Что делают из нефти

Первичная переработка

Нефтеперерабатывающие заводы строят не рядом с месторождениями, а в крупных городах, где есть возможность продать продукт. Это сделано для того, чтобы не усложнять логистику около месторождений, которая сама по себе не такая уж легкая.

Продукты первичной перегонки:

• топливо;
• моторные и технические масла;
• сырье для нефтехимии.

Процесс перегонки основан на разнице в физических и химических свойствах разных фракций.

Способы перегонки нефти

Наиболее распространены четыре вида перегонки: равновесная дистилляция, ректификация, химическое испарение, разница давлений. Все они основаны на том, что разные фрагменты нефти кипят при той или иной температуре.

Однократное испарение – это постепенное подогревание нефти. Пар отводится в отдельные емкости и охлаждается. Результатом становится разделение на легкие и тяжелые фракции. Исторически это один из первых способов переработки. Продукты получаются недостаточно чистыми.

Ректификация – процесс периодического нагревания и охлаждения сырья в специальных колоннах. В результате получаются четыре фракции разной плотности: легкая бензиновая, тяжелая бензиновая, керосиновая, мазутная.

Вакуумная дистилляция – процесс получения масел из мазутной фракции. Используется разница в плотности, которая становится заметна при низком атмосферном давлении. Выделяются масла различных типов и гудрон. 

Химическое испарение – новый и дорогой способ. Используется испаряющий агент, который разлагает сырье на фракции. Результат – более чистые соединения, чем при других способах переработки.

Оборудование для перегонки

На заводах оборудование соединено в единый цикл – это позволяет сделать переработку более быстрой и дешевой. В самой распространенной на 2019 г. системе объединены:

• электрообессоливающая установка (после того, как нефть очищена от воды и примесей);
• атмосферный блок;
• вакуумный блок;
• стабилизационный блок;
• вторичный ректификационный блок;
• защелачивающий блок.

Все блоки вместе формируют комплекс переработки нефти. Работа идет круглосуточно. Запуск оборудования продолжителен, поэтому останавливать однажды запущенный процесс нельзя, это ведет к большим финансовым потерям. Сотрудникам нефтеперерабатывающих заводов приходится работать в несколько смен в любые дни, в том числе выходные.

Оборудование

Что значит нефть для промышленности и экономики?

Нефть сыграла ключевую роль во время Второй промышленной революции во второй половине XIX — начале XX века. Именно тогда — в 1859-м — зародилась нефтяная промышленность, объединив добычу и переработку нефти. В этом году была основана Pennsylvania Rock Oil — первая компания по добыче нефти в штате Пенсильвания.

Сначала из нефти делали керосин, на котором работали, например, настольные лампы. А затем — топливо, которое стало востребованным с развитием автомобилестроения, железнодорожного транспорта и авиации. Так бензин пришел на смену газу и паровым двигателям.

Но к концу ХХ века роль нефти стала заметно падать: появились альтернативные источники топлива и энергии, а Четвертая индустриальная революция базируется уже на совсем других факторах. Главные «двигатели прогресса» теперь — цифровые, а мировая индустрия стремится к наиболее экологичным альтернативам нефти.

Для мировой экономики нефть — один из базовых и самых динамичных рынков: здесь всегда есть активный спрос и предложение, высокая конкуренция и продвинутые механизмы для регулирования. Страны, обладающие нефтяными месторождениями, строят долгосрочные стратегии и планируют бюджеты с опорой на рынок нефти. Исчезновение этой опоры чревато затяжными глобальными кризисами.

Зеленая экономика

WWF назвал самые экологически открытые нефтегазовые компании в 2020 году

Название нефти:

Слово нефть иностранного происхождения. Из какого языка оно пришло в русский доподлинно неизвестно. Слово «нефть» в различных произношениях встречается в турецком, персидском, индийском, арабском, ассирийском, аккадском, древнеиранском и семитских языках.

В английском языке оно пишется как «petroleum», произошло от греческого petra – «горный» и латинского oleum – «масло» и буквально означает «горное масло». Данным словом англичане и американцы, как правило, обозначают сырую нефть.

В немецком языке оно пишется как «Еrdöl», что буквально означает «земляное масло», а, например, в венгерском – кооlаj – «каменное масло».

Пищевая промышленность

На основе нефтепродуктов воспроизводят синтетический белок, сходный с животным. Такой продукт дешевле и проще в производстве. Изготовление жевательной резинки предполагает добавление парафиновых смол.

А нейлоновые пакетики для чая, использование которых ввела компания Lipton, по утверждениям, позволяют получить более чистый вкус напитка.

Отдельный материал, заслуживающий внимания — полипропилен. Ввиду инертности и относительной безопасности, из него изготавливают разнообразную тару для пищевых продуктов.

Разделочные доски, рабочие поверхности, выработанные из полипропилена являются знаком качества на любой кухне.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ

Образование нефти – процесс весьма и весьма длительный. Он проходит в несколько стадий и занимает по некоторым оценкам 50-350 млн. лет.

Наиболее доказанной и общепризнанной на сегодняшний день является теория органического происхождения нефти или, как ее еще называют, биогенная теория. Согласно этой теории нефть образовалась из останков микроорганизмов, живших миллионы лет назад в обширных водных бассейнах (преимущественно на мелководье). Отмирая, эти микроорганизмы образовывали на дне слои с высоким содержанием органического вещества. Слои, постепенно погружаясь все глубже и глубже (напомню, процесс занимает миллионы лет), испытывали воздействие усиливающегося давления верхних слоев и повышения температуры. В результате биохимических процессов, происходящих без доступа кислорода, органическое вещество преобразовывалось в углеводороды.

Часть образовавшихся углеводородов находилась в газообразном состоянии (самые легкие), часть в жидком (более тяжелые) и какая-то часть в твердом. Соответственно подвижная смесь углеводородов в газообразном и жидком состоянии под воздействием давления постепенно двигалась сквозь проницаемые горные породы в сторону меньшего давления (как правило, вверх). Движение продолжалось до тех пор, пока на их пути не встретилась толща непроницаемых пластов и дальнейшее движение оказалось невозможным. Это так называемая ловушка, образуемая пластом-коллектором и покрывающим ее непроницаемым пластом-покрышкой (рисунок справа). В этой ловушке смесь углеводородов постепенно скапливалась, образовывая то, что мы называем месторождением нефти. Как видите, месторождение на самом деле не является местом рождения. Это скорее местоскопление. Но, как бы там ни было, практика названий уже сложилась.

Поскольку плотность нефти, как правило, значительно меньше плотности воды, которая в ней всегда присутствует (свидетельство ее морского происхождения), нефть неизменно перемещается вверх и скапливается выше воды. Если присутствует газ, он будет на самом верху, выше нефти.

В некоторых районах нефть и углеводородный газ, не встретив на своем пути ловушку, выходили на поверхность земли. Здесь они подвергались воздействию различных поверхностных факторов, в результате чего рассеивались и разрушались.

Подробнее: Условия образования нефтяной залежи >>

Процесс переработки

Первый этап начинается на месторождении. Только что извлеченная из земли нефть содержит посторонние примеси, которые могут испортить дорогое перерабатывающее оборудование. Чтобы этого не произошло, требуется предварительная обработка и очистка.

Подготовка нефти

Необходимо удалить песок, глину и другие горные породы. В месторождении нефть находится между слоями других пород, они проникают друг в друга. Добывающее оборудование захватывает сырье вместе с твердыми частицами.

Что будет, если твердые примеси не убрать:

• засорение труб, клапанов, быстрый износ трубопроводов;
• плавление и образование налета на всех нагревающих элементах оборудования;
• механическое воздействие на движущиеся части, клапаны, фильтры.

Чтобы очистить нефть от примесей, ее помещают в герметичные резервуары. Процесс отстаивания похож на тот, который помогает избавиться от осадка в питьевой воде: под действием силы тяжести твердые частицы опускаются на дно. Чтобы ускорить процесс, нефть нагревают и охлаждают.

Для устранения растворенных в нефти соединений используются электрообессоливающие установки, так как они позволяют вывести соли в твердое состояние, чтобы они выпали в осадок. После того как нефть отстоялась, ее отправляют на следующие этапы, а осадок периодически счищают со стенок резервуара.

