Процессы нефтепереработки — это химические технологические процессы и другие объекты, 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 , топливо для реактивных двигателей , дизельное топливо . и мазут . [1] [2] [3]
Нефтеперерабатывающие заводы и нефтяная промышленность представляют собой очень крупные промышленные комплексы, включающие множество различных технологических установок и вспомогательных объектов, таких как инженерные сооружения и резервуары для хранения. Каждый нефтеперерабатывающий завод имеет свою собственную уникальную структуру и комбинацию процессов переработки, во многом определяемых местоположением нефтеперерабатывающего завода, желаемой продукцией 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. [ нужна цитата ]
Сырая нефть была перегнана исламскими химиками , и четкие описания были даны в справочниках, таких как книги Мухаммеда ибн Закарии Рази ( ок. 865–925 ). [4] Улицы Багдада были вымощены смолой , полученной из нефти, добываемой на природных месторождениях региона. В 9 веке на территории вокруг современного Баку ( Азербайджан) разрабатывались нефтяные месторождения . Эти месторождения были описаны исламским географом Абу аль-Хасаном Али аль-Масуди в 10 веке и Марко Поло в 13 веке, которые описали добычу из этих скважин как сотни партий кораблей. [5] Исламские химики также перегоняли сырую нефть для производства легковоспламеняющихся продуктов для военных целей. [6]
До девятнадцатого века нефть была известна и использовалась различными способами в Вавилоне , Египте , Китае , Филиппинах , Риме и вдоль Каспийского моря. Считается, что современная история нефтяной промышленности началась в 1846 году, когда Авраам Гесснер из Новой Шотландии , Канада , разработал процесс производства керосина из угля. Вскоре после этого, в 1854 году, Игнаций Лукасевич начал добывать керосин из выкопанных вручную нефтяных скважин недалеко от города Кросно , Польша . Первый крупный нефтеперерабатывающий завод был построен в Плоешти , Румыния , в 1856 году с использованием богатой нефти, доступной в Румынии. [7] [8]
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 недалеко от Титусвилля, штат Пенсильвания. [9] В 1800-х годах промышленность росла медленно, в основном производя керосин для масляных ламп. В начале двадцатого века появление двигателя внутреннего сгорания и его использование в автомобилях создали рынок бензина, что послужило толчком к довольно быстрому росту нефтяной промышленности. Первые открытия нефти, подобные тем, что были обнаружены в Онтарио и Пенсильвании, вскоре были опередлены крупными нефтяными «бумами» в Оклахоме , Техасе и Калифорнии . [10]
До Второй мировой войны в начале 1940-х годов большинство нефтеперерабатывающих заводов в Соединенных Штатах состояло просто из установок по перегонке сырой нефти (часто называемых установками по перегонке сырой нефти при атмосферном давлении). На некоторых нефтеперерабатывающих заводах также были установки вакуумной перегонки , а также установки термического крекинга , такие как висбрекеры (викостбрейкеры, установки для снижения вязкости нефти). Все многие другие процессы нефтепереработки, обсуждаемые ниже, были разработаны во время войны или в течение нескольких лет после войны. Они стали коммерчески доступны через 5–10 лет после окончания войны, и мировая нефтяная промышленность пережила очень быстрый рост. Движущей силой роста технологий, а также количества и размеров нефтеперерабатывающих заводов во всем мире стал растущий спрос на автомобильный бензин и авиационное топливо.
В Соединенных Штатах по ряду сложных экономических и политических причин строительство новых нефтеперерабатывающих заводов практически остановилось примерно в 1980-х годах. Однако многие из существующих нефтеперерабатывающих заводов в Соединенных Штатах модернизировали многие из своих установок и/или построили дополнительные установки, чтобы: увеличить мощности по переработке сырой нефти, повысить октановое число получаемого бензина, снизить содержание серы . своего дизельного топлива и топлива для отопления домов в соответствии с экологическими нормами и требованиями по загрязнению воздуха и воды.
Установка перегонки сырой нефти (УРУ) является первой установкой переработки практически на всех нефтеперерабатывающих заводах. CDU перегоняет поступающую сырую нефть на различные фракции с разными диапазонами кипения, каждая из которых затем подвергается дальнейшей обработке на других технологических установках нефтеперерабатывающего завода. CDU часто называют атмосферной дистилляционной установкой , поскольку она работает при давлении немного выше атмосферного. [1] [2] [14]
Ниже представлена схематическая блок-схема типичной установки для перегонки сырой нефти. Поступающая сырая нефть предварительно нагревается путем обмена тепла с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его обессоливают для удаления неорганических солей (в первую очередь хлорида натрия).
После обессоливания сырая нефть дополнительно нагревается путем обмена тепла с некоторыми горячими дистиллированными фракциями и другими потоками. Затем его нагревают в топливной печи (нагревателе) до температуры около 398 °C и направляют в нижнюю часть дистилляционной установки.
Охлаждение и конденсация верхнего погона дистилляционной колонны частично обеспечивается за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью, а частично за счет конденсатора с воздушным или водяным охлаждением. Дополнительное тепло отводится из дистилляционной колонны с помощью системы прокачки, как показано на схеме ниже.
Как показано на технологической схеме, фракция верхнего дистиллята из ректификационной колонны представляет собой нафту. Фракции, удаляемые со стенок ректификационной колонны в различных точках между верхом и низом колонны, называются боковыми погонами . Каждый из боковых каналов (т.е. керосин, легкий газойль и тяжелый газойль) охлаждается за счет теплообмена с поступающей сырой нефтью. Все фракции (т.е. верхний лигроин, боковые фракции и кубовый остаток) направляются в резервуары промежуточного хранения перед дальнейшей обработкой.
На изображении ниже представлена схематическая блок-схема типичного нефтеперерабатывающего завода, на которой показаны различные процессы переработки и поток потоков промежуточных продуктов, который происходит между входным сырьем сырой нефти и конечными конечными продуктами.
На схеме изображена лишь одна из буквально сотен различных конфигураций нефтеперерабатывающих заводов. Схема также не включает в себя ни одно из обычных нефтеперерабатывающих предприятий, обеспечивающих такие коммунальные услуги, как пар, охлаждающая вода и электроэнергия, а также резервуары для хранения сырой нефти, а также промежуточных и конечных продуктов. [1] [2] [15]
Первичные конечные продукты, получаемые при переработке нефти, можно разделить на четыре категории: легкие дистилляты, средние дистилляты, тяжелые дистилляты и другие.