Реферат: Основные источники углеводородного сырья и требования, предъявляемые к нему

Реферат

Основные источники углеводородного сырья и требования, предъявляемые к нему

Содержание

стр.

Введение 3

1. Основные источники сырья 4

2. Требования к углеводородному сырью 10

Список литературы 11

Введение

В нефтехимических процессах могут использоваться различные виды углеводородного сырья. Подбор исходного сырья имеет большое значение и нередко оказывает решающее влияние на технико-экономические показатели процесса. Это связано с тем, что в нефтехимических производствах основная доля затрат (65 – 70 %) приходится на сырье. Сырье должно быть доступным, дешевым и иметь стабильный состав, что очень важно для нормальной работы промышленного предприятия.

Как будет показано ниже, одни и те же виды сырья могут быть получены из разных источников. Точно так же одни и те же продукты могут быть синтезированы из различных видов сырья.

1. Основные источники сырья

В качестве сырья для нефтехимического синтеза применяются различные газообразные, жидкие и твердые углеводороды:

1. Насыщенные углеводороды (метан, этан, пропан, бутаны и др.);

2. Ненасыщенные углеводороды: моноолефины (этилен, пропилен, бутены, пентены, высшие олефины), ацетилен и диеновые (бутадиен – 1,3, изопрен) углеводороды;

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, алкилбензолы, нафталин);

4. Алициклические углеводороды: нафтеновые (циклопентан, циклогексан), циклоолефины (циклогексен), циклодиены (циклопентадиен, циклогексадиен и др.).

Сырье для нефтехимических производств поставляют нефтяная и газовая промышленность. Синтез ненасыщенных углеводородов осуществляют на специальных установках; они образуются также попутно в процессах нефтепереработки.

Основными источниками сырья для нефтехимического синтеза являются:

1. Попутный нефтяной газ;

2. Газовый бензин;

3. Природный газ;

4. Жидкие и газообразные углеводороды газоконденсатных месторождений;

5. Газы нефтеперерабатывающих заводов;

6. Жидкие нефтепродукты (дистилляты и остатки).

1. Попутный нефтяной газ. Так принято называть газообразные углеводороды, сопровождающие сырую нефть. В условиях пластового давления газ растворен в нефти и в процессе ее добычи выделяется вследствие снижения давления. При добыче нефти попутный газ отделяют от нефти в специальных сепараторах. Однако при этом в нефти все-таки остается часть растворенных газообразных углеводородов, а в попутный газ переходит некоторое количество легких бензиновых фракций. Для более полного извлечения газообразных углеводородов и снижения последующих потерь, газообразных и жидких углеводородов нефть подвергают физической стабилизации, а попутный газ вместе с газом стабилизации нефти направляют на газобензиновый завод для извлечения из него жидких углеводородов и разделения на фракции.

Попутный нефтяной газ состоит из ненасыщенных углеводородов от метана до пентанов и обычно содержит некоторое количество инертных газов; попутные газы некоторых месторождений содержат также свободный сероводород. Состав попутных нефтяных газов приведен в таблице 1. Для этих газов характерно высокое содержание метана и наличие значительных количеств ценных углеводородных компонентов – этана, пропана и бутанов.

Таблица 1

Состав попутных нефтяных газов некоторых месторождений России

Компоненты	Содержание, объемн. %
Компоненты	Туймазинское (Башкирская АССР)	Ромашкинское (Татарская АССР)	Шаимское (Ханты-Мансийский нац. округ)		Усть-Балыкское (Тюмень)
1	2	3	4	5	6	7
Метан	42,0	39,0	73,4	33,9	87,7	61,7
Этан	21,0	20,0	7,1	16,9	3,9	11,3
Пропан	18,4	18,5	7,9	29,3	3,2	14,5
2-Метилпропан (изобутан)	6,8	6,2	1,3	5,2	0,6	2,7
Н-Бутан	6,8	6,2	1,9	7,7	1,0	5,2
2-Метилбутан (изо-пентан)	4,6	4,7	0,4	1,5	0,3	1,2
Н-Пентан	4,6	4,7	0,3	1,4	0,3	1,6
Углеводороды С₆ и выше	4,6	4,7	0,3	1,4	0,3	1,3
Сероводород	4,6	4,7	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Двуокись углерода	0,1	0,1	2,3	2,7	Нет	Нет
Азот	7,1	11,5	5,1	Нет	2,7	0,5

2. Газовый бензин. Это легкая бензиновая фракция, состоящая из насыщенных углеводородов и получаемая в результате отбензинивания попутного газа. Газовые бензины содержат ценные углеводородные компоненты, в частности 2-метилбутан (изопентан) и н-пентан. Характеристика газовых бензинов приведена в таблице 2.

Таблица 2

Характеристика газовых бензинов некоторых газобензиновых заводов (ГБЗ) России

Показатели	Туймазинский ГБЗ	Минибаевский ГБЗ
1	2	3
Относительная плотность	0,736	-

продолжение таблицы 2

1	2	3
Фракционный состав (по ГОСТ 1576 – 42), ⁰ С
н. к.	26	27 – 30
10 %	33	33 – 37
50 %	46	43 – 46
90 %	100	85 – 89
к. к.	121	110 - 114
Углеводородный состав, масс. %
2-метилпропан (изобутан)	12,9	Следы
н-бутан	12,9	2,5
2-метилбутан (изопентан)	25 - 30	30,2
н-пентан	20 - 25	30,2
диметилбутаны	3,5 – 4,5	13,3
Метилпентаны	8,5 – 10	13,3
н-гексан	≥ 5,0	17,4
метилциклопентан	Нет	1,4
Циклогексан	Нет	2,5
бензол	0,4	0,5
изогептан	10,0	5,9
Углеводороды С₈ и выше	1,5 – 2,5	-

3. Природный газ. Природным газом принято называть газ чисто газовых месторождений. По составу он значительно отличается о попутного газа. Содержание метана в природном газе больше, чем в попутном, и может достигать 98 %; содержание углеводородов С₂ и, особенно, С₃ – С₄ в природном газе, как правило, невелико. Во многих природных газах содержится значительное количество инертных (N₂ , CO₂ ) и редких газов (Ar, He и др.). Состав некоторых природных газов приведен в таблице 3. В состав природного газа, так же как и попутного, входят только насыщенные углеводороды.

Таблица 3

Состав природных газов некоторых месторождений России

Компоненты	Содержание, объемн. %
Компоненты	Нибельское (Коми АССР)	Дашавское (УССР)	Елмано-Курфомское (Саратовская обл.)	Северо-Ставропольское	Введеновское (Башкирсая АССР)
1	2	3	4	5	6
Метан	87,9	97,5	93,3	96,86	70,87
Этан	1,3	0,5	2,0	0,1	8,0
Пропан	0,15	0,2	0,5	0,03	4,3
2-Метилпропан (изобутан)	0,06	0,1	0,2	0,01	0,5
н-Бутан	0,03	0,1	0,1	0,01	0,7
2-Метилбутан (изопентан)	0,03	0,1	Нет	Нет	0,2
н-Пентан	0,03	Нет	0,1	Нет	0,12
Углеводороды С₆ и выше	Нет	Нет	Нет	Нет	0,01
Двуокись углерода	0,04	0,1	0,1	2,0	0,2
Азот	10,5	1,6	3,8	1,0	15,1

4. Жидкие и газообразные углеводороды газоконденсатных месторождений. Некоторые газовые месторождения с высоким пластовым давлением отличаются тем, что в газе содержится значительное количество жидких углеводородов. В соответствии с условиями фазового равновесия в надкритической области, при снижении давления эти жидкие углеводороды конденсируются и могут быть отделены от газа (это явление получило название ретроградской конденсации). Жидкость, выделенную из газа, принято называть конденсатом, а месторождения – газоконденсатными. По составу газ газоконденсатных месторождений близок к природному газу, а конденсат содержит бензиновые и керосиновые фракции.

Характеристика газа и конденсата важнейших газоконденсатных месторождений России приведена в таблице 4. В конденсатах некоторых месторождений содержится до 40 % нафтеновых углеводородов, что делает эти конденсаты ценным сырьем для нефтехимии.

