rafinacija nafte

8/18/2019 rafinacija nafte

1/15

ХЕМИЈСКО – ПРЕХРАМБЕНА

ТЕХНОЛОШКА ШКОЛА

ТЕМА:

РАФИНАЦИЈА НАФТНИХ ДЕРИВАТА

Ученик: Прое!ор:

М"ри#" Шко$ри%


2/15

1 Увод

Сирова нафта је смеша различитих угљоводоника, претежно парафинских, из хомологог

низа алкана, односно виших чланова тог низа, затим нафтенских

угљоводоника - циклоалкана, ароматичних угљоводоникаи других органских

једињења. лефинских угљоводоника практично и нема у сировој нафти, али су зато

присутни у продуктима њене прераде. !рема овим групама које садрже, нафте се деле на

парафинске, нафтенске и мешане.

"афта настаје од #еланчевина, угљених хидрата и масти као остатака нискоразвијених

#иљних и животињских планктона и #актерија које су живеле у води и у мору. $и органски

остаци се могу посе#ним геохемијским процесима претворити у нафту и земни гас. $и

процеси се одвијају током дугог временског периода, чак и по геолошким стандардима, са

повишеном температуром и притиском %који су последица наслага седимената& као

основним иницијаторима.

1.1 Хемијски састав нафте

!рема пореклу хемијски састав нафте је различит '

"ајве(и део нафте %)*-)+& чине угљоводоници , а остатак су кисеонична, сумпорна и

азотна једињења.

гљоводоници' парафински тј. аси(ени угљоводоници опште хем. /ормуле CnH2n+2

А&о' се јавља у о#лику пиридинских 0 хинолинских #аза или њихових деривата,

2

https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttps://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BD%D0%B8_%D1%80%D0%B5%D0%B4https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BD%D0%B8_%D1%80%D0%B5%D0%B4https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B8https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9D%D0%B0%D1%84%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9D%D0%B0%D1%84%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%B0%D0%BB%D0%BA%D0%B0%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9E%D0%BB%D0%B5%D1%84%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B8%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B8%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D1%85%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D1%82https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%98%D0%B0https://sr.wikipedia.org/wiki/Zemni_gashttps://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BD%D0%B8_%D1%80%D0%B5%D0%B4https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BD%D0%B8_%D1%80%D0%B5%D0%B4https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B8https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9D%D0%B0%D1%84%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9D%D0%B0%D1%84%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%B0%D0%BB%D0%BA%D0%B0%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9E%D0%BB%D0%B5%D1%84%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%83%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8&action=edit&redlink=1https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B8%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%B5%D0%BD%D0%B8_%D1%85%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D1%82https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%BDhttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%98%D0%B0https://sr.wikipedia.org/wiki/Zemni_gashttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D1%99%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA


3/15

С()*ор у о#лику водоник-сулфида %12С&, меркаптана %3-С1&, тиофена 0 дисулфида,

Ки!еоник у о#лику нафтенских киселина алифатичне, циклоалканске, ароматичне,

хетероцикличне и друге кар#оксилне киселине

Минер"+ни е+е)ен'и као што је 4анадијум, никл, #акар, моли#ден

1.2 Својства нафте

"афта је тамно-зелена или црно-сме5а флуоресцентна супстанца течне до полукруте

конзистенције. ависно о саставу она је мање или више вискозна, или скоро чврста. 6ирис

нафте зависи од врсте и садржаја састојака, а не пријатан је једино уколико су присутнисумпорни спојеви. Специфична тежина се кре(е у подручју од 7,827 до 9,7 а температура

врења од 2: до :77 ;


4/15

2 Прерада нафте

начај до#ијања и прераде нафте не лежи само у до#ијању нафтних деривата који се

користе као горива за погон мотора, мазива, или као уља за ложење ве( и у хемијској

преради нафте при којој настају различити производи мале молекуларне масе, као нпр.

метан, етилен и др., који служе као полазне сировине за синтезу алифатских и ароматских

#азних хемикалија као и разних финалних производа.

>анас рафинерије производе готово 2777 разних нафтних деривата.

