Нефтехимия и нефтепереработка. Процессы, технологии, интеграция

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Uttam Ray Chaudhuri
University of Calcutta
Calcutta, India

Fundamentals of
Petroleum and
Petrochemical
Engineering

CRC Press is an imprint of the
Taylor & Francis Group, an informa business

Boca Raton   London   New York

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

У. Р. Чаудури

НЕФТЕХИМИЯ 

И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Процессы, технологии,  
интеграция

Перевод с английского языка

под редакцией И. А. Голубевой, О. Ф. Глаголевой

 
 

Санкт-Петербург

2014

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

УДК 665.63
ББК 35.514
Ч12

 
 

 

Рассмотрены основные процессы нефтепереработки и нефтехимии, совре
менные технологические схемы и оборудование, средства управления процессами. В отдельных главах приведены сведения об объектах общезаводского хозяйства, даны расчеты теплообменного оборудования и трубчатых печей, балансов 
отдельных процессов. Подробно описаны средства измерения и системы управления на НПЗ, уделено внимание их аппаратурному обеспечению, схемам, программам. Наличие конкретных примеров, задач с решениями и контрольных 
вопросов позволяет использовать книгу в качестве учебного пособия для подготовки специалистов профильных производств.

Издание предназначено для инженерно-технических работников предпри
ятий нефтепереработки и нефтехимии, проектировщиков.

УДК 665.63
ББК 35.514

All Rights Reserved. Authorized translation from English language edition published by CRC Press, 

an imprint of Taylor & Francis Group LLC.

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена  

в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых 

издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические 
ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых 
сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© 2011 by Taylor & Francis Group, LLC

© ЦОП «Профессия», 2014

© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2014

ISBN 978-1-4398-5160-9 (англ.)
ISBN 978-5-91884-061-0

Ч12

Утам Р. Чаудури.
 Нефтехимия и нефтепереработка. Процессы, технологии, интеграция : 
пер. с англ. яз. под ред. И. А. Голубевой, О. Ф. Глаго левой. — СПб. : 
ЦОП «Профессия», 2014. — 432 с., ил.
 
ISBN 978-5-91884-061-0
ISBN 978-1-4398-5160-9 (англ.)

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

Предисловие ................................................................................................................. 15

Об авторе...................................................................................................................... 16

Введение ....................................................................................................................... 16

Предисловие к русскому изданию ................................................................................... 17

Глава 1. Нефть .............................................................................................................. 19

1.1. Состав нефти .................................................................................................................19

1.1.1. Группы углеводородов ............................................................................................19
1.1.1.1. Углеводороды смешанного строения ..............................................................22
1.1.1.2. Гетероатомные соединения .............................................................................23

1.2. Физические свойства нефти .........................................................................................24
1.3. Происхождение нефти ..................................................................................................26
1.4. Методы разведки ...........................................................................................................28

1.4.1. Гравиметрия ............................................................................................................29
1.4.2. Магнитометрия ......................................................................................................29
1.4.3. Сейсморазведка ......................................................................................................30
1.4.4. Дистанционное зондирование ...............................................................................30
1.4.5. Геохимические методы ...........................................................................................30
1.4.6. Стратиграфия .........................................................................................................31

1.5. Оценка запасов ..............................................................................................................31

1.5.1. Влияние давления ..................................................................................................32
1.5.2. Связанная вода .......................................................................................................33
1.5.3. Влияние температуры ............................................................................................33
1.5.4. Влияние вязкости ...................................................................................................33

1.6. Разбуривание нефтяной залежи ...................................................................................34
1.7. Геофизические исследования .......................................................................................36
1.8. Методы добычи нефти ..................................................................................................37
1.9. Подготовка нефти и ее хранение ..................................................................................40
1.10. Транспортировка и замер нефти .................................................................................41
1.11. Газовые гидраты ...........................................................................................................42

1.11.1. Добыча гидратов ...................................................................................................43

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
6

1.12. Метан угольных залежей .............................................................................................43
Вопросы для самопроверки.................................................................................................45

Глава 2. Нефтепродукты и методы их испытаний ............................................................ 46

2.1. Состав нефти .................................................................................................................46

2.1.1. Удельный вес по шкале API ....................................................................................48
2.1.2. Характеристический фактор ..................................................................................49
2.1.3. Содержание осадка и воды ....................................................................................49

2.2. Топлива бытового назначения ......................................................................................49

