Что такое нефтяная фракция

Керосиновая фракция (бывший ТТП)

Керосиновая фракция (бывшее ТТП) – это фракция прямой атмосферной перегонки нефти с границами кипения от 120 до 315 °C.

Фракционный (химический) состав

Керосиновая фракция нефти выкипает при температуре 120-315 °C, относится к средним фракциям (также существуют легкие (до 200 °C) и тяжелые (более 300 °C). В составе присутствуют углеводороды, содержащие от 9 до 16 углерода:

Конкретный углеводородный состав и качество керосиновой фракции зависит от свойств природной нефти, используемой при производстве:

Основные характеристики керосиновой фракции:

Способы получения

Керосиновая фракция является продуктом разделения нефти, получается при выкипании в определенном интервале температур (120-315 °C). Сырье подвергается фракционированию (разгонке). В дальнейшем при постепенном нагревании отдельные компоненты отгоняются в порядке возрастания температуры их кипения. Начало выкипания керосиновых фракций приходится на 120 °C, а конец – на 315 °C.

Способы (область) применения

Керосиновые фракции – дефицитный нефтепродукт, имеющий большое количество потребителей. Ввиду высокой концентрации изопарафинов и низкого уровня бициклических ароматических углеводородов продукт выступает высококачественным реактивным топливом, используемым для воздушно-реактивных и газотурбинных двигателей. Керосиновая фракция отвечает строгим требованиям, предъявляемым к подобному горючему:

После облагораживания на специальных установках гидроочистки темная керосиновая фракция может использоваться не только как реактивное топливо, но и как осветительный керосин или составляющая дизельного топлива. В ходе очистки уменьшают количество серы, непредельных углеводородов и других примесей, что способствует повышению качества нефтепродукта. За счет этого гидроочищенные керосиновые фракции могут использоваться в качестве горючего.

Низкотемпературные свойства реактивных топлив в большей степени определены содержанием парафиновых углеводородов. При одно и том же количество атомов углерода они обладают более высокой температурой застывания, нежели ароматические и нафтеновые.

В основе реактивных топлив обычно содержится керосиновая фракция, выкипающая при температуре 140-300 °C. Они различаются по относительному содержанию каждого класса углеводородов: алканов (парафиновых), алкилароматических и алициклических (нафтеновых). Последние содержатся в реактивных топливах Т-6 и Т-8B. Алканы преобладают в РТ и Т-8. Наиболее очищенным реактивным топливом считаются керосиновые фракции, выкипающие при 150-280 °C и очищенные от сернистых соединений.

Другие сферы применения:

Возможности применения керосиновой фракции, выкипающей при разных температурах:

Особенности транспортировки и хранения

Для хранения используют специализированные вертикальные резервуары подземного и надземного типа. Транспортировку осуществляют автоцистернами или железнодорожным транспортом.

Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)

Как другие виды нефтепродуктов керосиновые фракции должны соответствовать требованиям ГОСТ 2177-99. При производстве реактивного топлива необходимо соблюдать нормативы ГОСТ 10227-2013.

Источник

Разница между тяжелыми и легкими дистиллятами нефти

Тяжелые и легкие фракции перегонки нефти — это многокомпонентная непрерывная смесь гетероатомных соединений и углеводородов. Другое название — дистилляты. Они образуются при разделении нефти на компоненты с менее сложным составом. Данный процесс называют фракционированием — он позволяет получить сырье для производства широкого спектра других нефтепродуктов.

Что такое дистиллят нефти

Дистилляты нефти представляют собой результат многостадийного разделения на фракции, которые имеют разные интервалы выкипания. Разделение может происходить простым и более старым способом — методом дистилляции, или с помощью более современной технологии — ректификации.

Любой дистиллят перегонки нефти не является товарным продуктом. Для поставки потребителю фракции подвергают дальнейшей переработке, например, очистке. Все дистилляты делятся на 3 группы:

Состав фракций определяется месторождения, на котором добывалось сырье. В нефти могут присутствовать алифатические, ароматические, ациклические углеводороды. В большинстве случаев в составе наблюдаются их комбинации. В зависимости от сырья могут получаться ароматические, ациклические или алифатические дистилляты нефти.

