Quali sono i metodi di lavorazione degli idrocarburi: separazione, conversione e trattamento

Quali sono i metodi di lavorazione degli idrocarburi: separazione, conversione e trattamento

Meta titolo di destinazione:Metodi di lavorazione degli idrocarburi: separazione, conversione e trattamento

Meta descrizione del bersaglio:Il trattamento degli idrocarburi utilizza quattro famiglie di metodi: separazione fisica, conversione termica e catalitica, trattamento chimico e miscelazione.

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Rispondendo alla domanda fondamentale:Quali sono i metodi di lavorazione degli idrocarburi?La lavorazione degli idrocarburi è organizzata in quattro famiglie di metodi: la separazione divide la miscela con mezzi fisici senza cambiare le molecole,principalmente per distillazione a 1-3 bar in una colonna atmosferica con punta a 350-400°C, e sotto vuoto a 25-100 mbar per le frazioni pesanti. La conversione modifica le molecole stesse, sia termicamente a 450-540°C in coke, visbreaking e cracking a vapore,o cataliticamente a 350-540°C in cracking catalitico a fluido, idrocracking, reforming, alchilazione e isomerizzazione, o con idrogeno a 300-450°C e 30-200 bar in idrotrattamento e idrocracking.recupero caustico e di zolfo- la miscelazione e la rifinitura combinano i flussi in prodotti vendibili secondo le specifiche.e la combinazione scelta determina se un greggio che produce un residuo del 20-45% diventa principalmente olio combustibile o principalmente carburante per il trasporto.

1Metodi di separazione

La separazione sfrutta le differenze di volatilità, solubilità, adsorbenza o dimensioni molecolari e viene sempre prima:

• Distillazione:La spina dorsale di ogni raffineria e impianto di gas. Il greggio viene riscaldato a 350-400 °C in un riscaldatore a fuoco e infilato in una colonna atmosferica con 30-60 vassoi, dove le frazioni vengono estratte per intervallo di ebollizione:GPLLa temperatura di fondo della colonna è limitata a circa 350-400°C, poiché la craccazione e la cokeazione termica iniziano al di sopra di tale temperatura.quindi il residuo viene riscaldato e scintillato nuovamente in una colonna a vuoto a 25-100 mbar, che abbassa i punti di ebollizione di 150-200°C e consente di separare l'olio gassoso sotto vuoto e i residui sotto vuoto senza decomposizione.il greggio è precaldo dai reflussi circolanti e dai flussi di prodotti, e un moderno treno di pre riscaldamento recupera il 60-75% del calore che altrimenti sarebbe perso.
• Assorbimento, stripping ed estrazione:Quando i punti di ebollizione sono troppo vicini per la distillazione, o quando è necessario rimuovere un componente specifico, vengono utilizzati altri metodi di equilibrio.come in un contattore di amine in cui solforato di idrogeno e anidride carbonica vengono assorbiti dal gas a 35-50°C e rigenerati a 105-125°CLo stripping è l'opposto, utilizzando il vapore per rimuovere i componenti volatili, come in una stripping acida o una stripping laterale su una colonna grezza.L'estrazione liquido-liquido dissolve selettivamente una classe di molecole da un'altra, ed è utilizzato per separare gli aromatici dalle paraffine con solventi quali il sulfolano o il furfuralo, per produrre benzene, toluene e xilene di alta purezza,e per estrarre le basi dell'olio lubrificante con N-metilpirrolidone o furfuralo per migliorare l'indice di viscosità e la stabilità di ossidazione.
• Adsorbimento e separazione a membrana:L'assorbimento utilizza una superficie solida con affinità selettiva ed è il metodo di scelta per le fasi finali di lucidatura.Setazione molecolare dei gas secchi e dei liquidi a meno di 1 ppm di acqua prima della lavorazione criogenica, perché a -100°C l'acqua residua congela e blocca gli scambiatori.e separare il paraxilene in un letto mobile simulato. membrane separate dalla combinazione di solubilità e diffusività attraverso una pellicola polimerica e utilizzate per la rimozione dell'anidride carbonica dal gas naturale,per il recupero dell'idrogeno dai flussi di depurazione dei gas di raffinazione e dell'idrocracker, e per il recupero dei vapori dai terminali di carico.Le membrane non hanno parti mobili e una piccola impronta, ma richiedono un pretrattamento per evitare impurezza e sono più adatte alla separazione a granello piuttosto che a profonda separazione.
• Separazione di fase e controllo del punto di rugiada:Prima di ogni lavorazione, il flusso o l'alimentazione del pozzo deve essere diviso in gas, liquido idrocarburico e acqua.e sono seguiti da coalescenti elettrostatici e desalters che riducono il contenuto di sale del greggio a meno di 1-3 PTB prima che entri nella colonna atmosferica, perché il sale idrolisi in acido cloridrico e corrode il sistema aereo.che richiede in genere un punto di rugiada di idrocarburi inferiore a circa -5 a 0 °C alla pressione di consegna, un punto di rugiada dell'acqua inferiore a -10°C, solfuro di idrogeno inferiore a 4 ppm, anidride carbonica inferiore al 2-3% e nessun liquido libero, ottenuto mediante raffreddamento,controllo della disidratazione del glicolo e del punto di rugiada degli idrocarburi mediante refrigerazione o espansione Joule-Thomson con separatore a bassa temperatura.

2Metodi di conversione, trattamento e finitura

Una volta separati, i flussi vengono convertiti in molecole di valore superiore, puliti dalle impurità e mescolati secondo le specifiche:

• Conversione termica:Il solo calore rompe i legami carbonio-carbonio mediante un meccanismo di radicali liberi.petrolio e coke di petrolioIl visbreaking è una forma più lieve a 450-500°C con un breve tempo di permanenza.riducendo la viscosità del residuo di 5-20 volte in modo da poterlo miscelare in olio combustibile con meno diluenteIl cracking a vapore è il più caldo di tutti, a 750-870°C con un tempo di permanenza inferiore a un secondo, e non si tratta di un processo di raffinazione, ma di un processo petrolchimico, che produce etilene, propilene e butadiene.Il problema di progettazione comune in tutti e tre è la deposizione di coke nei tubi di riscaldamento, gestito da velocità elevata, iniezione di vapore e attento controllo della temperatura del tubo metallico.
• Conversione catalitica:I catalizzatori consentono la conversione a temperatura più bassa con una selettività molto migliore.ed è il principale produttore di benzina della raffineriaL'idrocracking combina la cracking con l'idrogenazione a 350-450°C e 100-200 bar, convertendo il 30-90% del gasolio in gasolio e carburante per aerei di alta qualità senza olefine o zolfo.La riforma catalitica aumenta l'ottano della nafta pesante da circa 40-60 a 95-105 a 480-525 °C rispetto al platino-renioL'alchilazione combina olefine leggere con isobutano a 5-20°C utilizzando acido solforico o fluoridrico per produrre alchilati,il componente della miscela di benzina più alto ottano e più pulitoL'isomerizzazione converte le paraffine normali in paraffine ramificate a 120-250°C su un catalizzatore di allumina clorurata o zeolitica.e l'etereficazione e la polimerizzazione convertono le olefine leggere in ossigenati ad alto ottano e benzina.
• Trattamento e recupero dello zolfo:L'idrotrattamento elimina zolfo, azoto, ossigeno, metalli e olefine a 300-400°C e 30-100 bar sul catalizzatore cobalto-molibdeno o nichel-molibdeno,convertendoli in solfuro di idrogeno, ammoniaca e acqua; è ciò che consente di utilizzare il gasolio a basso contenuto di zolfo al di sotto di 10 ppm.dietanololamina o dietanololamina metilicaIl trattamento caustico e il trattamento Merox rimuovono i mercaptani dal GPL e dalla nafta, trasformandoli in dissulfuri o estraendoli.Il solforato di idrogeno recuperato viene convertito in zolfo elementare in un impianto Claus, con uno stadio termico a 1.000-1.300°C e uno stadio catalitico a 200-320°C, raggiungendo un recupero del 95-99,5%, e un'unità di trattamento dei gas di scarico per raggiungere livelli più elevati.Le apparecchiature per la rimozione dell'acqua acida rimuovono l'ammoniaca e il solfuro di idrogeno dall'acqua di processo prima di riutilizzarla o scaricarla.
• Miscelazione, finitura e controllo della qualità del prodotto:Il metodo finale è la miscelazione, e è dove gran parte del profitto di una raffineria viene fatto o perso.nafta leggera e ossigenati per raggiungere l'ottanoLa pressione del vapore, lo zolfo, il benzene, gli elementi aromatici e le olefine sono limitati simultaneamente, utilizzando un ottimizzatore online e analizzatori in linea.punto di blocco del filtro a freddo e zolfoL'olio di combustibile viene miscelato per ottenere viscosità e zolfo; gli oli di base e le cere vengono finiti con l'idrofinitura, la deossidazione con solventi o catalistici e l'argilla o il trattamento idrotrattamento per ottenere colore e stabilità.L'asfalto viene prodotto soffiando l'aria o mescolando residui di vuoto con un flussoOgni prodotto deve soddisfare più specifiche contemporaneamente, motivo per cui la miscelazione è un problema di ottimizzazione piuttosto che una semplice operazione di miscelazione.