2.2.1. Сжиженный нефтяной газ .....................................................................................49
2.2.2. Керосин ..................................................................................................................52
2.2.2.1. Склонность к дымлению .................................................................................52
2.2.2.2. Температура вспышки .....................................................................................53
2.2.2.3. Нагарообразование и склонность к отложению налета на ламповом стекле ..... 54
2.2.2.4. Интервал кипения ...........................................................................................54
2.2.2.5. Содержание серы и коррозионность ..............................................................54

2.3. Автомобильные топлива ...............................................................................................55

2.3.1. Автомобильный бензин .........................................................................................55
2.3.1.1. Фракционный состав ......................................................................................55
2.3.1.2. Октановое число ..............................................................................................57
2.3.1.3. Коррозионные свойства ..................................................................................58
2.3.1.4. Давление паров по Рейду ................................................................................58
2.3.1.5. Окислительная стабильность ..........................................................................59
2.3.1.6. Присадки..........................................................................................................59
2.3.2. Дизельное топливо .................................................................................................60
2.3.2.1. Цетановое число ..............................................................................................60
2.3.2.2. Дизельный индекс ...........................................................................................60
2.3.2.3. Содержание серы .............................................................................................61
2.3.2.4. Коррозионность ..............................................................................................61
2.3.2.5. Температура вспышки .....................................................................................61
2.3.2.6. Высота факела пламени ..................................................................................61
2.3.2.7. Температура текучести ....................................................................................61
2.3.2.8. Вязкость ...........................................................................................................61

2.4. Авиационные топлива ..................................................................................................62
2.5. Печные топлива ............................................................................................................63

2.5.1. Газовые топлива ......................................................................................................63
2.5.2. Жидкие топлива .....................................................................................................63

2.6. Смазочные масла ..........................................................................................................64

2.6.1. Вязкость ..................................................................................................................65
2.6.2. Вискозиметр Сейболта ...........................................................................................65
2.6.3. Вискозиметр Редвуда .............................................................................................65
2.6.4. Вискозиметр Брукфилда ........................................................................................66
2.6.5. Индекс вязкости .....................................................................................................66
2.6.6. Температура помутнения .......................................................................................67

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
7

2.6.7. Температура текучести ...........................................................................................67

2.7. Прочие продукты ..........................................................................................................68

2.7.1. Масло для переработки джута ...............................................................................68
2.7.2. Нефтяной скипидар ...............................................................................................69
2.7.3. Сырье для производства высокочистого углерода ................................................70
2.7.4. Битум ......................................................................................................................70
2.7.5. Нефтяной кокс .......................................................................................................71
2.7.6. Парафин .................................................................................................................72

Вопросы для самопроверки.................................................................................................72

Глава 3.  Процессы переработки нефти ............................................................................ 73

3.1. Приемка нефти..............................................................................................................73
3.2. Обессоливание нефти ...................................................................................................74
3.3. Перегонка нефти ...........................................................................................................76

3.3.1. Атмосферная перегонка .........................................................................................76

3.4. Стабилизация верхнего продукта .................................................................................78
3.5. Аминовая очистка .........................................................................................................79
3.6. Деэтанизация ................................................................................................................80
3.7. Демеркаптанизация ......................................................................................................80
3.8. Газофракционирование.................................................................................................83
3.9. Разделение бензиновой фракции .................................................................................83
3.10. Гидроочистка тяжелого бензина .................................................................................84
3.11. Риформинг бензина на платиновом катализаторе (платформинг) ...........................86
3.12. Гидродесульфуризация керосина ................................................................................88
3.13. Гидродесульфуризация газойля ..................................................................................88
3.14. Вакуумная перегонка ..................................................................................................89
3.15. Экстрактивная очистка ...............................................................................................93
3.16. Деасфальтизация .........................................................................................................95
3.17. Депарафинизация .......................................................................................................96
3.18. Гидродоочистка масел .................................................................................................96
3.19. Каталитические процессы в производстве базовых масел ........................................99
3.20. Гидрокрекинг ...............................................................................................................99
3.21. Мягкий гидрокрекинг ............................................................................................... 102
3.22. Получение водорода .................................................................................................. 102

3.22.1. Десульфуризация (обессеривание) сырья ......................................................... 104
3.22.2. Первичный риформинг ...................................................................................... 104
3.22.3. Вторичный риформинг ...................................................................................... 105
3.22.4. Реакторы конверсии ........................................................................................... 105
3.22.5. Очистка водорода ............................................................................................... 106