Процесс разделения нефти на фракции

Сам процесс перегонки происходит в ректификационных колоннах. Сырье, подлежащее дистилляции, нагревается до определенной температуры. В результате начинается испарение, а образовавшийся газ поступает в трубопровод, где охлаждается и конденсируется на стенках. Капли собираются и образуют дистиллят.

Как происходит перегонка нефти

На каждой стадии процесса разделения нефти на фракции получаются 2 продукта:

Типы дистиллятов прямой перегонки нефти зависят от того, каким способом происходит переработка сырья. Наиболее распространены топливный и топливно-масляный варианты. В первом случае выделяются следующие фракции с определенной температурой выкипания:

При топливно-масляном варианте перегонки получают топливные дистилляты и мазут. Последний отправляют на вакуумную перегонку, которая дает масляный дистиллят и тяжелый остаток гудрон. Чтобы увеличить выход масляного дистиллята, гудрон дополнительно смешивают с мазутом и тоже подвергают вакуумной перегонке.

Масляную фракцию очищают и используют для производства смазок и товарных масел. Остаточным продуктом при вакуумной перегонке выступает сырье для производства битума, который активно применяется в строительной сфере.

Тяжелые дистилляты

Тяжелые фракции нефти еще называются темными нефтепродуктами. В их составе содержится много механических примесей, смол, аморфных и окрашивающих компонентов, чем обусловлен темный, часто почти черный цвет.

Какие фракции нефти относятся к тяжелым:

Мазут получают путем выделения из нефти газойлевых, керосиновых и бензиновых фракций. Нефтепродукт выступает остатком после их выкипания, образуется при температуре 350-360 °C.

Как выглядит мазут

В составе мазута содержится много примесей: смол, органических соединений с микроэлементами, включая металл и неметаллы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca, Ti, Hg, Zn и др.). Из углеводородов преобладают асфальтены, карбены и карбоиды. Ввиду высокой вязкости мазут применяется как жидкое топливо. В соответствии с ГОСТом нефтепродукт делится на флотский и топочный. Первый является неотъемлемой частью работы судоходного транспорта. Топочный широко применяется на ТЭЦ.

Мазут служит сырьем для выделения масляных фракций. Для этого нефтепродукт подвергают вакуумной перегонке, поскольку тяжелые фракции невозможно перегнать при атмосферном давлении. В результате получают не только технические масла, но и парафины, церезины и тяжелый остаток – гудрон.

Самой тяжелой фракцией нефти является гурон. Он получается после завершения процесса перегонки и выделения всех фракций. Температура выкипания достигает 500 °C (в зависимости от природы нефти могут быть значения от 450 до 600 °C). Около 95% гудрона составляют парафин и нафтен, 3% — асфальтен, 2% — смолы. Также в составе содержатся почти все присутствующие в нефти металлы. Этим объясняются очень вязкая консистенция и черный цвет. Плотность нефтепродукта достигает 950-1030 кг/м3.

Гудрон имеет блескую поверхность

Основная сфера применения гудрона — дорожное строительство. Нефтепродукт служит сырьем для производства битума, из которого изготавливают кровельные материалы, включая мягкую черепицу, рубероид, линокром и пр. Кроме кровельных, выпускаются строительный и дорожный битумы. Не меньшее распространение гудрон получил в производстве кокса.

Легкие дистилляты

Легкие дистилляты нефти — это фракции, которые обладают высокой степенью очистки, что обеспечивает им повышенное качество. Иначе еще называются светлыми нефтепродуктами. Все потому, что ввиду высокого качества очистки имеют оптические свойства, близкие к прозрачным.

