Miten Öljynjalostus Toimii

{h1}

Vaarasta huolimatta öljynjalostamot ovat nykyisessä muodossaan yhteiskunnan kannalta välttämättömiä. Opi raakaöljy muunnetaan kaikesta butaanista bensiiniin.

-I-n elokuvia ja televisio-ohjelmia - Jättiläinen, Oklahoma Crude, Harmagedon, Beverly Hillbillies - olemme nähneet kuvia paksuisesta, mustasta raakaöljystä, joka kulkee ulos maasta tai porauslaiturista.

Mutta kun pumppaat bensiiniä autoosi, olet varmaan huomannut, että se on selvää.

Ja niin paljon muita tuotteita, jotka tulevat öljystä, mukaan lukien väriliidut, muovit, lämmitysöljyt, lentopetroli, kerosiini, synteettiset kuidut ja renkaat.

-Mikä on mahdollista aloittaa raakaöljy ja päätyä bensiiniin ja kaikkiin muihin tuotteisiin?

Tässä artikkelissa tarkastelemme raakaöljyn puhdistamiseen liittyvää kemiaa ja teknologiaa kaikkien näiden erien tuottamiseksi.

Raakaöljy

-Raakaöljy on termi "jalostamaton" öljy, tavaraa, joka tulee ulos maasta. Se tunnetaan myös nimellä maaöljy. Raakaöljy on a fossiilisia polttoaineita, mikä tarkoittaa sitä, että se on tehty luonnollisesti mädäntyvistä kasveista ja eläimistä, jotka elävät muinaisilla merillä miljoonien vuosien ajan - useimmat paikat, joissa voit löytää raakaöljyä, olivat kerran merenpohjat. Raakaöljyt vaihtelevat väriltään, kirkkaasta tar-mustaan, ja viskositeetissa, vedestä lähes kiinteään.

Raakaöljyt ovat niin hyödyllinen lähtökohta niin monille eri aineille, koska ne sisältävät hiilivedyt. Hiilivedyt ovat molekyylejä, jotka sisältävät vetyä ja hiiltä ja tulevat eri pituuksille ja rakenteille, suorista ketjuista haarautumisketjuihin renkaisiin.

Kahdella tekijällä hiilivedyt ovat jännittäviä kemisteille:

  • Hiilivedyt sisältävät paljon energia. Monet raakaöljystä, kuten bensiinistä, dieselpolttoaineesta, parafiinivahasta ja niin edelleen saaduista asioista hyödyntävät tätä energiaa.
  • Hiilivedyt voivat olla monenlaisia. Pienin hiilivety on metaani (CH4), joka on kaasua, joka on ilmaa kevyempi. Pitemmät ketjut, joissa on vähintään 5 hiiltä, ​​ovat nesteitä. Erittäin pitkät ketjut ovat kiinteitä, kuten vahaa tai tervaa. Hiilivetyketjujen kemiallisesti ristisilloittamalla voit saada kaiken synteettisestä kumista nailon- ja muoviputkien väliin. Hiilivetyketjut ovat hyvin monipuolisia!

Suurin luokkiin hiilivetyjä raakaöljyissä sisältää:

  • parafiinit yleinen kaava: CnH2n + 2 (n on kokonaisluku, tavallisesti 1-20) suoraketjuiset tai haaroittuneet molekyylit voivat olla kaasuja tai nesteitä huoneen lämpötilassa riippuen molekyylinäytteistä: metaani, etaani, propaani, butaani, isobutaani, pentaani, heksaani
  • Aromatics yleinen kaava: C6H5 - Y (Y on pidempi, suoramolekyyli, joka liittää bentseenirenkaaseen), rengasrakenteet, joissa yksi tai useampi renkainen renkaassa sisältää kuusi hiiliatomia, vuorottelevat kaksois- ja yksittäissidokset hiilien välillä tyypillisesti nestemäiset esimerkit: bentseeni, naftaleeni
  • Napthenes tai sykloalkaaneja yleinen kaava: CnH2n (n on kokonaisluku yleensä 1 - 20) rengasrakenteet, joissa yksi tai useampi renkainen renkaassa sisältää vain yksinkertaisia ​​sidoksia hiiliatomien välillä tyypillisesti nesteitä huoneen lämpötilassa esimerkkejä: sykloheksaani, metyylisyklopentaani
  • Muut hiilivedyt alkeenit yleinen kaava: CnH2n (n on kokonaisluku, tavallisesti 1-20) lineaariset tai haarautuneet ketjumolekyylit, jotka sisältävät yhden hiili-hiili-kaksoissidoksen, voivat olla neste- tai kaasutietoja: eteeni, buteeni, isobuteeni dieenit ja alkyynejä yleinen kaava: CnH2n-2 (n on kokonaisluku, tavallisesti 1-20) lineaariset tai haarautuneet ketjumolekyylit, jotka sisältävät kaksi hiili-hiili-kaksoissidosta, voivat olla nestemäisiä tai kaasuseoksia: asetyleeni, butadieenit

