Raffinage du pétrole : technologies et équipements. Brève description des principaux processus technologiques de production de carburant Raffinage primaire du pétrole

Distillation secondaire du distillat d'essence

AWT + distillation secondaire

Distillation sous vide en deux étapes

Usine de distillation secondaire sous vide

Définition et classification des installations de distillation primaire

Les usines de raffinage de pétrole primaire constituent la base de toutes les raffineries de pétrole ; la qualité et les rendements des composants de carburant résultants, ainsi que des matières premières pour les processus de raffinage de pétrole secondaires et autres, dépendent du fonctionnement de ces usines.

Dans la pratique industrielle, l'huile est divisée en fractions qui diffèrent par les limites de température d'ébullition. Cette séparation est effectuée dans la distillation primaire du pétrole en utilisant les processus de chauffage, de distillation et de rectification, de condensation et de refroidissement. La distillation directe est effectuée à pression atmosphérique ou légèrement élevée, et les résidus sous vide. Les installations tubulaires atmosphériques et sous vide (AT et VT) sont construites séparément les unes des autres ou combinées dans le cadre d'une seule installation (AVT).

Les installations tubulaires atmosphériques (AT) sont divisées en fonction du schéma technologique dans les groupes suivants:

• installations à simple évaporation d'huile;
• installations à double évaporation d'huile;
• installations avec pré-évaporation dans un évaporateur de fractions légères et distillation ultérieure.

Le troisième groupe d'installations est pratiquement une variante du second, puisque dans les deux cas l'huile est soumise à une double évaporation.

Les installations tubulaires sous vide (VT) sont divisées en deux groupes :

• installations avec une seule évaporation de fioul;
• installations à double évaporation de fioul (à deux étages).

En raison de la grande variété d'huiles transformées et de la large gamme de produits obtenus et de leur qualité, il n'est pas toujours conseillé d'utiliser un schéma standard. Les installations avec une colonne de garniture préliminaire et une colonne atmosphérique de distillation principale sont largement utilisées, qui sont opérationnelles avec un changement significatif de la teneur en fractions d'essence et en gaz dissous dans les huiles.

Schémas de distillation primaire de l'huile

La gamme de capacités des unités d'usine AT et AVT est large - de 0,6 à 8 millions de tonnes d'huile traitée par an. Les avantages des installations de grande capacité unitaire sont connus : lors du passage à une installation agrandie au lieu de deux ou plusieurs installations de moindre capacité, les coûts d'exploitation et les coûts initiaux pour 1 tonne d'huile traitée diminuent, et la productivité du travail augmente. L'expérience a été accumulée dans l'augmentation de la capacité de nombreuses installations AT et AVT existantes grâce à leur reconstruction, à la suite de laquelle leurs indicateurs techniques et économiques ont été considérablement améliorés. Ainsi, avec une augmentation du débit de l'usine AT-6 de 33 % (en poids) grâce à sa reconstruction, la productivité du travail augmente de 1,3 fois, et les investissements en capital spécifiques et les coûts d'exploitation sont réduits de 25 et 6,5 %, respectivement.

La combinaison d'AVT ou d'AT avec d'autres unités de procédé améliore également les performances technico-économiques et réduit le coût des produits pétroliers. La réduction des coûts d'investissement et d'exploitation spécifiques passe notamment par la réduction de la surface de construction et de la longueur des canalisations, du nombre de réservoirs intermédiaires et des coûts énergétiques, ainsi que par la réduction du coût global d'achat et de réparation des équipements. Un exemple est l'unité combinée domestique LK-6u, qui comprend les cinq sections suivantes : dessalement électrique de l'huile et sa distillation atmosphérique (AT à deux étages) ; reformage catalytique avec hydrotraitement préalable de la charge (fraction essence) ; hydrotraitement des fractions kérosène et diesel ; fractionnement gazeux.

Le procédé de raffinage primaire du pétrole est le plus souvent associé aux procédés de déshydratation et de dessalage, de distillation secondaire et de stabilisation de la fraction essence : CDU-AT, CDU-AVT, CDU-AVT - distillation secondaire, AVT - distillation secondaire.

Procédés de distillation primaire

La vapeur ouverte surchauffée est utilisée pour éliminer les composants légers des distillats lors de leur passage dans les colonnes de stripage. Dans certaines installations, on utilise à cet effet des chaudières qui sont chauffées par un produit pétrolier plus chaud que le distillat soutiré de la colonne de stripage.

Le débit de vapeur d'eau est de : dans la colonne atmosphérique 1,5-2,0 % (wt.) pour l'huile, dans la colonne sous vide 1,0-1,5 % (wt.) pour le fioul, dans la colonne de stripage 2,0-2,5 % ( masse.) sur le distillat.

Dans les sections de distillation des unités AT et AVT, l'irrigation à circulation intermédiaire est largement utilisée, qui est située en haut de la section (directement sous la plaque de sortie de distillat latérale). Les mucosités circulantes sont retirées deux plaques plus bas (pas plus). Dans les colonnes sous vide, le reflux de tête circule généralement et nécessite 3 à 4 plateaux pour réduire la perte d'huile par le haut de la colonne.

Pour créer un vide, un condenseur barométrique et des éjecteurs à deux ou trois étages sont utilisés (deux étages sont utilisés à une profondeur de vide de 6,7 kPa, trois étages - entre 6,7 et 13,3 kPa). Des condenseurs sont montés entre les étages pour condenser la vapeur de travail de l'étage précédent, ainsi que pour refroidir les gaz d'échappement. Ces dernières années, les condenseurs de surface ont été largement utilisés à la place du condenseur barométrique. Leur utilisation contribue non seulement à la création d'un vide plus élevé dans la colonne, mais évite également à l'usine d'énormes quantités d'eaux usées contaminées, en particulier lors du traitement des huiles acides et acides.

