Menu

Refineria
Port Arthur Texas

Què és una refineria de petroli?

Una refineria de petroli és una planta industrial, de la matèria primera d'oli mitjançant purificació i destil·lació sota pressió normal i buit en fraccions amb un definit interval d'ebullició transferit. El refinament addicional dels talls d'ebullició es fa mitjançant mètodes com l'extracció o els mètodes de neteja química. Per augmentar la qualitat dels productes, com el seu índex d'octà, es fan servir processos de conversió com la isomerització o el reformat catalític. A més, s'afegeixen additius als productes que milloren o suprimeixen certes propietats.

Què és una refineria de petroli?

S'obtenen productes de major valor, com ara gasolina, dièsel, gasoil o querosè. Per a la indústria química, es produeixen matèries primeres com el gas liquat de petroli, la nafta i el destil·lat mitjà. Les refineries de petroli solen ser grans complexos industrials la imatge dels quals està formada per extensos parcs de tancs, columnes de rectificació, sistemes de canonades i sistemes de bengala. Les refineries de petroli són considerades negocis intensius en energia. L'alta aportació energètica necessària (fins al 50% dels costos) per a la producció s'obté en part dels mateixos portadors d'energia primària, i se subministra com a energia elèctrica i energia tèrmica.

Quina és la primera matèria d'una refineria?

La matèria primera de les refeneries és el petroli. El petroli és una barreja d'hidrocarburs. Els més freqüentment representats són els alcans lineals o ramificats (parafines), els cicloalcans (naftens) i els aromàtics. Cada oli té una composició química específica, depenent de la ubicació, que també determina les propietats físiques com ara el color i la viscositat.

El petroli conté, en menor mesura, compostos de carboni que contenen nitrogen, oxigen o sofre, com ara amines, porfirines, mercaptans, tioèters, alcohols i quinones. A més, hi ha compostos de metalls com ferro, coure, vanadi i níquel., La proporció d'hidrocarburs purs varia considerablement. La proporció varia de 97% a només 50% per a olis pesats i betum. El contingut de carboni és entre 83 i 87%, el contingut d'hidrogen entre 10 i 14%. Altres elements del grup principal són entre 0.1 i 1.5%, el contingut de compostos metàl·lics és inferior a 1000 ppm.

Els olis crus típics difereixen segons el dipòsit. El West Texas Intermediate (WTI) és un cru lleuger, de baix contingut de sofre i lleuger d'alta qualitat de Cushing (Oklahoma). Un representant europeu és Brent Blend, un petroli cru dels 15 camps petroliers Brentsystem existents al Mar del Nord. El Dubai i Oman a l'Orient Mitjà es promou principalment per al mercat d'Àsia i el Pacífic. El Tapis de Malàsia és lleuger, Mines d'Indonèsia és un cru pesat de l'Extrem Orient.

Quins productes s'obtenen a una refineria?

Els productes acabats poden ser gasosos, líquids o sòlids. Percentatge, el rendiment d'una refineria moderna és aproximadament el 3% dels gasos liquats, com ara el propà i el butà. Al voltant del 9% són derivats del petroli (nafta) i 24% de la gasolina ( gasolina ). Els combustibles de major punt d'ebullició, com el combustible per a avions (querosè), representen el 4%, el combustible dièsel i el combustible lleuger fins al 21%, el combustible pesat un 11%.

Els components sòlids i d'alta viscositat, com el betum o el fueloil, són pesats al 3.5%, lubricantesal 1,5%. Al voltant del 2% es comptabilitza per altres productes o pèrdues. Depenent del grau de processament addicional, el consum propi de la refineria està entre el 5 i el 10% del petroli cru utilitzat. El MiRO, per exemple, té 16 milions de tones de capacitat de cru, que es processa en 14,9 milions de tones de productes finals, cosa que significa que l'autoconsum és al voltant del 7%.

Les quantitats de productes acabats depenen, d'una banda, dels tipus de petroli cru utilitzat i, de l'altra, de les plantes de processament disponibles a la refineria. Per tant, els olis crus "lleugers" contenen nivells relativament alts de productes lleugers, és a dir, de baixa densitat, com GLP, querosè, gasolina, dièsel. Els crus pesats contenen grans quantitats de productes pesats, com el fueloil pesat i el betum.

