Generale

Rafinerije nafte: Neverovatan proces pretvaranja sirove nafte u mlazno gorivo


Naftna industrija cvjeta jače nego ikad. Sirova nafta je osnovni proizvod za veliku većinu proizvoda na Zemlji; Goriva, plastika, putevi i još mnogo toga oslanjaju se na vađenje i prečišćavanje sirove nafte. Iako kompanije osmišljavaju nove metode kako bi iskorijenile potrebu za fosilnim gorivima, većina se zemalja i dalje oslanja na masivnu naftnu industriju. Međutim, pretvaranje mulja u dovoljno goriva da udovolji zahtjevima čovječanstva zahtijeva široku mrežu rafinerija nafte.

Većina ljudi shvaća sirovu naftu kao dino-gupca koji se vadi iz zemlje. Iako je mnogo manje poznata činjenica izvanredan proces koji omogućava pretvaranje sirove nafte u mlazno gorivo.

Filmovi su to jednom dobro shvatili - naftni proizvodi započinju putovanje daleko u zemlju kao gusta crna tečnost. Sirova nafta, sirova baza većine goriva, sadrži mješavinu ugljikovodika, od kerozina do benzina. Hemikalije imaju sličnu sličnost, mada da bi bile od koristi, moraju se pročistiti.

Kako rade rafinerije nafte

Proces rafiniranja sirove nafte zahtijeva nekoliko osnovnih koraka i malo znanja o hemiji.

Kada ulje stigne u rafinerije, sadrži mješavinu goriva koja se može ekstrahirati kroz nekoliko industrijskih procesa. Gotovo svaka rafinerija koristi niz sličnih koraka za vađenje različitih vrsta goriva sadržanih u sirovoj nafti. Proces zahtijeva destilaciju, pucanje, tretiranje i reformiranje.

Destilacija

Sastav sirove nafte sadrži mnoštvo goriva koja treba razdvojiti prije nego što proizvodi mogu biti od bilo kakve koristi.

Svaki ugljikovodik u ulju ima specifičnu tačku ključanja i molekularnu masu. Koristeći ovo svojstvo, određene vrste ulja mogu se ekstrahirati s visokim stepenom preciznosti korištenjem onoga što je poznato kao a destilacijska kolona.

Kolone za destilaciju

Rafinerije nafte poznate su po svojim masivnim metalnim kulama. Iako se tornjevi izvana čine prilično osnovnim, oni služe kao kritična komponenta u procesu prerade nafte.

Glavna funkcija tornja je odvajanje ulja na osnovu molekularne strukture i sastava. Kao što je prethodno spomenuto, različite vrste proizvoda u ulju imaju različite temperature ključanja. Imajući ovu značajku na umu, inženjeri su osmislili destilacijski toranj koji može ekstrahirati različite proizvode iz sirove nafte na osnovu njihovih hemijskih svojstava - posebno njihove tačke ključanja.

Kako radi

Proces započinje transportom ulja u masivne grijalice zbog čega supstanca isparava.

Budući da svaki proizvod u ulju ima različitu masu i temperaturu ključanja, proizvodi se mogu taložiti iz plina u tečnost na različitim nivoima unutar destilacijske kolone.

Odvajanje i sakupljanje proizvoda od sirove nafte

Na dnu destilacijske kolone ulje se zagrijava na mirnu temperaturu od360 stepeni Celzijusa. Na vrhu je stupac znatno niži100 stepeni Celzijusa.

Gradijent temperature je imperativ procesa destilacije.

Kako para prolazi kroz kolonu, ona se počinje hladiti dok se ne istaloži natrag u tečnost kada se ohladi ispod temperature ključanja. Veliki perforirani tacni prelaze kolonu na strateškim tačkama koje se poklapaju sa tačkama padavina.

Male perforacije u ladici omogućavaju da se para nastavi dizati dok skuplja tečnosti jer se taložite natrag u tečnost na određenom nivou. Budući da svaki proizvod unutar sirove nafte ima različitu tačku ključanja, različite vrste ulja sakupljat će se odvojeno na određenim ladicama.

