Was sind die Methoden der Kohlenwasserstoffverarbeitung: Trennung, Umwandlung und Behandlung

Was sind die Methoden der Kohlenwasserstoffverarbeitung: Trennung, Umwandlung und Behandlung

Zieltitel:Verfahren zur Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen: Trennung, Umwandlung und Behandlung

Ziel-Metabeschreibung:Bei der Kohlenwasserstoffverarbeitung werden vier Methodenfamilien verwendet: physikalische Trennung, thermische und katalytische Umwandlung, chemische Behandlung und Mischung.

Zielschlüssel:Verfahren zur Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen, Verfahren zur Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen, Erdölraffinerien, Umwandlungsprozesse Raffinerien, Trennprozesse Kohlenwasserstoffe, Behandlungsprozesse Raffinerien

Die Antwort auf die Kernfrage:Welche Methoden zur Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen gibt es?Die Kohlenwasserstoffverarbeitung ist in vier Methodenfamilien unterteilt.hauptsächlich durch Destillation bei 1-3 bar in einer atmosphärischen Säule, die bei 350-400 °C abschließtDie Konversion verändert die Moleküle selbst, entweder thermisch bei 450-540 °C bei Koksung, Viskrektur und Dampfcracking,oder katalytisch bei 350-540 °C im flüssigen katalytischen Cracken, Hydrokraking, Reforming, Alkylierung und Isomerierung oder mit Wasserstoff bei 300 bis 450 °C und 30 bis 200 bar bei Hydrotreating und Hydrokraking.Kaustische und Schwefelrückgewinnung- Vermischung und Veredelung kombinieren die Ströme zu verkaufsfähigen Produkten nach Maßgabe.und die gewählte Kombination bestimmt, ob aus einem Rohöl mit einem Rückstand von 20-45% überwiegend Heizöl oder überwiegend Verkehrsbrennstoff wird.

1. Trennungsmethoden

Bei der Separation werden Unterschiede in Flüchtigkeit, Löslichkeit, Adsorptivität oder Molekülgröße ausgenutzt, und sie kommen immer zuerst:

• Destillation:Das Rückgrat jeder Raffinerie und Gasanlage: Rohöl wird in einer Brennheizung auf 350-400 °C erhitzt und in eine atmosphärische Säule mit 30-60 Schalen gepumpt, in der die Fraktionen nach dem Siedebereich abgezogen werden:Flüssiggas, leichte und schwere Naphtha, Kerosin, leichte und schwere Diesel und atmosphärische Rückstände.Der Rückstand wird in einer Vakuumspalte bei 25-100 mbar erhitzt und erneut geblasen., die den Siedepunkt um 150-200°C senkt und es ermöglicht, Vakuumgasöl und Vakuumrückstand ohne Zersetzung zu trennen.Das Rohöl wird durch die zirkulierenden Rückströme und Produktströme vorgeheizt., und ein moderner Vorheizzug erholt 60-75% der Wärme, die sonst verloren gegangen wäre.
• Absorption, Stripping und Extraktion:Wenn die Siedepunkte für die Destillation zu nahe sind oder wenn ein bestimmter Bestandteil entfernt werden muss, werden andere Gleichgewichtsmethoden verwendet.wie in einem Aminkontakter, bei dem Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid bei 35 bis 50 °C aus dem Gas absorbiert und bei 105 bis 125 °C regeneriert werdenDas Stripping ist umgekehrt, wobei Dampf verwendet wird, um flüchtige Bestandteile zu entfernen, wie bei einem Sauerwasserstripper oder einem Seitenstripper auf einer Rohkolonne.Die Flüssig-Flüssig-Extraktion löst selektiv eine Molekülklasse aus einer anderen auf, und wird verwendet, um Aromaten mit Lösungsmitteln wie Sulpholan oder Furfural von Paraffinen zu trennen, wodurch hochreines Benzol, Toluol und Xylen gewonnen werden,und zur Extraktion von Schmierölbasisbestandteilen mit N-Methylpyrrolidon oder Furfural zur Verbesserung des Viskositätsindex und der Oxidationsstabilität.
• Adsorption und Membrantrennung:Bei der Adsorption wird eine feste Oberfläche mit einer selektiven Affinität verwendet, und es ist die bevorzugte Methode für die endgültigen Polierschritte.Molekulare Siebe trockenes Gas und Flüssigkeiten bis zu weniger als 1 ppm Wasser vor der kryogenen Verarbeitung, weil bei -100°C jedes Restwasser einfriert und die Austauschgeräte verstopft. Sie trennen auch normale Paraffine von Iso-Paraffinen in einer UOP-Molex- oder Isosiv-Einheit mit selektiver Porengröße,und Para-Xylen in einem simulierten beweglichen Bett trennen. Membranen, die durch die Kombination von Löslichkeit und Diffusivität durch einen Polymerfilm getrennt werden und zur Entfernung von Kohlendioxid aus Erdgas verwendet werden,für die Rückgewinnung von Wasserstoff aus Raffinerieabgas- und Hydrokracker-Reinigungsströmen, und für die Dampferückgewinnung von Ladeanlagen.Membranen haben keine beweglichen Teile und einen geringen Fußabdruck, erfordern jedoch eine Vorbehandlung, um Verschmutzung zu vermeiden, und eignen sich am besten für die Schüttung statt für die tiefe Trennung.
• Phasentrennung und Taupunktkontrolle:Vor jeder Verarbeitung muss der Brunnenstrom oder der Futterstoff in Gas, flüssige Kohlenwasserstoffe und Wasser aufgeteilt werden.und werden von elektrostatischen Kohäsern und Entsalzern gefolgt, die den Salzgehalt von Rohöl auf unter 1-3 PTB reduzieren, bevor es in die Atmosphäre gelangt, weil Salz zu Salzsäure hydrolysiert und das Oberleitungssystem korrodiert. Das Gas wird weiter konditioniert, um die Pipeline-Spezifikation zu erfüllen,die in der Regel einen Kohlenwasserstofftaubpunkt unter etwa -5 bis 0 °C bei Lieferdruck erfordert, Wassertau unter -10 °C, Schwefelwasserstoff unter 4 ppm, Kohlendioxid unter 2-3% und keine freien Flüssigkeiten, durch Kühlung erreicht,Glykol-Dehydratation und Kohlenwasserstoff-Taupunktkontrolle durch Kühlung oder durch eine Joule-Thomson-Erweiterung mit einem Niedertemperaturseparator.

2. Umwandlungs-, Behandlungs- und Veredelungsverfahren

Nach der Trennung werden die Ströme in hochwertigere Moleküle umgewandelt, von Verunreinigungen gereinigt und nach Maß gemischt:

• Wärmeumwandlung:Durch die Verzögerung des Kokses wird der Vakuumrückstand auf 480-510 °C erhitzt und 12 bis 24 Stunden lang in Fässern gehalten, wodurch Gas, Naphtha,Erdöl und ErdölkoksEs handelt sich dabei um die Standardmethode für die schwersten und am stärksten kontaminierten Futtermittel, da es keinen Katalysator zur Vergiftung gibt.Verringerung der Viskosität des Rückstands um das 5 bis 20-fache, so dass es in Brennöl mit weniger Verdünnungsmittel gemischt werden kannDas Dampfcracking ist das heißeste von allen, bei 750-870°C mit einer Aufenthaltszeit von weniger als einer Sekunde, und es handelt sich nicht um ein Raffinerieverfahren, sondern um ein petrochemisches Verfahren zur Herstellung von Ethylen, Propylen und Butadien.Das gemeinsame Konstruktionsproblem in allen dreien ist die Koksdeponierung in den Heizröhren, die durch hohe Geschwindigkeit, Dampfeinspritzung und eine sorgfältige Temperaturkontrolle des Rohrmetalls gesteuert werden.
• Katalysatorische Umwandlung:Durch das Fluid-Katalysator-Cracking wird Gasöl bei 500-540 °C über einen Zeolithkatalysator mit einer Kontaktzeit von 2-5 Sekunden geknackt.und ist der wichtigste Benzinproduzent der RaffinerieHydrocracking kombiniert Cracking mit Hydrierung bei 350 bis 450 °C und 100 bis 200 bar, wodurch 30-90% des Gasöls zu hochwertigem Diesel- und Jetbrennstoff ohne Olefin oder Schwefel umgewandelt werden.Durch katalytisches Reformieren steigt das Oktan von schwerem Naphtha bei 480-525 °C von etwa 40-60 auf 95-105 über Platin-Rhenium, wodurch Wasserstoff als wertvolles Nebenprodukt erzeugt wird. Alkylierung kombiniert leichte Olefine mit Isobutan bei 5-20°C mit Schwefelsäure oder Fluorwasserstoffsäure zur Herstellung von Alkylat,der Bestandteil der Benzinmischung mit dem höchsten Oktan und dem saubersten GehaltDie Isomerierung führt zur Umwandlung normaler Paraffine in verzweigte Paraffine bei 120-250 °C über einen Chloraluminstoff- oder Zeolithikatalysator.und durch Ätherisierung und Polymerisation leichte Olefine in Oxygenate mit hohem Oktangehalt und Benzin umwandeln.
• Behandlung und Rückgewinnung von SchwefelBei der Wasserbehandlung werden Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff, Metalle und Olefine bei 300 bis 400 °C und 30 bis 100 bar über einen Kobalt-Molybdän- oder Nickel-Molybdän-Katalysator entfernt.sie in Schwefelwasserstoff umwandelnAminebehandlung entfernt Wasserstoffsulfid und Kohlendioxid aus Gasströmen mit Monoethanolamin,Diethanolamin oder MethyldiethanolaminDie Kaust- und Meroxbehandlung entfernt Mercaptane aus LPG und Naphtha, wandelt sie in Disulfide um oder extrahiert sie.Das wiedergewonnenes Schwefelwasserstoff wird in einer Claus-Anlage in elementares Schwefel umgewandelt, mit einer thermischen Stufe bei 1.000-1.300°C und katalytischen Stufen bei 200-320°C, die eine Rückgewinnung von 95-99,5% erreichen, und einer Abgasbehandlungseinheit, die eine höhere Reichweite erreicht.Soure-Wasser-Entferner entfernen Ammoniak und Schwefelwasserstoff aus dem Prozesswasser, bevor es wiederverwendet oder entsorgt wird.
• Mischen, Veredeln und Qualitätskontrolle:Die letzte Methode ist das Mischen, und dort wird ein großer Teil des Gewinns einer Raffinerie erzielt oder verloren.leichte Naphtha und Oxygenaate, um das Oktan zu erreichenDiesel wird für Cetanzahl, Wolkenpunkt gemischt,Kaltfilterverschlusspunkt und SchwefelDas Brennstofföl wird für Viskosität und Schwefel gemischt. Grundöle und Wachse werden durch Hydrofinishing, Dexaxierung durch Lösungsmittel oder Katalysatoren und Ton oder Wasserbehandlung für Farbe und Stabilität verarbeitet.Asphalt wird durch Luftblasen oder durch Mischen von Vakuumrückständen mit einem Fluss hergestelltJedes Produkt muss mehrere Spezifikationen gleichzeitig erfüllen, weshalb das Mischen eher ein Optimierungsproblem als ein einfacher Mischvorgang ist.

Methode der Kohlenwasserstoffverarbeitung Familien Vergleichsmatrix

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen Trennung und Umwandlung bei der Kohlenwasserstoffverarbeitung?

A: Die Trennung verändert die Zusammensetzung eines Gemischs, ohne ein Molekül zu verändern.Adsorptions- und Membranprozesse sortieren alle vorhandenen Moleküle nach einer physikalischen Eigenschaft in GruppenDie Umwandlung verändert die Moleküle selbst, indem Kohlenstoff-Kohlenstoff- und Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen gebrochen und reformiert werden, wodurch Moleküle entstehen, die im Futter nicht vorhanden waren.Deshalb wird der Wert der Umwandlung zugenommen.Dies ist auch der Grund, weshalb die Umwandlung in Energie, Wasserstoff, Katalysator und Kapital mehr kostet.und warum Trennung immer der Umwandlung vorausgeht, da es keinen Sinn macht, ein ganzes Rohöl dem Cracken zu unterziehen, wenn nur der schwere Teil es braucht.

F: Warum benötigt eine Raffinerie so viele verschiedene Prozesse?

A: Weil Rohöl eine Mischung aus Tausenden von Verbindungen ist, die einen sehr weiten Siedebereich abdecken, und der Markt verlangt nur eine begrenzte Anzahl von Produkten in Proportionen, die nie dem Rohöl entsprechen.Ein typisches Rohöl könnte 20-45% atmosphärische und Vakuumrückstände ergebenDer Markt benötigt hauptsächlich Transportbrennstoffe, daher muss etwa ein Drittel des Fasses chemisch umgewandelt werden.Flüssigkeitskatalysisches Cracken kann Gasöl gut behandeln, aber Metalle und Asphalten nicht aufnehmen, während die verzögerte Koksierung den Rückstand aufnehmen kann, aber Kok und niedrigwertiges Naphtha erzeugt, die eine weitere Behandlung erfordern.Oktan- und Dampfdruck für BenzinDies ist ein wichtiger Faktor für die Entwicklung von Anlagen, die in der Lage sind, eine breite Palette von Prozessen durchzuführen.Jeder ist notwendig, weil kein einziger den gesamten Bereich abdeckt..

F: Welche Rolle spielt Wasserstoff bei der Verarbeitung von Kohlenwasserstoffen?

A: Wasserstoff ist das Reagenzmittel der modernen Raffination, das Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Metalle bei der Wasserbehandlung entfernt und in Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasser umwandelt, die getrennt werden können..Es sättigt Olefine und Aromate, verbessert Diesel-Cetan, Rauchpunkt, Farbe und Stabilität von Flugzeugbrennstoffen, unterdrückt die Koksbildung am Katalysator,Deshalb kann Hydrokraking Futter verarbeiten, das einen FCC-Katalysator schnell deaktivieren würde.Es ist ein Nebenprodukt der katalytischen Reformierung, so dass eine Raffinerie mit einem Reformierer eine interne Versorgung hat.von ein paar hundert Standard-Kubikfuß pro Barrel vor einer Generation auf 1Die meisten Raffinerien betreiben heute eine spezielle Wasserstoffanlage, die typischerweise Methandampf bei 800-900 °C reformiert.plus Druckschwing-Adsorption für die Reinigung über 990,9%.

F: Wie wird eine Verarbeitungsmethode für ein bestimmtes Futtermittel ausgewählt?

A: Vier Futtermittel-Eigenschaften bestimmen die Entscheidung. Der Siedebereich bestimmt, ob der Strom überhaupt destilliert werden kann oder einen Vakuumservice benötigt.Metalle wie Nickel und Vanadium, und Asphaltene bestimmt, ob ein Katalysator überleben kann: Der Hydroprozesskatalysator wird durch Metalle vergiftet und durch Asphaltene verstopft,so geht der Rückstand an einen Kokerer oder einen Hydrokraker mit gekochtem Bett und nicht an ein festes BettDie chemische Struktur bestimmt den Weg: ein paraffinischer Futter ist ein guter Reformer oder Dampfcrackerfutter, ein aromatischer ist besser für das Hydrokraken oder die Extraktion von Aromaten geeignet.Und Wasserstoffverfügbarkeit und Kosten bestimmen, ob eine Wasserstoffzugabe oder eine Kohlenstoffentnahme wirtschaftlich istDie Kohlenstoffabstoßung, wie beim Koksen, erzeugt niedrigwertiges Koks, während die Wasserstoffzugabe, wie beim Hydrokraken, ein hochwertiges Destillat erzeugt, Wasserstoff jedoch bei 150-350 Nm3 pro Kubikmeter Futter verbraucht.Die gewählte Konfiguration maximiert die Marge der gesamten Rohschiefer, nicht die, die für einen einzelnen Strom am besten geeignet ist.