Metodo di lavorazione degli idrocarburi Famiglie Matrice di confronto

Domande frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra separazione e conversione nella lavorazione degli idrocarburi?

R: La separazione cambia la composizione di una miscela senza cambiare alcuna molecola.adsorbimento e membrana processi tutti i tipi di molecole esistenti in gruppi da una proprietà fisicaLa conversione modifica le molecole stesse rompendo e riformando i legami carbonio-carbonio e carbonio-idrogeno, producendo molecole che non erano presenti nel mangime.Ecco perché la conversione è dove viene aggiunto valore- un barile di residui di vuoto di valore molto inferiore al gasolio diventa molecole di gasolio solo attraverso la conversione.e perché la separazione precede sempre la conversione, poiché non ha senso sottoporre un intero greggio a condizioni di cracking quando solo la frazione pesante ne ha bisogno.

D: Perché una raffineria ha bisogno di tanti processi diversi?

R: Perché il greggio è una miscela di migliaia di composti che coprono un'ampia gamma di ebollizione, e il mercato richiede un ristretto insieme di prodotti in proporzioni che non corrispondono mai al greggio.Un tipico greggio potrebbe produrre 20-45% di residui atmosferici e di vuotoIl mercato richiede principalmente combustibile per il trasporto, quindi circa un terzo del barile deve essere convertito chimicamente.Il cracking catalitico a fluido gestisce bene l'olio di gas, ma non può prendere metalli e asfaltini, mentre la cokeazione ritardata può prendere il residuo, ma produce coke e nafta di basso valore che richiedono un ulteriore trattamento.ottano e pressione di vapore per la benzina, cetano e flusso di freddo per il gasolio, limiti di zolfo per entrambi, quindi le fasi di trattamento e miscelazione si moltiplicano.ciascuna necessaria perché nessuna copre l'intero intervallo.

D: Che ruolo ha l'idrogeno nella lavorazione degli idrocarburi?

R: L'idrogeno è il reagente che consente la raffinazione moderna. Rimuove zolfo, azoto, ossigeno e metalli nel trattamento idrotrattamento, convertendoli in solfuro di idrogeno, ammoniaca e acqua che possono essere separati.Satura le olefine e gli aromatici, migliora il cetano diesel, il punto di fumo, il colore e la stabilità del carburante jet.per questo l'idrocracking può elaborare dei dati che disattiverebbero rapidamente un catalizzatore FCCE' un co-prodotto della riforma catalitica, quindi una raffineria con un riformatore ha un approvvigionamento interno.da poche centinaia di piedi cubi standard per barile una generazione fa a 1La maggior parte delle raffinerie ora dispone di un impianto dedicato all'idrogeno, in genere di riformazione del metano a vapore a 800-900 °C,più adsorbimento a oscillazione a pressione per depurazione superiore a 990,9%.

D: Come si sceglie un metodo di trasformazione per un dato mangime?

R: Quattro proprietà dell'alimento determinano la decisione. Il range di ebollizione determina se il flusso può essere distillato o se ha bisogno di un servizio a vuoto.metalli come il nichel e il vanadio, e asfalteno, determina se un catalizzatore può sopravvivere: il catalizzatore di idroprocessamento è avvelenato da metalli e bloccato da asfalteno,quindi i residui vanno in una cottatrice o in un idrocracker a letto bollito piuttosto che in un letto fissoLa struttura chimica determina il percorso: un mangime paraffinico è un buon riformatore o mangime per cracker a vapore, uno aromatico è più adatto all'idrocracking o all'estrazione per gli aromatici.E la disponibilità e il costo dell'idrogeno determinano se un'aggiunta di idrogeno o una via di rigetto del carbonio sia economicaIl rifiuto di carbonio, come nella cokeazione, produce coke di basso valore, mentre l'aggiunta di idrogeno, come nell'idrocracking, produce distillati di alto valore ma consuma idrogeno a 150-350 Nm3 per metro cubo di mangime.La configurazione scelta è quella che massimizza il margine su tutta la lamiera grezza, non quello che è meglio per un singolo flusso.