3.23. Каталитический крекинг в псевдоожиженном слое ................................................ 107
3.24. Производство окисленных битумов ......................................................................... 108
3.25. Висбрекинг ................................................................................................................ 108
3.26. Коксование ................................................................................................................ 111
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 112

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
8

Глава 4.  Смазочные масла и пластичные смазки .............................................................114

4.1. Компоненты готовых смазочных материалов ............................................................ 114
4.2. Автомобильные масла ................................................................................................. 115
4.3. Смазочные материалы промышленного назначения ................................................ 117
4.3.1. Смазки для подшипников.................................................................................... 117
4.3.2. Гидравлические масла .......................................................................................... 117
4.3.3. Смазочные материалы для компрессоров ........................................................... 118
4.3.4. Смазочные материалы для насосов ..................................................................... 118

4.4. Авиационные масла .................................................................................................... 119
4.5. Масла для судовых двигателей ................................................................................... 120
4.6. Пластичные смазки ..................................................................................................... 121
4.7. Приготовление масел и смазок................................................................................... 122
4.8. Влияние смазочных материалов на окружающую среду ........................................... 123
4.9. Утилизация отработанных смазочных материалов .................................................... 123
4.10. Расход энергии в смесительном резервуаре ............................................................. 126
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 130

Глава 5.  Нефтехимические продукты .............................................................................131

5.1. Определение нефтехимических продуктов ................................................................ 131

5.1.1. Сырьевые продукты ............................................................................................. 131
5.1.2. Промежуточные продукты ................................................................................... 132
5.1.3. Конечные продукты ............................................................................................. 133

5.2. Пиролиз бензина ......................................................................................................... 134

5.2.1. Первичное фракционирование (стабилизация) ................................................. 136
5.2.2. Разделение газов пиролиза .................................................................................. 136

5.3. Процессы получения отдельных продуктов .............................................................. 137

5.3.1. Полиэтилен .......................................................................................................... 137
5.3.1.1. Полиэтилен низкой плотности .....................................................................139
5.3.1.2. Полиэтилен высокой плотности ...................................................................140
5.3.1.3. Линейный полиэтилен низкой плотности ...................................................141
5.3.2. Полипропилен ...................................................................................................... 142
5.3.3. Полиэтилентерефталат ........................................................................................ 142
5.3.3.1. Терефталевая кислота ....................................................................................144
5.3.3.2. Этиленгликоль ...............................................................................................145
5.3.4. Поливинилхлорид ................................................................................................ 146
5.3.5. Полистирол .......................................................................................................... 147
5.3.6. Полибутадиен ....................................................................................................... 147
5.3.7. Акрилонитрилбутадиенстирол ............................................................................ 148
5.3.8. Бутадиенстирольный каучук ................................................................................ 148
5.3.9. Полиметилметакрилат ......................................................................................... 148
5.3.10. Политетрафторэтилен ........................................................................................ 148
5.3.11. Нейлон ................................................................................................................ 148
5.3.12. Феноло-формальдегидная смола ....................................................................... 151
5.3.13. Карбамидо-формальдегидная смола ................................................................. 151

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
9

5.3.14. Меламино-формальдегидная смола .................................................................. 151
5.3.15. Полиуретановые смолы ..................................................................................... 153
5.3.15.1. Диизоцианат толуола ...................................................................................153
5.3.16. Силиконы ........................................................................................................... 153

5.4. Нефтехимический комплекс ...................................................................................... 153

5.4.1. Потребители нефтехимических продуктов ......................................................... 154
5.4.2. Нефтехимические промышленные узлы ............................................................. 154

5.5. Обработка пластмассовых, резинотехнических и волоконных материалов ............. 154

5.5.1. Формование пластмасс ........................................................................................ 156
5.5.2. Экструзия.............................................................................................................. 156
5.5.3. Выдувное формование ......................................................................................... 156
5.5.4. Компрессионное прессование ............................................................................. 157
5.5.5. Вакуум-формование ............................................................................................. 157
5.5.6. Литьевое формование .......................................................................................... 159
5.5.7. Компаундирование каучуков ............................................................................... 159
Вопросы для самопроверки........................................................................................... 160

Глава 6.  Объекты общезаводского хозяйства .................................................................162