Разделения нефти и воды

Вода попадает в нефть двумя путями – естественным и искусственным. Первый – это соседство нефтяных и водоносных пластов. Слой воды лежит выше нефти, поэтому всегда повреждается при добыче, происходит смешивание пластов. Искусственный – вода используется для более эффективной и экономной добычи нефти.

Но разбавление водой резко снижает качество природного сырья, затрудняет его переработку. Вода способна превращаться в пар и замерзать, что значительно снижает возможности транспортировки. Каким бы путем ни смешались две жидкости, их нужно разделить.

Нефть без твердых примесей называют эмульсией. Она может быть гидрофильной (преобладает вода) или гидрофобной (преобладает полезное ископаемое).

Способы разделения эмульсии:

• Отстаивание. Используются герметичные емкости под давлением и с высокой температурой. Вода опускается вниз, нефть поднимается на поверхность.
• Центрифугирование – разделяет тяжелую фракцию (воду) и легкую – нефть.
• Электрохимический метод – сочетание тока и поверхностно-активных веществ.

После этих процедур нефть готова к транспортировке на перерабатывающий завод.

Сферы и области применения нефти

Практически каждое изделие или продукт, которым мы пользуемся, имеет в своем составе продукты переработки нефти. И, чтобы это доказать, опишем самые популярные сферы и области применения нефти.

1. Разные виды топлива – основной продукт нефтепереработки. Нефтепереработка включает в себя множество сложных взаимосвязанных процессов, в следствии которых получают жидкое топливо (бензин, дизельное топливо, керосин и мазут) и сырье для дальнейшей переработки.
2. Второе место по праву занимает пластмасса (пластик). Каждый день мы пользуемся пластиковыми контейнерами, различными пакетами и мешками из пластмассы. Все они сделаны из нефти. Пластик очень удобен, так как он легко принимает любую форму и имеет свойства, полезные для производства бытовых предметов.
3. Синтетические ткани. На данный момент, существуют разные искусственные волокна (нейлон, акрил, полиэстер) из которых делают одежду. Они имеют прекрасные свойства для производства самой разной одежды, начиная от белья и заканчивая обувью.
4. Нефть также используется в сыром, не переработанном виде для строительства трубопроводов и линий электропередач.
5. Синтетически каучуки. Продукты переработки нефти служат сырьем для производства и этого вещества. Из каучука в последствии делают шины для различного транспорта.
6. Солнечные батареи. Панели, на которые наносят фотоэлементы для преобразования солнечной энергии, производят из нефтепродуктов.
7. Пищевые продукты. Из нефти научились производить синтетический белок, который стал более дешевой заменой животному белку. Парафиновые смолы, которые также получают из нефти, используют для производства жевательной резинки.

Ткани и материалы

Легкая промышленность в сфере производства тканей значительно расширила ассортимент, после начала производства искусственных материалов. Удерживающие тепло, прочные, хорошо окрашиваемые , быстро сохнущие, зачастую эластичные ткани имеют применение в производстве одежды, белья, купальных костюмов, кружев, верхней одежды, обуви, сумок и многого другого.

Нейлон, используемый для производства женских колгот, так же применяется для выработки рыболовной лески и струн для музыкальных инструментов. Полотно современного зонтика — тот же материал. Многие ковры, и абсолютно все парашюты сделаны из нейлона.

Мировые запасы нефти

Распределение и добыча нефти на земле очень неравномерны. В соответствии с данными статистического сборника компании British Petroleum основные месторождения нефти расположены на Ближнем Востоке. Они оцениваются в 109,4 млрд тонн и составляют 47,9 % от всех мировых запасов. При этом запасы нефти в Саудовской Аравии составляют 15,8 % мировых запасов. Запасы Северной Америки составляют 13,6 %, Южной Америки – 19,5%. При этом в Венесуэле

Для того чтобы ориентировочно оценить срок, на который мировой экономике хватит нефтяных ресурсов при нынешнем темпе потребления нефти, можно разделить мировые запасы в 238,2 млрд тонн на суммарную годовую добычу нефти, которая составляет 4,13 млрд тонн. Этот срок равен приблизительно 50 годам. При этом надо учитывать неопределенность, которая связана с тем, что, с одной стороны, годовое потребление нефти может возрастать при росте экономик стран планеты. С другой стороны, идет процесс замещения нефти возобновляемыми источниками энергии.

