Переработка нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Западно-Казахстанский университет им. М. Утемисова

Естественно-географический факультет

Кафедра химии

Реферат

На тему: «Переработка нефти»

Выполнила: Тнымова.А.А

Проверила: Айтуганова С.Г

Уральск, 2022 год

Содержание

Введение

Нефть -- природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Является ископаемым топливом (каустобиолитом). На протяжении XX века и в XXI веке нефть является одним из важнейших полезных ископаемых. Цвет нефти обычно чисто-чёрный. Иногда варьирует в буро-коричневых тонах (от грязно-жёлтого до тёмно-коричневого, почти чёрного), изредка встречается нефть, окрашенная в светлый жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, а также насыщенно-зелёная нефть. Имеет специфический запах, также варьирующий от лёгкого приятного до тяжёлого и очень неприятного.

Цвет и запах нефти в значительной степени обусловлены присутствием компонентов, содержащих азот, серу и кислород и концентрируются в смазочном масле и нефтяном остатке. Большинство углеводородов нефти (кроме ароматических) в чистом виде лишено запаха и цвета.По химическому составу и происхождению нефть близка к природным горючим газам и озокериту. Эти ископаемые объединяют под общим названием петролиты. Петролиты относят к ещё более обширной группе так называемых каустобиолитов -- горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также другие ископаемые топлива (торф, бурый и каменный уголь, антрацит, сланцы).

Подавляющая часть месторождений нефти приурочена к осадочным породам. Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5--6 км. Однако на глубинах свыше 4,5--5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1--3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и другие образования -- например, битуминозные пески и битумы.В мире потребляется приблизительно 100 млн баррелей (15 900 000 000 литров) нефти в сутки.

Перерабомтка немфти (нефтепереработка) -- процесс производства нефтепродуктов, прежде всего различных видов топлива (автомобильного, авиационного, котельного и т. д.) и сырья для последующей химической переработки из нефти.

Первичные процессы

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой её физическое разделение на фракции. Сначала промышленная нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей -- этот процесс называется первичной сепарацией нефти.

Подготовка нефти

Нефть поступает на НПЗ (нефтеперерабатывающий завод) в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, обезгаживанию от растворённых лёгких углеводородов (фракции С1--С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Атмосферная перегонка

Атмосферной перегонкой называют процесс ректификации, проводимый при атмосферном давлении.Нефть поступает в ректификационные колонны где разделяется на несколько фракций: лёгкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки -- мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Вакуумная дистилляция

Вакуумная дистилляция -- процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины, и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжёлый остаток называется гудроном, который может служить сырьём для получения битумов и асфальта. нефть вакуумный дистилляция крекинг

Вторичные процессы

Целью вторичных процессов является увеличение выхода производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на три вида:

Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т. д.

Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т. д.

Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т. д.

Риформинг

Каталитический риформинг -- каталитическая ароматизация нефтепродуктов (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов). Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85--180 °С[3]. В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями, и октановое число бензина повышается примерно до 85. Полученный продукт, называемый риформатом, используется как компонент для производства автобензинов и как сырьё для извлечения индивидуальных ароматических углеводородов, таких как бензол, толуол и ксилол.

Гидроочистка

Гидроочистка -- процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Гидроочистка нефтяных фракций направлена на снижение содержания сернистых соединений в товарных нефтепродуктах. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов. Является наиболее распространённым процессом нефтепереработки.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг -- процесс термокаталитической переработки нефтяных фракций с целью получения компонента высокооктанового бензина и непредельных газообразных углеводородов.Сырьём для каталитического крекинга служат атмосферный и лёгкий вакуумный газойль, в процессе происходит расщепление молекул тяжёлых углеводородов, что позволяет использовать их для выпуска топлива. В процессе крекинга выделяется большое количество газообразных алканов (пропан-бутан), которые разделяются на отдельные фракции и, по большей части, используются в третичных технологических процессах на самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция (т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются как компоненты автобензина. Остаток после крекинга является компонентом мазута.

Коксование

Коксование -- процесс получения нефтяного кокса из тяжёлых фракций и остатков вторичных процессов. Процесс происходит на установке замедленного коксования.

