Перегоном нафти називають технологічний процес її термічного розділення на частини (фракції) без помітного розкладання вуглеводнів, що входять до складу нафти. Перегін оснований на властивості вуглеводнів, що входять до складу нафти, виділяти пару певної пружності при певній температурі. При підвищенні температури нафти, яка переганяється, пружність пари над нею зростає, і коли вона досягає чи перевищує тиск навколишнього середовища (атмосфери) починається рух частинок пари в простір з меншим тиском. Пару, яка виходить з нагрівального апарата, охолоджують, вона конденсується, створюючи розрідження і сприяючи відділенню наступних, більш висококиплячих частин суміші, що переганяється.

Таким чином, при перегоні нафти виникає безупинне переміщення пари із простору, що нагрівається, в охолоджуване середовище, і це продовжується до повного перегону рідини.

Найчастіше нафту переганяють на такі фракції: бензинову, що википає до 170—200 °C; гасову, що википає при 175—270 °C; газойлеву, що википає при 270—350 °C і залишок — мазут.

При перегоні нафти одержують також газ прямої гонки, який є важкою частиною попутних газів, що залишилися розчиненими в нафті. Як правило, вихід газу прямої перегонки невеликий.

Застосовують високопродуктивні безперервно діючі трубчасті перегінні установки, що відрізняються конструкцією печей, у яких відбувається нагрівання нафти, чи конструкцією інших апаратів, що входять до складу установки.

Історія

Уперше технологія дистиляції та хімічного очищення сирої нафти була розроблена 1853 р. у Львові хіміками-фармацевтами Йоганном Зегом та Ігнатієм Лукасевичем. Важко визначити, якій країні та якому народові належать ці визначні відкриття. Вони були зроблені у Львові й перш за все поширювались на землях з переважно українським населенням (обидва винахідники володіли українською мовою, так само як польською й німецькою). За принципом «зроблено в Україні» маємо нагоду вважати ці винаходи українськими. Проте Галичина належала тоді до Австрійської імперії, причому Зег і Лукасевич здобули наукові ступені у Відні, там же був виданий привілей (патент) на винахід гасу, що дає підстави Австрії також бути правонаступницею цих новацій. Зег мав німецько-угорське, а Лукасевич вірменсько-польське походження (брав участь у боротьбі за незалежність Польщі), тобто ще чотири народи можуть пишатися досягненнями своїх синів.

Слід зазначити, що перегонка нафти була відома з давніх часів, її використовували ще античні лікарі (зокрема Кассій Фелікс) й середньовічні арабські алхіміки. Серед промисловців, що відзначились упровадженням технологій нафтопереробки, слід назвати архангельського рудознавця Федора Прядунова, який 1746 р. спорудив промисловий нафтоперегінний пристрій на Ухтинських розробках; братів Дубиніних, що винайшли нафтоперегінний куб і використали його 1823 р. на промислах у Моздоці; гірничого інженера Миколу Воскобойникова, під керівництвом якого було збудовано перший нафтоперегінний завод на Апшероні (1837 р.). Промислова переробка й очищення нафти в Англії розпочалися 1851 р. Але всі ці технології не забезпечували чистого дистиляту. Отримані речовини під час спалювання у світильниках (так само, як рослинні олії й тваринні жири) давали тьмяне світло, сморід і багато кіптяви, яка швидко забруднювала лампу, зменшуючи прозорість слюди чи скла.

Варіанти переробки нафти Вибір напрямку переробки нафти й асортиментів одержуваних нафтопродуктів визначається фізико-хімічними властивостями нафти, рівнем технології нафтопереробного заводу й дійсною потребою господарств у товарних нафтопродуктах. Розрізняють три основних варіанти переробки нафти:

паливний; паливно-мастильний; нафтохімічний.