!рерадом +7 одлази на горива, а 27 на масти, уља, петрол, кокс. >ва поступка'

? Сирова нафта улази у загрејану пе( 0 загрева се на температури од @+7 степени 0

притиску од 977 кпа, затим улази у фракциону колону тако загрејана, један део у виду паре,

0 део у течности. Aто се пење ка врху фракционе колоне температура је нижа, највиша је

на дну. "а врху се налази отвор где излази пара нафте. $у се налази рафинеријски гас,

температура @* степени%пропан 0 #утан&. Следе(а фракција се дестилује, излази #ензин,

температура од @*-277 степени. Bензин може #ити лаки од @*-9*7 0 тешки од 9*7-277

степени, лаки се користи за моторне #ензине, погоне, сировина за петрохемијску

индустрију, а тешки као растварач нафте, улази у састав дизел горива. Следе(а фракција се

дестилује на температури од 9*7-2+7 степени 0 ту излази петролеон, улази у састав дизел

горива, користи се за погон аутомо#ила, трактора. Следе(а гасна уља могу #ити лака %227-@*7 степени&, то су >9 0 >2, 0 тешка %@*7-@+7 степени& >@ 0 >:. "а дну остаје

атмосферски остатак, након фракционе дестилације. =ористи се као уље за ложење, мазут.

=ао сировина за вакуум 0 као сировина за крековање.

? Cтмосферки остатак улази у пе( под @+7 степени 0 притиском мањим од атмосферског, 0

опет улази у фракциону колону, као производ настају разне врсте уља. 6ашинско,

цилиндрично, не могу се користити з#ог сумпора, смоле, катран, она се пречишчавају, па

4


5/15

настају моторна, хидраулична уља, која могу да служе сада за подмазивање. статак на

крају је течност, #итуменDасфалт, користи се за кровове, путеве. Eврсти угљоводоници,

праве се парафинске све(е, за премазивање о#у(е, подова. !арафинско уље, вазелин по

саставу.

5


6/15

2.1 Примарна прерада нафте

0з сирове нафте најприје се уклоне плинови, вода и минералне соли, а затим се врши

фракцијска дестилација под атмосферским тлаком. $о је примарна прерада нафте.

/ракције атмосферске дестилације су лаки #ензин %компонента за производњу

високооктанских моторних #ензина у смјеси са крекинг или реформинг #ензинима&, тешки

#ензин %нафтно отапало или сировина за редестилацију на специјалне #ензине и

екстракциона средства&, петролеј и плинско уље %дизел гориво& и лаки остатак који се може

употре#љавати као такав %тзв. уље за ложење& или се подвргава вакум дестилацији.

4акум дестилацијом до#ијају се #азна или основна уља из којих се прикладним мешањем

прире5ује цели низ уља жељених вискозних градација. $о су лаки дестилати %вретенско

уље, лако стројно уље&, тешки дестилати %тешко ст ројно уље&, мање хлапљив остатак

%резидуална уља& и #итумен.

6


7/15

2.1.1 Атмосферска дестилација нафте

!роцес дестилације под атмосферским тлаком - одре5ује и укупни капацитет

рафинерије. >естилацијске колоне' до :7 F висине, G 9,7-H,* F. !росечни капацитет I *

JKDLMN. великим рафинеријама дест. =олоне су повезане паралелно %нпр. Схелл-

3оттердам - * дест. постројења укупног капацитета 2* JKDLMN&.

•агрејана нафта %око @*7 7< - код виших температура почиње крекирање& дозира се на 9D@

доњег дијела колоне уз експанзију %макс. @7 #ара O 9 #ар& - нагло испаравање у PфлешхQ

зони дестилације.

R!аре одлазе према врху колоне преко плитицана свакој се дога5а делимична кондензација

- теже компоненте одлазе према дну колоне - принцип ректификације

RСтрипери - мале фракц. колоне ? издвајање компонената нижег врелишта у струји

прегрејане водене паре.

7


8/15

!родукти атмосферске дестилације'

9. фракција врха колоне до 9*77 <

2. тешки #ензин %9*7-9+77


9/15

>еривати нафте произведени примарним и секундарним процесима нису у сваком случају

и комерцијални продукти прикладни за употре#у. ни се морају дорадити, тј. рафинисати.

Сврха дораде је уклањање штетних примеса иDили подешавања хемијске структуре

деривата з#ог постизања одре5еног квалитета. 6етоде дораде су следе(е'

- хемијска рафинација,

- каталитичка рафинација,

- рафинација отапалима.

,-, Креко."/е

=рековање се састоји од хемијских реакција у којима се угљоводоници великих

молекулских маса разлазу %цепају& на угљоводонике мањих молекулских маса који

су састојци #ензина.0деално водјен поступак крековања је онај у коме се од алканавелике молекулске масе стварају угљоводоници мање молекулске масе то један алкан и

један алкен' Cm+nH2(m+n) ─ t →Cm+2m+2+CnH2n 2H4 C16H34 ─ t →C10H22+C6H12

Медјутим у пр!"и "е п#ред #$и% пр#ду!т д#&ијју и '"#$и и !#!" C16H34─ t → C8H18 +C8H16 C8H18─ t →C4H10+C4H8 C4H10─ t →C2H6 +C C2H6─ t→C2H4+H2 C2H4─ t →CH4 +C