-Jotta näette esimerkkejä tällaisten hiilivetyjen rakenteista, katso OSHA: n tekninen käsikirja ja tämä sivu öljynjalostuksessa.

Nyt kun tiedämme, mitä raakaöljyllä on, näemme, mitä voimme tehdä siitä.

Raakaöljykomponentit

Raakaöljyt ovat keskimäärin seuraavia elementtejä tai yhdisteitä:

  • hiili - 84%
  • Vety - 14%
  • Rikki - 1 - 3% (vetysulfidi, sulfidit, disulfidit, elementtirikki)
  • typpi - alle 1% (emäksiset yhdisteet, joissa on amiiniryhmiä)
  • Happi - alle 1% (löytyy orgaanisista yhdisteistä, kuten hiilidioksidista, fenoleista, ketoneista, karboksyylihapoista)
  • metallit - alle 1% (nikkeli, rauta, vanadiini, kupari, arseeni)
  • suolat - alle 1% (natriumkloridi, magnesiumkloridi, kalsiumkloridi)

Raakaöljystä

Tämä sisältö ei ole yhteensopiva tämän laitteen kanssa.

Öljynjalostusprosessi alkaa jakotislauskolonnilla.

Raakaöljyn ongelma on, että se sisältää satoja erilaisia ​​hiilivetyjä, jotka kaikki sekoittuvat yhteen. Sinun on erotettava erilaiset hiilivedyt, jotta niillä olisi mitään hyötyä. Onneksi on helppo tapa erottaa asiat, ja tämä on mitä Öljynjalostus on kyse.

Eri hiilivetyketjun pituuksilla kaikilla on asteittain korkeammat kiehumispisteet, joten kaikki ne voidaan erottaa tislaamalla. Näin tapahtuu öljynjalostamossa - prosessin osassa raakaöljyä kuumennetaan ja eri ketjuja vetää niiden höyrystymislämpötilat.Jokaisella eri ketjupituudella on erilainen ominaisuus, joka tekee siitä käyttökelpoisen eri tavalla.

Ymmärtää raakaöljyn monimuotoisuus ja ymmärtää, miksi raakaöljyn jalostaminen on yhteiskunnassamme niin tärkeä, katso seuraavasta raakaöljyistä saatavista tuotteista:

Maaöljykaasu - käytetään lämmitykseen, ruoanvalmistukseen ja muovien valmistukseen

  • pienet alkaanit (1 - 4 hiiliatomia)
  • tunnetaan yleisesti nimillä metaani, etaani, propaani, butaani
  • kiehumisalue = alle 104° Fahrenheit / 40 celsiusastetta
  • usein nesteytetään paineella nestekaasun (nesteytetyn maaöljykaasun)

Teollisuusbensiini tai ligroiinista - välituote, jota käsitellään edelleen bensiinin valmistamiseksi

  • 5-9 hiiliatomia sisältävien alkaaneiden sekoitus
  • kiehumisalue = 140-202 astetta / 60-100 astetta

Bensiini - moottoripolttoaine

  • neste
  • alkaanien ja sykloalkaanien (5 - 12 hiiliatomien)
  • kiehumisalue = 104-401° Fahrenheit / 40-205° C

kerosiini - suihkumoottoreiden ja traktoreiden polttoaine; lähtöaineena muiden tuotteiden valmistamiseksi

  • neste
  • alkaanien (10 - 18 hiiliatomia) ja aromaattien sekoitus
  • kiehumisalue = 350 - 617 astetta Fahrenheit / 175 - 325 astetta Celsius

Kaasuöljy tai Dieselpolttoainetta - käytetään dieselpolttoaineeseen ja lämmitysöljyyn; lähtöaineena muiden tuotteiden valmistamiseksi

  • neste
  • alkaneja, jotka sisältävät 12 tai useampia hiiliatomeja
  • kiehumisalue = 482-662 astetta / 250-350 astetta