По паливному варіанті нафта переробляється в основному на моторні й котельні палива. Паливний варіант переробки відрізняється найменшим числом технологічних установок і низькими капіталовкладеннями. Розрізняють глибоку й неглибоку паливну переробку. При глибокій переробці нафти прагнуть одержати максимально можливий вихід високоякісних автомобільних бензинів, зимових і літніх дизельних палив і палив для реактивних двигунів літаків. Вихід котельного палива в цьому варіанті зводиться до мінімуму. Таким чином, передбачається такий набір процесів вторинної переробки, при якому з важких нафтових фракцій і залишку — гудрону одержують високоякісні легкі моторні палива. За цим варіантом застосовуються каталітичні процеси — каталітичний крекінг, каталітичний риформінг, гідрокрекінг і гідроочищення, а також термічні процеси, наприклад коксування. Переробка заводських газів у цьому випадку спрямована на збільшення виходу високоякісних бензинів. При неглибокій переробці нафти передбачається високий вихід котельного палива.

При паливно-мастильному варіанті переробки нафти поряд з паливами одержують мастила. Для виробництва мастил звичайно підбирають нафти з високим потенційним вмістом масляних фракцій. У цьому випадку для вироблення високоякісних масел потрібне мінімальна кількість технологічних установок. Масляні фракції (фракції, що википають вище 350°С), виділені з нафти, спочатку піддаються очищенню вибірковими (селективними) розчинниками: фенолом або фурфуролом, щоб видалити частину смолистих речовин і низькоіндексні вуглеводні, потім проводять депарафінізацію за допомогою сумішей метилетилкетону або ацетону з толуолом для зниження температури застивання масла. Закінчується обробка масляних фракцій доочищенням відбілюючими глинами. В останніх технологіях для одержання масел використовують процеси гідроочищення замість селективного очищення й обробки відбілюючими глинами. Таким чином одержують дистилятні масла (легкі й середні індустріальні, автотракторні й ін.). Залишкові масла (авіаційні, циліндрові) виділяють із гудрону шляхом його деасфальтизації рідким пропаном. При цьому утворюються деасфальти і асфальт. Деасфальт піддається подальшій обробці, а асфальт переробляють у бітум або кокс.

Нафтохімічний варіант переробки нафти в порівнянні з попередніми варіантами відрізняється більшим асортиментом нафтохімічної продукції й у зв'язку із цим найбільшим числом технологічних установок і високими капіталовкладеннями. Нафтопереробні заводи, будівництво яких проводилося в останні десятиліття, спрямовані на нафтохімічну переробку. Нафтохімічний варіант переробки нафти являє собою складне поєднання підприємств, на яких крім вироблення високоякісних моторних палив і олив не тільки проводиться підготовка сировини (олефінів, ароматичних, нормальних та ізопарафінів вуглеводнів і ін.) для важкого органічного синтезу, але й здійснюються складні фізико-хімічні процеси, пов'язані з багатотоннажним виробництвом азотних добрив, синтетичного каучуку, пластмас, синтетичних волокон, миючих речовин, жирних кислот, фенолу, ацетону, спиртів, ефірів і багатьох інших хімікалій. У цей час із нафти одержують тисячі продуктів. Основними групами є рідке паливо, газоподібне паливо, тверде паливо (нафтовий кокс), мастильні й спеціальні масла, парафіни й церезини, бітуми, ароматичні сполуки, сажа, ацетилен, етилен, нафтові кислоти і їхні солі, вищі спирти.

Перегонка нафти первинна

Перегонка нафти первинна, (; ) — розділення нафти на фракції за температурою кипіння при первинній переробці нафти для наступної переробки або використання як товарної продукції. Здійснюється на атмосферних трубчастих і атмосферно-вакуумних трубчастих устаткованнях, які часто комплектуються з устаткуванням знесолення нафти і вторинної перегонки бензину.