En tant que réfrigérateurs et condenseurs-réfrigérateurs, les refroidisseurs d'air (AVO) sont largement utilisés. L'utilisation de refroidisseurs d'air entraîne une diminution de la consommation d'eau, des coûts initiaux pour la construction de l'approvisionnement en eau, des égouts, des installations de traitement et une diminution des coûts d'exploitation.

Un degré élevé d'automatisation a été atteint dans les unités primaires de raffinage du pétrole. Ainsi, des analyseurs de qualité automatiques ("en ligne") sont utilisés dans les installations d'usine, qui déterminent : la teneur en eau et en sels dans l'huile, le point d'éclair du kérosène d'aviation, du carburant diesel, des distillats d'huile, le point d'ébullition d'un 90 % (masse) échantillon d'un produit pétrolier léger, la viscosité des fractions pétrolières, la teneur en produit dans les eaux usées. Certains des analyseurs de qualité sont inclus dans les schémas de contrôle automatique. Par exemple, l'alimentation en vapeur au bas de la colonne de stripage est automatiquement corrigée pour le point d'éclair du carburant diesel, qui est déterminé à l'aide d'un analyseur de point d'éclair automatique. Les chromatographes sont utilisés pour la détermination continue automatique et l'enregistrement de la composition des flux de gaz.

Raffinage de pétrole - un processus en plusieurs étapes de traitement physique et chimique du pétrole brut, dont le résultat est la production d'un complexe de produits pétroliers. Le raffinage du pétrole est effectué par la méthode de distillation, c'est-à-dire la séparation physique du pétrole en fractions.

Il existe des procédés primaires et secondaires de raffinage du pétrole. Les procédés primaires comprennent la distillation directe (sous vide atmosphérique) du pétrole, au cours de laquelle les hydrocarbures pétroliers ne subissent pas de transformations chimiques. Suite à des processus secondaires (craquage, reformage), la structure des hydrocarbures change au cours des réactions chimiques.

Raffinage primaire du pétrole. La distillation directe, ou séparation de l'huile en fractions, est basée sur différents points d'ébullition d'hydrocarbures de différents poids moléculaires et est effectuée à une pression atmosphérique normale et à des températures allant jusqu'à 350 °C.

La distillation de l'huile est effectuée dans des installations atmosphériques ou sous vide atmosphérique, constituées d'un four tubulaire, d'une colonne de distillation, d'échangeurs de chaleur et d'autres équipements.

Raffinage secondaire du pétrole. Les produits de tirage direct ne répondent pas aux exigences de la technologie moderne et sont donc transformés ultérieurement. Les essences de distillation directe contiennent des composés soufrés qui détériorent les performances environnementales des carburants, provoquent la corrosion des moteurs et empoisonnent les catalyseurs, elles sont donc soumises à un hydrotraitement.

Hydrotraitement est un processus catalytique thermique qui assure l'hydrogénation des composés organosoufrés du pétrole en sulfure d'hydrogène, qui est ensuite capturé et séparé. Fissuration – séparation des hydrocarbures lourds pour obtenir des quantités supplémentaires d'essence et de carburants diesel. Il existe les types de fissuration suivants :

- thermique- produit à 500 - 750 °C et à une pression de 4 - 6 MPa, tandis que le rendement en essence atteint 60 - 70 %.

- catalytique- Produit à l'aide de catalyseurs.

Réforme catalytique - le processus d'obtention de composants d'essence à indice d'octane élevé à partir de fractions d'essence et de naphta d'huile.

Alkylation– introduction de composés alkylés dans les molécules d'hydrocarbures. Il est utilisé pour produire des composants d'essence à indice d'octane élevé.

Classification et indicateurs de la qualité de l'huile.

Il existe plusieurs classifications d'huile. Conformément à GOST R, le pétrole est classé en fonction de ses propriétés physiques et chimiques, de son degré de préparation, de sa teneur en sulfure d'hydrogène et en mercaptans légers en classes, types, groupes, types. Dans le même temps, les signes de classification de l'huile sont des indicateurs par lesquels l'huile est acceptée par la qualité.

À en fonction de la fraction massique de soufre l'huile est divisée en classes 1 à 4 :

1 classe - faible teneur en soufre;

classe 2 - sulfureux ;

Grade 3 - teneur élevée en soufre;

Grade 4 - soufre particulièrement élevé.

Par densité, et lorsqu'il est livré pour l'exportation - en outre en fonction du rendement des fractions et de la fraction massique de paraffine L'huile est divisée en cinq types:

0 type - extra léger ;

Type 1 - léger ;

type 2 - moyen ;

3 types - lourd;

Type 4 - bitumineux.

Selon le degré de préparation l'huile est divisée en groupes 1 à 3 en fonction d'indicateurs tels que la teneur en eau, la concentration de sels de chlorure, la pression de vapeur saturée, la fraction massique d'impuretés mécaniques.

Par fraction massique d'hydrogène sulfuré et de mercaptans légers l'huile est divisée en 2 types.

La désignation conventionnelle de l'huile se compose de quatre chiffres correspondant aux désignations de la classe, du type, du groupe et du type d'huile. Lorsque l'huile est fournie pour l'exportation, l'indice "e" est ajouté à la désignation du type.

Classement technologique le pétrole opère en Russie depuis 1967 et détermine son utilisation comme matière première pour certains produits pétroliers. Selon la classification technologique, l'huile est divisée en:

Classes (1 - 3) - par teneur en soufre ;

Types (T1 - T3) - selon la production de fractions légères, distillées jusqu'à 350 ° С;

Groupes (M1 - M4) - selon la teneur potentielle en huiles de base ;

Sous-groupes (I1 - I2) - selon l'indice de viscosité des huiles de base ;

Types (P1 - P2) selon la teneur en paraffines dans l'huile.