Также источники энергии можно получать из синтетических материалов. Ярким примером может быть производство сланцевой нефти.

Как будет развиваться энергетика дальше?

Центр энергетики «Сколково», совместно с Институтом энергетических исследований (ИНЭИ) РАН, представил свой прогноз до 2040 года. Из него следует, что мировая энергетика уже находится на пороге глобальной трансформации — «четвертого энергоперехода»: первый был связан с развитием добычи угля, второй — нефти, третий — газа. Это значит, что доля ВИЭ будет нарастать, вытесняя нефть и газ.

В прогнозе описаны 3 сценария:

Консервативный: технологии и потребление энергии останутся на текущем уровне или вырастут незначительно. Доля ВИЭ в мире составит 35%, в России — 15%;

Инновационный: ускорение развития технологий и перехода на ВИЭ. Распределение долей — 40% и 16% соответственно;

Энергопереход: еще большее ускорение технологий и особый акцент в политике государств на отказе от углеводородов. В этом случае в мире на ВИЭ будет приходиться 49%, в России — 21%.

По мнению авторов исследования, все три сценария для России будут негативными: первыми сократятся поставки именно российской нефти, что обернется для нас долгосрочной экономической стагнацией. В России уже готовятся к такому сценарию: действует госпрограмма поддержки развития ВИЭ до 2035 года. Она предполагает, что всем станциям на основе ВИЭ вернут инвестиции. Это поможет сделать «зеленую» энергию дешевле и доступнее, а ее доля в общей выработке вырастет до 3,3%.

Самый популярный продукт из нефти — Бензин

Автомобильный бензин должен соответствовать трем основным требованиям: равномерность горения, должен легко запускаться в холодную погоду и соответствовать экологическим требованиям.

Октановый рейтинг

Чтобы выполнить первое требование, бензин должен плавно гореть в двигателе без преждевременной детонации, или стука т.к. сильный стук может рассеять выходную мощность и даже привести к повреждению двигателя.

Каждый компонент нафты, который смешивается с бензином, тестируется отдельно на предмет октанового числа. Реформатор, алкилат, полимер и крекинг-нафта, а также бутан — все имеют высокий рейтинг (90 или выше) по этой шкале, в то время как прямогонная нафта может иметь рейтинг 70 или меньше.

В 1920-х годах было обнаружено, что добавление тетраэтилсвинца значительно повышает октановое число различных нафтов и было обнаружено, что каждый компонент нафты имеет уникальный ответ на свинцовые добавки, причем некоторые комбинации оказываются синергетическими, а другие — антагонистическими.

Высоколетучие и низколетучие компоненты

Второй главный критерий для бензина — это то, что он должен быть достаточно летучим, чтобы двигатель автомобиля мог запускаться в холодную погоду — это достигается путем добавления бутана в смесь бензина. К счастью, бутан также является высокооктановым компонентом с альтернативным использованием в экономике, поэтому его историческое применение было в основном в бензине.

Ещё одно требование, чтобы качественный бензин имел высокое энергосодержание, выполняется путем включения в смесь компонентов с более высокой температурой кипения. Тем не менее, обе эти практики в настоящее время ставятся под сомнение по экологическим соображениям. Та же высокая летучесть, которая обеспечивает хорошие пусковые характеристики в холодную погоду, может привести к высоким испарительным потерям бензина при заправке, а включение высококипящих компонентов может увеличить выброс несгоревших углеводородов из двигателя при запуске.

Дизель — топливо для дизельных двигателей с воспламенением от сжатия.

Дизельные дистилляты имеют температуру кипения намного выше (180-350 С), чем дистилляты, из которых производится бензин. Из-за высокого содержания серы в этих дистиллятах его необходимо удалять путем обработки водородом в каталитических процессах (гидроочистка).