Легкие фракции нефти в сравнении с тяжелыми:

К легким фракциям перегонки нефти относятся:

Средние дистилляты нефти:

Самая легкая фракция нефти — это петролейный эфир, получаемый из попутных нефтяных газов и газоконденсата. Именно он выделяется одним из первых. Продукт представляет собой бесцветную жидкость, состоящую преимущественно из n-пентана и n-гексана, без бензола и других истинных эфиров в составе.

Фракция выкипает при температуре до 100 °C: легкая — при 40-70 °C, тяжелая — при 70-100 °C. плотность достигает 650-695 кг/м3. Особенность петролейного эфира заключается в том, что он сразу испаряется при невысокой температуре. Нефтепродукт используют как растворитель при экстракции углеводородов, нефти, битумиоидов из горных пород, а также как топливо для каталитических горелок и зажигалок. Эфир помогает растворять жиры, масла, смолы и другие углеводородные соединения.

Петролейный эфир имеет очень светлый оттенок

Фракция бензина выкипает при температуре от 40 до 225 °C. В составе преобладают алифатические углеводороды C5–C12, в том числе разветвленные и неразветвленные алканы. Для фракции характерно высокое содержание ароматических углеводородов — толуола и метаксилола.

Основное назначение бензиновой фракции — производство топлива для двигателей внутреннего сгорания. Дополнительно фракция используется в качестве сырья в нефтехимической промышленности.

Свойства получаемого топлива определяются особенностями нефти, из которой был извлечен дистиллят. Причем далеко не все нефти подходят для изготовления бензина высокого качества. К примеру, в бензиновых фракциях нефтей Ставропольского края слишком много парафиновых углеводородов. Из-за этого изготавливаемый бензин имеет невысокие октановые числа.

При температуре 120-240 °C выкипает лигроиновая фракция, содержащая смеси алифатических углеводородов C8–C14, т. е. более тяжелых, чем в петролейной и бензиновой. Другие названия: нафта, тяжелый бензин, бензинлигроиновая фракция, дистиллят газового конденсата, дизельное топливо ДГК.

В лигроиновой фракции гораздо больше ароматических углеводородов, чем в бензиновой. Их количество достигает 8%. Другая особенность — повышенное содержание нафтенов, которых в 3 раза больше, чем парафинов. Средняя плотность фракции достигает 780-790 кг/м3.

Лигроин получают из стабильного газового конденсата, или так называемой «белой нефти». Нефтепродукт позиционируется как аналог дизеля, широко используется в качестве моторного топлива. Как горючее лигроин обладает высоким тепловыделением при воспламенении. Как высокооктановый нефтепродукт лигроиновая фракция применяется для производства товарных бензинов.

Сферы применения лигроиновой фракции:

Пределы выкипания керосиновой фракции — от 120 до 315 °C. Она делится на легкую (до 200 °C) и тяжелую (боле 300 °C). Основу составляют углеводороды от C9 до C16: наряду с парафинами, моноциклическими нафтенами и бензолом в составе содержатся бициклические углеводороды (нафтеновые, ароматические, нафтено-ароматические). Плотность при 20 °C составляет 854 кг/м3, температура начала кристаллизации равна –60 °C.

Керосиновая фракция — это дефицитный нефтепродукт, который используют во многих сферах. Она отвечает строгим требованиям на современные и перспективные реактивные топлива с повышенной плотностью, хорошей термической стабильностью и низкотемпературными свойствами. Все по той причине, что в составе керосина много изопарафинов и мало бициклических ароматических углеводородов. За счет этого дистиллят выступает высококачественным реактивным топливом, которое применяют в газотурбинных и воздушно-реактивных двигателях.

Реактивное топливо представляет собой смесь горючего (керосина) и окислителя

Дополнительно фракция идет на производство лакокрасочной продукции, применяется как растворитель для краски. Другие возможности использования зависят от температуры выкипания:

Основным сырьем для производства дизтоплива, используемого в быстроходных видах транспорта, выступает дизельная фракция. Она менее летучая и более вязкая, чем керосиновая. Содержит сложные смеси C9 и более высоких углеводородов, преимущественно нафтенов с высоким цетановым числом и низкой температурой застывания. Пределы выкипания — от 180 до 360 °C.

