Часть 1:
Рассмотрено состояние топливно-энергетического комплекса России. Дана краткая история развития исследования нефти и процессов ее переработки, описаны физико-химические и коллоидно-дисперсные свойства нефти, нефтяных фракций и остатков. Приведена характеристика основных продуктов переработки. Особое внимание уделено научным основам и методам подготовки нефти к переработке, технологии прямой перегонки нефти на атмосферных и атмосферно-вакуумных установках, а также вторичной перегонке дистиллятов. Рассмотрены аппаратурное оформление технологических процессов, их автоматизация, технико-экономические показатели, надежность работы оборудования и вопросы экологической безопасности процессов и охраны окружающей среды.
Для студентов нефтяных вузов и факультетов; может быть полезна специалистам, работающим в области переработки нефти, экономистам и экологам, а также занимающимся нефтяным бизнесом —от добычи нефти до реализации готовой продукции.

Часть 2.
Даны теоретические основы, классификация, современное состояние и вероятные пути развития физико-химических технологий процессов переработки углеводородного сырья как в России, так и в других странах. Рассмотрены проблемы повышения экологической чистоты производства и применения нефтепродуктов. Особое внимание уделено принципам создания рациональных схем переработки углеводородного сырья с учетом финансовых и маркетинговых соображений.
Для студентов нефтяных вузов и факультетов. Пособие может быть полезно всем специалистам, работающим в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

Предисловие..........................................................................................................................6

Глава 1. Нефть и ее роль в мировой экономике.............................................................9

1.1. Природные энергоносители....................................................................................9

1.2. Мировые запасы нефти. Основные нефтедобывающие страны.........................10

1.3. Топливно-энергетический баланс.........................................................................11

1.4. Краткие сведения о происхождении, добыче и транспортировке нефти 14

1.5. Из истории развития добычи и переработки нефти............................................18

1.6. Основные задачи современной нефтепереработки..............................................23

Глава 2. Химическая природа и состав нефти и газа....................................................28

2.1. Состав попутных газов и газоконденсатов............................................................29

2.2. Состав нефти...........................................................................................................36

2.2.1. Элементный состав..........................................................................................36

2.2.2. Групповой химический состав........................................................................37

2.2.3. Гетероатомные соединения нефти.................................................................41

2.3. Фракционный состав и основы перегонки нефти...............................................46

2.3.1. Фракционный состав.......................................................................................46

2.3.2. Теоретические основы перегонки и ректификации.....................................50

2.3.3. Методы перегонки...........................................................................................57

2.4. Основы расчета материального баланса первичной перегонки нефти...............77

2.4.1. Расчет баланса перегонки по контрольным температурным точкам...........83

2.4.2. Расчет баланса перегонки на основе параболической аппроксимации 84

2.4.3. Расчет материального баланса вакуумной перегонки нефтяных

остатков......................................................................................................................87

Глава 3. Физико-химические свойства нефтей и нефтепродуктов................................99

3.1. Плотность................................................................................................................99

3.2. Молекулярная масса.............................................................................................105

3.3. Давление насыщенных паров...............................................................................108

3.4. Критические параметры.......................................................................................114

3.5. Фактор сжимаемости............................................................................................116

3.6. Летучесть (фугитивность).....................................................................................118

3.7. Вязкость............................... 119

3.7.1. Зависимость вязкости от температуры.........................................................121

3.7.2. Зависимость вязкости от давления...............................................................126

3.7.3. Вязкость смесей.............................................................................................128

3.7.4. Вязкость газов и нефтяных паров................................................................130

3.8. Поверхностное натяжение.................................... 132

3.9. Оптические свойства............................................................................................136

3.9.1. Цвет.................................................................................................................136

3.9.2. Коэффициент преломления (рефракции)...................................................137

3.9.3. Удельная рефракция......................................................................................140

3.9.4. Оптическая активность.................................................................................141

3.10. Электрические свойства.....................................................................................141

3.11. Температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения......................143

3.11.1. Температура вспышки.................................................................................143

3.11.2. Температура воспламенения и самовоспламенения.................................146

3.12. Температура растворения в анилине («анилиновая точка»)............................147
3.13. Низкотемпературные свойства...........................................................................148

3.13.1. Температура помутнения............................................................................148

3.13.2. Температура начала кристаллизации..........................................................148

3.13.3. Предельная температура фильтруемости...................................................149

3.13.4. Температура застывания..............................................................................149

3.13.5. Температура плавления...............................................................................150

3.14. Свойства нефтяных вяжущих материалов.........................................................151

3.14.1. Растяжимость (дуктильность).....................................................................151

3.14.2. Пенетрация...................................................................................................152

3.14.3. Температура размягчения............................................................................153

3.14.4. Температура хрупкости................................................................................153

3.14.5. Адгезия..........................................................................................................154