Происхождение нефти

По происхождению и химическому составу нефть близка к горючим природным газам и озокериту, которые относят к классу петролитов. Петролиты в свою очередь входят в более обширную группу каустобиолитов — горючих минералов биогенного происхождения. Кроме нефти каустобиолиты включают также такие ископаемые топлива как торф, каменный и бурый уголь, горючие сланцы и др.

Существует две основные теории нефтеобразования: органическая (биогенная) и неорганическая (абиогенная). Доминирующей и объективно наиболее правдоподобной является биогенная теория. В соответствии с ней ведется современный поиск и добыча нефти, так как большинство научных данных свидетельствуют именно в пользу органического происхождения.

Согласно данной теории, нефть формировалась из остатков древних живых организмов (керогена) на протяжении десятков и сотен миллионов лет. Зоопланктон и водоросли опускались на дно древних, довольно теплых морей, где подвергались термическому и термокаталитическому разложению, в результате которого и образовывались жидкие углеводороды.

Теория же абиогенного происхождения предполагает формирование нефти на сверхбольших глубинах из неорганического углерода и водорода под действием высокого давления и температуры.

Основные теории происхождения нефти

Есть несколько основных теорий происхождения нефти. Каждая из них описывает краткое содержание происхождения нефти.

Биогенная или органическая теория

Органическая теория происхождения нефти – классическая версия возникновения этого природного ресурса, которую поддерживают многие ученые.

Суть этой теории заключается в том, что нефть образуется в результате накопления остатков растений и животных на дне водоемов с пресной или морской водой. Когда этот осадок собирается, он уплотняется.

В результате естественных биохимических процессов осадок частично разлагается, при этом происходит выделение сероводорода, диоксида углерода и других соединений.

Когда процесс разложения завершается, осадок проникает на глубину 3-4,5 км. Здесь происходит отделение углеводородов от органической массы при температуре 140-160 градусов.

Впоследствии нефть проникает в подземные пустоты и заполняя их. Таким образом формируются месторождения полезного ископаемого.

В дальнейшем, по мере продвижения вниз, органический пласт подвергается воздействию все более высоких температур. Когда температура превышает показатели в 200 градусов, прекращается выделение углеводородов, но начинается активное выделение газа.

Биогенное происхождение нефти – идея, которую впервые четко описал М. Ломоносов.

Абиогенная или неорганическая теория происхождения

Сторонники абиогенной теории происхождения нефти считают, что образование жидких углеводородов обусловлено геологическими процессами, которые протекают в недрах Земли, и не имеет связи с биологическими процессами.

Согласно данной теории, этан и более тяжелые углеводороды, присутствующие в составе нефти, могут синтезироваться из неорганических соединений, присутствующих в верхней мантии Земли.

Ученые, которые придерживаются биогенной теории происхождения нефти, считают, что запасы этого ресурса невозобновляемые, поэтому их хватит только на следующие 100 лет. В отличие от них, сторонники неорганического происхождение нефти высказывают мнение, что, если пробурить пласты более глубоко, откроются настолько большие запасы, что существующие покажутся каплей в море.

Впервые такой вариант истории происхождения нефти был предложен французским химиком М. Бертло во второй половине 19 века. Он провел несколько экспериментов, в ходе которых выяснил, что углеводороды действительно синтезируются из неорганических веществ.

Разновидность абиогенной гипотезы — карбидная теория происхождения нефти. Она была предложена Д. Менделеевым и подразумевала, что этот ресурс образуется на больших глубинах при условиях высокой температуры, вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.

Теория космического происхождения нефти

Есть и такой вариант происхождения нефти в природе, как космический.

Такая теория рассматривает процесс образования нефти следующим образом: углеводороды этого вещества сформировались из рассеянных неорганических элементов, присутствующих в космическом пространстве и попавших в состав земного вещества еще на стадии формирования планеты.

По мере остывания Земли эти вещества поглощались расплавленной магмой. Таким образом углеводороды проникли в осадочные породы в газообразном состоянии, после чего конденсировались и образовали нефть.

Космическая теория происхождения нефти в конце 19 века В. Соколовым.