Classement chimique subdivise les huiles de divers champs selon leur composition en hydrocarbures en six groupes :

Paraffine

naphténique

aromatique

Paraffine-naphténique

Paraffine-naphtène-aromatique

Naphténo-aromatique

Produits pétroliers. Types et caractéristiques de l'essence à moteur

La gamme de l'industrie du raffinage du pétrole comprend plus de 500 types de produits pétroliers gazeux, liquides et solides, selon leur destination. Les produits pétroliers sont classés selon leur utilisation prévue dans les groupes suivants : carburants, huiles de pétrole, paraffines et cérésines, hydrocarbures aromatiques, bitume de pétrole, coke de pétrole et autres produits pétroliers.

le carburant - des substances combustibles pour obtenir de l'énergie thermique en les brûlant. La valeur pratique du carburant est déterminée par la quantité de chaleur dégagée lors de sa combustion complète.

Essences moteur.

Les essences moteur sont destinées aux moteurs à pistons aéronautiques et automobiles à combustion interne à allumage forcé.

Les essences automobiles et aviation modernes doivent répondre aux exigences suivantes :

Avoir une bonne volatilité, vous permettant d'obtenir un mélange air-carburant homogène à n'importe quelle température;

Avoir une composition d'hydrocarbures de groupe qui assure un processus de combustion stable et sans détonation dans tous les modes de fonctionnement du moteur ; ne modifiez pas sa composition et ses propriétés pendant un stockage à long terme;

Ne pas avoir d'effet nocif sur les pièces du système de carburant et sur l'environnement.

Essences automobiles utilisé dans les moteurs à essence à combustion interne. Les principaux indicateurs de la qualité de l'essence sont la composition fractionnaire et l'indice d'octane. Composition fractionnaire caractérisé par le point d'ébullition initial, les températures d'évaporation. Indice d'octane est le principal indicateur de la qualité de l'essence, caractérisant sa résistance à la détonation. Détonation - la combustion du mélange carburé dans le cylindre moteur. Si la marque d'essence contient la lettre index "I", cela signifie que l'indice d'octane de cette essence est déterminé par la méthode de recherche; si seulement la lettre "A" - moteur.

Essence d'aviation. Les essences d'aviation sont conçues pour être utilisées dans les moteurs d'avions alternatifs.

carburéacteurs Conçu pour être utilisé dans les avions à réaction modernes.

Gas-oil conçu pour les moteurs diesel et à turbine à gaz à grande vitesse des équipements terrestres et marins

Actuellement, divers types de carburants, huiles de pétrole, paraffines, bitumes, kérosènes, solvants, suie, lubrifiants et autres produits pétroliers obtenus par traitement des matières premières peuvent être obtenus à partir du pétrole brut.

Matières premières d'hydrocarbures produites ( huile, gaz de pétrole associé et gaz naturel) le champ passe par une longue étape avant que des composants importants et précieux soient isolés de ce mélange, à partir desquels des produits pétroliers utilisables seront ensuite obtenus.

Raffinage de pétrole un processus technologique très complexe qui commence par le transport des produits pétroliers vers les raffineries. Ici, l'huile passe par plusieurs étapes avant de devenir un produit prêt à l'emploi :

1. préparation d'huile pour le traitement primaire
2. raffinage primaire du pétrole (distillation directe)
3. recyclage de l'huile
4. raffinage de produits pétroliers

Préparation de l'huile pour le traitement primaire

L'huile produite mais non traitée contient diverses impuretés, telles que le sel, l'eau, le sable, l'argile, les particules de sol, le gaz associé à l'APG. La durée de vie du champ augmente l'arrosage du réservoir de pétrole et, par conséquent, la teneur en eau et autres impuretés du pétrole produit. La présence d'impuretés mécaniques et d'eau interfère avec le transport du pétrole par les oléoducs pour son traitement ultérieur, provoque la formation de dépôts dans les échangeurs de chaleur et autres, et complique le processus de raffinage du pétrole.

Toute l'huile extraite passe par le processus de nettoyage complexe, d'abord mécanique, puis fin.

À ce stade, la séparation des matières premières extraites en pétrole et gaz en pétrole et gaz a également lieu.

La décantation dans des réservoirs scellés, froids ou chauffés, aide à éliminer de grandes quantités d'eau et de solides. Pour obtenir des performances élevées des installations de traitement ultérieur du pétrole, ce dernier est soumis à une déshydratation et à un dessalement supplémentaires dans des usines de dessalement électriques spéciales.

Souvent, l'eau et l'huile forment une émulsion peu soluble, dans laquelle les plus petites gouttes d'un liquide sont réparties dans l'autre en suspension.

Il existe deux types d'émulsions :

• émulsion hydrophile, c'est-à-dire huile dans l'eau
• émulsion hydrophobe, c'est-à-dire l'eau dans l'huile

Il existe plusieurs manières de casser les émulsions :

• mécanique
• chimique
• électrique

méthode mécaniqueà son tour est divisé en:

• soutenir
• centrifugation

La différence de densité des composants de l'émulsion facilite la séparation de l'eau et de l'huile par décantation lorsque le liquide est chauffé à 120-160°C sous une pression de 8-15 atmosphères pendant 2-3 heures. Dans ce cas, l'évaporation de l'eau n'est pas autorisée.

L'émulsion peut également être séparée sous l'action des forces centrifuges dans les centrifugeuses lorsqu'elles atteignent 3 500 à 50 000 tr/min.

Avec la méthode chimique l'émulsion est détruite par l'utilisation de désémulsifiants, c'est-à-dire tensioactifs. Les désémulsifiants ont une plus grande activité par rapport à l'émulsifiant actif, forment une émulsion de type opposé et dissolvent le film d'adsorption. Cette méthode est utilisée en conjonction avec électrique.

Dans les installations de déshydratation électrique avec impact électrique sur l'émulsion d'huile, les particules d'eau sont combinées et une séparation plus rapide avec l'huile se produit.

Raffinage primaire du pétrole

L'huile extraite est un mélange d'hydrates de carbone naphténiques, paraffiniques, aromatiques, qui ont des poids moléculaires et des points d'ébullition différents, et de composés organiques sulfureux, oxygénés et azotés. Le raffinage primaire du pétrole consiste en la séparation du pétrole et des gaz préparés en fractions et groupes d'hydrocarbures. Lors de la distillation, une large gamme de produits pétroliers et de produits semi-finis est obtenue.