A les refineries modernes, alguns d'aquests components pesats es poden convertir en altres més lleugers, com el craqueig, perquè una refineria d'aquest tipus pugui processar més cru pesat.

Com funciona una refineria de petroli? 

L'oli extret dels dipòsits es tracta al lloc abans del transport a la refineria, essencialment per separació gruixuda de components indesitjables, com ara sediments i aigua. Després daquests passos inicials de processament, el petroli cru que es produeix ara es lliura a la refineria per vaixell o canonada. Aquí, la barreja líquida se separa en passos addicionals amb un procés de destil·lació especial en diferents fraccions i es processa en productes vendibles. La tecnologia està tan avançada avui que cap substància del petroli cru roman sense ús. Fins i tot es fa servir el gas de refineria produït com un subproducte indesitjable. S'usa directament als forns de procés com a portador d'energia o s'usa en el processament químic com a gas de síntesi.

Purificació / dessalinització del petroli

El petroli / petroli cru ja s'allibera al dipòsit de sorra i aigua. Per evitar la corrosió a l'equip, l'oli cru es dessala (fins a una salinitat <10 ppm), afegint-hi aigua, es produeix una emulsió d'oli cru i aigua. La sal es dissol a la fase aquosa d'aquesta emulsió. Després, l'emulsió es torna a separar en un dessalador electrostàtic, l'aigua salina es diposita al fons i s'alimenta a les plantes de tractament apropiades, i l'oli cru dessalat es bomba per a la destil·lació.

La refracció de l'emulsió es produeix a temperatures elevades d'aproximadament 130 ° C per disminuir la viscositat del cru i voltatges d'aproximadament 20 kV. Treballar a pressió elevada evita que els volàtils s'evaporin durant aquest pas del procés. L'emulsió d'oli i aigua també es pot trencar afegint productes químics adequats, anomenats demulsificadors.

Processament primari (destil·lació de petroli cru)

Després de dessalat, el cru s'escalfa en dues etapes. El preescalfament es fa en intercanviadors de calor mitjançant la recuperació de calor del producte vençut. El preescalfament màxim es realitza mitjançant forns fins a aproximadament 400 ° C. L'oli escalfat es purifica per rectificació en una columna de fins a 50 m d'alçada. Separats als seus components. El cru ingressa a la columna en un flux de dues fases (gasós / líquid).

El perfil de temperatura baixa cap a la part superior. Atès que la temperatura a l'embornal, és a dir, a la part inferior de la columna, és més alta i els components lleugers no poden condensar-se, continuen augmentant en forma gasosa.

A la part superior de la columna, gas i gasolina lleugera, anomenada nafta, inclosa, querosè, intermedi per avions propulsats per turbina (no s'ha de confondre amb l'anomenat "combustible d'avió ", l'AVGAS per avions ottmotorenen), combustible dièsel i combustible lleuger (Calefacció de gasoil i dièsel. -Stock) ia la part inferior - la part inferior de la columna - el residu atmosfèric (en anglès: Residu llarg). Aquesta primera rectificació té lloc a la pressió atmosfèrica i, per tant, s'anomena rectificació atmosfèrica.

El residu es redestil·la en una altra columna de rectificació a baixa pressió (generalment ~20 mbar) per descompondre'l en altres productes (veure destil·lació al buit). Cal una rectificació al buit perquè la longitud de la cadena dels hidrocarburs d'alt punt d'ebullició és més gran i, a altes temperatures, per sobre dels 400 °C, tendeixen a trencar-se tèrmicament en lloc de separar-se per destil·lació. Els productes de la destil·lació al buit són gasoil al buit i l'anomenat “residu curt”.

Mètode de conversió i barreja

Després del processament primari, es fa servir una varietat de processos d'acabat per eliminar els contaminants (sofre, nitrogen) i millorar la qualitat dels intermedis. Posteriorment, els productes finals, com la gasolina de motor, el Jet A-1, el combustible dièsel o els combustibles de diversos compostos intermedis/components barrejats entre si (cel·losies), que es produeixen en els processos de fabricació esmentats a continuació.