Для производства низкотемпературных марок дизтоплива фракцию подвергают депарафинизации с применением карбамида. В результате получается зимнее топливо с температурой застывания –45 °C и арктическое, застывающее только при –60 °C.

Кроме производства дизтоплива, фракция используется во вторичной переработке. Она позволяет получить керосин, применяемый в лакокрасочной промышленности и приборостроении, изготовлении химии для автотранспорта.

В заключение

Таким образом, продуктами прямой перегонки нефти являются дистилляты — легкие, средние и тяжелые. Они различаются температурой выкипания, составом, свойствами и сферой применения. Тяжелые и легкие фракции перегонки нефти выступают сырьем для дальнейшей переработки, которая позволяет получить товарный продукт, предназначенный для поставки потребителю.

Источник

Фракционный Состав Нефти

Нефть представляет собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений. Разделить такую смесь на индивидуальные соединения с помощью одних только физических методов, в частности, перегонкой, невозможно. Поэтому нефть сначала разделяют на отдельные фракции или дистилляты, которые являются менее сложными смесями и имеют определенные интервалы температур кипения.

Нефтяная фракция – группа соединений, входящих в состав нефти, и выкипающих в определенном интервале температур.

При перегонке нефти получается следущие фракции:

Состав фракций определяет направление дальнейшего их использования. В большинстве случаев фракции, полученные при первичной переработке нефти подвергаются более глубокой вторичной переработке, для получения необходимых нефтепродуктов конкретного состава.

Ниже приведена таблица общего состава фракций, некоторые физические свойства и области применения:

Стоит также отметить разделение на фракции тяжелых нефтепродутов (преимущественно, вакуумного газойля), для получения нефтяных масел.

Ниже приведены границы выкипания фракций нефтяных масел, которые представляют собой смесь высококипящих углеводородов (в основном алкилнафтеновых и алкилароматических) и получаемых путем дистилляции при температурах более 300 ⁰С:

По способу производства нефтяные масла делятся на:

Источник

Фракционный состав нефти

Определение состава нефти и ее продуктов происходит путем разделения по температурам кипения методом перегонки и ректификации.

Нефть, газовые конденсаты и их фракции представляют собой многокомпонентную смесь из соединений углеводородов. В составе нефти содержатся сотни органических соединений. Поэтому определение состава этой смеси как совокупности всех входящих в их состав соединений — сложнейшая и не всегда разрешимая задача.

Расходы на покупку сырой нефти, составляющие около 80% расходов НПЗ, наиболее важный фактор, определяющий рентабельность нефтяной компании. Качество и ценность сырой нефти зависят от ее кривой ИТК, определяющей содержание фракции светлых нефтепродуктов, выкипающих до 360°C, фракции 360-540°C и кубового продукта (>540°C), и содержания примесей, таких как сера, азот, металлы и т.д.

Однако кривая ИТК не отражает химического состава нефтяных фракций, который, в свою очередь, влияет на выход и свойства продукции установок для преобразования и повышения сортности нефтепродуктов на НПЗ. Таким образом, знание кривой ИТК и химической природы фракций сырой нефти имеет чрезвычайно важное значение для улучшения экономических показателей НПЗ. К сожалению, для получение этой информации необходимы лабораторные анализы, требующие больших финансовых и временных затрат.

Основные фракции

Углеводородный газ

Газ, входящий в состав данной нефти состоит в основном из бутанов (73,9 % мас.) выход газов на нефть составляет 1,5 % мас. Пропан – бутановая фракция будет использована в качестве сырья газофракционирующих установок с целью производства индивидуальных углеводородов, топлива и компонента автомобильного бензина.

Фракция НК-62°С

Фракция НК-62°С будет использована как сырьё для процесса каталитической изомеризации с целью повышения октанового числа.

Фракция 62-85°С

Фракцию 62-85°С называют “бензольной”, она будет использоваться как компонент товарного бензина и для получения бензола.