Таблица 4

Характеристика газа и конденсата некоторых газоконденсатных месторождений России

Компоненты	Краснодарское (Россия)	Щебелинское (УССР)	Березянское (Краснодар)	Вуктылское (Коми АССР)	Газлинское (Узбекская ССР)
1	2	3	4	5	6
Состав газа, объемн. %
Метан	86,0	93,6	87,7	75,7	94,2
Этан	6,0	4,0	4,9	9,1	3,0
Пропан	2,0	0,6	1,9	3,1	0,9
Бутаны	1,0	0,7	0,9	0,7	0,4
Углеводороды С₅ и выше	1,5	0,4	1,0	7,5	0,5
Двуокись углерода	1,5	0,1	2,5	0,2	0,4
Азот	2,0	0,6	1,1	3,8	0,6
Характеристика конденсата
Фракционный состав:
н. к., ⁰ С	40	44	47	81	54
Выкипает, объемн. % до 100⁰ С	30	27	22	35	36
до 150⁰ С	65	63	64	55	83
до 200⁰ С	83	80	78	72	92
к. к., ⁰ С	300	289	315	360	220
Групповой состав, масс. % Ароматические углеводороды	25	14	33	15	26
Нафтены	35	32	44	25	29
Парафины	40	54	23	60	45

5. Газы нефтеперерабатывающих заводов. В нефтезаводских газах содержатся насыщенные и ненасыщенные углеводороды от С₁ до С₄ . Кроме того, в состав этих газов обычно входят водород, сероводород и небольшое количество органических сернистых соединений.

Состав газа нефтеперерабатывающего завода зависит от того, какие процессы осуществляются на данном заводе. Основным источником газа являются процессы деструктивной переработки нефти (термический и каталитический крекинг, коксование, каталитический риформинг); на установках прямой перегонки нефти выделяется лишь небольшое количество газа (газ, растворенный в нефти). В газах крекинга и коксования наряду с насыщенными углеводородами содержится довольно много олефинов и некоторое количество водорода. Газ каталитического риформинга богат водородом (до 60 объемн. %) и содержит только предельные углеводороды. Такое различие состава газов, выделяющихся при разных процессах нефтепереработки, обуславливает неодинаковый состав газов разных заводов и колебания состава газа даже в пределах одного завода. Нестабильность состава нефтезаводских газов несколько усложняет их переработку.

6. Жидкие нефтепродукты (дистилляты и остатки). В них содержится ряд ценных компонентов, используемых в нефтехимии. Так, в бензинах прямой перегонки и крекинга содержатся пентаны, пентены, циклопентан, метилциклопентан, циклогексан и его гомологи. В керосиновых и газойлевых фракциях присутствуют твердые и жидкие насыщенные углеводороды (так называемый мягкий парафин), а в масляных фракциях – твердые насыщенные углеводороды (твердый парафин).

2. Требования к углеводородному сырью

К углеводородному сырью для нефтехимических процессов обычно предъявляются значительно более жесткие требования, чем к сырью для переработки нефти. Реакции, используемые в нефтехимическом синтезе, большей частью каталитические или радикально-цепные, причем для получения требуемых продуктов необходима высокая селективность катализатора, совершенно недопустимы побочные реакции и т. д. Поэтому требуется высокая степень чистоты сырья. Так, для производства этилового спирта прямой гидратацией этилена требуется 97 – 98 % этилен, практически свободный от сероводорода (до 0,002 объемн. % H₂ S). Для производства полиэтилена высокого давления требуется 99,99 % этилен, совершенно свободный от ацетилена, а при получении полиэтилена низкого давления на катализаторах Циглера – 99 % этилен и т. д. Для ряда процессов недопустимо наличие в газе паров воды и двуокиси углерода, а также окиси углерода, сероводорода, аммиака и других реакционноспособных примесей.

Другой особенностью подготовки сырья для нефтехимического синтеза является необходимость разделять компоненты, близкие по температуре кипения или кипящие при очень низких температурах. В связи с указанными особенностями помимо общепринятых процессов ректификации и абсорбции для разделения компонентов используют адсорбцию, азеотропную и экстрактивную перегонку, экстракцию селективными растворителями, кристаллизацию и термодиффузию. В некоторых случаях приходится применять процессы хемосорбции (например, выделение бутадиена из бутен-бутадиеновой фракции путем его хемосорбции аммиачным раствором ацетата закисной меди) или осуществлять специальные химические превращения (например, селективное гидрирование при очистке этилена от ацетилена).

Список литературы

1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия. 1988. – 592 с.

2. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехимического синтеза. М., 1973. – 448 с.