Introducción a los conocimientos básicos: clasificación del petróleo crudo y tres procesos de refinación
Definición y clasificación de petróleo crudo
El petróleo crudo se refiere al petróleo crudo extraído directamente de pozos petroleros. Es un líquido viscoso de color marrón oscuro o verde oscuro o una sustancia inflamable semisólida compuesta por diferentes hidrocarburos. Sus componentes principales son los alcanos, de los cuales el carbono representa entre 83 y 87, el hidrógeno entre 11 y 14 y el resto son azufre, nitrógeno y azufre. Aunque los elementos básicos del petróleo crudo son similares, el petróleo crudo natural extraído del suelo presenta numerosas variedades de petróleo crudo en diferentes áreas de producción y diferentes formaciones, y sus propiedades físicas varían mucho. El petróleo crudo es básicamente soluble en muchos solventes orgánicos e insoluble en agua, pero puede formar una emulsión con agua.
Existen muchas formas de clasificar el petróleo crudo. Según los diferentes componentes, se puede dividir en petróleo crudo parafínico, petróleo crudo nafténico y petróleo crudo intermedio. El petróleo crudo a base de parafina contiene más alcanos, el petróleo crudo a base de nafténico contiene más naftenos e hidrocarburos aromáticos, y el petróleo crudo a base de intermedios se encuentra entre los dos primeros.
Según el contenido de azufre, se puede dividir en tres tipos: petróleo crudo bajo en azufre, petróleo crudo que contiene azufre y petróleo crudo con alto contenido de azufre. El contenido de azufre del petróleo crudo se refiere al porcentaje de azufre (sulfuro o azufre elemental) en el petróleo crudo. El azufre tiene un gran impacto en las propiedades del petróleo crudo, porque el azufre tiene un fuerte efecto corrosivo en las tuberías y es perjudicial para la salud humana. En términos generales, el petróleo crudo contiene relativamente poco azufre. El contenido de azufre en el petróleo crudo con bajo contenido de azufre es inferior a 0,5, el contenido de azufre en el petróleo crudo agrio está entre 0,5 y 1 y el contenido de azufre en el petróleo crudo con alto contenido de azufre es superior a 1.
Según su densidad relativa, se puede dividir en crudo ligero, crudo medio y crudo pesado. En mi país, la densidad relativa del petróleo crudo se refiere a la relación másica entre el petróleo crudo a 20°C y el agua pura a 4°C bajo una presión de 101325Pa. Bajo una presión de 101325 Pa, Estados Unidos adopta la relación de masa de 60_(15,6 ℃) de petróleo crudo y 4 ℃ de agua pura, que generalmente se denomina grado API. La relación entre el grado API y la densidad relativa del petróleo crudo a 60_h (relación de densidad del petróleo crudo y el agua) satisface la siguiente fórmula: Grado API = (densidad relativa del petróleo crudo a 141,5/60_h) -131,5. Según los estándares de clasificación aceptados internacionalmente, el grado API del crudo ligero está entre 35 y 50, el del crudo medio está entre 26 y 35 y el del crudo pesado está entre 10 y 26. Diferentes países o compañías petroleras pueden tener diferentes estándares de clasificación de densidad. En realidad, estos estándares no se siguen de forma completamente mecánica y a menudo se tienen en cuenta otros factores, como los precios de referencia.
Unidades de medida y uso del petróleo crudo
Los dos primeros lugares del mundo que producen aceite industrial son ricos en vino, y ambos lugares son famosos en China. Las personas que producen aceite industrial siempre utilizan barriles de vino para guardar el petróleo crudo recién producido.
En 1870, Rockefeller fundó la Standard Oil Company. Utilizan grandes barriles de vino que ellos mismos producen y se lo entregan ellos mismos en la puerta de su casa. 1 barril son 42 galones. El gobierno de Estados Unidos adoptó un estándar que era aceptable tanto para los empresarios británicos como para los estadounidenses, es decir, siguió el estándar establecido por la Standard Oil Company de la familia Rockefeller, que estipulaba que 42 galones eran un barril. Esta unidad de medida estándar de petróleo crudo "barril" - 3,7854 litros por galón (sistema estadounidense), por lo que 1 barril equivale aproximadamente a 159 litros - se ha convertido en la unidad de comercio de petróleo crudo utilizada por países de todo el mundo.
Pero "barril" es principalmente una unidad de medida de petróleo crudo comúnmente utilizada en países occidentales como la Organización de Países Exportadores de Petróleo, el Reino Unido y Estados Unidos, y se mide por volumen. China, Rusia y otros países utilizan “toneladas” como unidad de medida para el petróleo crudo. Debido a las diferentes densidades de petróleo crudo producido en diferentes lugares, el peso de 1 barril de petróleo crudo también es diferente, que es de aproximadamente 128 a 142 kilogramos, es decir, 1 tonelada de petróleo crudo equivale a aproximadamente de 7 a 7,8 barriles.