Фракция 85-120°С

Фракция 85-120°С в смеси с фракцией 120-180°С будет использована как сырье для установки каталитического риформинга с целью повышения октанового числа. Предварительно отправляется на гидроочистку.

Фракция 120-180°С и 180-230°С

Фракция 120-180°С будет использована в смеси с фракцией 180-230°С как компонент реактивного топлива. Реактивное топливо не подходит по температуре вспышки, поэтому нужно удалить часть лёгких компонентов.

Индивидуальный состав нефтепродуктов

В настоящее время индивидуальный состав продуктов нефти может быть достаточно надежно определен методами газожидкостной хроматографии только для единичных бензиновых фракций. Поэтому индивидуальный углеводородный состав не может быть положен в основу прогнозных методов расчета теплофизических свойств (ТФС) ввиду его недоступности для потребителей.

В то же время фракционный состав и структурно-групповой углеводородный состав могут иметь более плодотворное применение на пути построения методов расчета теплофизических свойств нефти.

Поэтому ниже рассмотрены методики пересчета и экстраполяции кривых разгонок и способы расчета структурно-группового углеводородного состава фракций.

Фракционный состав нефти и нефтепродуктов

Определение данного вида состава нефти и ее продуктов происходит путем разделения по температурам кипения методом перегонки и ректификации.

Совокупность выхода (в процентах по массе или объему) отдельных фракций, которые выкипают в определенных температурных диапазонах, называется фракционным составом нефти, нефтепродукта или смеси. Для более полной характеристики определяется относительная плотность и средняя молярная масса каждого погона и смеси в целом. По результатам испарения строят кривую ИТК, которая содержит достаточно полную информацию о составе смеси.

Ректификация по ГОСТ 11011-85 в аппарате АРН-2 ограничивается температурой 450—460 °С из-за возможного термического разложения остатка. Проведение данного вида исследования нефтей рекомендуется в устройстве для перегонки АРН-2 по методу ГрозНИИ в колбе Мановяна до температуры выкипания 560—580 °С. При этом не происходит искажения кривой ИТК.

Фракционный состав, особенно светлых товарных нефтепродуктов и широких фракций, часто определяют перегонкой в аппарате Энглера по ГОСТ 2177-82, что значительно проще ректификации. Кривая разгонки по Энглеру позволяет достаточно надежно определить характеристические температуры кипения фракций. Однако при расчете фазовых равновесий предпочтительнее иметь кривую ИТК. Для получения такой кривой предложен ряд эмпирических процедур.

Например, для светлых нефтепродуктов известна методика БашНИИНП. Основываясь на том, что разность температур, полученных при разгонке товарного нефтепродукта по ИТК и по Энглеру, в определенной точке выкипания нефтепродукта является почти постоянной, можно записать

Характеризация физико-химических свойств (ФХС) узких нефтяных фракций (псевдокомпонентов)

При расчете процессов ректификации многокомпонентных смесей (МКС) необходимо использовать физико-химические и термодинамические свойства всех компонентов, составляющих разделяемую МКС. Поскольку в рассматриваемом случае декомпозиция исходной непрерывной смеси на псевдокомпоненты носит достаточно условный характер, процедура расчета физико-химических свойств отдельных псевдокомпонентов приобретает особое значение.

Известно [2], что любое химическое вещество обладает совокупностью характеристических констант, причем значения характеристических констант зависят от химического строения молекул вещества. Это положение может быть распространено и на псевдокомпоненты, особенно если значения характеристических констант определены экспериментально.

В качестве основной и минимально необходимой характеристики псевдокомпонента принята его среднеарифметическая (между началом и концом выкипания фракции) температура кипения.

Однако, эта температура не в полной мере характеризует псевдокомпонент, поскольку она не учитывает особенности состава нефтей различного типа (различных месторождений). Для более точной оценки ФХС псевдокомпонентов необходима информация об углеводородном составе фракций.

