На слуху информация о том, что из нефти делают чуть и не все, что нас окружает: бензин, масла, пластики, асфальт, каучуки, резину, лекарства. Давайте разберемся как происходит переработка нефти и получение огромного числа новых веществ.

Поговорим о процессе добычи и переработки нефти.

Как добывают нефть? Добывают нефть из подземных газонефтяных залежей. Для этого, прорубается скважина. Поначалу нефть буквально фонтанирует из скважины, но потом, как правило, ее выкачивают оттуда специальными насосами – качалками. При разработке залежей происходит добыча нефти и природного газа. Природный газ идет по газопроводу к местам потребления, а нефть при добыче проходит через специальные газосепараторы, где из нее выделяют, так называемые, попутные нефтяные газы (ПНГ), воду и механические примеси – первичная сепарация нефти. Попутные нефтяные газы частично сжигают на факелах, ну ответственные нефтедобывающие компании продают их газоперерабатывающим заводам.

Далее нефть поступает на нефтеперерабатывающие заводы, где ее в специальных ректификационных колоннах разделяют на несколько фракций в зависимости от температуры кипения - легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут.

Нефть нагревают до определенной температуры и вещество с данной температурой кипения начинает испаряться, поднимается вверх по колонне, охлаждается и стекает по трубам на дальнейшую переработку – как в самогонном аппарате.

В ходе дальнейшей очистки получают бензины разных видов, керосин, дизель и мазут.

Кроме того, бензин может участвовать в реакциях пиролиза для получения мономеров. Об этом подробнее в соответствующей части статьи ниже.

Мазут, после процесса вакуумной дистилляции, разделяется на фракции: минеральное масло (идет на производство моторных масел, косметики, вазелина, солидола), парафин, церезин и гудрон, который используется при производстве битума для асфальта.

Что такое попутные газы?

Как получают попутные газы мы уже разорались. Для нефтяников – это просто мусор, некие побочные продукты, которые необходимо утилизировать. Для того, чтобы эти газы попали на газоперерабатывающий завод нужны дополнительные технологии, инфраструктура. Многие нефтедобывающие предприятия не хотят этим заморачиваться – и попросту сжигают это ценное сырье на факелах. Еще в прошлом столетии высокие трубы с горящими попутными газами – факела, были на всех разрабатываемых месторождениях.

Некоторые компании предпочитают закачать эти газы обратно в скважину, чтобы поднять в ней давление. Тогда нефть и природный газ будут подниматься выше, что облегчит их добычу.

Другие компании организуют поставку попутных газов на газоперерабатывающие заводы, где их разделяют на сухой отбензиненный газ, иначе СОГ (это метан и этан), и ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов). Сухой газ поступает по магистральному трубопроводу для использования, как и природного газа, в наших квартирах и на предприятиях. А вот ШФЛУ подвергают газофракционированию, основанному на том, что у каждого вещества, содержащемся в ШФЛУ, своя температура кипения (как было описано ранее фракционирование нефти).

В результате газофракционирования получают сжиженные углеводородные газы (СУГ) - пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан, изобутан-изобутилен, и др. Про пропан и бутан вы наверняка слышали – ими заправляют газовые баллоны для сел или используют в качестве автомобильного топлива. Но большая часть этих газов, как и другие СУГ будут использованы для получения мономеров.  

Крупнейшей в России компанией, которая занимается в том числе и переработкой попутных нефтяных газов является ПАО «СИБУР Холдинг».

Что такое мономеры и зачем они нужны?

Мономеры – это простые вещества, которые в дальнейшем можно собрать в нужные промышленности сложные полимерные цепочки. К мономерам относятся: этилен, пропилен, бутадиен, бутилены, фенол.

Мономеры получают в процессе пиролиза - под высоким давлением и при высокой температуре в пиролизной печи газы, полученные из природного и попутного газа, и бензины разлагаются на более простые молекулы. После пиролиза полученные мономеры фракционируют на отдельные компоненты и отправляют на полимеризацию.

Кроме того, мономеры можно получить дегидрированием – удалением из сложной химической формулы исходного газа нужного количество водородных групп. Например, если у пропана C3H8 при помощи катализаторов забрать H2, то получим пропилен C3H6.

В процессе полимеризации происходит соединение мономеров в длинные цепочки – полимеры, иначе высокомолекулярные соединения.

Из этилена получают полиэтилен. Из него делают пленки, пластиковые пакеты, стаканчики, синтетические нити, полиэтиленовые трубы, изоляция металлических трубопроводов, кабелей, бытовые товары, упаковка и пр. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности используется при производстве касок, бронепанелей.

Из пропилена получают полипропилен. Из него тоже делают пленки, но эти пленки легко рвутся по месту разрыва, но при этом они более прочные, выдерживают большие нагрузки, если целые. Например, пленка от сигаретных пачек. Из него делают бытовые товары, изоляции, упаковочные материалы (например, БОПП-пленки) и пр.

Полипропилен более легкий по сравнению с полиэтиленом. Более прочный, более твердый, имеет более высокую температуру плавления (у полиэтилена 103-137 по Цельсию, у полипропилена 130-171 по Цельсию). В то же время, на морозе полипропилен становится более хрупким в отличие от полиэтилена.

Из этилена и бензола получают стирол, а потом полистирол. Вспененный полистирол, пенополистирол, или пенопласт, знают многие – он встречается в коробках с техникой и в строительстве. Из полистирола делают баночки для йогуртов, коробки для DVD-дисков, пищевая упаковка, корпусы бытовой техники, телефонов, пластиковые одноразовые стаканчики, тарелки. Полистирол устойчив к ударам, к низким и высоким температурам.

Из этилена получают винилхлорид, а потом поливинилхлорид (ПВХ). Из него делают профили для металло-пластиковых окон, напольные и настенные покрытия, пленки (часто самолипнущие пленки для упаковки продуктов сделаны именно из ПВХ), трубы, упаковки, кожезаменители, пластикаты для кабелей.

Из бутадиена, изопрена, изобутилана делают синтетические каучуки. Используется в резиновой жвачке, обуви, различном оборудовании, из них делают автомобильные шины, кровельные материалы и прочие резинотехнические изделия.

В результате сложной цепочки реакций из этилена получают полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Из него делают пластиковые бутылки и синтетические волокна, такие как полиэфир.

Кроме того, из мономеров получают широкий спектр продуктов органического синтеза:

• Моноэтиленгликоль (МЭГ). Он входит в состав антифризов и незамерзающих жидкостей.
• Бутиловые спирты применяются в качестве растворителей, основ для композиций в лакокрасочной промышленности, при производстве смол и пластификаторов.
• Фенол используют при производстве фенолформальдегидных смол - пластмасс, применяемых, например, при изготовлении древесно-стружечных плит (ДСП) и бильярдных шаров. Кроме того, в результате ряда химических реакций из него получают Ацетилсалициловую кислоту или Аспирин, и используют в ряде других медицинских средств.

Источники: В. Р. Зайлалова учебное пособие по курсу «Химия нефти и газа». © Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2014

Интернет