Кратко про добычу и переработку нефти и свойства топлива

Ископаемые виды топлива это невозобновляемые источники энергии, которые сформировались более 300 миллионов лет назад в каменноугольный период. Сегодня большая часть энергии, которую мы потребляем для наших повседневных нужд, производится из ископаемых видов топлива, главным образом из нефти, природного газа и угля. Добыча и переработка нефти является важнейшей отраслью мировой экономики.

Этапы переработки нефти

Нефть образовалась из остатков животных и растений в морской среде. Когда растения и животные умирали, их тела разлагались и были погребены под слоями земли, песка и ила. Высокая температура (тепло) и высокое давление из этих слоев помогли остаткам превратиться в то, что мы сегодня называем сырой нефтью.

Слово “нефть“ означает ”каменное масло“. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов, которая может быть либо газообразной, либо жидкой, либо твердой, в зависимости от ее собственного уникального состава, давления и температуры, при которых она образовывалась.

Нефть находится глубоко в земле, обычно между слоями породы в пространствах, называемых резервуарами нефти и газа. Нефть и газ задерживаются в пористом и проницаемом слое горных пород (пластовых породах). Добыча и переработка нефти начинается со скважины путем бурения через горные породы. Затем содержимое откачивается из скважины с помощью нефтяной вышки.

В нефтяной и газовой промышленности если кратко то добыча нефти состоит из трех основных этапов.

  • Первым этапом является первичная добыча, где нефть течет под естественным давлением, (т. е. перепад давления из-за высокого давления в скважине в скважине и атмосферного давления) или простая перекачка. Максимальная добыча составляет около 30% нефти, имеющейся в скважине.
  • Следующая стадия называется вторичной добычей, когда вода или газ закачиваются в скважину в соответствующем водогазовом пласте с целью обеспечения дополнительного давления, вытесняющего нефть из нефтяного пласта. Это добавляет 10-20% к извлечению нефти.
  • Третья стадия называется третичным восстановлением или усиленным восстановлением, когда химические вещества, CO2 и горячие газы закачиваются в скважину, чтобы сделать нефть менее вязкой.

На нефтеперерабатывающем заводе сырая нефть превращается в такие продукты, как бензин, реактивное топливо, дизельное топливо, мазут и т.п.добыча и переработка нефти

После добычи переработка нефти имеющая три основных процесса.

  • Первый процесс-это физический процесс, называемый дистилляцией, который разделяет компоненты в соответствии с их температурами кипения. Это первичная переработка.
  • Вторая стадия – это процесс крекинга, химический процесс с использованием катализатора, который разрушает длинные углеводородные цепи для получения большего количества бензина, дизельного топлива, реактивного топлива и т.д. Вторичная переработка для выработки компонентов.
  • Третий процесс-это процесс риформинга, при котором прямые углеводородные цепи преобразуются для повышения производительности бензиновых двигателей и т.д. Этап смешения компонентов и добавления различных компонентов для товарного качества.

С точки зрения применения, топливо из нефтепродуктов сжигается на заводах и электростанциях для производства электроэнергии. Сжигается топливо, которое производит газы, которые вращают турбину, например газовую турбину, чтобы создать электричество.
Также, на электростанциях может производится пар, который вращает турбины.
В двигателях внутреннего сгорания наших автомобилей топливо, обычно бензин или дизель, помещается в цилиндр сгорания с поршнем. Искра зажигает бензиновые двигатели, а сжатие зажигает дизельные двигатели. Мы также используем топливо для наших жилых помещений, таких как отопление, охлаждение, приготовление пищи и т.д.

Отметим, что переработка сырой нефти на нефтеперерабатывающих заводах поставляет один из важнейших продуктов – топливо бензин.

Как происходит переработка нефти?

Сегодня добыча и переработка нефти проходит через слои ила, песчаников и скальных пород, чтобы добраться до природных резервуаров, содержащих нефть и газ. Сырая нефть состоит почти полностью из жидких углеводородов, а также некоторых твердых углеводородов и небольших количеств газов, азота и соединений серы.
Сырая нефть становится полезной только тогда, когда она разделяется на различные фракции в ректификационной колонне с помощью процесса, называемого фракционной перегонкой сырой нефти.

Сначала сырую нефть нагревают в печи до температуры около 400° C, где большая ее часть превращается в пар. Углеводороды в парах нефти отделяются на разных уровнях в соответствии с их соответствующими точками кипения – процесс дистилляции.

Следующий этап – фракции подвергаются процессу крекинга, в ходе которого остаток превращается в более легкие, полезные химические продукты. При крекинге углеродные связи подвергаются разрушению, водород разделяется с молекулами углеводорода.

Для выработки качественного продукта на следующем этапе топливо очищается и добавляются присадки для товарного производства.

Производство биотоплива имеет совсем другой технологический цикл.

Свойства нефтяного топлива

Свойства нефтяного топлива или продуктов, необходимых для энергетических применений варьируются от одного применения к другому и от одной энергетической системы к другой.

Как правило, топливо должно:

  1. Иметь низкое содержание золы как негорючего остатка. Значение золы связано с неорганическим материалом. Чрезмерное количество золы в жидком топливе может привести к образованию отложений загрязнений в оборудовании для сжигания. Зола оказывает эрозионное воздействие на наконечники горелок, вызывает повреждение огнеупоров при высоких температурах, а также приводит к высокотемпературной коррозии и загрязнению оборудования.
  2. Иметь высокую теплотворную способность. Теплотворная способность-это измерение тепла или энергии, произведенной на килограмм. Измеряется либо как валовая, либо как чистая теплотворная способность. Валовая теплотворная способность предполагает, что весь пар, образующийся в процессе горения, полностью конденсируется. Чистая теплотворная способность предполагает, что вода уходит вместе с продуктами сгорания, не будучи полностью конденсированной. Топливо сравнивается по чистой теплотворной способности.
  3. Подходящую удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость-это термин, обозначающий количество энергии (ккал), необходимое для повышения температуры 1 кг масла на 1° C. единица удельной теплоемкости составляет 4 ккал.
  4. Иметь не агрессивный состав. Это свойство важно при работе в металлических энергетических системах.
  5. Низкое содержание серы. Желательно иметь сырую нефть с более низким содержанием серы. Как правило, количество серы зависит главным образом от источника сырой нефти и в меньшей степени от процесса переработки. Типичный диапазон содержания серы для керосина и дизельного топлива составляет 0,05-0,25 частей.
  6. Низкая температура застывания. Температура застывания топлива-это самая низкая температура, при которой оно будет разливаться или течь при охлаждении в предписанных низкотемпературных условиях. Это показатель самой низкой температуры, при которой топливо легко перекачивается. Это также означает, что топливо с низкой температурой застывания не будет легко затвердевать при понижении температуры.
  7. Высокая температура вспышки. Температура вспышки топлива-это самая низкая температура, при которой топливо может быть нагрето так, что пар испускает мгновенные вспышки, когда над ним проходит открытое пламя. Чем выше температура вспышки, тем безопаснее будет топливо, особенно в энергетических приложениях, которые имеют дело с высокой температурой окружающей среды.
  8. Низкая или подходящая вязкость. Вязкость топлива-это мера его внутреннего сопротивления потоку. Вязкость зависит от температуры и уменьшается с увеличением температуры. Это наиболее важная характеристика при хранении, транспортировке и использовании. Это влияет на степень предварительного нагрева, необходимого для обработки, хранения и удовлетворительного распыления. Если состав слишком вязкий, то он может стать трудным для перекачки, трудно зажечь в горелке и привести к плохому распыливанию топлива. Плохое распыление может, в свою очередь, вызвать образование нагара на наконечниках горелок или на стенках. Поэтому предварительный нагрев высоковязкого масла при промышленном нагреве необходим для правильного распыления.
  9. Безопасность, простота транспортировки и хранения. Добыча и переработка нефти должна закончиться производством топлива. Всё произведенное топливо должно быть относительно безопасным и легким для транспортировки (например, для применения в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств). Топливо должно относительно легко хранится и извлекаться.
  10. Другие подходящие реологические, физические и химические свойства. Например, для сжигания топлива на электростанциях обычно оно должно обладать более высоким октановым числом, чтобы достичь более высокой степени сжатия и, следовательно, тепловой эффективности. Цетан (эталон) дизельного топлива должен быть как можно выше.