El petróleo crudo puede producir diversos productos derivados del petróleo crudo a través de ciertos procesos de refinación, que se utilizan ampliamente en el desarrollo social y económico y actualmente son una de las importantes fuentes de energía desechables.
En primer lugar, la gasolina, el queroseno, el diésel, el fueloil y el gas licuado producidos por la refinación del petróleo crudo son los principales proveedores de energía; en segundo lugar, los materiales sintéticos poliméricos en los productos del petróleo crudo son un pilar importante de la industria. industria de materiales. Además de los materiales sintéticos, los productos del petróleo crudo también proporcionan la mayoría de las materias primas químicas orgánicas. Además, el procesamiento de metales y diversas maquinarias, sin excepción, requieren diversos materiales lubricantes y otros materiales de soporte, y consumen una gran cantidad de productos de petróleo crudo. La industria de materiales de construcción, la industria ligera y la industria textil también son usuarios tradicionales de productos del petróleo crudo. El desarrollo y la promoción de nuevos materiales, nuevos procesos y nuevos productos son inseparables de los productos del petróleo crudo.
Los productos del petróleo crudo también pueden proporcionar materias primas químicas, como fertilizantes nitrogenados para la agricultura.
Cadena industrial del petróleo crudo
El petróleo crudo ha pasado por un proceso largo y complejo desde la exploración geológica, la minería, la producción hasta la refinación, el transporte, el almacenamiento y luego hasta el consumo terminal. La industria del petróleo es similar a otras materias primas y generalmente se divide en tres partes: upstream, midstream y downstream. Entre ellos, la tarea principal del "upstream" es extraer petróleo subterráneo, incluida la exploración, el desarrollo y la producción; el "midstream" es principalmente el almacenamiento y transporte de petróleo, incluido el transporte y el almacenamiento. "Downstream" incluye principalmente tres eslabones: refinación, industria química y ventas. Presentamos principalmente el proceso de exploración y desarrollo del petróleo crudo upstream:
La imagen muestra el flujo principal del proceso de exploración y desarrollo del petróleo.
En primer lugar, como se puede ver en el diagrama de flujo completo anterior, la exploración es el primer paso en las operaciones petroleras. El primer paso en el proceso de exploración es utilizar el conocimiento geológico relevante para seleccionar un área de exploración adecuada. . Posteriormente, los exploradores portaron herramientas simples como brújulas y martillos para observar y estudiar directamente en el campo los estratos y rocas expuestas en el suelo para comprender los estratos sedimentarios y las características estructurales. Recopile todos los datos geológicos para encontrar las zonas favorables y los patrones de distribución para la generación y acumulación de petróleo y gas, a fin de encontrar campos de petróleo y gas. Después de identificar áreas potenciales para petróleo y gas, los buscadores deben solicitar una licencia de exploración a los departamentos pertinentes. Luego de obtener con éxito la licencia de exploración, los próximos trabajos se centrarán en la prospección geofísica y los pozos de exploración. Entre ellos, la exploración geofísica se basa en los principios de la geología y la física, observando diversos fenómenos físicos en la tierra a través de diferentes instrumentos físicos, infiriendo las condiciones geológicas subterráneas y logrando el propósito de encontrar petróleo. Después de determinar la ubicación y profundidad de un potencial campo de petróleo y gas, el siguiente paso es perforar un pozo de exploración. El último paso en todo el proceso de exploración es la evaluación del campo de petróleo y gas, incluidas sus reservas potenciales.
En segundo lugar, una vez completado el proceso de exploración anterior, el siguiente paso se entrega al desarrollador. Se debe obtener una licencia minera antes de un desarrollo específico. Luego, los ingenieros de desarrollo utilizan imágenes, perfiles, modelos bidimensionales, modelos tridimensionales y otros datos de la etapa de evaluación para determinar las condiciones de los campos de petróleo y gas y formular planes de desarrollo detallados. . En la planificación, es necesario determinar el número de pozos y equipos de perforación, así como el tipo de equipo de superficie utilizado para recolectar y procesar el petróleo y el gas producido. Una vez formulado el plan, se deben llevar a cabo las actividades de desarrollo y construcción, es decir, implementar el plan de construcción en el plan de desarrollo, incluida la construcción de pozos de producción y dispositivos de superficie. Entre ellos, el equipo terrestre incluye las siguientes partes de ingeniería: ingeniería de procesamiento de transporte y recolección de petróleo y gas, ingeniería de tratamiento de agua producida en campos de petróleo y gas, ingeniería de suministro y drenaje de agua, ingeniería de inyección de agua (inyección de gas, inyección de polímero), suministro de energía (energía). red), ingeniería de carreteras, ingeniería de comunicaciones e ingeniería de protección contra incendios. Una vez completados el pozo de producción y la instalación de superficie, la instalación está lista para su uso, se completa el proceso de desarrollo y se transfiere el proceso de producción.
