2.1. ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Использование любых материалов сайта разрешено только с письменного согласия владельцев ресурса logmag.info ©

Фракционный состав нефтей и нефтепродуктов

При первичной перегонке нефти получают широкий ассортимент фракций, различающихся температурными границами кипения, углеводородным составом, вязкостью, температурами вспышки, застывания и другими свойствами.

Углеводородный газ

Газ состоит преимущественно из пропана и бутанов, которые в растворенном виде содержатся в нефтях, поступающих для переработки на нефтеперерабатывающие заводы. Пропан–бутановую фракцию получают в сжиженном или газообразном состоянии и используют в качестве сырья для газофракционирующих установок с целью производства индивидуальных углеводородов, топлива и компонента автомобильного бензина (газового бензина).

Бензиновые фракции

Фракция 28-180°С. Эта фракция обычно подвергается вторичной перегонке на более узкие фракции и может также применяться в качестве сырья в процессе пиролиза для производства олефинов.

Фракция 28-62°С (28-70°С) используется как сырье в процессе каталитической изомеризации или как компонент товарного бензина.

Фракция 62-85°С. Данную фракцию называют «бензольной», используют в качестве сырья для установок каталитического риформинга с целью получения бензола.

Фракция 85-1050С. Эту фракцию называют «толуольной», используют в качестве сырья для установок каталитического риформинга с целью получения толуола.

Фракция 62-1050С – фракция «бензольно – толуольная», является сырьем для установок каталитического риформинга с целью получения бензола и толуола.

Фракция 105-1400С (110-1400С) – фракция «ксилольная» – сырье для установок каталитического риформинга с целью получения изомерных пара-, мета– и ортоксилолов и этилбензола.

Фракция 62-140°С – фракция «бензольно – толуольно – ксилольная» (БТК).

Фракция 85-180°С используется в качестве сырья для установок каталитического риформинга с целью производства высокооктановых компонентов автомобильных и авиационных бензинов.

Получают также бензиновые фракции, которые используют как нефтяные растворители под названием ''Нефрас''. Обычно эти фракции выкипают в пределах 65-1500С.

Керосиновые фракции

Фракции с температурами начала кипения в пределах 120-160°С (чаще 135-1500С) и температурами конца кипения 250-315°С (чаще 2800С) используют в качестве топлив для реактивных двигателей.

Фракции из малосернистых нефтей, выкипающие в пределах 150-310°С, используют как осветительные керосины.

Фракцию 140-200°С применяют в качестве растворителя в лакокрасочном производстве.

Дизельные фракции

Фракцию 180-360°С используют в качестве летнего дизельного топлива.

Фракции 140-340 и 140-320°С применяют для производства зимних и арктических дизельных топлив.

Фракции 200-320 и 200-340°С из парафиновых и высокопарафиновых нефтей используют для получения (депарафинизацией) жидких парафиновых углеводородов.

Мазут – остаток атмосферной перегонки нефти, выкипает при температуре выше 360°С. Мазут используют как компонент котельного топлива, сырье для вакуумной перегонки, каталитического крекинга и гидрокрекинга.

При переработке нефти на заводе по топливному варианту перегонкой мазута под вакуумом получают вакуумные газойли (легкий и тяжелый) и гудрон. При этом вакуумный газойль обычно выкипает в пределах от 360 до 5000С. При глубокой вакуумной перегонке температура конца кипения тяжелого вакуумного газойля может достигать 530-540 и даже 5800С.

Поскольку в остатке атмосферной перегонки нефти – мазуте –  остается 8-12 % мас. фракций, выкипающих до 3600С, в вакуумной колонне предусматривается получение утяжеленной дизельной фракции, что позволяет увеличить отбор «светлых» – бензиновых, керосиновых и дизельных –  фракций.

При вакуумной перегонке мазута при работе завода по масляному варианту обычно получают 3-4 узкие масляные фракции.

Фракция 350(320)-400°С – верхний (или легкий) дистиллят
(I погон).

Фракция 400-450°С – средний дистиллят (II погон).

Фракция 450-500°С – нижний (или тяжелый) дистиллят (III погон).

Использование любых материалов cайта разрешено только с письменного согласия владельцев ресурса logmag.info ©

Фракционный состав нефтей и нефтепродуктов

Все перечисленные фракции используются в качестве сырья для производства базовых масел.

Гудрон – остаток вакуумной перегонки мазута, выкипает чаще при температуре выше 500 и реже при 530, 540 и даже 580°С. Гудрон используют в качестве сырья для установок деасфальтизации для получения остаточных базовых масел, коксования с целью производства кокса и углубления переработки нефти, висбрекинга для производства котельных топлив и битумных установок.

Фракционный состав нефтей и нефтепродуктов определяют перегонкой. Перегонку нефтей и нефтепродуктов с целью их разделения на фракции в лабораториях осуществляют с помощью различных аппаратов, в которых перегонку выполняют с постепенным или с однократным испарением. Примерами перегонки, в которой заложен принцип постепенного испарения, являются разгонка по ГОСТ (рис. 2.1) и разгонка по ИТК (рис. 2.2).

Аппарат для разгонки нефтепродуктов по ГОСТ ASTM

Аппарат для разгонки нефтепродуктов по ГОСТ (ASTM) включает стандартную круглодонную колбу Вюрца емкостью 150 см3, холодильник и приемник – мерный цилиндр на 100 см3 (см. рис. 2.1). В колбу наливают 100 см3 испытуемого нефтепродукта и перегоняют с  определенной скоростью. Только в этом случае можно получать воспроизводимые результаты по фракционному составу и сравнивать их.

Температуру паров, отвечающую моменту падения первой капли с отводной трубки конденсатора-холодильника, условились считать температурой начала кипения. При разгонке нефтепродуктов отмечают температуры, соответствующие отбору определенного объема (% об.) исходного нефтепродукта. Подробно методика определения фракционного состава нефтепродуктов описана в ГОСТ 2177.

Если необходимо иметь более точные данные по фракционному составу, то используют аппараты ИТК (см. рис. 2.2). Эти аппараты позволяют получить данные для построения кривых истинных температур кипения (ИТК), установить потенциальное содержание фракций и получить узкие фракции с целью изучения их состава и свойств.

В лабораториях нефтеперерабатывающих предприятий разгонку

нефти осуществляют в аппарате разгонки нефти АРН-2, а в учебных лабораториях –  в лабораторном приборе разгонки нефти ЛПРН-1.

Основными частями этих аппаратов являются куб с электропечью и ректификационная колонка с конденсатором-холодильником и приемником для получаемых фракций (см. рис. 2.2). Ректификационная колонка заполнена насадкой и снабжена электрообогревом. Конденсаторы-холодильники обеспечивают конденсацию паров и возврат части конденсата в колонку в качестве орошения. Перегонку ведут при стандартных скоростях, кратности орошения и т.д. Сначала перегонку ведут при атмосферном давлении с получением фракций, выкипающих до 200°С, затем более тяжелые фракции получают при вакуумной перегонке. Методика перегонки нефти на аппарате АРН-2 описана в ГОСТ 11011.

Аппарат разгонки нефтепродуктов по ГОСТ работает без ректификации, что приводит к значительному налеганию фракций. Наличие ректификационной колонки с орошением в аппаратах АРН-2 и ЛПРН-1 позволяет получать более точные данные по фракционному составу. Результаты разгонки нефтей и нефтепродуктов отражают

графически, откладывая суммарные проценты отгонки против соответствующих температур (рис. 2.3).

Схема аппарата разгонки нефти АРН-2

Кривая разгонки нефти – ИТК

При разгонке на аппарате ГОСТ невозможно добиться четкого разделения нефтепродукта на узкие фракции, так как из-за отсутствия ректификации часть высококипящих компонентов переходит в дистиллят, а часть низкокипящих компонентов остается в жидкой фазе. В случае аппарата АРН-2 (см. рис. 2.2) образующиеся при перегонке пары, почти лишенные высококипящих компонентов, охлаждаются, конденсируются – появляется флегма, которая с верха колонны стекает вниз и встречается с парами, поднимающимися снизу из куба. В результате многократного массо– и теплообмена в ректификационной колонке низкокипящие компоненты флегмы испаряются и переходят  в паровую фазу, а высококипящие компоненты паров конденсируются и переходят в жидкость (флегму). Таким образом, происходит обогащение дистиллята легкокипящими углеводородами, а остатка – высококипящими.

Перегонка нефти с однократным испарением (ОИ) в отличие от перегонки на аппаратах АРН-2 и ГОСТ является процессом непрерывным. В процессе ОИ осуществляется непрерывное питание системы сырьем постоянного состава и непрерывное разделение паровой и жидкой фаз в условиях их равновесия, т.е. в условиях, приближающихся к заводским.

Аппарат ОИ (рис. 2.4) состоит из нагревательного змеевика и сепаратора, помещенных в общую металлическую баню. В верхней части сепаратора имеется отвод для паров дистиллята, а в нижней – для остатка. Пары дистиллята конденсируются и охлаждаются, остаток также охлаждается, и все это собирают в приемники. При заданной температуре через змеевик и сепаратор с определенной скоростью пропускают нефтепродукт и измеряют количество пропущенного сырья и полученных дистиллята и остатка. Затем задаются другой температурой нагрева бани и повторяют перегонку и т.д. Полученные результаты (температуры и количество дистиллята и остатка) отображают графически (аналогично кривым ИТК и ГОСТ).

Схема аппарата однократного испарения

1 – емкость сырья; 2 – гляделка;

3 – баня; 4, 7, 8 – термопары;

5 – нагревательный змеевик;

6 – испаритель; 9 – конденсатор-холодильник;

10 – вакуумметр; 11 – приемники;

12 – ресивер; 13 – холодильник

 

Иcпользование любых материалов сайта разрешено только с письменного согласия владельцев ресурса logmag.info ©

Фракционный состав нефтей и нефтепродуктов

Однократным испарением невозможно добиться четкого разделения нефтепродукта на узкие фракции, так как значительная часть высококипящих компонентов переходит в дистиллят, а низкокипящих остается в остатке.