зависности од тога ста иницира хемијску реакцију крековање се дели на

9.$ермичко и

2.=аталитичко

*


10/15

2.2.1 Термичко крековање

$ермичко крековање се заснива на термичкој неста#илности угљоводоника при

загревању на температури ве(ој од :770 C при чему реакцију инцира повишена

температура. !оред температуре на ток реакције утичу и притисак и време. а сировину

при термичком крекингу користе се лаки остаци парафинских нафти који садрже најмање

смоле од којих настаје кокс.=ао и у свим хемијским реакцијама и у термичком крековањуважи закон о одржању масе%#ројеви атома свих елемената у реактантима и продуктима

исти&. Tиљ је да се реакцијама крековања до#ије што мање гасова и кокса а што више

#ензина. сновна промена која се одиграва у термичком крековању јесте кидање CC везеили крековање угљоводоника ве(е молске масе и температуре кључања на оне са мањом

молском масом и температуром кључања. Склоност ка термичком крековању је

најизраженија код алкана и расте са порастом молске масе %нпр,C20H42 се крекује назнатно нижој температури од C6H14&.Склоност ка термичком крековању опада у

низу'алканиSалкени Sалициклични угљоводоници Sалкил-ароматични угљоводонициSароматицчи угљоводоници. $ермичко крековање се изводи под различитим условима. "а

слици је приказан поступак термичког крековања по 1олмс-6енлију.

6атеријал за крековање се на уласку у цевну пе( предгрева гасовима, а у другом делу

пе(и,помо(у вру(ег гасног уља,загрева на температуру распадања услед чега започињекрековање. =рековање се завршава у ретортама у којима се на дну таложи кокс и из којих

се испуста тежи остатак крековања. Vасови и паре настали крековањем одлазе у

10


11/15

фракционатор из кога се са дна изводи вру(е гасно уље %са којим се сировина у цевној пе(и

загрева&, а производи са врха колоне одлазе у фракционатор у коме се течни #ензин одвајаод гасова који се одводе са врха колоне и вра(ају у цевну пе( за предгревање сировине за

крековање.

2.2.2 Каталитичко крековање

=аталитичко крековање спада у савременије поступке крековања и заступљеније је од

термичког крековања. овој врсти крековања реакцију иницира али и проширује и у#рзаваприсуство катализатора.а ову врсту крековања користе се сировине које (е као продукт

дати мало кокса. Садржај појединих метала %посе#но -./.C & у сировини мора #ити

ограничен јер они могу тровати катализаторе. =ао катализатори су се раније користилиприродни алумосиликати а данас се користе синтетички-тзв.зеолити. "а квалитет

до#ијеног #ензина утичу' сатав катализатора, величина и порозност његовог зрна %активна

површина&.Cктивна површина зрна катализатора се са временом смањује услед таложењакокса чиме се активност катализатора са временом смањује. Спаљивањем наталоженог

кокса %настаје C 2 & се наталожени угљеник уклања и на тај се начин регенеришекатализатор. !рема начину на који се катализатор користи постоје реактори са

непокретним %мирују(им& и покретним %флуидизованим& слојем катализатора. !оступци сафлуидизованим слојем катализатора се шире користе и у њима се фино спрашени

катализатор меша са парама сировине %у реактору& или са ваздухом %у регенератору&.Свако

савремено постројење за каталитичко крековање се састоји од три дела' реактора у коме се одиграва крековање,

регенератора у коме се катализатор регенерише и оспосо#љава за поновну употре#у и

колоне за фракционисање производа крековања.

11


12/15

реактору се паре угљоводоника који се крекују мешају са слојем покретног катализатора

и воденом паром %на температури од :+7 0 C & и као продукти настају угљоводоници,гасови

и кокс. "астали продукти се одводе у колону за фракционисање у којојсе раздвајају на гасове,#ензин и уља. =атализатор,запрљан коксом,пада у регенератор у

коме је температура *27 0 C и у коме сагорева кокс дају(и C2. $емпература у

регенератору мора #ити строго контролисана и не сме #ити ве(а јер у противномкатализатор гу#и активност. 3егенерисани катализатор пада у посуду за лифтовање и

помо(у лифта стиже у

сепаратор а потом и поново у реактор. >ео смрвљеног катализатора из сепаратора стиже уелутријатор из кога ситни комади одлазе у циклон а крупни ,погодне гранулације,у лифт

помо(у кога се вра(ају у процес. Специјалну врсту каталитичког крековања чини тзв.