Эта информация в косвенной форме в кривых ОИ и ИТК содержится. Более того, по закону сохранения масс усредненные (среднеинтегральные) значения псевдохарактеристических констант и вероятного углеводородного состава для фракций, выделенных по сравниваемым кривым при одинаковых расходных пределах выкипания, должны совпадать (за исключением их температурных пределов выкипания) [2].

Поэтому для оценки углеводородного состава моторных топлив вполне допустимо использование кривой ОИ – как более простой и удобной при экспериментальном определении. Однако при расчете процессов разделения (прежде всего ректификации) необходимо использовать только кривую ИТК.

Для расчетов в качестве псевдохарактеристических констант всех компонентов (псевдокомпонентов) МКС используются стандартные свойства (температуры кипения, температуры фазовых переходов, давления насыщенных паров, плотности газовой и жидкой фаз при стандартных условиях, показатели преломления, вязкости, энтальпий и др.), а также критические свойства. Эти константы характеризуют химическую индивидуальность компонента, т.е. представляют «химический паспорт» вещества. Характеристические свойства являются функциями специфических химических параметров вещества: молярной массы и структуры молекулы вещества [2]:

Из (1.1) следует, что все стандартные свойства оказываются взаимосвязанными и могут быть выражены друг через друга. Так молярная масса какого либо углеводорода (псевдокомпонента) может быть выражена в виде функции от его стандартных свойств: температуры кипения, плотности, показателя преломления и прочих свойств, а также от комбинации этих свойств. В качестве примера можно привести формулы Б. П. Войнова [3], Крега [4] и Мамедова [4] для расчета молекулярной массы углеводородов:

Поэтому количество вариантов расчета ТФС псевдокомпонентов оказывается достаточно большим, что в определенной мере затрудняет их практическое использование.

Для расчета ФХС широких нефтяных фракций, состоящих из нескольких псевдокомпонентов, используется правило аддитивности, т.е. вклад каждой узкой фракции в свойства более широкой фракции определяется относительной концентрацией узкой фракции в более широкой.

В УМП процедуры расчета ФХС для непрерывных смесей автоматизированы: пользователь в соответствии с принятой температурной разбивкой кривой ИТК на псевдокомпоненты задает пределы выкипания отдельных псевдокомпонентов (отдельных узких фракций), после чего заполняет спецификацию для каждого выбранного псевдокомпонента, задавая его характеристические свойства, известные пользователю.

В качестве минимально необходимой информации, как уже указывалось, должна быть задана средняя температура кипения псевдокомпонента, а в качестве дополнительной задаются свойства (плотность, показатель преломления и т.д.), известные пользователю. Чем более полно определена эта информация, тем точнее будет охарактеризован каждый псевдокомпонент, а значит, и точнее будут результаты последующего моделирования. Для примера на рис. 1.7 приведены кривые распределения характеристических свойств (t_ср, p, n) для прямогонного гидроочищенного бензина [2].

Рис. 1.7. Кривые распределения температуры кипения (t_ср), плотности (p) и показателя преломления (n) фракции прямогонного гидроочищенного бензина

В соответствии с принятым условием достаточно плавного изменения характеристических свойств при изменении температуры кипения отдельных компонентов (число индивидуальных компонентов очень велико) зависимости всех свойств от доли отгона вещества (или от температуры отгона) должны быть также непрерывными.

На основе данной информации могут быть рассчитаны все основные свойства (T_кр, P_кр, Z_кр, энтальпийные характеристики) как отдельных псевдокомпонентов, так и среднеинтегральные значения этих свойств для фракции в целом, а также определены вероятные брутто-формулы гипотетических псевдокомпонентов [2].По сути такой же подход используется и при взаимном пересчете кривых ОИ и ИТК.

При этом наличие даже неполной информации (только отдельных свойств для отдельных фракций даже в ограниченном диапазоне изменения доли отгона) позволяет заметно повысить адекватность обобщающей информации. Так, для примера, приведенного на рис. 1.4, учет только одного свойства по фракции в целом (плотность мазута) заметно уточняет вид конечной характеристики (кривая ИТК).

Источник