Продукцією перегонки нафти є:

вуглеводневий газ, який виводиться з установок у газоподібному і рідкому («головка стабілізації») вигляді, скеровується для подальшої переробки на газофракціонуючих установках і використовується як паливо нафто-заводських печей; бензинова фракція, яка википає в межах 50–180°С, використовується як компонент товарної автобензини, сировина устатковань каталітичного риформінгу і піролізу, піддається вторинній перегонці для отримання вузьких фракцій; гасова фракція, яка википає в межах 120—315°С, використовується як паливо для реактивних і тракторних карбюраторних двигунів, для освітлювання, як сировина установок гідроочищення; дизельна фракція (атмосферний газойль), яка википає в межах 180—360 °C, використовується як паливо для дизельних двигунів і сировина установок гідроочищення; мазут — залишок атмосферної перегонки, який википає вище 350 °C, використовується як котельне паливо або сировина для установок гідроочищення і термічного крекінгу; вакуумні дистиляти (вакуумні газойлі), які википають у межах 350—500 °C, використовуються як сировина каталітичного крекінгу і гідрокрекінгу (на нафтопереробних заводах з оливною схемою переробки отримують декілька (2–3) вакуумних дистилятів); гудрон — залишок атмосферно-вакуумної перегонки нафти, який википає при температурі вище 500 °C, використовується як сировина установок термічного крекінгу, коксування, виробництва бітуму і олив.

Перегонка нафтових фракцій вторинна

Перегонка нафтових фракцій вторинна (; ) — процес температурного розділення фракцій, отриманих при перегонці нафти первинній, на вужчі фракції (погони), кожна із яких використовується за своїм призначенням. На нафтопереробних заводах вторинній перегонці піддаються широка бензинова і дизельна фракція (на установках адсорбційного вилучення парафінів), оливні фракції і т. д.

При вторинній перегонці бензину продукцією є:

фракція 50–62 °С — використовується як компонент автомобільного бензину, сировина для ізомеризації; фракція 62–85 °С — сировина для каталітичного риформінгу, на основі якої виробляють бензол; фракція 85–105 °С — сировина установок каталітичного риформінгу, на основі якої виробляють толуол; фракція 105—140 °С — сировина для каталітичного риформінгу, на основі якої виробляють ксилоли; фракція 140—180 °С — компонент товарного автобензину і гасу, сировина установок каталітично-го риформінгу і гідроочищення гасу.

Таблиця — Типові склади сумішей, одержуваних при деструктивній переробці нафт (% мас.)

КомпонентиМетод переробкиПіроліз газойлюПіроліз дистилятної фракціїГази крекінгуТермічногоКаталітичногоВодень9,19,93,511,7Азот + оксид вуглецю---15,3Метан21,924,336,812,2Етилен24,422,96,74,0Етан7,67,529,36,8Пропілен15,213,66,516,0Пропан1,01,4108,3Бутадієн2,02,6--Ізобутилен3,81,82,514,3Бутилен-21,01,7--Бутан0,10,14,210,8Пентани й вище12,914,40,50,6

Продукти перегонки нафти. Установки і режими перегонки

Найчастіше нафту переганяють на такі фракції: бензинову, що википає до 170—200 °C; гасову, що википає при 175—270 °C; газойлеву, що википає при 270—350 °C і залишок-мазут.

При перегоні нафти одержують також газ прямої гонки, який являє собою важку частину попутних газів, що залишилися розчиненими в нафті. Як правило, вихід газу прямої перегонки невеликий.

Застосовують високопродуктивні безперервнодіючі трубчасті перегінні установки, що відрізняються конструкцією печей, у яких відбувається нагрівання нафти, чи конструкцією інших апаратів, що входять до складу установки.

У більшості випадків трубчаста безперервно діюча установка складається з трубчастої печі, насоса, що качає нафту через трубчасту піч під тиском 1,0 МПа і більше, колони фракціонування, куди надходить перегріта нафта і де вона розділяється на необхідні фракції, що відбираються з колони на різній висоті, конденсатора, водовідбирача і пароперегрівача, що служить для перегріву пари.

Бензин з газами прямої перегонки відбирається у верхній частині колони і спрямовується на охолодження і конденсацію. Після відділення від нього води у відстійнику бензин збирають у проміжному резервуарі звідки насосом перекачують у сховище. Газ, що залишається після конденсації бензину, направляють у газгольдери.

Інші фракції також збирають по висоті колони і направляють у резервуари. Залишок, що не випарувався, (мазут) із дна колони спрямовується в приймач.

На трубчастих установках можна переганяти понад 2000 т нафти на добу.