хидрокрековање у којима се поред катализатора користи водоник па се овај тип крековања

назива хидрокрековање. њему се паралелно са реакцијама крековања угљоводоникаодигравају и реакције хидрогенације алкена као и одстрањивање једињења сумпора,азота и

метала.$емпература на којој се изводи овај поступак је у опсегу од 3504500 C. а принос је око977 %рачунато на сирову нафту&. каталитичком крековању се поред цепања

угљоводоника дешавају и друге реакције као што су '

циклизација,ароматизација,полимеризација које дају #ензине ве(их октанских#ројева.

!оставља се питање који тип крекинга даје продукте #ољег квалитета,термички или

каталитичкиW

12


13/15

сваком слуцају каталитички јер даје продукте-#ензине са октанским #ројем

ве(им од )7. 0сто тако и принос каталитичког типа крекинга је ве(и и износи око *7 атермичког крекинга око @7 рачунато на сирову нафту.

2.2. Хидродесулфури!ација

во је највише примењиван поступак рафинације. технологији прераде нафте

процесикаталитичког хидрогеновања имају вишеструку намену. случају процеса

хидродесулфуризације,односно хидрорафинације, хидрогеновање се врши у циљу

уклањања једињења сумпора, азота и кисеоника, као и у циљу заси(авања незаси(ених

једињења при завршној о#ради појединих производа нафте, до#ијених у оквиру примарне,

односно секундарне прераде нафтеX затим и за припрему сировине за процес

каталитичког реформирања или, пак, за процес каталитичког крековања.

случају процеса хидрокрековања, хидрогеновање је ком#иновано са процесом

крековања, тако да се истовремено са по#ољшањем квалитета производа, до#ија ве(а

количина лакших производа на рачун тежих. сновна разлика изме5у процеса

хидрорафинације у односу на хидрокрековање, јесте што се први изводи при #лажим

условима, тј.при нижој температури и мањем парцијалном притиску водоника, као

реактанта у односу надруги. Суштина процеса хидрогеновања је, дакле, у примени

водоника за уклањање једињења сумпора, азота и кисеоника, при чему настају Y2Z, [Y@

\ Y2] као и у подешавању YD


14/15

ста#илизацију одвајају се #ензин и гас. "акон хла5ења, ова смеша долази у сепаратор из

кога се раздвајају #ензин и гас. Bензин, мањим делом о#разује рефлукс течности у колони,а основни ток након испирања са раствором #азе, у циљу уклањања заостале количине

сумпор водоника, а затим иводом, одлази из постројења. Bензин из овог процеса

има мали октански #рој, попут примарног #ензина, тако да је оправдано да се

намешава са сировином за каталитичко реформирање. Vас из поменутог сепараторависоког притиска доспева у апсорпциону колону, у којој се помо(у

моноеталонамина раздваја супорводоник. Сумпорводоник заједно са амонијаком и

воденом паром, од циркулационог гаса, који садржи вишак водоника и угљоводонике.6оноетаноламин одлази у десор#ер, у којем се осло#а5а одсумпорводоника и рециркулише

се свежом струјом у процес. Сумпорводоник у посе#номпостројењу може да послужи као

сировина за производњу сумпорне киселине или елементарнорсумпора. Vас из колоне заста#илизацију дизела одлази у други апсор#ер у коме се тако5е помо(у истог средства за

апсорпцију одваја сумпорводоник. вај гас доспева затим у пе( загрејање сировине као

гориво.

$емпература у сепараторима високог и ниског притиска је *7^< а на дну колоне за

ста#илизацију 2+7^


15/15

у#ацује се ваздух највише до +.. Сагоревање кокса, у трајању од 977 `, изводи се

притемператури од *77 до **7^< и притиску од @ #ар.$ехнолошке шеме процеса за хидродесулфуризацију осталих производа нафте, као и

захидрорафинацију уљних фракција, у основи су сличне оној на слици изнад, при чему

тре#а имати у виду и одре5ене разлике измедју њих, као у појединим елементима

реакционих и сепарационих секција постројења, тако и у вредностима процеснихпараметара у наведеном смислу. $ако, код постројења за хидрорафинацију уљних фракција

сепарациона секција мора да садржи колоне за ректификацију производа реакције под

атмосферским притиском и под вакуумом, при чему у производима фигуришу све фракцијекао и код примарне прераде нафте. след издвајања сумпор водоника и повишене

температуре, у реактору је токомпроцеса изузетно корозиона смеша. след тога

потре#но је при конструисању реактора извршити одговарају(и из#ор материјала, причему се предви5а унутрашња заштитна о#лога од специјалног и примена легираних

челика %Tр"и&. 3еактори представљају вертикално постављене цилиндричне апарате са

полулоптастим врхом и дном и са неопходним елементима, који о#ез#е5ују

регуларно струјање реакционе смеше кроз непокретан слој катализатора.

15

rafinacija nafte

Documents