НЕФТЬ
VII. Переработка
Начало применения H. археологи относят
к 6-му тыс. до н. э. В 3-м тыс. до н. э. в государствах Двуречья и Египте
асфальт использовали как связующее и водонепроницаемое вещество вместе
с песком и известью для изготовления мастики, применяемой при сооружении
зданий из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. H. сжигали в светильниках
и применяли в качестве лекарства. Её использовали в воен. деле как воспламеняющееся
вещество вместе с селитрой, серой и смолой для изготовления "огненных стрел"
и "огненных горшков".
В ср. века упоминания о H. встречаются
у писателей Ближнего и Cp. Востока, Cp. Азии и Зап. Европы. В 16-17 вв.
H. была предметом торговли. В коммерч. словарях указывалось, что она привозится
в Марсель из Лангедока (приморской области Франции), турецкого г. Смирны
и сирийского г. Алеппо (до 4,5 m в год). В 18 в. появляются первые науч.
труды о H. В 1721 греч. учёный Эйрини д'Эйринис, живший во Франции, опубликовал
результаты исследования H. и асфальта.
Состояние бакинского нефт. промысла
в 13 в. описано Марко Поло. Он указывает, что бакинская H. применялась
для освещения и в качестве лекарства ог кожных болезней. В центр, районы
России в 16-17 вв. H. привозилась из Баку. Её применяли в медицине, живописи
в качестве растворителя при изготовлении красок, а также в воен. деле для
изготовления гранат, негасимых ветром свечей и "светлых" ядер для "огнестрельных
потешных стрельб".
Перегонка H. была известна в начале
нашей эры. Этот способ очистки применялся для уменьшения неприятного запаха
H. при использовании её в лечебных целях. В иностр. и рус. лечебниках 15-17
вв. H. рекомендуется как наружное и внутр. средство. Считалось, что H.
помогает при воспалит, процессах.
В лечебниках даётся также описание
способа перегонки H. по опытам рим. врача Кассия Феликса и араб, учёного
11 в. Авиценны. О перегонке бакинской H. впервые упоминает хорезмийский
географ 13 в. Бекран. Большое внимание перегонке H. уделялось в 18 в. в
связи с поисками и изучением нефт. месторождений. В 1748 в лаборатории
Берг-Коллегии в Москве перегонялась H., найденная на р. Ухте. В той же
лаборатории перегонялась H., добытая на р. Соке в 1754. В небольшом количестве
H. перегоняли в колбах, а в большем - в кубах. Нефтеперегонный завод с
кубами периодич. действия был впервые в мире построен крепостными крестьянами
братьями Дубиниными вблизи г. Моздока в 1823. Из 40 вёдер H., заливаемой
в куб, они получали 16 вёдер перегнанной. В 1837 началась перегонка грозненской
H. на заводе откупщика В. Швецова. В этом году было отправлено в Москву
1000 пудов (16,38 т) перегнанной H. Завод для перегонки бакинской
H. был построен в Балаханах H. И. Воскобойниковым. На заводе в 1837-39
было переработано 19,4 те H. В 1859 в Сураханах промышленники В. А. Кокорев,
H. E. Торнау и П. И. Губонин приступили к строительству завода для получения
фотогена из бакинского кира. На этом заводе была начата (1860) переработка
H. и введена кислотно-щелочная очистка фотогена (позже слово "фотоген"
было заменено словом -"керосин"). В 1866 на нефтеперегонных з-дах б. Бакинской
губ. было получено 1600 т керосина. Через 3 года в Баку было 23
нефтеперегонных з-да, а в 1873 - 80 заводов, способных дать 16 350 m керосина
в год.
С нач. 70-х гг. 19 в. на нефтеперегонных
з-дах наблюдался рост числа кубов и их размеров без значит, изменения конструкции.
Такая технология не соответствовала всё возрастающим потребностям в нефтепродуктах.