3.15. Теплофизические свойства.................................................................................154

3.15.1. Удельная теплоемкость................................................................................155

3.15.2. Теплота парообразования............................................................................161

3.15.3. Энтальпия.....................................................................................................164

3.15.4. Теплопроводность........................................................................................166

3.15.5. Теплота плавления, теплота сублимации...................................................168

3.15.6. Теплота сгорания..................................... 169

3.16. Коллоидно-химические свойства нефтей. Нефтяные дисперсные

системы.........................................................................................................................171

3.16.1. Закономерности нелинейного изменения свойств нефтяных систем 173

3.16.2. Синергетические эффекты в нефтяных системах.....................................176

3.16.3. Основные свойства нефтяных дисперсных систем...................................179

Глава 4. Классификация, оценка качества и основные направления переработки

нефти..................................................................................................................................185

4.1. Классификация нефтей........................................................................................185

4.1.1. Классификация по физическим свойствам.................................................185

4.1.2. Химическая классификация.........................................................................186

4.1.3. Технологическая классификация.................................................................188

4.1.4. Техническая классификация.........................................................................191

4.2. Определение потенциала суммы светлых нефтепродуктов в нефти.................193

4.3. Основные направления переработки нефти.......................................................196

4.4. Смешение нефтей.................................................................................................197

Глава 5. Классификация и характеристика товарных нефтепродуктов......................200

5.1. Особенности использования нефтяных топлив в двигателях внутреннего сгорания........................................................................................................................202

5.2. Основные свойства топлив...................................................................................217

5.2.1. Бензины..........................................................................................................217

5.2.2. Реактивные топлива......................................................................................226

5.2.3. Дизельные топлива........................................................................................227

5.2.4. Котельные, судовые, газотурбинные и печные топлива.............................230

5.3. Битумы...................................................................................................................235

5.4. Технический углерод (ТУ)....................................................................................238

5.5. Нефтяные масла и присадки................................................................................239

5.6. Смазки...................................................................................................................252

5.7. Коксы.....................................................................................................................253

5.8. Специальные нефтепродукты..............................................................................255

Глава 6. Подготовка нефти и газа к переработке.......................................................257

6.1. Стабилизация нефти и газового конденсата.......................................................258

6.2. Потери легких фракций нефти и газовых конденсатов.....................................265

' 6.3. Подготовка нефти к переработке.........................................................................273

6.3.1. Вредные примеси в нефтях...........................................................................273

6.3.2. Обезвоживание и обессоливание нефти......................................................275

Глава 7. Аппаратурное и технологическое оформление процесса первичной переработки нефти............................................................................................................287

7.1. Ректификационные колонны...............................................................................287
7.1.1. Материальный баланс ректификационной колонны..................................302

7.1.2. Тепловой баланс ректификационной колонны...........................................303

7.1.3. Температурный режим ректификационной колонны................................304

7.1.4. Определение основных размеров колонны.................................................309

7.1.5. Эксплуатация колонных аппаратов..............................................................313

7.2. Теплообменные аппараты....................................................................................314

7.3. Трубчатые печи.....................................................................................................319

7.4. Надежность работы технологической установки................................................324

Глава 8. Первичная перегонка нефти на промышленных установках.........................331

8.1. Классификация установок первичной перегонки нефти..................................333

8.2. Продукты первичной перегонки нефти..............................................................335

8.3. Основные промышленные схемы установок перегонки нефти........................337

8.3.1. Установки атмосферной перегонки нефти..................................................337

8.3.2. Установки вакуумной перегонки мазута......................................................345

8.3.3. Усовершенствование системы создания вакуума........................................353

8.4. Вторичная перегонка бензиновой и дизельной фракций..................................355

8.4.1. Вторичная перегонка бензина......................................................................355

8.4.2. Вторичная перегонка дизельной фракции...................................................357

8.5. Комбинированная установка первичной переработки нефти...........................358

8.6. Интенсификация процесса прямой перегонки нефти.......................................362

Глава 9. Управление технологическими процессами перегонки нефти.......................371

9.1. Регулирование параметров работы насосов........................................................372

9.2. Регулирование параметров работы нагревательных печей................................373

9.3. Регулирование параметров работы ректификационных колонн.......................375

Глава 10. Экологическая безопасность процессов первичной переработки нефти 381

10.1. НПЗ — источники загрязнения окружающей среды........................................382

10.1.1. Водоснабжение и сточные воды промышленных установок....................382

10.1.2. Методы очистки сточных вод НПЗ............................................................384

10.1.3. Выбросы в атмосферу..................................................................................386

10.1.4. Прочие отходы.............................................................................................387

10.2. Меры по защите окружающей среды................................................................388

10.2.1. Защита атмосферного воздуха.....................................................................389

10.2.2. Сокращение объема сточных вод...............................................................390