Voiteluöljy - käytetään moottoriöljyyn, rasvaan ja muihin voiteluaineisiin

  • neste
  • pitkäketjuiset (20-50 hiiliatomia) alkaanit, sykloalkaanit, aromaatit
  • kiehumisalue = 572 - 700° Fahrenheit / 300 - 370 astetta

Raskas kaasu tai Polttoöljy - käytetään teollisuuspolttoaineisiin; lähtöaineena muiden tuotteiden valmistamiseksi

  • neste
  • pitkäketjuiset (20-70 hiiliatomia) alkaanit, sykloalkaanit, aromaatit
  • kiehumisalue = 700-1112 astetta / 370-600 astetta

jäännökset - koksi, asfaltti, terva, vahat; lähtöaineena muiden tuotteiden valmistamiseksi

  • vankka
  • monirenkaiset yhdisteet, joissa on 70 tai useampia hiiliatomeja
  • kiehumisalue = yli 1112 astetta Fahrenheit / 600 Celsius-astetta

Olette huomanneet, että kaikilla näillä tuotteilla on erikokoisia ja kiehumisalueita. Kemiantekijät hyödyntävät näitä ominaisuuksia öljyn puhdistuksessa. Katso seuraava osio selvittääksesi tämän kiehtovan prosessin yksityiskohdat.

Quiz Corner

Testaa öljy- ja öljytuotannon tuntemus -Oil Shale Quiz.

Jalostusprosessi

Öljynjalostamo hämärässä

Öljynjalostamo hämärässä

Kuten aiemmin mainittiin, raakaöljyn tynnyri sisältää kaikenlaisia ​​hiilivetyjä. Öljynjalostus erottaa kaiken hyödyllisiksi aineiksi. Kemistit käyttävät seuraavia vaiheita:

  1. Vanhin ja tavallisin tapa erottaa asiat eri osiin (ns jakeet), on tehdä se käyttämällä kiehumislämpötilan eroja. Tätä prosessia kutsutaan jakotislaus. Voit periaatteessa lämmittää raakaöljyä, antaa sen höyrystyä ja tiivistää sitten höyryä.
  2. Uudemmat tekniikat käyttävät Kemiallinen käsittely osa jakeista, jotta muut, kutsutussa prosessissa muuntaminen. Esimerkiksi kemiallinen käsittely voi rikkoa ketjuja lyhyemmiksi. Tämä sallii jalostamo muuttaa dieselpolttoaineen bensiiniksi riippuen bensiinin kysynnästä.
  3. Jalostamot on kohdella jakeet epäpuhtauksien poistamiseksi.
  4. jalostamot yhdistää eri jalosteet (käsitelty, jalostamaton) seoksiin halutuille tuotteille. Esimerkiksi erilaiset ketjun seokset voivat luoda bensiinejä, joiden oktaaniluku on eri.

Tuotteet varastoidaan paikan päällä, kunnes ne voidaan toimittaa eri markkinoille, kuten huoltoasemille, lentokentille ja kemiallisille tehtaille. Öljypohjaisten tuotteiden valmistamisen lisäksi jalostamojen on myös käsiteltävä prosessissa mukana olevia jätteitä ilman ja veden pilaantumisen minimoimiseksi.

Seuraavassa jaksossa tarkastelemme, miten erotamme raakaöljyn osiksi.

Jakotislaus

Tislauskolonnit öljynjalostamossa

Tislauskolonnit öljynjalostamossa

Raakaöljyn eri komponentit ovat erikokoisia, painoja ja kiehumislämpötiloja; joten ensimmäinen vaihe on näiden komponenttien erottaminen. Koska niillä on eri kiehumislämpötilat, ne voidaan erottaa helposti kutsutulla prosessilla jakotislaus. Jakeittaisen tislauksen vaiheet ovat seuraavat:

