحب.
على سبيل المثال ، بالنسبة لزيوت غرب سيبيريا ، فإن إنتاج الغاز وخسائره يمثل واحد بالمائة ، على التوالي ، تحتل كسور البنزين (المنبعثة في درجات حرارة من 62 إلى 180 درجة مئوية) حوالي 19 ٪ ، والكيروسين - حوالي 9.5 ٪ ، وجزء الديزل - 19 ٪ ، زيت الوقود - ما يقرب من 50 في المئة (المخصصة في درجات الحرارة من 240 إلى 350 درجة). تخضع المواد الناتجة دائمًا إلى معالجة إضافية ، لأنها لا تفي بالمتطلبات التشغيلية لمحركات الماكينات نفسها.
أقل إنتاج النفايات
تعتمد المعالجة الفراغية للزيت على مبدأ الغليان عند درجة حرارة منخفضة مع انخفاض الضغط. على سبيل المثال ، تغلي بعض المواد الهيدروكربونية في الزيت فقط عند 450 درجة مئوية (الضغط الجوي) ، ولكن يمكن أن تضطر إلى الغليان عند 325 درجة مئوية إذا تم خفض الضغط. تتم المعالجة الفراغية للمواد الخام في مبخرات فراغ دوارة ، مما يزيد من معدل التقطير ويجعل من الممكن الحصول على السيريسين والبارافينات والوقود والزيوت من زيت الوقود ، واستخدام المخلفات الثقيلة (القطران) بشكل أكبر لإنتاج البيتومين. تقطير الفراغ ، مقارنة بالتجهيز الجوي ، ينتج عنه نفايات أقل.
تسمح لك إعادة التدوير بالحصول على بنزين عالي الجودة
تم اختراع عملية تكرير النفط الثانوية من أجل الحصول على مزيد من وقود المحركات من نفس المواد الأولية بسبب التأثير على جزيئات الهيدروكربونات البترولية ، والتي تحصل على صيغ أكثر ملاءمة للأكسدة. تشمل إعادة التدوير أنواعًا مختلفة من "التكسير" المزعوم ، بما في ذلك التكسير بالهيدروجين والخيارات الحرارية والحفازة. اخترعت هذه العملية أيضًا في روسيا في عام 1891 على يد المهندس ف. شوكوف. إنه تقسيم للهيدروكربونات إلى أشكال ذات ذرات كربون أقل في جزيء واحد.
معالجة النفط والغاز في 600 درجة مئوية
مبدأ تشغيل محطات تكسير هو تقريبا نفس إعدادات الضغط الجوي لمحطات فراغ. ولكن هنا تتم معالجة المواد الخام ، والتي يتم تمثيلها في الغالب بزيت الوقود ، في درجات حرارة قريبة من 600 درجة مئوية. تحت هذا التأثير ، تنقسم الهيدروكربونات التي تشكل كتلة زيت الوقود إلى كتل أصغر ، يتكون منها نفس الكيروسين أو البنزين. يعتمد التكسير الحراري على المعالجة العالية لدرجة الحرارة ويعطي البنزين بكمية كبيرة من الشوائب ، والتكسير الحفاز أيضًا على المعالجة الحرارية ، ولكن مع إضافة المحفزات (على سبيل المثال ، غبار الصلصال الخاص) ، والذي يسمح بالحصول على المزيد من البنزين ذي النوعية الجيدة.
التكسير بالهيدروجين: الأنواع الرئيسية
قد يشمل إنتاج وتكرير النفط اليوم أنواعًا مختلفة من التكسير بالهيدروجين ، وهو عبارة عن مزيج من عمليات المعالجة المائية ، وانهيار جزيئات الهيدروكربون الكبيرة إلى جزيئات أصغر وتشبع الهيدروكربونات غير المشبعة بالهيدروجين. التكسير الهيدروجيني سهل (الضغط 5 ميجا باسكال ، درجة الحرارة حوالي 400 مئوية ، يتم استخدام مفاعل واحد ، يتحول بشكل رئيسي إلى وقود الديزل والمواد اللازمة للتكسير الحفاز) والصلب (الضغط 10 ميجا باسكال ، درجة الحرارة حوالي 400 مئوية ، يتم الحصول على العديد من المفاعلات ، الديزل ، الجازولين والكيروسين الكسور). يسمح التكسير الهيدروجيني بإنتاج عدد من الزيوت ذات معامل اللزوجة العالي ومحتوى منخفض من الهيدروكربونات العطرية والكبريتية.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لتكرير النفط استخدام العمليات التالية:
- الخداع.في هذه الحالة ، عند درجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية وضغوط تتراوح بين نصف وثلاثة ميغاباسكال ، يتم الحصول على الإسفلت الثانوي وغازات الهيدروكربون والبنزين من المواد الخام عن طريق تقسيم البارافينات والنفثين.
- فحم الكوك من مخلفات النفط الثقيل هو تكرير عميق للنفط عندما تتم معالجة المواد الخام في درجات حرارة قريبة من 500 درجة مئوية تحت ضغط 0.65 ميجا باسكال لإنتاج مكونات زيت الغاز وفحم الكوك النفطي. تنتهي مراحل العملية بـ "كعكة فحم الكوك" ، والتي تسبقها (بترتيب عكسي) عن طريق التكثيف ، والتكثيف المتعدد ، والروائح ، والدورة الدموية ، وإزالة الهيدروجين ، والتشقق. بالإضافة إلى ذلك ، المنتج يخضع أيضًا للتجفيف والتكلس.
- إصلاح. اخترعت هذه الطريقة لمعالجة المنتجات البترولية في روسيا في عام 1911 ، المهندس ن. زيلينسكي. اليوم ، يتم استخدام إصلاح الخطة الحفازة من أجل الحصول على الهيدروكربونات العطرية عالية الجودة والجازولين ، وكذلك الغاز المحتوي على الهيدروجين من كسور ليجروين والبنزين للمعالجة اللاحقة في التكسير الهيدروجيني.
- الأيزومرية. تتضمن معالجة النفط والغاز في هذه الحالة الحصول على أيزومر من مركب كيميائي بسبب التغيرات في الهيكل العظمي الكربوني للمادة. لذلك من مكونات الزيت عالية الأوكتان ، يتم عزل المكونات عالية الأوكتان لإنتاج البنزين القابل للتسويق.
- ألكلة. تستند هذه العملية إلى دمج بدائل الألكيل في جزيء عضوي. وبالتالي ، يتم الحصول على مكونات للغاز عالي الأوكتان من غازات الهيدروكربون غير المشبعة.
السعي من أجل المعايير الأوروبية
يجري باستمرار تحسين تكنولوجيا تكرير النفط والغاز في المصفاة. لذلك ، في المؤسسات المحلية ، لوحظت زيادة في كفاءة معالجة المواد الخام من خلال المعايير: عمق المعالجة ، وزيادة في اختيار المنتجات البترولية الخفيفة ، وانخفاض في الخسائر التي لا يمكن استرجاعها ، وغيرها. تشمل خطط المصانع لعشر وعشرينات القرن العشرين زيادة أخرى في عمق المعالجة (تصل إلى 88 في المائة) ، وتحسين جودة المنتجات وفقا للمعايير الأوروبية ، والحد من التأثير التكنولوجي على البيئة.