Finalmente, el proceso general del proceso de producción es que después de que el petróleo crudo se extrae del pozo de producción de petróleo, se transporta a la estación de operación conjunta de procesamiento centralizado de petróleo y gas para procesos de "tres desulfuración". a saber, deshidratación de petróleo crudo, deshidratación de gas natural y desulfuración. El petróleo crudo calificado se transporta al depósito de petróleo, que coordina la producción de petróleo crudo, el procesamiento de petróleo crudo, el suministro y el transporte de petróleo refinado, y finalmente lo transporta a los clientes a través de oleoductos.
Proceso de refinación de petróleo crudo
La refinación de petróleo crudo, denominada refinación, se refiere al procesamiento y producción de diversos productos derivados del petróleo a través de varias unidades de refinación. Existen tres métodos principales para refinar el petróleo: destilación atmosférica, destilación al vacío y craqueo.
Destilación a presión atmosférica
El petróleo crudo se gasifica mediante hornos de calentamiento, torres de fraccionamiento y otros equipos. Los hidrocarburos (el nombre general de los hidrocarburos) comienzan a evaporarse a diferentes temperaturas y luego estas sustancias gaseosas se enfrían a un estado líquido, produciendo una variedad de productos derivados del petróleo. El flujo del proceso es el siguiente:
1. Intercambio de calor de petróleo crudo: para recuperar completamente el calor, el petróleo crudo y varias fracciones se intercambian en un intercambiador de calor. Generalmente, el calor se intercambia a 200-250. °C antes de entrar a la torre de destilación primaria.
2. Destilación inicial: En la torre de destilación inicial (torre de prefraccionamiento) se separa del petróleo crudo una pequeña cantidad de agua, gas corrosivo y parte de gasolina ligera. Después de la condensación y el enfriamiento a 30-40°C, ingresa al tanque de almacenamiento, parte del cual se usa como reflujo y otra parte como componentes de gasolina o aceite de alimentación pesado.
3. Destilación a presión atmosférica: El aceite obtenido en el fondo de la torre de destilación inicial se denomina aceite superior, se calienta a 360-370°C en un horno atmosférico bombeado y entra a la torre atmosférica. La gasolina se separa en la parte superior de la torre y se reemplaza por Después de la condensación por calor, se puede enfriar a 30-40 ℃, parte se usa como reflujo superior de la torre y parte se usa como componente de gasolina.
Las torres de presión normal generalmente tienen de 3 a 4 líneas laterales, que producen queroseno, gasóleo ligero y gasóleo pesado, respectivamente.
Destilación al vacío
Basada en el principio de reducir la presión para bajar el punto de ebullición, el petróleo pesado atmosférico se fracciona en una torre de vacío para separar el diésel, el aceite lubricante, la parafina y el asfalto del petróleo pesado.
La temperatura del petróleo pesado en el fondo de la torre de presión normal es de alrededor de 350 °C. La bomba de aceite lo bombea y lo envía al horno de calentamiento al vacío, y luego ingresa a la torre de vacío en. alrededor de 410°C. Normalmente, la presión en la sección de evaporación de la torre de vacío es de 40 mmHg. Además del reflujo parcial, la primera fracción de vacío se puede usar como materia prima para el craqueo o la producción de cera, la segunda, tercera y cuarta fracciones de vacío se pueden usar como materia prima de aceite lubricante o materia prima de craqueo, y el aceite del fondo de la torre de vacío se puede usar como materia prima para el craqueo o para la producción de cera. Se puede utilizar como coquización, viscorreducción y asfalto. Materias primas oxidantes, también se puede producir aceite lubricante pesado mediante el proceso de desasfaltado con propano.
Método de división térmica
Descomponer los componentes pesados del petróleo en componentes ligeros es un método para aumentar la producción de gasolina y diésel. Existen tres tipos diferentes de craqueo:
1. Craqueo térmico: es decir, el craqueo depende completamente de la energía térmica. Según las diferentes materias primas y la profundidad del craqueo, las formas de craqueo térmico se dividen en viscorreducción y coquización.
2. Craqueo catalítico: Es decir, la reacción de craqueo no solo depende de la energía térmica suministrada desde el exterior, sino que también depende de la reacción de craqueo catalítico a través del catalizador. De esta manera, la temperatura y presión de la reacción son menores, el rendimiento de convertir componentes pesados en componentes ligeros es mayor y la calidad es mejor. El gas craqueado obtenido también es más adecuado para su uso como materia prima química.
3. Hidrocracking: El hidrocraqueo es esencialmente una combinación de craqueo catalítico e hidrogenación. La reacción se lleva a cabo bajo presión de hidrógeno. La presión del hidrógeno se puede considerar según las diferentes materias primas y productos, y puede ser de 17 a 150 atmósferas o más. Dado que la reacción de craqueo genera algunas olefinas, es fácil generar más carbono, lo que afecta la actividad catalítica y el rendimiento del producto. La hidrogenación puede saturar las olefinas y evitar o reducir la posibilidad de generación de carbono sin afectar la presencia de hidrocarburos isoméricos en el producto.