10.2.3. Защита водоемов..........................................................................................392

10.2.4. Нейтрализация прочих отходов..................................................................393

10.3. Безотходная и малоотходная технология как одно из направлений улучшения экологии................................................................................................................393

Список рекомендуемой литературы..................................................................................396

Предисловие..........................................................................................................................5

Условные обозначения и принятые сокращения....................................................................7

Введение................................................................................................................................9

Глава 1. Особенности технологии деструктивной переработки углеводородного сырья....................................................................................................................................25

1.1. Теоретические основы и классификация процессов...........................................25

1.2. Технологические основы процессов......................................................................29

1.3. Скорость процессов и тепловые эффекты............................................................35

1.4. Катализ и катализаторы..........................................................................................42

Глава 2. Термические процессы......................................................................................51

2.1. Теоретические основы термических процессов...................................................51

2.1.1. Основы термодинамики термических процессов..........................................51

2.1.2. Кинетические основы термических процессов.............................................56

2.1.3. Основы управления термическими процессами...........................................59

2.2. Промышленные термические процессы переработки углеводородного сырья....63

2.2.1. Термический крекинг под давлением............................................................63

2.2.2. Висбрекинг.......................................................................................................67

2.2.3. Коксование.......................................................................................................72

2.2.4. Пиролиз углеводородного сырья....................................................................87

2.2.5. Производство нефтяных пеков (пекование)..................................................91

2.2.6. Производство технического углерода (сажи).................................................96

2.2.7. Производство битумов...................................................................................100

Глава 3. Термокаталитические процессы.....................................................................108

3.1. Каталитический крекинг......................................................................................108

3.1.1. Основы процесса...........................................................................................108

3.1.2. Подготовка сырья..........................................................................................118

3.1.3. Температура и продолжительность пребывания сырья в реакторе 122

3.1.4. Катализаторы.................................................................................................124

3.1.5. Промышленные установки каталитического крекинга..............................131

3.1.6. Продукты каталитического крекинга...........................................................142

3.2. Каталитический риформинг ...........................................................................145

3.2.1. Химизм и термодинамика процесса.............................................................147

3.2.2. Катализаторы риформинга............................................................................148

3.2.3. Сырье..............................................................................................................151

3.2.4. Параметры процесса......................................................................................153

3.2.5. Промышленные установки риформинга.....................................................155

Глава 4. Термогидрокаталитические процессы.............................................................167

4.1. Гидроочистка дистиллятного сырья....................................................................167

4.1.1. Основы процесса...........................................................................................167

4.1.2. Гидроочистка бензиновых фракций.............................................................175

4.1.3. Гидроочистка керосиновых фракций...........................................................181

4.1.4. Гидроочистка дизельных фракций...............................................................186

4.1.5. Гидроочистка вакуумных дистиллятов.........................................................194

4.1.6. Гидроочистка нефтяных остатков................................................................198

4.2. Гидрокрекинг........................................................................................................203

4.2.1. Основы процесса...........................................................................................203

4.2.2. Технологические схемы и качество продуктов............................................217
Глава 5. Переработка нефтезаводских газов................................................................232

5.1. Характеристика нефтезаводских газов................................................................232

5.2. Использование и разделение нефтезаводских газов..........................................233

5.3. Алкилирование изобутана олефинами................................................................240

5.3.1. Особенности процесса алкилирования........................................................240

5.3.2. Управление процессом..................................................................................242

5.3.3. Промышленные установки...........................................................................247

5.4. Полимеризация (олигомеризация) олефинов.....................................................257

5.5. Изомеризация парафиновых углеводородов.......................................................262

5.5.1. Термодинамика и химизм процесса.............................................................262

5.5.2. Сырье и управление процессом....................................................................264

5.5.3. Промышленные установки...........................................................................266

5.6. Производство серы...............................................................................................273

5.7. Производство водорода........................................................................................277

5.7.1. Основные методы производства водорода...................................................277

5.7.2. Производство водорода методом паровой каталитической конверсии углеводородов..........................................................................................................282

5.7.3. Перспективы развития процесса..................................................................288

Глава 6. Поточные технологические схемы переработки углеводородного сырья 291

6.1. Выбор схемы переработки....................................................................................292

6.2. Комбинирование различных технологических установок.................................299

6.3. Анализ схем модернизации предприятий...........................................................301

Глава 7. Экология процессов переработки углеводородного сырья.............................306

7.1. Проблемы повышения экологической безопасности нефтепродуктов 306

7.2. Разработка новых технологических процессов...................................................307

7.3. Методы индексной оценки уровня загрязнения природной среды..................310

7.4. Защита атмосферы................................................................................................312

7.5. Защита экологической чистоты гидросферы и литосферы...............................323

Рекомендательный библиографический список.................................................................333