Lakši proizvodi, poput propana i butana, uzdižu se na vrh kolone. Nešto teži proizvodi poput benzina, avionskog goriva i dizel goriva skupljaju se i kondenziraju u sredini. Najteža molekula, poznata kao plinska ulja, kondenzira se prema donjim dijelovima destilacijske kolone.

Na samom vrhu kolone nalazi se cijev koja izvlači višak plinova i koristi ga kao gorivo za napajanje grijača koji isparavaju ulje koje ulazi u destilacijski stup.

Maksimiziranje dobiti uz minimiziranje otpada

U današnje vrijeme rafinerije nafte su pod većim pritiskom nego ikad kako bi osigurale da njihov utjecaj na okoliš bude što manji. Međutim, smanjenje rezidualnih proizvoda iz procesa destilacije povećava profit rafinerijama nafte, dajući poticaj da maksimiziraju svoju dobit minimiziranjem njihovog otpada.

Na dnu destilacijske kolone ostaje gusto crno rezidualno ulje nakon ekstrakcije ostalih goriva postupkom destilacije. Međutim, ostatak se može preraditi kroz drugu seriju destilacijskih kolona koje postoje pod nižim tlakovima kako bi se dodatno pojačalo isparavanje i odvajanje ulja. Dodatni procesi osiguravaju da rafinerije proizvode minimalno otpadnih proizvoda.

Pucanje

Maksimiziranje dobiti zahtijeva maksimiziranje prinosa proizvoda visoke vrijednosti. Gusti ostatak koji ostane od destilacije sadrži veće ugljikovodične lance. Međutim, duži ugljikovodici su znatno manje vrijedni od lakših destilata.

Najveća razlika između proizvoda nije njihov atomski sastav, već duljina molekularne strukture. Teži proizvodi od sirove nafte imaju duže (ali slične) lance prema lakšim (i vrednijim) gorivima sa kratkim lancima.

Rafinerije nafte pokušavaju maksimizirati dobit dijeljenjem većih lanaca na manje veće vrijednosti.

"U rafineriji Pascagoula srednji destilat, plinsko ulje i ostatke pretvaramo u primarno benzin, mlazno i ​​dizel gorivo, koristeći se nizom prerađivačkih postrojenja koja bukvalno" pucaju "velike, teške molekule u manje, lakše." navodi kompanija za rafineriju nafte, Chevron.

Za cijepanje dužih lanaca potreban je dodatak katalizatora - materijala koji smanjuje količinu energije potrebne za prekidanje veze - i naravno topline. Tri su procesa koja mogu razbiti molekularnu strukturu ulja: fluidno katalitičko krekiranje (FCC), hidrokreking (Isomax) i koksiranje (ili termičko krekiranje).

Katalitičko pucanje

Katalitičko pucanje cijepa duže lance uvođenjem katalizatora i povećanjem temperature. Katalizatori potiču duge lance da promijene molekularnu strukturu "pucanjem" lanaca. Postupak je idealan za proizvodnju benzina.

Hidrokreking

Proces hidrokrekinga na sličan način uključuje upotrebu katalizatora za pucanje dugih lanaca u manje. Međutim, sistem ostaje pod visokim pritiskom i temperaturama kako bi se osiguralo da su manji dijelovi lanaca slomljeni. Kao rezultat, metoda može proizvesti i mlazno gorivo i benzin.

Posljednja tehnika pretvorbe uključuje korisnika odloženog koksa (Coker). Coker obrađuje ostatke male vrijednosti i pretvara ih u proizvode veće vrijednosti. Veliki koksni bubnjevi sadrže ostatke pod visokim temperaturama tokom dužeg vremenskog perioda. Na kraju, veliki molekuli ponovo "pucaju" u manje lance. Ostaci proizvoda poznati su kao naftni koks i pretežno se koriste kao izvor goriva ili cementno sredstvo.