Изомеризация

Процесс получения изомеров углеводородов (изобутан, изопентан, изогексан, изогептан) из углеводородов нормального строения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимического производства (изопентана из н-пентана, МТБЭ и изобутилен из изобутана) и высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.

Алкилирование

Алкилирование -- введение алкила в молекулу органического соединения. Алкилирующими агентами обычно являются алкилгалогениды, алкены, эпоксисоединения, спирты, реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диазоалканы.

Бензин

Бензин - самый важный продукт переработки нефти; из сырой нефти производится до 50% бензина. Эта величина включает природный бензин, бензин крекинг-процесса, продукты полимеризации, сжиженные нефтяные газы и все продукты, используемые в качестве промышленных моторных топлив. Каждому процессу переработки нефти предъявляются требования по количеству и качеству производимого бензина.

Состав. Промышленный бензин представляет собой смесь углеводородов в интервале точки кипения 30-200° C. Некоторые бутаны, кипящие при температуре ниже 38° С, имеет высокое давление паров. Углеводороды в бензине включают многие изопарафины, а также ароматические углеводороды и нафтены, а в бензинах, полученных при крекинге, содержится от 15 до 25% олефинов. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке: изопарафины > ароматические > олефины > нафтены > н-парафины. Имеются различия между компонентами каждой из этих групп, зависящие от структуры молекул и точки кипения. Различные компоненты дают свой вклад в октановое число бензиновых смесей.

Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо. Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается, поскольку они содержат заметное количество олефинов, а именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога.

Классификация бензинов. Бензины классифицируются по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы.

Интервалы температур кипения. Большинство бензинов кипит в интервале 30-200° С. 50%-ная точка, т.е. температура, при которой кипит половина компонентов смеси и которая определяет состав смеси во время прогрева двигателя, а частично и при разгоне транспортного средства, располагается в пределах 98-104° С. Высокое содержание низкокипящих компонентов, таких, как бутаны и пентаны, обусловливает исключительно высокое давление паров и в теплое время является причиной образования паровых пробок, когда газовые пузырьки препятствуют течению топлива по узким трубам двигателей и тепловых установок. В то же время недостаток низкокипящих компонентов служит причиной трудностей запуска двигателя зимой. 90%-ная точка кипения бензина определяет время прогрева двигателя и эффективность использования топлива.

Октановое число. Октановое число - наиболее важная характеристика бензина. Оно обычно определяется в одноцилиндровой стационарной установке, снабженной различными приборами для регистрации склонности к детонации. Нормальный гептан (семь атомов углерода в линейной цепи) детонирует очень легко; для него принято нулевое октановое число. Изооктан (восемь атомов углерода в разветвленной цепи) не детонирует до тех пор, пока не будут достигнуты экстремальные условия давления, температуры и нагрузки; для него произвольно установлено октановое число 100. При испытании бензина с неизвестными детонационными свойствами его сравнивают со смесью гептана и изооктана, имеющей такую же способность к детонации, как и испытуемый бензин; октановое число бензина - это процентное содержание изооктана в такой смеси. Октановое число, определенное таким образом, не всегда соответствует характеристике в многоцилиндровом двигателе в дорожных условиях при изменяющихся скоростях, нагрузках и ускорениях.

Химические продукты из нефти

Получение нефтепродуктов путем фракционирования.Нефтяная промышленность - это главный производитель химикатов.Ее первые успехи в разделении индивидуальных углеводородов были достигнуты при фракционировании природного газа и природного бензина.Первыми компонентами, выделенными таким путем, были метан, этан, пропан, нормальный бутан, изобутан и пентины.Соответствующим образом спроектированные ректификационные колонны дают возможность выделять из крекинг-газов небольшие фракции с узким диапазоном температур кипения, которые служат первичным сырьем для химического производства, - это углеводороды, имеющие от 1 до 5 атомов углерода (как парафины, так и олефины).

Химические продукты, получаемые окислением природного газа.Большое число химикатов производится в промышленных количествах путем окисления природного газа.Они включают метиловый (древесный) спирт, этиловый (пищевой) спирт, пропиловый спирт (с 3 атомами углерода), формальдегид, ацетон, метилэтилкетон, муравьиную кислоту, уксусную кислоту.Из этих компонентов, первично содержащих кислород, производятся многие другие продукты, хорошо известные в органической химии. Химические продукты, получаемые из олефинов.

Олефины в крекинг-газах и низкокипящих фракциях нефти легко реагируют с хлором, хлороводородной кислотой, серной кислотой и другими реагентами, образуя новые исходные вещества для дальнейшей переработки и производства большого числа химических продуктов.Из этого сырья производятся фреоны, гликоли, глицерин, каучук, пластмассы, инсектициды, спирты и моющие средства.

Химические продукты, получаемые с помощью других процессов.Аммиак синтезируется из водорода, получаемого при крекинге природного газа, и азота, извлекаемого дистилляцией из сжиженного воздуха. Азотная кислота и нитрат аммония, используемые для производства удобрений и взрывчатых веществ, также получаются из аммиака.

Заключение

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов различной молекулярной массы, поэтому не имеет определённой температуры кипения. Состоит из жидких углеводородов, в которых растворены твёрдые и газообразные углеводороды: алканы (преимущественно нормального строения), циклоалканы и арены, соотношение которых в различных месторождениях нефти колеблется в широких пределах. Например, уральская нефть содержит большое количество аренов, бакинская -- циклоалканов. Кроме углеводородов нефть содержит кислородные, сернистые и азотистые органические соединения. Первичная переработка нефти заключается в отделении от нефти попутных газов и дальнейшей перегонке.Перегонка -- физический процесс, в результате которого нефть разделяется на фракции в зависимости от температуры кипения углеводородов. Остаток от перегонки нефти содержит вязкую чёрную жидкость, которая называется мазутом. Мазут подвергают дальнейшей переработке, перегоняя его под уменьшенным давлением (для предупреждения разложения), и выделяют смазочные масла: веретённое, машинное, цилиндровое и др. Из мазута некоторых сортов нефти выделяют вазелин и парафин. Остаток после отгонки мазута -- гудрон -- применяется для получения асфальта.Перегонка нефти не позволяет получать бензин с высоким выходом: выход бензина составляет не более 20%.Характеристика продуктов перегонки нефти представлена в таблице. Вторичная переработка нефти сопровождается изменением структуры углеводородов, входящих в её состав. Вторичная переработка нефти -- химический процесс.Существует несколько видов вторичной переработки нефти: крекинг, пиролиз, риформинг.Среди вторичных методов переработки нефти большое значение имеет крекинг углеводородов, проводимый с целью повышения выхода бензина. Риформинг применяют для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола) из бензиновых фракций нефти.Углеводороды нефти используются как источник химического сырья для производства пластмасс, синтетического текстильного волокна, синтетического каучука, спиртов, кислот, синтетических моющих средств, взрывчатых веществ, ядохимикатов, синтетических жиров и т. д.

Список используемой литературы

1. Промысловый сбор и подготовка нефти, газа и воды. Дата обращения: 13 декабря 2011. Архивировано 5 ноября 2019 года.

2. Габриелян О. С. Параграф 8. Нефть и способы её переработки. // Химия. 10 класс. Базовый уровень. Учебник для общеобразовательных учреждений / под ред. А. В. Яшуковой. -- Учебное. -- Дрофа, 2011. -- С. 58. -- 192 с. -- ISBN 978-5-358-09502-1 УДК 373.167.1:54 ББК 24.1я72 Г12.

3. Смидович Е. В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2. -- М.: Химия, 1980. Несмеянов, А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии/ А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. - М. Химия, 1974 г.

4. Робертс, Дж., Касерио М. Основы органической химии/ Дж. Робертс, М. Касерио. - М. Мир, 1978 г.

5. Нейланд, О.Я. Органическая химия/ О.Я. Нейланд. - М. Высшая школа, 1990 г.

6. Моррисон, Р., Бойд Р. Органическая химия/ Р. Моррисон, Р. Бойд. - М. Высшая школа, 1990 г.

7. Петров, А.А. Органическая химия/ А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. - М. Высшая школа, 1973, 2003. - 623 с.

8. Нифантьев, Э.Е. Курс органической химии/ Э.Е. Нифантьев, Е.Е. Миллиареси. Часть 1. - М.: Прометей, 1993.

Размещено на Allbest.ru