Процессы переработки нефти — это химические технологические процессы и другие установки, используемые на нефтеперерабатывающих заводах (также называемых нефтеперерабатывающими заводами) для преобразования сырой нефти в полезные продукты, такие как сжиженный нефтяной газ (СНГ), бензин или бензин , керосин , реактивное топливо , дизельное топливо и мазуты . [1] [2] [3]
Нефтеперерабатывающие заводы и нефтяная промышленность представляют собой очень крупные промышленные комплексы, включающие множество различных технологических установок и вспомогательных объектов, таких как вспомогательные установки и резервуары для хранения. Каждый НПЗ имеет свою собственную уникальную компоновку и комбинацию процессов переработки, в значительной степени определяемых местоположением НПЗ, желаемыми продуктами и экономическими соображениями.
Некоторые современные нефтеперерабатывающие заводы перерабатывают от 800 000 до 900 000 баррелей (от 127 000 до 143 000 кубических метров) сырой нефти в день. [ необходима цитата ]
До девятнадцатого века нефть была известна и использовалась различными способами в Вавилоне , Египте , Китае , Филиппинах , Риме и вдоль Каспийского моря. Современная история нефтяной промышленности, как говорят, началась в 1846 году, когда Авраам Гесснер из Новой Шотландии , Канада, разработал процесс получения керосина из угля. Вскоре после этого, в 1854 году, Игнаций Лукасевич начал производить керосин из вручную вырытых нефтяных скважин недалеко от города Кросно , Польша . Первый крупный нефтеперерабатывающий завод был построен в Плоешти , Румыния, в 1856 году с использованием обильной нефти, доступной в Румынии. [4] [5]
В Северной Америке первая нефтяная скважина была пробурена в 1858 году Джеймсом Миллером Уильямсом в Онтарио, Канада. В Соединенных Штатах нефтяная промышленность началась в 1859 году, когда Эдвин Дрейк нашел нефть около Титусвилля, штат Пенсильвания. [6] Промышленность медленно росла в 1800-х годах, в основном производя керосин для масляных ламп. В начале двадцатого века внедрение двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях создало рынок для бензина, который стал толчком для довольно быстрого роста нефтяной промышленности. Ранние открытия нефти, такие как в Онтарио и Пенсильвании, вскоре были вытеснены крупными нефтяными «бумами» в Оклахоме , Техасе и Калифорнии . [7]
До Второй мировой войны в начале 1940-х годов большинство нефтеперерабатывающих заводов в Соединенных Штатах состояли просто из установок перегонки сырой нефти (часто называемых установками атмосферной перегонки сырой нефти). Некоторые нефтеперерабатывающие заводы также имели установки вакуумной перегонки , а также установки термического крекинга, такие как висбрекеры (установки для снижения вязкости нефти ). Все многие другие процессы переработки, обсуждаемые ниже, были разработаны во время войны или в течение нескольких лет после войны. Они стали коммерчески доступны в течение 5-10 лет после окончания войны, и мировая нефтяная промышленность пережила очень быстрый рост. Движущей силой этого роста технологий, а также количества и размера нефтеперерабатывающих заводов по всему миру был растущий спрос на автомобильный бензин и авиационное топливо.
В Соединенных Штатах по разным сложным экономическим и политическим причинам строительство новых НПЗ фактически прекратилось примерно в 1980-х годах. Однако многие из существующих НПЗ в Соединенных Штатах модернизировали многие из своих установок и/или построили дополнительные установки с целью: увеличения мощности переработки сырой нефти, повышения октанового числа производимого ими бензина, снижения содержания серы в дизельном топливе и топливе для отопления домов для соответствия экологическим нормам и требованиям по загрязнению воздуха и воды.
Установка перегонки сырой нефти (УНП) является первой установкой переработки практически на всех нефтеперерабатывающих заводах. УНП перегоняет поступающую сырую нефть в различные фракции с различными диапазонами кипения, каждая из которых затем перерабатывается далее на других установках переработки НПЗ. УНП часто называют установкой атмосферной перегонки, поскольку она работает при давлении немного выше атмосферного. [1] [2] [11]
Ниже представлена принципиальная схема типичной установки перегонки сырой нефти. Поступающая сырая нефть предварительно нагревается путем обмена теплом с некоторыми горячими, перегнанными фракциями и другими потоками. Затем она обессоливается для удаления неорганических солей (в первую очередь хлорида натрия).
После опреснителя сырая нефть дополнительно нагревается путем теплообмена с некоторыми горячими, дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем она нагревается в топливной печи (огневой нагреватель) до температуры около 398 °C и направляется в нижнюю часть дистилляционной установки.
Охлаждение и конденсация верхнего продукта дистилляционной колонны частично обеспечивается за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью, а частично — конденсатором с воздушным или водяным охлаждением. Дополнительное тепло отводится из дистилляционной колонны с помощью системы циркуляционного насоса, как показано на схеме ниже.
Как показано на схеме потока, верхняя фракция дистиллята из ректификационной колонны — это нафта. Фракции, удаляемые со стороны ректификационной колонны в различных точках между верхом и низом колонны, называются боковыми погонами . Каждый из боковых погонов (т. е. керосин, легкий газойль и тяжелый газойль) охлаждается путем теплообмена с поступающей сырой нефтью. Все фракции (т. е. верхняя нафта, боковые погоны и кубовый остаток) отправляются в промежуточные резервуары для хранения перед дальнейшей обработкой.
На рисунке ниже представлена принципиальная технологическая схема типичного нефтеперерабатывающего завода, на которой показаны различные процессы переработки и потоки промежуточных продуктов, возникающие между входящим сырым нефтяным сырьем и конечными продуктами.
На схеме изображена только одна из буквально сотен различных конфигураций нефтеперерабатывающих заводов. На схеме также не указаны обычные объекты нефтеперерабатывающих заводов, предоставляющие такие коммунальные услуги, как пар, охлаждающая вода и электроэнергия, а также резервуары для хранения сырой нефти, промежуточных и конечных продуктов. [1] [2] [12]
Основные конечные продукты, получаемые при переработке нефти, можно разделить на четыре категории: легкие дистилляты, средние дистилляты, тяжелые дистилляты и другие.