Как перегоняют нефть: зачем ее «варят» в гигантской колонне с тарелками и что из этого выходит

По информации онлайн-журнала об энергетике «Энергия+», именно ректификационные колонны с десятками «тарелок» позволяют разделить сырую нефть на десятки полезных фракций – от лёгкого бензина до тяжёлого битума.

 Почему нефть нельзя просто сжечь или залить в бак  

На первый взгляд сырая нефть выглядит как однородная чёрная вязкая жидкость. На самом деле это сложнейшая смесь из сотен углеводородов, каждый из которых имеет свою температуру кипения, молекулярную массу и плотность. Чтобы получить из этой смеси бензин, авиакеросин, дизель, масла, пластмассы и даже лекарства, нефть нужно аккуратно «разобрать по полочкам». Именно для этого её нагревают в огромных ректификационных колоннах.

Принцип «чайной церемонии» в промышленном масштабе 

Представьте, что вы завариваете разные сорта чая: белый – при 70 °C, зеленый – при 80 °C, черный – кипятком. Точно так же нефтепереработчики нагревают сырье постепенно: от 30 °C до 420-450 °C. Компоненты с самой низкой температурой кипения испаряются первыми и поднимаются вверх по колонне, а тяжёлые остаются внизу.

«Процесс атмосферно-вакуумной перегонки – это сердце любого современного НПЗ. От того, насколько точно мы выдерживаем температурный режим и сколько тарелок установлено в колонне, напрямую зависит качество и выход конечных продуктов», – отмечает главный технолог одного из крупнейших российских заводов.

Как устроена ректификационная колонна  

Современная колонна первичной перегонки – это стальной цилиндр высотой 50-90 метров (иногда выше 20-этажного дома) и диаметром до 10 метров. Внутри расположено от 30 до 60 горизонтальных «тарелок» — перфорированных перегородок, через которые проходят пары нефти. Каждая тарелка работает как мини-дистиллятор: пары поднимаются, охлаждаются, конденсируются и стекают обратно, многократно контактируя с поднимающимся потоком. Чем больше тарелок – тем четче разделение.

 Светлые и темные: кто поднимается вверх, а кто тонет  

Легкие углеводороды (с малым числом атомов углерода в молекуле) имеют низкую температуру кипения – их пары устремляются к вершине колонны. Тяжелые молекулы с длинными цепями (C20-C50 и выше) кипят при 400 °C и выше, поэтому остаются внизу. Получается естественная сортировка: сверху – светлые прозрачные фракции, снизу – темные вязкие остатки.

Зачем нужны десятки тарелок и миллиарды рублей инвестиций 

Чем больше тарелок и чем точнее поддерживается температура на каждом уровне, тем уже получаются фракции. Узкие фракции – это деньги. Например:

- высокочистый бензол и толуол стоят в десятки раз дороже обычного бензина;

- прямогонный лигроин для полипропилена и полиэтилена ценится выше, чем «широкая» бензиновая фракция;

- вакуумный газойль с чётко заданными свойствами даёт максимальный выход бензина на установке крекинга.

Современные колонны на новых заводах имеют до 80-100 тарелок и управляются сложнейшими системами автоматики. Разница в выходе целевых фракций между старой колонной с 30 тарелками и новой со 100 может достигать 8-12 % – это миллиарды рублей дополнительной выручки в год.

Что будет дальше с нефтью  

Даже в 2045 году, по прогнозам ОПЕК, 76 % автомобилей в мире все еще будут ездить на бензине и дизеле. Это значит, что ректификационные колонны еще долгие десятилетия останутся главным «кухонным комбайном» нефтепереработки.

Как отмечает онлайн-журнал «Энергия+», современные НПЗ уже переходят на атмосферно-вакуумные комплексы мощностью 6-12 млн тонн в год с интегрированными системами глубокой переработки — чтобы из каждой тонны нефти выжимать максимум ценности, а не просто сжигать мазут в топках.

Так что в следующий раз, наливая бензин в бак или включая пластиковую карту в банкомате, вспомните: все это когда-то прошло через гигантскую колонну с «тарелками», где нефть аккуратно «сварили» при строго заданной температуре – почти как хороший чай.