Открыть сервисСервис

Рафинирование — очистка нефти и металлов

Рафинирование — это технологический процесс очистки сырья или материала от примесей с целью получения продукта заданного состава, свойств и качества. Термин применяется прежде всего в нефтепереработке (рафинирование нефти и нефтепродуктов) и в металлургии (рафинирование металлов и сплавов), а также в пищевой промышленности (рафинирование масел, сахара). Общий технологический принцип заключается в избирательном удалении нежелательных компонентов — сернистых соединений, кислот, механических включений, газов — с минимальными потерями основного продукта.

Рафинирование нефти

В нефтепереработке под рафинированием понимают комплекс процессов, направленных на очистку нефтяных фракций от сернистых, азотистых и кислородсодержащих соединений, нафтеновых кислот, смолисто-асфальтеновых веществ, а также на улучшение цвета, запаха и стабильности продукта. Полное первичное разделение нефти на фракции осуществляется атмосферно-вакуумной перегонкой; полученные фракции затем подвергают дальнейшей очистке в зависимости от требований к конечному продукту.

Основные методы

МетодПринцип действияУдаляемые примеси
Кислотное рафинированиеОбработка серной кислотойСмолы, смолистые вещества, непредельные углеводороды
Щелочное рафинированиеОбработка щёлочьюНафтеновые кислоты, сернистые соединения
Селективная очисткаЭкстракция растворителем (фурфурол, N-метилпирролидон)Ароматика, смолы
ГидроочисткаКаталитическое гидрирование при повышенном давленииСера, азот, кислород, металлы
ДесульфуризацияКаталитическое удаление серыСернистые соединения
ОтбеливаниеАдсорбция на белой глине, силикагеле, активированном углеКрасящие вещества, смолы

Кислотное рафинирование широко применялось в первой половине XX века для производства индустриальных масел; серная кислота образует с примесями кислотоне растворимые соединения (кислотный шлам), отделяемые центрифугированием. В современных схемах этот метод постепенно вытеснен селективной очисткой и гидроочисткой, обеспечивающими более полное использование сырья и отсутствие объёмных шламов.

Гидроочистка — основной промышленный метод облагораживания дизельного и керосинового топлива. Процесс ведут на катализаторах (кобальт-молибденовых, никель-молибденовых) при температуре 300–400 °C и давлении 3–10 МПа. Гидроочистка позволяет снизить содержание серы до сотых и тысячных долей процента, что необходимо для соответствия современным экологическим стандартам топлива.

Рафинирование металлов

В металлургии рафинирование — заключительная стадия получения чистых металлов и сплавов, направленная на удаление вредных примесей и газов (водорода, кислорода, азота). Применяется при производстве чугуна и стали, цветных и редких металлов.

Металлургические методы

  • Окислительное рафинирование — продувка расплава кислородом или воздушно-кислородной смесью; окисляет примеси (кремний, марганец, фосфор, углерод), переводя их в шлак или газообразное состояние. Основной метод переделки чугуна в сталь.
  • Вакуумное рафинирование — плавка под пониженным давлением для удаления растворённых газов и летучих примесей.
  • Зонная плавка — многократное переплавление слитка с перемещением расплавленной зоны; применяется для получения особо чистых металлов (кремния для полупроводников, вольфрама, рения).
  • Электролитическое рафинирование — анодный растворение загрязнённого металла и осаждение чистого на катоде; основной промышленный способ производства электролитической меди, свинца, олова, никеля.
  • Йодидный метод (процесс Ван-Аркеля — де Бура) — очистка титана, циркония, гафния от кислорода и азота через образование и последующий распад летучих иодидов.

Пищевое рафинирование

В пищевой промышленности рафинированию подвергают растительные масла (подсолнечное, соевое, пальмовое) и тростниковый или свёкловый сахар. Полный цикл очистки масла включает дегуммирование (удаление фосфолипдов), нейтрализацию (свободных жирных кислот щёлочью), отбеливание и дезодорирование (удаление летучих веществ при вакууме и высокой температуре). Рафинированное масло лишено характерного запаха и вкуса, имеет более высокую точку дымообразования, но содержит меньше биологически активных веществ (токоферолов, фитостеринов), чем нерафинированное.

Сахар-рафинад получают перекристаллизацией сахарозы из сахарного сиропа с промежуточной фильтрацией и обработкой активированным углём. Термин «рафинад» прямо указывает на многократность очистки.

История

Первые промышленные схемы кислотно-щелочного рафинирования минеральных масел были разработаны в 1850–1870-х годах в России и Великобритании в связи с ростом производства смазочных материалов. В России пионером стал В. Д. Чижов, организовавший в 1857 году на нефтепромыслах Семёнова (Бакинский район) промышленное получение масляной кислоты и керосина с последующей очисткой. К 1930-м годам в СССР и США были освоены контактное отбеливание и селективная очистка масел; в 1950-е годы получила развитие гидроочистка.

Значение

Рафинирование определяет качество конечных нефтепродуктов, металлургических материалов и пищевых продуктов. Ужесточение экологических норм (например, требования Евро-5 и Евро-6 к содержанию серы в топливе, ограничения на выбросы сернистого ангидрида) стимулирует развитие каталитических методов очистки и внедрение безотходных схем переработки.

Источники

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru