Промежуточные продукты, получаемые при переработке нефти, как правило, содержат целый ряд нежелательных примесей. Их состав и количество варьируются, что требует применения различных технологий очистки. В данной статье рассматриваются ключевые цели и методы очистки нефтепродуктов, которые выбираются в зависимости от происхождения сырья и его дальнейшего целевого использования.
Очистка дистиллятов первичной переработки
Фракции, полученные в результате первичной перегонки нефти, могут включать сернистые, азотистые и кислородсодержащие соединения (такие как сера, сероводород, меркаптаны), а также смолисто-асфальтеновые вещества и следы металлов. Для их частичного или полного удаления применяются следующие процессы: щелочная очистка, каталитическая демеркаптанизация и гидроочистка. Выбор метода зависит от исходной концентрации примесей и требуемого качества конечного продукта.
Процессы депарафинизации
Для получения топливных и масляных фракций с пониженной температурой застывания необходимо удалять парафины. Этот процесс, известный как депарафинизация, может быть направлен на извлечение жидких парафинов (используемых в нефтехимии) из средних дистиллятов или твердых парафинов (сырья для производства парафинов) из масляных фракций. Существует несколько методов депарафинизации, включая низкотемпературную кристаллизацию (с растворителями или без них), карбамидную депарафинизацию с использованием мочевины и адсорбционное выделение нормальных парафинов на цеолитах.
Особенности очистки бензиновых фракций крекинга
Бензины, полученные каталитическим крекингом, требуют особого подхода к очистке. Помимо сернистых соединений, из них необходимо удалять алкадиены и непредельные циклические углеводороды, которые склонны к полимеризации с образованием смол. Для решения этой задачи применяют сернокислотную очистку, различные каталитические методы и адсорбционные технологии.
Производство высококачественных масел: комплексный подход
Получение базовых масел высшего качества — это многоступенчатый процесс, предполагающий последовательное удаление асфальтосмолистых веществ, сернистых соединений, непредельных углеводородов и парафинов. Для этого используется комплекс методов: деасфальтизация, депарафинизация, селективная очистка и гидроочистка, которые основаны на экстракции, адсорбции и гидрогенизации.
Экологические аспекты и эволюция методов очистки
Традиционные методы, такие как сернокислотная и щелочная очистка, имеют существенный недостаток — они генерируют большое количество трудноутилизируемых отходов (кислые гудроны, сернисто-щелочные стоки). Современные экологические стандарты и стремление к созданию малоотходных производств привели к повсеместному вытеснению этих устаревших технологий. Им на смену пришли более эффективные и экологически безопасные гидрогенизационные каталитические процессы (гидроочистка, гидрокрекинг), которые минимизируют вредные выбросы и образование жидких отходов.
Получение и очистка масляных фракций
Сырьем для базовых масел служат фракции, получаемые вакуумной ректификацией мазута. Боковые погоны колонны — это дистиллятные масляные фракции (например, маловязкие 350–420 °C и вязкие 420–500 °C), а фракции, отбираемые выше 500 °C из гудрона, называются остаточными (например, брайт-сток). Превращение прямогонных фракций в качественные базовые масла требует многоступенчатой очистки. Для удаления нежелательных компонентов (серы, асфальтенов, парафинов, ароматики) применяют химические реагенты (кислоты, щелочи), растворители (фурфурол, N-метилпирролидон), адсорбенты (глины, цеолиты) и катализаторы. В последние годы наблюдается тенденция к замене токсичных растворителей (фенол, фурфурол) на более безопасные и эффективные, такие как N-метилпирролидон. Особую роль играют гидрогенизационные процессы, которые кардинально улучшили качество масел.
Формирование товарных масел и роль присадок
Широкий ассортимент товарных масел получают смешением различных базовых компонентов. Обязательным этапом является введение пакетов присадок (добавок). Эти добавки улучшают эксплуатационные свойства готового продукта (например, моющие, противоизносные) и позволяют снизить глубину некоторых стадий очистки. К примеру, депрессорные присадки снижают температуру застывания, что может уменьшить требуемую глубину депарафинизации.
Ступенчатая очистка масляных фракций: принципы и методы
Современное производство масел — сложный технологический комплекс, который может значительно отличаться на разных НПЗ. Количество стадий очистки зависит от типа нефти (парафинистая или сернистая) и целевых показателей масла. Не существует единого универсального процесса, удаляющего все нежелательные примеси одновременно, поэтому применяется последовательная, ступенчатая очистка. Она объединяет:
- Химические методы: кислотная и щелочная очистка для удаления смол, кислот и непредельных соединений.
- Физические и физико-химические методы: экстракция растворителями, низкотемпературная кристаллизация парафинов, адсорбция.
- Гидрогенизационные каталитические процессы: гидроочистка и гидрокрекинг, которые преобразуют или удаляют примеси.
Гидроочистка в производстве масел
Гидроочистка масляных фракций обычно применяется после селективной экстракции растворителями, заменяя собой адсорбционную контактную очистку отбеливающими глинами. Чаще всего гидроочистке подвергают депарафинированные дистиллятные масла (рафинаты) после экстракции. Современные установки, как правило, состоят из нескольких параллельных блоков, работающих на алюмокобальтмолибденовых (АКМ) или алюмоникельмолибденовых (АНМ) катализаторах. Типичные условия процесса: температура 250–325 °C, давление 3.5–4.0 МПа. Предварительная гидроочистка сырья значительно улучшает эффективность последующих стадий селективной очистки.
Гидрокрекинг как метод глубокой очистки
Гидрокрекинг масляного сырья можно рассматривать как процесс глубокой гидроочистки высокой степени жесткости. Он часто применяется вместо или параллельно с селективной очисткой для получения базовых масел с очень высоким индексом вязкости (105–150 и более). В отличие от методов удаления примесей, при гидрокрекинге нежелательные соединения не извлекаются, а химически преобразуются в полезные углеводороды или в легкие газы (H₂S, NH₃), которые легко отделяются. Это позволяет получать высококачественные масла с улучшенными характеристиками: повышенным индексом вязкости и пониженной вязкостью по сравнению с исходным сырьем. Выход таких масел может достигать 70% и более.