Кроме того, кубы периодич. действия не обеспечивали надёжного разделения
H. на фракции, улучшения отбора керосина и смазочных масел и повышения
их качества. На необходимость непрерывной перегонки H. указывал Д. И. Менделеев
в 1863, когда он посетил завод А. В. Кокорева в Сураханах. В 1873 нефтепромышленник
А. А. Тавризов разработал конструкцию аппарата непрерывного действия, являющегося
прототипом ректификационной колонны. Непрерывная перегонка H. в кубовых
батареях была осуществлена в 1883 на з-де братьев Нобель в Баку. На этих
кубах были установлены дефлегматоры, устроенные в виде двух цилиндров,
вложенных один в другой. Непрерывнодействующий перегонный аппарат был предложен
В. Г. Шуховым и Ф. А. Инчиком (1886). Этот аппарат был установлен на заводе
С. M. Шибаева в Баку. Новая установка позволяла ежесуточно перегонять количество
H., равное 27 объёмам аппарата, тогда как в кубе периодич. действия можно
было перегнать только полтора объёма, а в кубовой батарее - четыре. Осн.
технич. принципы, заложенные в конструкции этого аппарата, используются
в совр. нефтеперегонных установках. Оригинальные установки для непрерывной
перегонки H. были разработаны О. К. Ленцем, Г. В. Алексеевым, Ю. В. Лермонтовой
и др. рус. инженерами и химиками. Наиболее широкое распространение получили
кубовые батареи непрерывного действия, вытеснившие пе-рцодич. кубы. В 1893
непрерывнодей-ствующих кубов было 15,7%, а в 1899- 60% от общего числа
кубов в нефтеперерабатывающей пром-сти. Осн. продуктами нефтеперерабатывающей
пром-сти были керосин и мазут. На долю керосина в 1899 приходилось 30-33%;
кроме того, получали смазочных масел 2-3%, бензина 3%, остальное составлял
мазут.
Нефтеперегонные з-ды в 40-х гг. 19
в. появляются в др. странах: Дж. Юнг начал перегонку H. на заводе в Великобритании
в 1848, в 1849 С. M. Киром был построен завод по перегонке H. в Пенсильвании
(США). На этом заводе была введена кислотно-щелочная очистка нефтепродуктов.
Во Франции первый нефтеперегонный з-д построен А. Г. Гирном в Эльзасе (1854).
На заводе из H. и асфальта получали смазочные масла. При перегонке H. на
заводе применялся перегретый пар. В 1866 Дж. Юнг взял патент на способ
получения керосина из тяжёлых H. при перегонке под давлением. Этот способ
перегонки был назван крекингом. К 1869 давление во время перегонки
H. на лабораторной установке было доведено до 3,7-Ю5 к/л2
(ок. 3,8 от). При обычной перегонке из H. различных месторождений
Юнг получал 2,5-20% керосина, а при крекинге 28- 60%.
В дореволюц. России вследствие слабого
развития автомоб. и авиац. пром-сти спрос на бензин вполне удовлетворялся
бензином прямой перегонки. Однако к нач. 20 в. рус. учёные и инженеры подробно
изучили процесс переработки H., сопровождающийся разложением исходных углеводородов
под влиянием высокой темп-ры и давления. В 1875 А. А. Летний проводил опыты
по получению ароматич. углеводородов пиролизом H. Работа Летнего завершилась
созданием промышленной установки на Кон-стантиновском з-де В. И. Рагозина.
Ароматич. углеводороды из H. были необходимы для получения красителей,
используемых в развивавшейся в то время текст, пром-сти. С той же целью
пиролиз H. и нефт. остатков изучали Ю. В. Лермонтова, В. В. Марковников,
К. И. Лисенко, Г. В. Алексеев, H. Д. Зелинский.