L'essence du processus est basée sur le principe de la différence des points d'ébullition des composants de l'huile produite. En conséquence, la matière première se décompose en fractions - en mazout (produits pétroliers légers) et en goudron (pétrole).

La distillation primaire de l'huile peut être réalisée avec :

• évaporation flash
• évaporation multiple
• évaporation progressive

Avec une seule évaporation, l'huile est chauffée dans le réchauffeur à une température prédéterminée. En chauffant, des vapeurs se forment. Lorsque la température de consigne est atteinte, le mélange vapeur-liquide entre dans l'évaporateur (cylindre dans lequel la vapeur est séparée de la phase liquide).

Processus évaporation multiple représente une séquence d'évaporations simples avec une augmentation progressive de la température de chauffage.

Distillation évaporation progressive représente un petit changement dans l'état de l'huile à chaque évaporation.

Les principaux appareils dans lesquels l'huile est distillée ou distillée sont les fours tubulaires, les colonnes de distillation et les échangeurs de chaleur.

Selon le type de distillation, les fours tubulaires sont divisés en fours atmosphériques AT, fours sous vide VT et fours tubulaires sous vide atmosphérique AVT. Dans les unités AT, un traitement peu profond est effectué et de l'essence, du kérosène, des fractions diesel et du mazout sont obtenus. Dans les unités VT, un traitement en profondeur des matières premières est effectué et le gazole et les fractions pétrolières, le goudron sont obtenus, qui sont ensuite utilisés pour la production d'huiles lubrifiantes, de coke, de bitume, etc. Deux méthodes de distillation du pétrole sont combinées dans les fours VT .

Le processus de raffinage du pétrole par le principe de l'évaporation se déroule dans colonnes de distillation. Là, l'huile d'alimentation pénètre dans l'échangeur de chaleur à l'aide d'une pompe, se réchauffe, puis pénètre dans le four tubulaire (réchauffeur à feu), où elle est chauffée à une température prédéterminée. De plus, l'huile sous la forme d'un mélange vapeur-liquide pénètre dans la partie d'évaporation de la colonne de distillation. Ici, la phase vapeur et la phase liquide sont séparées : la vapeur monte dans la colonne, le liquide descend.

Les méthodes de raffinage du pétrole ci-dessus ne peuvent pas être utilisées pour isoler des hydrocarbures de haute pureté individuels à partir de fractions pétrolières, qui deviendront par la suite des matières premières pour l'industrie pétrochimique dans la production de benzène, de toluène, de xylène, etc. Pour obtenir des hydrocarbures de haute pureté, un une substance supplémentaire est introduite dans les unités de distillation d'huile pour augmenter la différence de volatilité des hydrocarbures séparés.

Les composants obtenus après le raffinage primaire du pétrole ne sont généralement pas utilisés comme produit fini. Au stade de la distillation primaire, les propriétés et les caractéristiques de l'huile sont déterminées, dont dépend le choix d'un processus de traitement ultérieur pour obtenir le produit final.

À la suite de la première transformation du pétrole, les principaux produits pétroliers suivants sont obtenus :

• gaz d'hydrocarbure (propane, butane)
• fraction d'essence (point d'ébullition jusqu'à 200 degrés)
• kérosène (point d'ébullition 220-275 degrés)
• gasoil ou carburant diesel (point d'ébullition 200-400 degrés)
• huiles lubrifiantes (point d'ébullition supérieur à 300 degrés) résidus (mazout)

Raffinage de pétrole

En fonction des propriétés physiques et chimiques du pétrole et de la nécessité du produit final, une autre méthode de traitement destructif des matières premières est choisie. Le raffinage secondaire du pétrole consiste en une action thermique et catalytique sur les produits pétroliers obtenus par distillation directe. L'impact sur les matières premières, c'est-à-dire les hydrocarbures contenus dans le pétrole, modifie leur nature.

Il existe des options de raffinage du pétrole :

• le carburant
• essence
• pétrochimique

chemin de carburant le traitement est utilisé pour produire des essences à moteur de haute qualité, des carburants diesel d'hiver et d'été, des carburéacteurs et des combustibles pour chaudières. Avec cette méthode, moins d'unités de processus sont utilisées. La méthode du carburant est un processus dans lequel les carburants pour moteurs sont obtenus à partir de fractions et de résidus d'huiles lourdes. Ce type de traitement comprend le craquage catalytique, le reformage catalytique, l'hydrocraquage, l'hydrotraitement et d'autres procédés thermiques.

Pour le traitement du carburant et de l'huile ainsi que des carburants, des huiles lubrifiantes et de l'asphalte sont obtenus. Ce type comprend les processus d'extraction et de désasphaltage.

La plus grande variété de produits pétroliers est obtenue grâce à traitement pétrochimique. À cet égard, un grand nombre d'installations technologiques sont utilisées. Le traitement pétrochimique des matières premières produit non seulement des carburants et des huiles, mais également des engrais azotés, du caoutchouc synthétique, des plastiques, des fibres synthétiques, des détergents, des acides gras, du phénol, de l'acétone, de l'alcool, des éthers et d'autres produits chimiques.

craquage catalytique

Le craquage catalytique utilise un catalyseur pour accélérer les processus chimiques, mais en même temps sans changer la nature de ces réactions chimiques. L'essence du processus de craquage, c'est-à-dire réaction de dédoublement, consiste à faire passer les huiles chauffées à l'état de vapeur à travers un catalyseur.

Réforme

Le processus de reformage est principalement utilisé pour la production d'essence à indice d'octane élevé. Ce traitement ne peut être soumis qu'à des fractions de paraffine, bouillant dans la plage de 95 à 205°C.

Types de reformage :

• reformage thermique
• reformage catalytique

En reformage thermique les fractions primaires de raffinage du pétrole ne sont exposées qu'à des températures élevées.

En reformage catalytique l'impact sur les fractions initiales se produit à la fois avec la température et à l'aide de catalyseurs.

Hydrocraquage et Hydrotraitement

Ce procédé de traitement consiste à obtenir des fractions essence, carburéacteur et diesel, des huiles lubrifiantes et des gaz liquéfiés grâce à l'action de l'hydrogène sur des fractions pétrolières à haut point d'ébullition sous l'influence d'un catalyseur. Suite à l'hydrocraquage, les fractions pétrolières d'origine sont également hydrotraitées.

L'hydrotraitement consiste à éliminer le soufre et les autres impuretés de la matière première. Typiquement, les unités d'hydrotraitement sont associées à des unités de reformage catalytique, car ces dernières dégagent une grande quantité d'hydrogène. À la suite du nettoyage, la qualité des produits pétroliers augmente, la corrosion des équipements diminue.

Extraction et désasphaltage

Processus d'extraction Elle consiste à séparer un mélange de substances solides ou liquides à l'aide de solvants. Les composants à extraire se dissolvent bien dans le solvant utilisé. Ensuite, un déparaffinage est effectué pour réduire le point d'écoulement de l'huile. L'obtention du produit final se termine par un hydrotraitement. Cette méthode de traitement est utilisée pour produire du carburant diesel distillé et extraire des hydrocarbures aromatiques.

À la suite du désasphaltage, des substances goudron-asphaltène sont obtenues à partir des produits résiduels de la distillation du pétrole. Par la suite, l'huile désasphaltée est utilisée pour la production de bitume et est utilisée comme charge d'alimentation pour le craquage catalytique et l'hydrocraquage.

Cokéfaction

Pour obtenir des fractions de coke de pétrole et de gazole à partir de fractions lourdes de distillation du pétrole, de résidus de désasphaltage, de craquage thermique et catalytique, de pyrolyse d'essence, on utilise le procédé de cokéfaction. Ce type de traitement des produits pétroliers consiste en des réactions successives de craquage, de déshydrogénation (libération d'hydrogène des matières premières), de cyclisation (formation d'une structure cyclique), d'aromatisation (augmentation des hydrocarbures aromatiques dans l'huile), de polycondensation (isolement des sous-produits produits tels que l'eau, l'alcool) et compactage pour former un "gâteau de coke" solide. Les produits volatils libérés lors du processus de cokéfaction sont soumis à un processus de rectification afin d'obtenir les fractions cibles et de les stabiliser.

Isomérisation

Le processus d'isomérisation consiste en la conversion de ses isomères à partir de la matière première. De telles transformations conduisent à la production d'essences à indice d'octane élevé.

Alcynisation

En introduisant des groupes alcynes dans des composés, des essences à indice d'octane élevé sont obtenues à partir de gaz d'hydrocarbures.

Il convient de noter que l'ensemble du complexe des technologies pétrolières, gazières et pétrochimiques est utilisé dans le processus de raffinage du pétrole et pour obtenir le produit final. La complexité et la variété des produits finis pouvant être obtenus à partir des matières premières extraites déterminent également la diversité des procédés de raffinage du pétrole.

Vladimir Khomoutko

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UNE UNE

Technologies modernes pour approfondir le raffinage du pétrole

Dans le plan stratégique, les principaux objectifs de la modernisation du raffinage pétrolier russe sont :

• maximiser la production de carburants répondant à la norme Euro-5 ;
• tout en minimisant la production de fioul.

Et la façon dont le raffinage avancé du pétrole devrait se développer est également claire - il est nécessaire de construire et de mettre en service de nouveaux procédés de conversion afin de presque doubler leur capacité annuelle : de 72 à 136 millions de tonnes.

Par exemple, dans les entreprises du leader mondial de l'industrie du raffinage du pétrole - les États-Unis, la part des processus qui approfondissent le traitement est supérieure à 55%, et dans notre pays - seulement 17.

Changer cette situation est possible, mais à l'aide de quelles technologies ? L'utilisation de l'ensemble des procédés classiques est une voie longue et très coûteuse. Au stade actuel, les technologies les plus efficaces sont nécessaires de toute urgence, ce qui pourrait être appliqué dans toutes les raffineries russes. La recherche de telles solutions doit être effectuée en tenant compte des propriétés spécifiques des résidus d'huiles lourdes, telles qu'une teneur accrue en asphaltènes et en substances résineuses et un niveau élevé de cokéfaction.

Ce sont ces propriétés des résidus qui poussent indirectement les spécialistes à conclure que les technologies classiques pour les résidus lourds (par exemple, la cokéfaction, le désasphaltage et le craquage thermique) sont limitées dans leur capacité à sélectionner des distillats légers, ce qui signifie que l'approfondissement du raffinage du pétrole avec leur aide être insuffisant.

Technologies modernes disponibles

Les principales technologies d'approfondissement reposent sur le procédé de cokéfaction retardée du goudron, qui assure le rendement maximal en distillats (de 60 à 80 % du volume total des matières premières traitées). Dans ce cas, les fractions obtenues sont classées en distillats moyens et gasoil. Les fractions moyennes sont envoyées en hydrotraitement pour produire des carburants diesel, et les fractions de gazole lourd sont soumises à un traitement catalytique.

Si nous prenons des pays comme le Canada et le Venezuela, alors depuis plus de deux décennies, la cokéfaction différée y est utilisée comme procédé de base pour le traitement commercial des huiles lourdes. Cependant, pour les matières premières à forte teneur en soufre, la cokéfaction n'est pas applicable pour des raisons environnementales. De plus, le coke à haute teneur en soufre produit en volumes colossaux comme combustible n'a pas d'utilisation efficace, et il n'est tout simplement pas rentable de le soumettre à une désulfuration.

La Russie n'a pas besoin de coke de mauvaise qualité, surtout dans de telles quantités. De plus, la cokéfaction différée est un procédé très énergivore, nocif du point de vue de l'environnement et peu rentable aux faibles capacités de traitement. En raison de ces facteurs, d'autres technologies d'approfondissement doivent être trouvées.

L'hydrocraquage et la gazéification sont les raffinages profonds les plus coûteux, ils ne seront donc pas utilisés dans les raffineries russes dans un proche avenir.

Nous n'y prêterons donc pas attention dans cet article. La Russie a besoin des technologies de conversion les moins capitalistiques, mais suffisamment efficaces.

La recherche de telles solutions technologiques se poursuit depuis longtemps et la tâche principale d'une telle recherche est d'obtenir des produits résiduels qualifiés.

Ceux-ci sont:

• brai à haut point de fusion;
• "coca liquide" ;
• différentes qualités de bitume.

De plus, le rendement en résidus doit être minimal pour que son traitement par cokéfaction, gazéification et hydrocraquage soit rentable.

De plus, l'un des critères de choix d'une méthode de traitement secondaire en profondeur des résidus pétroliers est d'obtenir un produit de haute qualité en demande sans perdre l'efficacité de la technologie elle-même. Dans notre pays, un tel produit est sans aucun doute un bitume routier de haute qualité, car l'état des routes russes est un problème éternel.

Par conséquent, s'il est possible de sélectionner et de mettre en œuvre un procédé efficace pour obtenir des distillats moyens et des résidus sous forme de bitume de haute qualité, cela permettra de résoudre simultanément le problème de l'approfondissement du raffinage du pétrole et de fournir à l'industrie de la construction routière un produit résiduel de haute qualité.

Parmi ces processus technologiques pouvant être mis en œuvre dans les entreprises de transformation russes, les méthodes suivantes méritent l'attention:

Il s'agit d'un procédé technologique bien connu utilisé dans la production de bitume et de goudrons. Il faut dire tout de suite qu'environ 80 à 90 % des goudrons obtenus par distillation d'huile sous vide ne répondent pas aux exigences du bitume commercial en termes de caractéristiques de qualité, et leur traitement ultérieur par des procédés oxydatifs est nécessaire.

En règle générale, les goudrons sont soumis à une viscoréduction supplémentaire avant oxydation afin de réduire la viscosité du combustible de chaudière résultant, ainsi que de réduire la concentration de paraffines difficiles à oxyder dans la matière première bitumineuse.

Si nous parlons des gazoles sous vide obtenus à l'aide de ce procédé, ils se caractérisent par :

• haute densité (plus de 900 kilogrammes par mètre cube);
• haut degré de viscosité;
• valeurs élevées des points d'écoulement (souvent - plus de 30 à 40 degrés Celsius).

De tels gazoles hautement visqueux et généralement hautement paraffiniques sont essentiellement des produits intermédiaires qui doivent être soumis à un traitement catalytique supplémentaire. La majeure partie des goudrons résultants est du combustible de chaudière de qualité M-100.

Sur la base de ce qui précède, le traitement sous vide du mazout ne répond plus aux exigences modernes des processus conçus pour approfondir le raffinage du pétrole, de sorte qu'il ne doit pas être considéré comme un processus de base pouvant augmenter considérablement le FOR.

Le désasphaltage au propane est généralement utilisé pour produire des huiles à indice élevé.

Le désasphaltage du goudron avec de l'essence est principalement utilisé pour produire des matières premières, qui sont ensuite utilisées pour produire du bitume, bien que la phase d'asphalte libérée dans ce cas n'ait pas toujours les propriétés nécessaires pour obtenir un bitume commercial de la qualité souhaitée. A cet égard, l'asphaltite résultante doit en outre être soumise soit à une oxydation, soit à une dilution avec une phase huileuse.

La phase légère de ce procédé technologique est l'huile désasphaltée. Ses performances sont encore plus lourdes que celles du gasoil sous vide :

• valeur de densité - plus de 920 kilogrammes par mètre cube;
• point d'écoulement - plus de quarante degrés Celsius;
• viscosité plus élevée.

Tout cela nécessite un traitement catalytique supplémentaire. De plus, l'huile désasphaltée, du fait de sa viscosité élevée, est très difficile à pomper.

Mais le plus gros problème du désasphaltage est son degré élevé d'intensité énergétique, en raison duquel la taille des investissements en capital, par rapport à la distillation sous vide, augmente de plus de 2 fois.

La majeure partie de l'asphaltite résultante nécessite un traitement supplémentaire par des procédés de conversion : cokéfaction retardée ou gazéification.

En relation avec tout ce qui précède, le désasphaltage ne répond pas non plus aux exigences de base d'une technologie conçue pour approfondir simultanément le raffinage du pétrole et obtenir un bitume routier de haute qualité, par conséquent, il ne convient pas non plus comme technologie efficace pour augmenter le FOR.

Fioul viscoréducteur

Ce procédé technique connaît sa renaissance et est de plus en plus demandé.

Si la viscoréduction antérieure était utilisée pour réduire la viscosité des goudrons, alors, au stade actuel du développement technologique, elle devient le principal processus d'approfondissement du raffinage du pétrole. Presque toutes les plus grandes entreprises du monde (Chioda, Shell, KBR, Foster Wuiller, UOP, etc.) ont récemment développé plusieurs solutions technologiques originales à la fois.

Les principaux avantages de ces procédés thermiques modernes sont :

• simplicité;
• haut degré de fiabilité;
• faible coût de l'équipement nécessaire;
• augmentation de la valeur du rendement en distillats moyens obtenus à partir de résidus d'huile lourde de 40 à 60 %.

De plus, la viscoréduction moderne permet d'obtenir un bitume routier de haute qualité et un carburant énergétique tel que le "coke liquide".

Par exemple, de grandes entreprises telles que Chioda et Shell envoient des gazoles lourds (à la fois sous vide et atmosphériques) dans des fours de craquage dur, ce qui élimine la libération de fractions dont le point d'ébullition est supérieur à 370 degrés Celsius. Seuls des distillats d'essence et de diesel et un résidu très lourd restent dans les produits obtenus, mais il n'y a pas du tout de types de gazoles lourds !

Technologie « Viscoréduction - TERMAKAT »

Cette technologie moderne permet d'obtenir de 88 à 93 % des distillats diesel-essence à partir de mazout traité.

Lors du développement de la technologie Visbreaking-TERMAKAT, il a été possible de contrôler simultanément deux processus parallèles : la destruction thermique et la polycondensation thermique. Dans ce cas, la destruction se produit en mode prolongé et la thermopolycondensation se produit en mode retardé.

C'est ce qui donne le rendement maximal des fractions essence-diesel, et un bitume routier de haute qualité avec les propriétés souhaitées est obtenu sous forme de résidus.

En fonction de la teneur élevée en substances asphaltènes et de l'huile d'origine, le rendement en bitume varie de 3-5 à 20-30 %. S'il n'y a pas besoin de bitume, les résidus peuvent soit être utilisés pour produire du combustible de chaudière secondaire, soit les utiliser comme matière première pour les procédés d'hydrocraquage et de gazéification.

Introduction

I. Raffinage primaire du pétrole

1. Distillation secondaire des fractions essence et diesel

1.1 Distillation secondaire de la fraction essence

1.2 Distillation secondaire de la fraction diesel

II. Procédés thermiques de la technologie de raffinage du pétrole

2. Fondements théoriques pour contrôler les processus de cokéfaction retardée et de cokéfaction dans la couche de refroidissement

2.1 Processus de cokéfaction retardée

2.2 Cokéfaction dans la couche caloporteuse

III. Technologie des procédés thermocatalytiques et thermohydrocatalytiques

raffinage de pétrole

3. Hydrotraitement des fractions de kérosène

IV. Technologies de traitement du gaz

4. Traitement des gaz de raffinerie - unités de fractionnement des gaz d'absorption (AGFU) et unités de fractionnement des gaz (GFU)

4.1 Usines de fractionnement de gaz (HFC)

4.2 Unités d'absorption et de fractionnement des gaz (AGFU)

Conclusion

Bibliographie

Introduction

L'industrie pétrolière est aujourd'hui un grand complexe économique national qui vit et se développe selon ses propres lois. Que signifie le pétrole aujourd'hui pour l'économie nationale du pays ? Ce sont: les matières premières pour la pétrochimie dans la production de caoutchouc synthétique, d'alcools, de polyéthylène, de polypropylène, une large gamme de divers plastiques et leurs produits finis, des tissus artificiels; une source de production de carburants pour moteurs (essence, kérosène, diesel et carburéacteurs), d'huiles et de lubrifiants, ainsi que de combustibles pour chaudières et fours (mazout), de matériaux de construction (bitume, goudron, asphalte); matière première pour la production d'un certain nombre de préparations protéiques utilisées comme additifs dans l'alimentation du bétail pour stimuler sa croissance.

Actuellement, l'industrie pétrolière de la Fédération de Russie se classe au 3e rang mondial. Le complexe pétrolier de la Russie comprend 148 000 puits de pétrole, 48 300 km d'oléoducs principaux, 28 raffineries de pétrole d'une capacité totale de plus de 300 millions de tonnes de pétrole par an, ainsi qu'un grand nombre d'autres installations de production.

Environ 900 000 travailleurs sont employés dans les entreprises de l'industrie pétrolière et de ses industries de services, dont environ 20 000 personnes dans le domaine de la science et des services scientifiques.

La chimie organique industrielle a parcouru un chemin de développement long et difficile, au cours duquel sa base de matières premières a radicalement changé. Partant de la transformation de matières premières végétales et animales, elle s'est ensuite transformée en chimie du charbon ou du coke (utilisant les déchets de cokéfaction du charbon), pour se transformer à terme en pétrochimie moderne, qui ne s'est longtemps pas contentée des seuls déchets de raffinage du pétrole. Pour le fonctionnement réussi et indépendant de son industrie principale - la synthèse organique lourde, c'est-à-dire à grande échelle, un procédé de pyrolyse a été développé, autour duquel sont basés les complexes pétrochimiques d'oléfines modernes. Fondamentalement, ils reçoivent puis traitent les oléfines inférieures et les dioléfines. La base de matières premières de la pyrolyse peut varier des gaz associés au naphta, au gazole et même au pétrole brut. Initialement destiné uniquement à la production d'éthylène, ce procédé est aujourd'hui aussi un fournisseur à grande échelle de propylène, butadiène, benzène et autres produits.

Le pétrole est notre richesse nationale, la source de la puissance du pays, le fondement de son économie.

technologie de traitement du pétrole et du gaz

je. Raffinage primaire du pétrole

1. Distillation secondaire des fractions essence et diesel

Distillation secondaire - séparation des fractions obtenues lors de la distillation primaire en coupes plus étroites, dont chacune est ensuite utilisée pour son propre usage.

Dans les raffineries, la large fraction essence, la fraction diesel (lors de la réception des matières premières de l'unité de récupération par adsorption de paraffine), les fractions pétrolières, etc. sont soumises à une distillation secondaire. Le processus est effectué sur des installations ou des blocs séparés faisant partie des installations AT et AVT.

La distillation du pétrole - le processus de séparation en fractions en fonction des points d'ébullition (d'où le terme "fractionnement") - est la base du raffinage du pétrole et de la production de carburant, d'huiles lubrifiantes et de divers autres produits chimiques précieux. La distillation primaire de l'huile est la première étape de l'étude de sa composition chimique.

Les principales fractions isolées lors de la distillation primaire de l'huile :

1. Fraction d'essence- bandoulière d'huile avec un point d'ébullition de n.c. (début d'ébullition, individuel pour chaque huile) jusqu'à 150-205 0 C (selon l'objectif technologique d'obtention d'essence automobile, aviation ou autre essence spéciale).