Hidrotractament

Els components de la destil·lació fraccionada (nafta, destil·lats mitjans, gasoils al buit) encara són rics en compostos de sofre. Aquests podrien enverinar els catalitzadors durant el processament posterior (reforma catalítica, veure més avall). La crema directa de productes no tractats (oli de calefacció) produiria SO 2 ambientalment perjudicial. A l'hidrotractament, els components a desulfurar es barregen amb hidrogen i s'escalfen a aproximadament 350ºC. La barreja calenta entra en un reactor ple de catalitzadors de níquel, molibdè o cobalt sobre alúmina que reacciona hidrogen amb els compostos de sofre, nitrogen i oxigen per produir sulfur d'hidrogen, amoníac i aigua.

Reformat catalític

El reformat catalític té com a objectiu augmentar l'octanatge de la nafta (rang d'ebullició ~70-180 °C) i produir hidrocarburs aromàtics. A més, l'hidrogen s'obté com un producte que es fa servir en els processos d'hidrotractament i hidrocraqueig. El reformat es realitza a aproximadament 500 ° C i, depenent del tipus de procés, de 3,5-40 bar. S'utilitzen catalitzadors bifuncionals (platí-estany o platí-reni, sobre òxid d'alumini clorat o zeolites).

Als centres metàl·lics del catalitzador, les reaccions d'hidrogenació/deshidrogenació es duen a terme preferiblement, mentre que els llocs àcids catalitzen les reaccions d'isomerització i de tancament de l'anell. Una reacció secundària indesitjable és la coquització del catalitzador mitjançant reaccions de polimerització i deshidrogenació. El coc s'elimina cremant el coc i després oxiclorant el catalitzador.

Isomerització

En la isomerització són n-alcans en iso-alcans convertits amb l'objectiu de millora d'octà o canviant el patró de substitució a l'aromàtic. Per tant, meta-xilè en o-ip isomeriza-xilè, ja que aquests per a la preparació d'anhídrid ftàlic o tereftalat de dimetiloser utilitzat Hi ha catalitzadors similars als de la reforma catalítica en ús. La reacció es duu a terme a temperatures més baixes, al voltant de 250 ° C i, per prevenir la desactivació del catalitzador per coquització, a una pressió parcial moderada d hidrogen d aproximadament 15 bar. A causa de les condicions moderades en comparació del procés de reformat catalític, les reaccions de craqueig i tancament de l'anell se suprimeixen en gran mesura.

Altres processos d'isomerització es refereixen a la conversió d'npentà en isopentano o de n- hexà a isohexà (millora del nombre d'octà, per exemple, procés d'Hysomer, procés PENEX).

Llogació

En la lloga són iso-alcans (isobutà) i alquens (n- i iso-) sota catàlisi àcida per formar de major pes molecular alt octanatge iso-alcans (C 7 -C 12 ) implementats. És així com reaccionen l'isobutè i l'isobutà. a. a 2,2,4-trimetilpentà (isooctà). Els reactius es fan reaccionar a la fase líquida en un excés d'alcà amb àcid sulfúric concentrat o àcid fluorhídric anhidre.

El temps de residència típic és de 10 a 15 minuts. A partir de llavors, les fases líquides se separen mitjançant la sedimentació de les fases. A l'anomenada iso-stripper, la iso-Alcano separat i tornat al procés (reciclat). El producte final acabat es coneix com a llogat. El procés és adequat si la refineria té vapor o catcracker i, per tant, pot subministrar els materials de partida per llogar.

Cracking

Hi ha tres grups principals de craqueig: tèrmic, catalític i hidrocraqueig.

Quan el craqueig tèrmic no hi ha catalitzadors. Com a resultat, es poden subministrar residus de la destil·lació del petroli, la qual cosa malmetria el catalitzador durant el craqueig catalític a causa del seu contingut de metalls pesants i sofre.

Quan visbreaking z. B. és el craqueig d'olis residuals pesats en temps de residència moderats i temperatures al voltant de 500 ° C amb l'objectiu de produir gasoil. El rendiment del gasoil (i més lleuger) és del voltant del 30% per al trencagels. La destil·lació posterior separa les fraccions volàtils.

En la coquització retardada, el coc de petroli es recupera mitjançant craqueig tèrmic dels residus de destil·lació al buit. Per a aquest propòsit, l'oli residual s'escalfa a aproximadament 500 ° C i es polvoritza en cambres de coquització, on es converteix en coc de petroli, hidrocarburs líquids i gasosos. Després del coc, el coc se separa mecànicament i, si cal, s'allibera de compostos volàtils en forns de calcinació a temperatures de 1200 °C.