Kombinovanje

Iako je glavna svrha metoda krekiranja razbijanje molekula na manje segmente, kombinovanje uključuje suprotnu funkciju.

Procesom pucanja nastaju neki molekuli lakši od benzina. Mnoge rafinerije su se specijalizirale za proizvodnju goriva za transport, čineći izuzetno male lance bez posebne vrijednosti kakvi postoje.

Međutim, postoji postupak koji preokreće efekte pucanja, uzrokujući širenje malih lanaca. Da bi došlo do kombiniranja, dodaju se sumpor i kiseli katalizator za pretvaranje malih lanaca u visokooktanski * benzin.

Kroz razne procese pucanja i kombiniranja, rafinerije nafte mogu maksimizirati vađenje korisnih proizvoda i svesti toksični otpadni materijal na minimum.

Vozila visokih performansi obično imaju visok stepen kompresije koji zahtijeva visoko oktansko gorivo, tako da se benzin ne prerano zapali.

* Oktanski nivo benzina opisuje koliko se gorivo može stisnuti prije nego što se spontano zapali. Visoka oktanska vrijednost znači da se gorivo neće lako zapaliti pod visokim pritiskom. Ako se gorivo prerano zapali kao rezultat kompresije, a ne svjećice, motor će početi kucati i brzo će se oštetiti.

Tretiranje i uklanjanje nečistoća

Iako proces destilacije odvaja i pamti različite vrste goriva, ne može odvojiti nečistoće koje se prirodno skupljaju u sirovoj nafti.

Uklanjanje sumpora, azota i drugih nečistoća zahtijeva postupak poznat kao hidroobrada - blaža verzija hidrokrekinga. Hidrotretiranjem se uklanjaju nečistoće kako bi se smanjilo zagađenje vazduha kada gorivo sagori.

Da bi se izdvojile neželjene hemikalije, uvode se dodatni katalizatori za pretvaranje sumpora u sumporovodik. Jedinica za sumpor tada može izvući elementarni sumpor iz spoja.

Azot koji ostaje u gorivu pretvara se u amonijak pomoću drugog katalizatora.

Nakon što se azot transformiše, uklanja se ispiranjem vode amonijakom iz destiliranog proizvoda. Jednom kad se ukloni, amonijak se iz vode dobiva kao čisti proizvod. Kasnije se prodaje ili koristi za proizvodnju gnojiva.

VIDI TAKOĐE: PROVJERITE OVE GIGANTSKE NAFTNE PLATFORME MORA

Reformisanje

Da bi automobil dobro radio, gorivo na kojem radi mora imati visoki nivo oktana. Visoke razine oktana uglavnom su dobro mjerilo kvaliteta goriva.

Većina ulja koje curi iz jedinica za krekiranje ili destilacijskih kolona pod niskim pritiskom održava nisku razinu oktana koja neće dobro sagorjeti u automobilu.

Koristeći drugi katalizatorski sistem napravljen od platine i renija, spojevi se mogu reformirati kako bi povisili nivo oktana preuređivanjem molekularne strukture cijepanjem veza i uklanjanjem vodika. Proces uklanja molekule malo vodonika, omogućavajući gorivu da se više komprimira prije nego što gorivo spontano sagori.

Napokon, nakon odvajanja polja, uklanjanja nečistoća i povećanja nivoa oktana, gorivo je spremno za otpremu. Jedna rafinerija nafte obično proizvodi široku paletu proizvoda namijenjenih mnogim primjenama.

Gorivo se otprema za daljnju preradu u goriva, plastiku i mnoge druge proizvode.

Nevjerovatan postupak prerade nafte omogućava kompanijama da pretvore gustu gumu dinosaura (ili drevnu biljnu materiju) u gorivo koje će pokretati automobil, voz ili avion.

Preko rafinerije Chevron Pascagoula

Napisao Maverick Baker


Pogledajte video: TV Pančevo - Rafinerija nafte u Pančevu je sada jedna od najmodernijih u regionu (Oktobar 2021).