Cette fraction est un mélange d'alcanes, de naphtènes et d'hydrocarbures aromatiques. Tous ces hydrocarbures contiennent de 5 à 10 atomes de carbone.

2. Fraction de kérosène- coupe pétrolière dont le point d'ébullition est compris entre 150-180 0 C et 270-280 0 C. Cette fraction contient des hydrocarbures en C10-C15.

Il est utilisé comme carburant moteur (kérosène de tracteur, composant gazole), pour les besoins domestiques (kérosène d'éclairage), etc.

3. Fraction gazole- point d'ébullition de 270-280 0 C à 320-350 0 C. Cette fraction contient des hydrocarbures C14-C20. Utilisé comme carburant diesel.

4. essence- le résidu après distillation des fractions ci-dessus avec un point d'ébullition supérieur à 320-350 0 С.

Le mazout peut être utilisé comme combustible de chaudière ou être soumis à un traitement ultérieur - soit une distillation sous pression réduite (sous vide) avec sélection de fractions pétrolières, soit une large fraction de gazole sous vide (qui, à son tour, sert de matière première pour le craquage catalytique afin d'obtenir un composant à indice d'octane élevé de l'essence), ou le craquage.

5. Le goudron- résidu presque solide après distillation des fractions pétrolières du fioul. On en tire des huiles et du bitume dits résiduels, à partir desquels l'asphalte est obtenu par oxydation, qui est utilisé dans la construction de routes, etc. A partir du goudron et d'autres résidus d'origine secondaire, le coke utilisé dans l'industrie métallurgique peut être obtenu par cokéfaction.

1 .1 Distillation secondaire de la fraction essence

La distillation secondaire du distillat d'essence est soit un processus indépendant, soit fait partie d'une usine combinée faisant partie de la raffinerie. Dans les usines modernes, l'installation de la distillation secondaire du distillat d'essence est conçue pour en obtenir des fractions étroites. Ces fractions sont ensuite utilisées comme matière première pour le reformage catalytique - un processus qui produit des hydrocarbures aromatiques individuels - du benzène, du toluène, des xylènes ou de l'essence avec un indice d'octane plus élevé. Dans la production d'hydrocarbures aromatiques, le distillat d'essence initial est divisé en fractions ayant des points d'ébullition : 62–85°C (benzène), 85–115 (120)°C (toluène) et 115 (120)–140°C (xylène ).

La fraction d'essence est utilisée pour obtenir différentes qualités de carburant. C'est un mélange de divers hydrocarbures, y compris des alcanes droits et ramifiés. Les caractéristiques de combustion des alcanes non ramifiés ne sont pas parfaitement adaptées aux moteurs à combustion interne. Par conséquent, la fraction essence est souvent reformée thermiquement pour convertir les molécules non ramifiées en molécules ramifiées. Avant utilisation, cette fraction est généralement mélangée avec des alcanes ramifiés, des cycloalcanes et des composés aromatiques obtenus à partir d'autres fractions par craquage catalytique ou reformage.

La qualité de l'essence en tant que carburant moteur est déterminée par son indice d'octane. Il indique le pourcentage volumique de 2,2,4-triméthylpentane (isooctane) dans un mélange de 2,2,4-triméthylpentane et d'heptane (alcane à chaîne droite) qui a les mêmes caractéristiques de combustion par détonation que l'essence testée.

Un mauvais carburant a un indice d'octane de zéro, tandis qu'un bon carburant a un indice d'octane de 100. L'indice d'octane de la fraction d'essence obtenue à partir de pétrole brut est généralement inférieur à 60. Les caractéristiques de combustion de l'essence sont améliorées en ajoutant un anti -additif de détonation, qui est le plomb tétraéthyle (IV) , Рb (С 2 Н 5) 4 . Le plomb tétraéthyle est un liquide incolore obtenu en chauffant du chloroéthane avec un alliage de sodium et de plomb :

Lors de la combustion de l'essence contenant cet additif, des particules de plomb et d'oxyde de plomb (II) se forment. Ils ralentissent certaines étapes de la combustion du carburant essence et empêchent ainsi sa détonation. Avec le plomb tétraéthyle, le 1,2-dibromoéthane est ajouté à l'essence. Il réagit avec le plomb et le plomb(II) pour former du bromure de plomb(II). Étant donné que le bromure de plomb (II) est un composé volatil, il est éliminé du moteur de la voiture dans les gaz d'échappement. Le distillat d'essence d'une large composition fractionnaire, par exemple du point d'ébullition initial à 180 ° C, est pompé à travers les échangeurs de chaleur et introduit dans le premier serpentin du four, puis dans la colonne de distillation. Le produit de tête de cette colonne est la fraction n. K. - 85 ° C, après avoir passé l'appareil de refroidissement à air et le réfrigérateur, il entre dans le récepteur. Une partie du condensat est pompée comme irrigation vers le haut de la colonne, et le reste - vers une autre colonne. L'apport de chaleur à la partie inférieure de la colonne s'effectue en faisant circuler le flegme (fraction 85-180 ° C), pompé à travers le deuxième serpentin du four et acheminé vers le bas de la colonne. Le reste du bas de la colonne est envoyé par la pompe vers une autre colonne.

En sortie de tête de colonne, les vapeurs de la fraction de tête (n. à. - 62°C) sont condensées dans l'aéroréfrigérant ; le condensat refroidi dans le refroidisseur d'eau est collecté dans le récepteur. De là, le condensat est pompé vers le réservoir et une partie de la fraction sert à l'irrigation de la colonne. Le produit résiduel - une fraction de 62 à 85 ° C - après avoir quitté la colonne par le bas est envoyé par une pompe à travers un échangeur de chaleur et des réfrigérateurs vers le réservoir. En tant que produit supérieur de la colonne, une fraction de 85-120 ° C est obtenue, qui, après avoir traversé l'appareil, entre dans le récepteur. Une partie du condensat est renvoyée au sommet de la colonne sous forme d'irrigation, et sa quantité restante est évacuée de l'installation par une pompe vers le réservoir.