  1. Sinä lämpö kaksi tai useampia aineita (nesteitä), joiden kiehumispiste on korkea lämpötila. Lämmitys tapahtuu yleensä korkeapaineisella höyryllä noin 1112 asteen Fahrenheit / 600 Celsius-asteisiin lämpötiloihin.
  2. Sekoitus kiehuu, muodostaen höyryä (kaasuja); useimmat aineet menevät höyryfaasiin.
  3. höyry päätyy pitkään sarakkeeseen (jakeittain tislautuva kolonni), joka on täynnä lokeroita tai levyjä. Lokeroissa on useita reikiä tai kuplivaukkasia (kuten löysä korkki soodapullossa), jotta höyry kulkee. Ne lisäävät kolonnin höyryn ja nesteiden välistä kosketusaikaa ja auttavat keräämään nesteitä, jotka muodostavat sarakkeen eri korkeuksissa. Sarakkeessa on lämpötilaero (kuuma alhaalla, viileä yläosassa).
  4. höyry nousee sarakkeessa.
  5. Kun höyry nousee sarakkeiden lokeron läpi, se on jäähdyttää.
  6. Kun höyryn sisältämä aine saavuttaa korkeuden, jossa pylvään lämpötila on sama kuin aineen kiehumispiste, se tulee tiivistyä jotta muodostuu neste. (Ainetta, jolla on alin kiehumispiste, tiivistyy pylvään korkeimpaan kohtaan, ja aineet, joilla on korkeampia kiehumispisteitä, tiivistyvät alempana sarakkeessa.).
  7. Lokerot kerätä eri nestejakeet.
  8. Kerätyt nestemäiset jakeet voivat kulkea kondensaattoreille, jotka jäähtyvät edelleen, ja sitten menevät varastosäiliöihin tai ne voivat mennä muille alueille jatkokemikaalinkäsittelyä varten

Fraktionaalinen tislaus on käyttökelpoinen aineiden sekoittamisen erottamiseksi kiehumispisteiden kapeilla eroilla, ja se on tärkein vaihe jalostusprosessissa.

Tämä sisältö ei ole yhteensopiva tämän laitteen kanssa.

Öljynjalostusprosessi alkaa jakotislauskolonnilla. Oikealla näet useita kemiallisia prosessoreita, joita kuvataan seuraavassa osiossa.

Hyvin harvat komponentit tulevat ulos jakotislauskolonnista, joka on valmis markkinoille. Monet niistä on käsiteltävä kemiallisesti muiden jakeiden tekemiseksi. Esimerkiksi vain 40% tislattua raakaöljyä on bensiini; Bensiini on kuitenkin yksi öljy-yhtiöiden tärkeimmistä tuotteista. Sen sijaan, että tislaisi jatkuvasti suuria määriä raakaöljyä, öljy-yhtiöt käsittelevät kemiallisesti muutamia muita fraktioita tislauskolonnista bensiinin valmistamiseksi; tämä jalostus lisää bensiinin saantoa jokaisesta raakaöljystä.

Seuraavassa osiossa tarkastelemme, kuinka kemiallisesti käsittelemme murto-osaa toiselle.

Kemiallinen käsittely

Krakkaus katkaisee suuret ketjut pienemmiksi ketjuiksi.

Krakkaus katkaisee suuret ketjut pienemmiksi ketjuiksi.

Voit vaihtaa yhden fraktion toiseen kolmella tavalla:

  • suuria hiilivetyjä pienempiin kappaleisiin (halkeilua)
  • yhdistämällä pienempiä kappaleita suurempien (yhdistyminen)
  • eri kappaletta uudelleen halutun hiilivedyn valmistamiseksi (muutos)

Cracking

Krakkaus vie suuria hiilivetyjä ja hajottaa ne pienemmiksi.

On olemassa useita erilaisia ​​krakkauksia:

  • lämpö- - lämmät suuria hiilivetyjä korkeissa lämpötiloissa (joskus myös korkeissa paineissa), kunnes ne hajoavat. höyry - Korkean lämpötilan höyryä (1500° Fahrenheit / 816 astetta) käytetään etaanin, butaanin ja naptaan hajottamiseen eteeniksi ja bentseeniksi, joita käytetään kemikaalien valmistukseen. lämpökrakkausvaiheeseen - tislaustornista jäljelle jäävää ainetta kuumennetaan (900 astetta / 482 astetta), jäähdytetään kaasuöljyllä ja poltetaan nopeasti (vilkkuu) tislaustornissa. Tämä menetelmä vähentää raskaiden rasvaisten öljyjen viskositeettia ja tuottaa tervaa. koksausta - jäännös tislaustornista lämmitetään lämpötiloihin, jotka ovat yli 900 astetta / 482 astetta, kunnes se räjähtää raskasöljyyn, bensiiniin ja teollisuusbensiiniin. Kun prosessi on suoritettu, jäljelle jää raskas, melkein puhdas hiilijäännös (koksi); koksi puhdistetaan cokereista ja myydään. Photo courtesy Phillips Petroleum Company Katalyytit, joita käytetään katalyyttisessä krakkauksessa tai uudistamisessa
  • katalyyttinen - käyttää katalysaattoria krakkausreaktion nopeuttamiseksi. Katalyytteihin kuuluvat zeoliitti, alumiinihydroksylaatti, bauksiitti ja piidioksidi-alumiinioksidi. neste katalyyttinen krakkaus - kuuma, nestemäinen katalysaattori (1000 astetta / 538 astetta) säröi raskaan kaasuöljyn dieselöljyksi ja bensiiniksi. vetykrakkaus - samanlainen kuin nestemäinen katalyyttinen krakkaus, mutta käyttää erilaista katalysaattoria, alempi lämpötila, korkeampi paine ja vetykaasu. Se kestää raskasta öljyä ja murtuu bensiiniin ja kerosiiniin (lentopetroli).

Kun erilaiset hiilivedyt halkeilevat pienempiin hiilivetyihin, tuotteet kulkevat toisen fraktiotislauskolonnin läpi erottaakseen ne.

yhdistyminen

Joskus on yhdistettävä pienempiä hiilivetyjä suurempien - tämä prosessi kutsutaan yhdistyminen. Suuria yhdistämisprosesseja kutsutaan katalyyttinen uudistaminen ja käyttää katalysaattoria (platinaa, platina-renium-seosta) yhdistämään alhaisen painoisen teollisuusbensiinin aromaatteihin, joita käytetään kemikaalien valmistuksessa ja bensiinin sekoituksessa. Tämän reaktion merkittävä sivutuote on vetykaasu, jota sitten joko käytetään hydrokrakkaukseen tai myyntiin.

Miten öljynjalostus toimii: öljynjalostus

Reformoija yhdistää ketjuja.

muutos

Joskus molekyylien rakenteet yhdessä fraktiossa toistetaan toisen tuottamiseksi. Yleensä tämä tehdään käyttämällä kutsuttua prosessia alkylointi. Alkyloinnissa alhaisen molekyylipainon omaavia yhdisteitä, kuten propyleeniä ja butyleeniä, sekoitetaan katalyytin, kuten fluorivetyhapon tai rikkihapon (sivutuotteen poistamiseksi epäpuhtauksien poistamiseksi useista öljytuotteista) läsnäollessa. Alkyloinnin tuotteet ovat korkea oktaanihiilivetyjä, joita käytetään bensiinisekoitteissa vähentää koputtaa (katso lisätietoja kohdasta "Mikä oktaani tarkoittaa?").

Miten öljynjalostus toimii: öljynjalostus

Ketjut uudelleen

Nyt kun olemme nähneet, kuinka eri fraktioita muutetaan, keskustelemme siitä, miten fraktioita käsitellään ja sekoitetaan kaupallisten tuotteiden valmistukseen.

Miten öljynjalostus toimii: astetta

Öljynjalostamo on kaikkien näiden yksiköiden yhdistelmä.

Fraktioiden käsittely ja sekoittaminen

Puhdistetuista öljyfraktioista valmistetut muovit

Puhdistetuista öljyfraktioista valmistetut muovit

Tisleet ja kemiallisesti käsitellyt fraktiot käsitellään epäpuhtauksien, kuten orgaanisten yhdisteiden, jotka sisältävät rikkiä, typpeä, happea, vettä, liuenneita metalleja ja epäorgaanisia suoloja. Hoito suoritetaan tavallisesti siirtämällä jakeet seuraavalla tavalla:

  • rikkihapon pylväs - poistaa tyydyttymättömät hiilivedyt (hiili-hiili-kaksoissidokset), typpiyhdisteet, happiyhdisteet ja jäännösaineet (tars, asfaltti)
  • absorptiokolonni, joka on täytetty kuivausaineilla veden poistamiseksi
  • rikki- ja vetysulfiittimurskaimet rikki- ja rikkiyhdisteiden poistamiseksi

Kun fraktiot on käsitelty, ne jäähdytetään ja sekoitetaan sitten erilaisten tuotteiden valmistamiseksi, kuten:

  • eri laatuluokan bensiini, lisäaineiden kanssa tai ilman
  • erilaisten painojen ja laatujen voiteluöljyt (esim. 10W-40, 5W-30)
  • kerosiini eri laatuluokista
  • lentopolttoainetta
  • diesel polttoaine
  • lämmitysöljy
  • erilaisten kemikaalien valmistuksessa muovien ja muiden polymeerien valmistukseen

Lisätietoja öljynjalostuksen kiehtovasta maailmasta ja öljykemiaan on nähtävissä seuraavilla sivuilla.


Video Täydentää: Kuinka suuret öljy-yhtiöt valloittivat maailman.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com