6.1. Схемы нефтеперерабатывающего и нефтехимического заводов .............................. 162
6.2. Технологические установки ........................................................................................ 162
6.3. Объекты общезаводского хозяйства ........................................................................... 165

6.3.1. Резервуары с плавающей крышей ....................................................................... 166
6.3.2. Резервуары со стационарной крышей ................................................................. 166
6.3.3. Герметизированные резервуары .......................................................................... 168
6.3.4. Шаровые резервуары ........................................................................................... 168
6.3.5. Оборудование резервуаров .................................................................................. 168
6.3.6. Операции компаундирования.............................................................................. 170
6.3.7. Налив, заправка, упаковка и другие операции по отгрузке................................ 170
6.3.8. Трубопроводный транспорт ................................................................................. 171
6.3.9. Очистка сточных вод ............................................................................................ 173
6.3.10. Очистка отходящих газов ................................................................................... 175
6.3.11. Распределение внутризаводского топлива ........................................................ 176

6.4. Теплоэнергетическая установка ................................................................................. 177
6.5. Градирни ...................................................................................................................... 180
6.6. Установка подготовки технологической воды ........................................................... 181
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 183

Глава 7.  Материальный и энергетический балансы .........................................................185

7.1. Определение количеств нефти и продуктов .............................................................. 185

7.1.1. Измерение уровня в резервуарах ......................................................................... 185
7.1.2. Поправка объема на тепловое расширение ......................................................... 187
7.1.3. Поправка плотности ............................................................................................ 187

7.2. Измерение количеств газов в герметизированных сосудах ....................................... 192
7.3. Составление материального и энергетического балансов ........................................ 192

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление
10

7.3.1. Показания расходомеров и счетчиков................................................................. 195
7.3.2. Потребление топлива ........................................................................................... 195
7.3.3. Потребление пара ................................................................................................. 195
7.3.4. Общий материальный баланс .............................................................................. 196

7.4. Энергетический баланс завода ................................................................................... 198

7.4.1. Баланс тепловой энергии ..................................................................................... 198
7.4.2. Баланс тепловой энергии в теплообменнике ...................................................... 198
7.4.3. Баланс тепловой энергии в печи ......................................................................... 199
7.4.4. Общий баланс тепловой энергии (тепловой баланс) .......................................... 200
Вопросы для самопроверки............................................................................................... 202

Глава 8.  Теплообменники и трубчатые печи ....................................................................203

8.1. Теплообменники ......................................................................................................... 203
8.2. Теория теплообмена .................................................................................................... 204

8.2.1. Уравнение теплового баланса .............................................................................. 204
8.2.2. Скорость теплопереноса ...................................................................................... 207

8.3. Загрязнение теплообменных поверхностей ............................................................... 210
8.4. Пластинчатые теплообменники ................................................................................. 215
8.5. Ребристые теплообменники ....................................................................................... 217
8.6. Шнековые теплообменники ....................................................................................... 217
8.7. Теплообменные линии ................................................................................................ 218
8.8. Трубчатые печи ............................................................................................................ 219
8.9. Элементы трубчатой печи ........................................................................................... 222

8.9.1. Трубчатые змеевики ............................................................................................. 222
8.9.2. Футеровка ............................................................................................................. 222
8.9.3. Горелки.................................................................................................................. 222
8.9.4. Конвекционная секция ........................................................................................ 223
8.9.5. Радиантная секция ............................................................................................... 224
8.9.6. Дымовая труба ...................................................................................................... 224

8.10. Эксплуатация печи .................................................................................................... 224
8.11. Тяга печи .................................................................................................................... 225
8.12. Расчет печи методом Уилсона–Лобо–Хоттеля ........................................................ 225

8.12.1. Расчет печи методом Лобо–Эванса ................................................................... 235

Вопросы для самопроверки............................................................................................... 236

Глава 9. Перегонка и отпарка ........................................................................................238

9.1. Процессы перегонки и отпарки ................................................................................. 238
9.2. Периодическая перегонка .......................................................................................... 238
9.3. Диаграммы температур кипения и равновесия между жидкостью и паром ............. 239
9.4. Движущие силы процесса перегонки ......................................................................... 240
9.5. Непрерывная перегонка ............................................................................................. 242

9.5.1. Приемник орошения ............................................................................................ 242
9.5.2. Секция ректификации ......................................................................................... 243
9.5.2.1. Исходящие потоки ........................................................................................244

©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru