Нефть и Газ. Учебный курс

Перегонка нефти – это самый старый и простой способ переработки нефти. Однако при атмосферной перегонке нефти – а давление в ректификационной колонне близко к атмосферному – компоненты, кипящие при температуре выше 480⁰, выделить не удается. При попытках нагрева паронефтяной смеси до такой температуры начинается неконтролируемое разложение нефти, что недопустимо. Вместо нагрева до высоких температур, применяется вакуумная перегонка нефти. Вакуумная перегонка производится при пониженном давлении, близком к вакууму. Это эквивалентно нагреванию до 540⁰ – 590⁰, и можно выделить тяжелый и легкий вакуумный дистиллят, не допуская разложения нефти.

Помимо перегонки, для более глубокой переработки нефти используют другие современные технологии:

Крекинг – это процесс углубленной переработки нефти, при котором длинные углеводородные молекулы расщепляются на более короткие и легкие составляющие. При этом выход более ценных продуктов, таких как бензин и дизельное топливо, увеличивается.

Выделяют следующие разновидности крекинга: термический, каталитический, гидрокрекинг .

Термический крекинг – это процесс раскола длинных молекул углеводородов на более короткие при нагревании до температуры свыше 480⁰. При термическом крекинге тяжелая фракция нефти Цетан C16H34 раскалывается при высокой температуре на Октан C8H18, Гексан C6H14 и Этилен C2H4. Схема процесса гидрокрекинга представлена на иллюстрации.

Висбкрекинг – это упрощенный термически крекинг, который иначе еще называют «крекинг для бедных». Висбкрекинг отличается от термического крекинга интенсивностью протекающих процессов, при этом только 20 % – 30 % тяжелого остатка нефти подвергается трансформации.

Каталитический крекинг происходит с использованием катализатора. Катализатор – это вещество, которое инициирует или ускоряет химическую реакцию, но само при этом не расходуется. Сырьем для каталитического крекинга обычно является прямогонный тяжелый газойл, а также легкая фракция вакуумной перегонки. Когда большие молекулы разрываются на части, то водорода оказывается недостаточно, чтобы насытить все молекулы, и некоторая часть углерода переходит в кокс, почти целиком состоящий из атомов углерода.

Гидрокрекинг осуществляется при помощи добавления водорода в перегонную установку. Атомы водорода замыкают свободные связи углерода и образуют легкие углеводороды вместо кокса. Катализаторы также используются при гидрокрекинге. Катализаторами являются молекулы CoS, MoS, NiS.

Каталитический риформинг – это преобразование одних углеводородных молекул в другие. Расщепления в данном случае не происходит. Назначение этого процесса – получение ароматизированных бензиновых дистиллятов, которые используются в качестве высокооктанового компонента в бензине.

При каталитическом риформинге происходит реакция циклонизации, при которой парафины превращаются в нафтены. Например, H-гептан C7H16 превращается в Метилциклогексан C6H14, с высвобождением одной молекулы водорода H2.