Переработка нефти.

Природная сырая нефть – горючее полезное ископаемое. Является смесью более сотни химических веществ. Основную массу нефти составляют углеводороды – алканы, циклоалканы, арены ~90%. Помимо углеводородов в органическую часть нефти входят смолистые и асфальтовые вещества, сернистые соединения, нафтеновые кислоты, фенолы, азотистые соединения типа пиридина, амины. Все эти вещества являются нежелательными примесями, и от них необходимо избавляться. Особенно вредны сернистые соединения. К минеральным примесям нефти относят воду с растворёнными солями (NaCl, CaCl₂, MgCl₂ и др.) и механические примеси – песок и глина.

Из нефти в процессе переработки получают следующие вещества:

1. Топливо (жидкое и газообразное).

2. Смазочные вещества.

3. Растворители.

4. Индивидуальные углеводороды (C₂H₄, C₃H₆, CH₄, C₂H₂, C₆H₆, C₆H₅CH₃ и др.).

5. Твёрдые и полутвёрдые смеси углеводородов (парафин и вазелин).

6. Нефтяные кислоты и их производные.

7. Технический углерод (сажа).

8. Нефтяные битумы и печи.

Подготовка нефти к переработке сводится к выделению из неё вредных включений и нейтрализации химически активных примесей. Она включает следующие процессы:

1. Выделение попутных газов. Производится в газоотделителях путём уменьшения растворимости газов за счёт снижения давления. Из нефти выделяют метан, этан и пропан.
2. Обессоливание. Удаление минеральных солей и других химически активных примесей химическими и физико-химическими методами.

Защелачивание – обработка нефти щелочами с целью удаления нафтеновых и жирных кислот, фенолов и сернистых соединений (H₂S, RSH).

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

H₂S + NaOH → Na₂S (NaHS) + H₂O

RSH + NaOH RSNa + H₂O

Сернокислотная очистка – обработка нефти серной кислотой с целью удаления алкенов, смолы и азотистых веществ.

RCH=CH₂ + H₂SO₄ → RCH₂CH₂OSO₃H (эфиры)

соли

смолистые вещества растворяются в кислоте и окисляются вместе с ней

Адсорбционная очистка – очистка нефти на активированном угле, силикагелях, алюмосиликатах и глинах с целью удаления смолистых и асфальтовых веществ.

Абсорбционная очистка от H₂S с помощью этаноламинов, фенолятов и фосфатов.

2NH₂CH₂CH₂OH + H₂S (NH₃CH₂CH₂OH)₂S

C₆H₅ONa + H₂S C₆H₅OH + NaHS

K₃PO₄ + H₂S K₂HPO₄ + KHS

1. Обезвоживание. Проводится с целью удаления воды и сопутствующих солей. В нефть добавляют деэмульгаторы и отстаивают, либо разрушают эмульсии электротоком ~U 35000-45000 В.
2. Стабилизация. Отгонка пропан-бутановой фракции.

Все способы переработки нефти делятся на 2 группы.

I. Первичные методы (физические) – переработка без изменения химического состава – простая перегонка ректификацией и перегонка под вакуумом.

II. Вторичные методы или деструктивное (химическое) изменение химического состава под действием давления, температуры и катализаторов.

I. Первичные методы (физические). При переработке нефти первичными методами сочетают в одном процессе перегонку с ректификацией, весь процесс проводят в двух последовательно расположенных ректификационных колоннах. В первой колонне процесс ведут под атмосферным давлением, во второй – под вакуумом для предотвращения расщепления углеводородов при высокой температуре. Схема процесса:

Нефть на переработку полаётся через теплообменники и трубчатые печи (3) и нагретая до 350°C подаётся в первую колонну (1), из которой отделяют следующие дистилляты:

В качестве ВКК отбирают мазут, который перегоняют во второй колонне (2) под вакуум и получают различные масла и остаток – гудрон, который используют при производстве асфальта.

II. Вторичные методы или деструктивное (химическое) изменение химического состава. Применение деструктивных методов переработки нефти позволяет получать новые вещества, используемые в различных отраслях Н.Х. Деструктивные методы делятся на термические и термокаталитические.