Доказательства в пользу возобновляемой нефти

Существует несколько фактов, которые подтверждают версию биогенного возникновения нефти. Так запасы ромашкинского нефтяного месторождения, по предварительной оценке, составляли 710 миллионов тонн нефти. В настоящий момент из него уже выкачано 3 миллиарда тонн, то есть в четыре раза больше, чем предполагалось. Причем по мере разработки и опустошения месторождения качество нефти здесь улучшается, что является парадоксом.

Месторождения в Терско-Сунженском районе начало разрабатываться в 1895 году. К началу ВОВ скважины были законсервированы по причине сильного обводнения. Спустя несколько лет их расконсервировали, так как они вновь стали давать качественную нефть. Ситуация повторилась в 90-х годах — скважины обводнились. Но спустя 10 лет часть скважин опять дает нефть без воды.

В 2009 году было открыто крупное месторождение в Мексиканском заливе. Скважина пробурена с морской платформы до глубины 10 685 м, при этом глубина воды на этом участке составляет 1260 м. В таких условиях нефть не могла сохранять свой состав длительное вемя по причине слишком высоких термобарические условий. Нефтематеринских пород на такой глубине тоже нет. Но откуда тогда нефть?

На Гаити обнаружили крупное месторождение нефти после землетрясения.

В 2010 году на Гаити произошло землетрясение с магнитудой 7 баллов. Спустя несколько дней на острове обнаружили запасы нефти. Ранее эта зона обследовалась и результаты оказались отрицательными.

Подобных ситуаций, которые сложно объяснить с точки зрения органической теории возникновения нефти, существует много. Поэтому ряд ученых, среди которых доктор физико-математических наук Владимир Георгиевич Кучеров, профессор Рената Халлиулович Муслимов, а также многие другие склоняются к абиогенной теории возобновляемой нефти.

Вторичная переработка

Продукты первичной переработки недостаточно чистые, чтобы их использовать. Вторичная перегонка позволяет разделить фракции более тонко, получить качественные конечные продукты, добиться высокой степени очистки.

Гидроочистка

В процессе используется водород, высокая температура (300-400˚) и высокое давление (2-4МПа). Водород взаимодействует с соединениями серы и азота. Образуется аммиак и сероводород, которые затем удаляются. Топливо получается более чистым и качественным. Метод можно использовать сам по себе или в сочетании с другими способами. Соответствует современным стандартам безопасности для окружающей среды.

Каталитический крекинг

Этот процесс протекает с использованием катализаторов при более высокой температуре, чем гидроочистка (550˚). Используется в основном для получения высококачественного бензина (в том числе из мазутных фракций). Соответствует современным стандартам безопасности для окружающей среды. Экономически эффективен. Наиболее распространен на современных заводах.

Каталитический риформинг

Сочетает высокую температуру (как при крекинге), водородную среду и использование катализаторов. В процессе ряд углеводородов изменяет химическую структуру – из нафтеновых превращается в ароматические. Это повышает качество бензина. Используется для получения больших количеств высококачественного бензина, повышения качества уже произведенного топлива.

Гидрокрекинг

Используется водород, высокое давление, температура и молибденовые катализаторы. Цель обработки – получить не только качественный бензин, но и реактивное топливо. Сочетается с другими методами обработки сырья. Катализаторы многоразовые – после использования их регенерируют и возвращают в производственный цикл. Это повышает экономическую эффективность и экологическую безопасность производства.

Экстракция и деасфальтизация

Этим методом обработки подвергаются тяжелые фракции – мазуты и гудроны. Цель – получение качественных масел, которые сохраняют свои свойства при низких температурах. Сочетание с гидроочисткой помогает получить высококачественные чистые масла, дизельное топливо высокой очистки, соединения на основе ароматических углеводородов.

Деасфальтизация – это разделение легких и тяжелых мазутов. Легкие становятся сырьем для получения масел, тяжелые – для битумов, асфальтового покрытия и катализаторов в следующих процессах очистки.

Похожие записи:

Акции и скидки в универмагах минска с 1 по 30 сентября 2021 года Диагностическая станция техосмотра № 18 Глобал портс Купить телефон в рассрочку в минске Афк «система» Nasdaq против nyse