Нефть и ее переработка

Нефть – это углеводородное топливо, состоящее в основном из углерода (83 – 87 %), водорода (12 – 14 %) и малого количества серы, кислорода, азота
(1 – 3 %) [7, 8, 9, 28].

Нефть (от перс. просачиваться) – горючая маслянистая жидкость темного, иногда буро-зеленого цвета, плотностью ρ = 850 – 900 кг/м³, теплотой сгорания 42 – 44 МДж/кг (М – мега (миллион) 10⁶).

Нефть содержит парафины от 4 до 8 %. При содержании в нефти более 6 % парафина появляются сложности с её добычей и транспортировкой. При перекачке парафин отлагается на внутренних стенках трубопровода. Высокопарафиновые нефти перед закачкой в трубу нагревают до 70 – 80 °С (Мангышлакские нефти, Казахстан).

Молекулярная масса нефти 190 – 220 кг/кмоль. Температура самовоспламенения 380 – 530 °С. Температура кипения от 60 до 80 °С. Температура застывания достигает величины от минус 8 до плюс 10 °С.

Кинематическая вязкость, мм²/с (сСт), при 20 °С 7 – 20, при 50 °С равняется 3 – 9. Давление насыщенных паров нефти должно быть не более 66650 Па.

По содержанию серы нефти подразделяются на 3 класса [57]:

- малосернистые – до 0, 6 %;

- сернистые от 0, 61 до 1, 8 %;

- высокосернистые более 1, 8 %.

Сера в нефти находится в виде сероводорода, меркаптанов и сульфатов. Технология получения топлив из нефти с высоким содержанием серы сложная и требует больших затрат.

Теорию органического происхождения нефти высказал М.В. Ломоносов, который считал, что нефть образовалась в земных глубинах в результате разложения органических остатков растительного и животного происхождения под действием подземного тепла.

За 150 лет (1850 – 2000) из земли было добыто 70·10⁹ т нефти. Объём добытой нефти приводят в баррелях (1 баррель = 158, 9 л).

Мировая добыча нефти в 1990 г составила 3100 млн т, а в 2008 г –
5280 млн т. Добыча нефти в России в 1990 г составила 300 млн т (при запасах
20 млрд т). В 2008 г. – 490 млн т.

Объем добычи газа в России за 2009 г составил более 500 млрд м³.

Впервые в России в 1823 г. в городе Моздоке братьями Дубиниными была создана установка для переработки нефти. Основной продукцией был керосин. Установка имела подогреваемый котел с нефтью и холодильник (ёмкость с водой) для конденсации паров топлива.

В нефти до 99 % содержатся углеводороды разнообразного строения: парафиновые, циклопарафиновые (нафтеновые), ароматические. Низшие газообразные парафины сопутствуют нефти (попутный нефтяной газ), частично растворены в ней. В жидких углеводородах растворены также высшие твёрдые углеводороды.

Нефти, содержащие большое количество парафиновых углеводородов, называют парафиновыми (грозненская, среднеазиатская). Нефти, богатые циклопарафинами, называют нафтеновыми (бакинская). Есть нефть, богатая ароматическими углеводородами (уральская, украинская), ее называют ароматической.

Нефтепродукты –смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов различных классов, полученные из нефти и нефтяных газов. К основным группам нефтепродуктов относят: топлива (газы, бензины, лигроины, керосины, соляры, мазуты), масла, консистентные смазки, твердые углеводороды (парафины, церезины), битумы.

Испаряемость характеризуется скоростью перехода топлива из жидкой фазы в газообразную. Нефть не имеет постоянной температуры кипения, так как в ее состав входят различные вещества.

Разделить нефть на отдельные фракции (части), виды топлив (бензин, керосин, газойль, соляр) можно методом прямой перегонки [3, 24]. Нефть нагревают до 380 °С и направляют в разделительную (ректификационную) колонну. Колонна имеет диаметр примерно 2 м и высоту 25 м. В колонне есть разделительные тарелки с отверстиями в виде цилиндров. На цилиндры установлены колпачки с прорезями для прохода паров топлив. Самые легкие фракции – пары бензинов – достигают верхних тарелок и там конденсируются и отводятся в отдельные емкости, более тяжелые оседают на нижних тарелках (рис. 2.1, 2.2).

Самая тяжелая фракция (мазут) снова нагревается и направляется в другую колонну, работающую под разрежением. Давление в колонне снижают до 0, 1 атм. для того, чтобы мазут кипел и испарялся при меньшей температуре и разделялся на легкие, средние и тяжелые масла (веретённый, машинный, цилиндровый).