Особенности переработки тяжелой нефти

В России разрабатываются и внедряются технологии направленные на переработку тяжелой нефти и получение продукции высокого качества. Какие же особенности тяжелой нефти вызывают необходимость разработки принципиально новых технологий для ее переработки?

На все аспекты переработки тяжелых нефтей влияет присутствие высокой концентрации гетероатомных соединений.

Гетероатомные соединения — органические вещества, в состав которых входят, кроме атомов углерода и водорода, атомы серы, кислорода, азота и других элементов.

Сера и азот

Сера содержится в больших количествах, но ее довольно легко удалить. Существует множество катализаторов, удаляющих до 90 % серы.

Азот удалить сложнее, чем серу, а количество катализаторов, предназначенных для его удаления, не так много.

Если азот и серу не удалять, есть вероятность выбросов вредных оксидов азота и серы при переработке нефти и потреблении нефтепродуктов.

Металлы

Нефти содержат некоторое количество металлов, особенно — никель и ванадий. В тяжелой нефти их концентрация повышена за счет присутствия в виде солей или металлопорфиринов (металлоорганических соединений). При этом, эти компоненты сложно удалить.

Основное количество металлов исходной нефти концентрируется в остатке перегонки. Исключение составляют соединения, которые в условиях перегонки могут оказаться летучими и перейти в высококипящие дистилляты.

Как известно, металлы отравляют катализаторы процессов удаления серы, азота и др., поэтому ведется активная работа по разработке катализаторов, способных выдерживать высокие концентрации металлов.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Перевод кинематической вязкости в динамическую

Высокомолекулярные компоненты

Высокомолекулярные компоненты могут находиться растворенными в жидкой фазе при добыче нефти. Затем они во время переработки выпадают в виде твердой фазы (например асфальтены).

В каталитических процессах эти компоненты отлагаются на поверхности катализатора, что приводит к закупориванию пор и снижению его активности.

Проблемы переработки тяжелого сырья можно связать с химическими свойствами, а также количеством сложных и высококипящих компонентов сырья.

Асфальтены — сложные высокомолекулярные соединения нефти, затрудняющие ее переработку и транспортировку.

В асфальтенах содержится основная часть металлов. Удаление этого компонента позволит снизить концентрацию металлов в тяжелых нефтях. Такой подход даст возможность проводить дальнейшие технологические процессы переработки, такие как гидрокаталитические, без вредного влияния металлов.

Гидрокаталитические процессы

Деактивация катализатора имеет два механизма:

  1. Быстрое отложение кокса
  2. Последующее нарастание отложений металлов до полной закупорки устьев пор катализатора

Гидрокаталитические процессы переработки тяжелого сырья характеризуются быстрым образованием кокса. Кокс является серьезной проблемой, поскольку снижает активность катализатора и откладывается на теплообменных поверхностях оборудования, снижая их производительность. Время образования кокса может составлять от нескольких часов, а количество до 25% по массе от исходной массы катализатора.

Дальнейшая деактивация катализатора отложениями металлов протекает медленнее. Резкое падение активности происходит с началом закупорки пор.

Для увеличения продолжительности работы катализатора температуру процесса постоянно увеличивают. При полной потере активности катализатора цикл работы прекращают.

Транспортировка

Высокомолекулярные компоненты являются главной причиной проблем, возникающих при хранении и транспортировке нефти. Образование и отложение твердых веществ влияют на ее свойства, такие как например вязкость.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Условная вязкость

Вязкость — важнейший параметр при транспортировке. Вязкость тяжелого сырья увеличивают высокомолекулярные компоненты, которые содержатся в нем в значительных количествах. Поэтому хранение и транспортировка тяжелого сырья является более сложной задачей по сравнению с легкой нефтью.

Матричная нефть

В конце 1980-х годов при исследовании образцов нефти Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения привело к открытию нового вида углеводородного сырья, названного «матричной нефтью».

Матричная нефть – это тяжелое углеводородное сырье, связанное с плотной и пористой частью породообразующей матрицы.

В состав матричной нефти входят углеводородные и неуглеводородные соединения, содержится высокая концентрация высокомолекулярных компонентов (асфальтенов, смол, парафинов, масел), микроэлементов, металлов, сорбированных метана, этана, пропана, бутана, жидких углеводородов.

Схема переработки матричной нефти (РГУ нефти и газа)

Добавить комментарий