В 1891 В. Г. Шухов и С. Гаврилов разработали
аппарат для крекинг-процесса. Они впервые предложили осуществлять нагревание
H. не в цилиндрич. кубах, а в трубах при её вынужденном движении. Их научные
и инженерные решения были повторены У. M. Бартоном и др. при сооружении
крекинг-установки в США в 1915-18. Осн. способом переработки H. в России
до 1917 была непрерывная перегонка H. в кубовых батареях. О переработке
H. в СССР см. в CT Нефтеперерабатывающая промышленность .
Перед переработкой H. подвергают обессоливанию
и одновременно обезвоживанию. С этой целью на нефтеперерабатывающих заводах
применяют электрообессоливающие установки. H. при тщательном перемешивании
промывают небольшим количеством пресной воды с добавкой деэмульгатора,
образующуюся эмульсию подогревают до 100-140 0C, а иногда и
до 160 0C и подают в непрерывнодействующие электроде™ драторы.
Под воздействием электрич. поля высокого напряжения (1,5-3 кв/см), деэмульгатора
и нагревания эмульсия быстро разрушается, вода с растворенными в ней солями
отстаивается и удаляется. После электрообессоливанпя содержание влаги в
H. снижается до 0,05- 0,2% и хлоридов до 0,5-5 мг/л.
Многие лёгкие H. после обезвоживания
и обессоливания подвергают стабилизации - отгонке пропан-бутановой, а иногда
частично и пентановой фракции углеводородов. Удаление этих фракций необходимо
для того, чтобы снизить потери ценных углеводородов при транспортировке
и хранении H., а также обеспечить постоянное давление паров H., поступающей
на нефтеперегонные установки. Стабилизацию H. производят на комплексных
установках в сочетании с обезвоживанием и обессоливанием или на спец. установках
с колонкой для отбора пропан-бутановой фракции. Получаемая при стабилизации
H. пропан-бутановая фракция является ценным сырьём для нефтехимия, пром-сти.
Осн. процессом переработки H. (после
обезвоживания, обессоливания и стабилизации) является перегонка, при к-рой
из H. сначала отбираются в зависимости от поставленной цели след, нефтепродукты:
бензины
(авиационный
или автомобильный), реактивное топливо,
осветительный
керосин,
дизельное топливо и мазут. Мазут служит в качестве сырья для получения
дистиллятных масел (см. Масла нефтяные), парафина, битумов,
для
крекинга или может быть использован в качестве
жидкого котельного топлива.
Остаток (концентрат, гудрон) после отгонки от мазута масляных
дистиллятов служит для получения остаточных масел или как сырьё для различных
деструктивных процессов, а после окисления может быть использован в качестве
дорожного и строит, битума или в качестве компонента котельного топлива.
Значит, ррст потребления нефтепродуктов
и всё более жёсткие требования к их качеству вызвали необходимость в т.
н. вторичной переработке H., связанной с изменением структуры углеводородов,
входящих в её состав, а также получением функциональных производных, содержащих
кислород, азот, хлор и др. элементы. К числу вторичных процессов переработки
относятся тер-мич., термо-контактный и каталитич. крекинг, термич. и каталитич.
рифор-минг,
гидрокрекинг, платформинг, ал-килирование, изомеризация, дегидро-циклизация,
полимеризация,
деструктивная гидрогенизация, пиролиз, коксование.
В результате
вторичной переработки из H. получают исходные вещества для произ-ва важнейших
продуктов: каучу-ков синтетических, волокон синтетических, пластических
масс, поверхностно-активных веществ, моющих средств, пластификаторов, присадок,
красителей и мн. др.
Для удаления нежелательных компонентов
(сернистых, смолистых и кислородсодержащих соединений, а также полициклич.
ароматич. углеводородные нефтепродукты, полученные при прямой перегонке
и при вторичных процессов подвергаются очистке с помощью физич. и физико-химич.
методов (см. Очистка нефтепродуктов).
Сырьё, необходимое для нефтехимической
промышленности, получают H. с использованием: а) физич. методов; (перегонки,
экстракции, кристаллизации адсорбции и т. д.), а также карбамидной и низкотемпературной
депарафинизаций - при помощи этих методов из H выделяют индивидуальные
углеводороды или их классы, 6) т. н. вторичных процессов переработки, в
результате чего получаются углеводороды, не присутствующие в сырой H. или
присутствующие в незначит. количестве (ненасыщенные и ароматич углеводороды).
Из парафиновых (алканы) углеводородов наибольшее применение для нефтехимич.
пром-сти нашли газообразные (при нормальных условиях) или жидкие низкокипящие
углеводороды метан этан, пропан бутан и пентаны а также высокомолекулярные
углеводороды с 10-20 атомами углеводорода в молекуле.Из нафтеновых углеводородов
важнейшим исходным материалом для нефтехимич пром-сти является цикчогексан,
из ароматических - бензол, толуол, ксилолы, этилбензол. Из ненасыщенных
углеводородов в качестве сырья для нефтехимич. пром-сти служат гл. обр.
этилен,
пропилен и ацетилен.
Лит Геология нефти, Справочник,
т 1, под ред H А Еременко, M , 1960, E р е м е н к о H А , Геология нефти
и газа, 2 изд , M , 1968, КарцевА А, Основы геохимии нефти и газа, M ,
1969, Леворсен А, Геология нефти и газа, пер с англ , 2 изд , M , 1970,
ВассоевичН Б, Источник нефти - биогенное углеродистое вещество, "Природа",
1971, № 3, Горючие ископаемые Проблемы геологии и геохимии нефтидов, M
, 1972 (Международный геологический конгресс XXIV сессия Доклады советских
геологов Проблема 5), M е л и к Паш а е в В С , Методика разведки нефтяных
месторождений, M , 1968, Теоретические основы и методы поисков и разведки
Скопле ний нефти и гача, M , 1968, Поисковые критерии прогноза нефтегазоносности,
Л , 1969, Лисичкин С M, Очерки по истории развития отечественной нефтяной
промышленности, M - Л , 1954, Проектирование разработки нефтяных месторождений,
M , 1962, Технология и техника добычи нефти и газа, M , 1971, К р ы л о
в А П,Наза р е т о в M Б , Технический прогресс в до быче нефти и его роль
в развитии нефтяной промышленности, "Нефтяное хозяйство", 1973, №1 Лутошкин
Г С, Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту, M , 1972, Surface
operations in petroleum production, ed G V Chilingar, C M Beeson, N Y ,
1969, СергиенкоС Р, Очерк развития химии и переработки нефти, M , 1955,
ТрошинА К, История нефтяной техники в России (XVII в - вторая половина
XIX в ), M , 1958, КостринК В, Почему нефть называется нефтью, M , 1967,
Red w о о d В , Petroleum, 4 ed , V 1 - 3, L , 1922, ForbesR J, Bitumen
and petroleum in antiquity, Leiden, 1936, его же, Studies in early petroleum
history, Leiden, 1958, History of petroleum engineering, ed D V Carter.
N Y , 1961, НаметкинСС, Химия нефти, M , 1955, Д о б р я н с к и и А Ф
, Химия нефти, Л , 1961, Нефти восточных районов СССР, Л , 1958, Новые
нефти восточных районов СССР, M , 1967, Нефти СССР Справочник, под ред
3 В Дриацкой [и др J, т 1 - 3 - , M , 1971 -, Соколов В А, Бестужев M А,
ТихомоловаТ В, Химический состав тефтей и природных газов в связи с
их про схождением, M , 1972, "Chemical Age of dla", 1968, V 19, № 10, Petroleum
processing ndbook, ed F William, [а о ], N Y Эмульсии нефти с водой
и методы их рушения, M , 1967, Каспарьянц С , Промысловая подготовка нефти,
M , Э р и х В H , Химия нефти и газа, зд , Л , 1969, International
Petroleum yclopedia, Tulsa (Oklahoma), 1973 Вассоевич H Б (Общие
сведения Проождение и условия залегания), Резника И M (Общие сведения)
Вассоевич
H Б и Калинко M К (Нефтегазоносные бассейны, области, районы
месторождения), Абрикосов И X (Разведка), Крылов A П, Наэаретов
M Б (Добыча), Грошик А К (История добычи и переработки нефти)
Дриацкая
3 В ч Левченко Д H (Химический состав и физические свойства Технологическая
характеристика Переработка)
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я