No obstant això, la nafta, el gasoil o fins i tot els olis de gas hidrogenats al buit (Hydrowax, Hydrocracker BOttoms) també poden ser craquejats tèrmicament per l'anomenat craqueig a vapor d'etè, propè i aromàtics. per produir

Durant el craqueig catalític són silicats àcids com a catalitzadors, els materials de partida són atmosfèrica pesada oli de gas de petroli o gas de buit. Els productes són predominantment olefines de cadena curta i alcans.

Quan hidrocraqueig alcans de cadena llarga es converteixen en lalimentació dhidrogen en alcans de cadena curta. A més pressions parcials d'hidrogen, fins i tot els aromàtics s'hidrogenen i, per tant, es generen cicloalcans. L'educt utilitzat és predominantment gasoil al buit. La majoria dels compostos de sofre i nitrogen de la substància reaccionant a hidrogenar, per la qual cosa els volums substancials de H 2 S i NH 3 s'incorren.

Mètode de claus

Els procediments d'hidrotractament, hidrocraqueig i la necessària producció de gas de síntesi a partir d'oli pesat de produir quantitats considerables de H 2 S, que no poden ser simplement “cremats”. En el procés de Claus, el sulfur d'hidrogen resultant es crema de manera subestequiomètrica amb oxigen atmosfèric en un reactor. El SO 2 resultant es descompon amb H 2 S residual en sofre elemental i aigua.

La reacció inicialment incompleta es condueix a través de diverses etapes catalítiques a temperatures més baixes per completar la conversió.

En un altre procés (procés WSA, àcid sulfúric humit), l'àcid sulfúric es produeix directament a partir del sulfur d'hidrogen.

Protecció del medi ambient, seguretat laboral i seguretat de la planta

Els equips de procés, els tancs de tancs i els sistemes de canonades estan subjectes a àmplies mesures de seguretat. L'objectiu de la seguretat de la planta i la prevenció d'accidents és prevenir les pertorbacions i limitar els efectes de les pertorbacions que encara tenen lloc en les persones i el medi ambient.

Les instal·lacions per a la producció, l'emmagatzematge i l'extracció de petroli cru i els seus derivats requereixen un permís a Alemanya de conformitat amb la Llei federal de control d'immissió. Això requereix que les plantes es construeixin i operin dacord amb lestat de la tècnica. A més, cal seguir les normes tècniques aplicables. Els requisits per al maneig de substàncies contaminants de laigua sorgeixen de la Llei de Recursos Hídrics.

Història de les refineries

Les primeres refineries de petroli ja es van construir a principis de l'era de l'oli mineral, és a dir, a mitjans del segle XIX. La primera refineria va ser establerta el 1856 per Ignacy Łukasiewicz, l'inventor del llum de querosè, a Ulaszowice (Polònia). Després que va ser destruït per un incendi, es va construir una altra refineria més moderna a Chorkówka. Molt ràpidament, els olis luminiscents derivats del petroli van començar a reemplaçar els combustibles per a làmpades que fins ara s'havien obtingut dels greixos animals, en particular Waltran, per a això primer era necessari un tractament del petroli cru per destil·lació.

La destil·lació del petroli recuperat es va fer de manera molt senzilla. Per a aquest propòsit, es va omplir un bullidor de coure amb aproximadament 750 litres d'oli i es va bullir el contingut del bullidor. Els vapors resultants es van passar mitjançant un sistema de tubs de refredament on es van condensar. D'aquesta manera, el petroli, que es feia servir per a il·luminació en els llums de querosè, va guanyar. El residu de quitrà que quedava a la caldera es va eliminar com a residu.

L'explotació d'altres productes derivats del petroli, i en particular la ràpida propagació dels motors de combustió interna després de la Primera Guerra Mundial, no només va requerir la construcció de moltes refineries noves, sinó que també va conduir a un desenvolupament ràpid del procés de refineria .

Com a moltes altres indústries, els requisits per a una refineria, i en particular per als productes, han canviat amb els anys. Bàsicament, aquí està ladaptació de lespecificació del producte a la trucada, que ha canviat a causa de les lleis (medi ambient i salut). Per exemple, el contingut de sofre permès a la majoria dels combustibles i també del combustible per a calefacció va disminuir.

Autor:

Data de publicació: 30 de octubre de 2018
Última revisió: 30 de octubre de 2018