Технологія виробництва бензину

Надходить нафту нагрівається в змійовику приблизно до 320 ° С, і розігріті продукти подаються на проміжні рівні в ректифікаційної колоні. Така колона може мати від 30 до 60 розташованих з певним інтервалом піддонів і жолобів, кожен з яких має ванну з рідиною. Через цю рідину проходять піднімаються пари, які омиваються стікає вниз конденсатом. При належному регулюванні швидкості зворотного стікання (тобто кількості дистилятів, відкачуваних назад в колону для повторного фракціонування) можливе отримання бензину нагорі колони, гасу і світлих горючих дистилятів точно певних періодів кипіння на послідовно знижуються рівнях. Зазвичай для того, щоб поліпшити подальший поділ, залишок від перегонки з ректифікаційної колони піддають вакуумної дистиляції.

Схильність до додаткового розкладання важчих фракцій сирих нафт при нагріванні вище певної температури привела до дуже важливого успіху у використанні крекінг-процесу. Коли відбувається розкладання висококиплячих фракцій нафти, вуглець і вуглецеві зв'язки руйнуються, водень відривається від молекул вуглеводнів і тим самим виходить більш широкий спектр продуктів в порівнянні зі складом початкової сирої нафти. Наприклад, дистиляти, киплячі в інтервалі температур 290-400 ° С, в результаті крекінгу дають гази, бензин і важкі смоловидна залишкові продукти. Крекінг-процес дозволяє збільшити вихід бензину з сирої нафти шляхом деструкції більш важких дистилятів і залишків, які утворилися в результаті первинної перегонки.

Каталізатор - це речовина, яка прискорює перебіг хімічних реакцій без зміни суті самих реакцій. Каталітичні властивості мають багато речовин, включаючи метали, їх оксиди, різні солі.

Процес Гудри. Дослідження Е.Гудрі вогнетривких глин як каталізаторів привели до створення в 1936 ефективного каталізатора на основі алюмосилікатів для крекінг-процесу.

Среднекіпящіе дистиляти нафти в цьому процесі нагрівалися і переводилися в пароподібний стан; для збільшення швидкості реакцій розщеплення, тобто крекінг-процесу, і зміни характеру реакцій ці пари пропускалися через шар каталізатора. Реакції відбувалися при помірних температурах 430-480 ° С і атмосферному тиску на відміну від процесів термічного крекінгу, де використовуються високі тиску. Процес Гудри був першим каталітичним крекінг-процесом, успішно реалізованим в промислових масштабах.

Риформинг - це процес перетворення лінійних і нециклічних вуглеводнів в бензолоподобние ароматичні молекули. Ароматичні вуглеводні мають більш високе октанове число, ніж молекули інших вуглеводнів, і тому вони краще для виробництва сучасного високооктанового бензину.

Існують два основних види риформінгу - термічний і каталітичний. У першому відповідні фракції первинної перегонки нафти перетворюються в високооктановий бензин тільки під впливом високої температури; у другому перетворення вихідного продукту відбувається при одночасній дії як високої температури, так і каталізаторів. Більш старий і менш ефективний термічний риформінг використовується до сих пір, але в розвинених країнах майже всі установки термічного риформінгу замінені на установки каталітичного риформінгу.

Якщо бензин є кращим продуктом, то майже весь риформинг здійснюється на платинових каталізаторах, нанесених на алюмінійоксідний або алюмосилікатний носій.

Реакції, в результаті яких при каталітичному риформінгу підвищується октанове число, включають:

дегидрирование нафтенов і їх перетворення у відповідні ароматичні сполуки;

перетворення лінійних парафінових вуглеводнів в їх розгалужені ізомери;

гідрокрекінг важких парафінових вуглеводнів в легені високооктанові фракції;

утворення ароматичних вуглеводнів з важких парафінових шляхом відщеплення водню.

Крім крекінгу і риформінгу існує кілька інших важливих процесів виробництва бензину. Першим з них, який став економічно вигідним в промислових масштабах, був процес полімеризації, який дозволив отримати рідкі бензинові фракції з олефінів, присутніх в крекінг-газах.

Полімеризація пропілену - олефина, що містить три атома вуглецю, і бутилену - олефина з чотирма атомами вуглецю в молекулі дає рідкий продукт, який кипить в тих же межах, що і бензин, і має октанове число від 80 до 82. Нафтопереробні заводи, які використовують процеси полімеризації , зазвичай працюють на фракціях крекінг-газів, що містять олефіни з трьома і чотирма атомами вуглецю.

У цьому процесі изобутан і газоподібні олефіни реагують під дією каталізаторів і утворюють рідкі ізопарафінов, що мають октанове число, близьке до такого у изооктана. Замість полімеризації изобутилена в ізооктен і потім гідрогенізації його в ізооктан, в даному процесі изобутан реагує з ізобутіленом і утворюється безпосередньо ізооктан.

Всі процеси алкилирования для виробництва моторних палив виробляються з використанням в якості каталізаторів або сірчаної, або фтороводородной кислоти при температурі спочатку 0-15 ° C, а потім 20-40 ° С.

Інший важливий шлях отримання високооктанового сировини для додавання в моторне паливо - це процес ізомеризації з використанням хлориду алюмінію та інших подібних каталізаторів.

Ізомеризація використовується для підвищення октанового числа природного бензину і нафтенов з прямолінійними цепямі.Улучшеніе антидетонаційних властивостей відбувається в результаті перетворення нормальних пентана і гексану в ізопентан і ізогексан.

Процеси ізомеризації набувають важливого значення, особливо в тих країнах, де каталітичний крекінг з метою підвищення виходу бензину проводиться у відносно незначних обсягах. При додатковому етилування, тобто введенні тетраетилсвинцю, ізомери мають октанові числа від 94 до 107 (в даний час від цього способу відмовилися через токсичності утворюються летючих алкілсвінцових з'єднань, що забруднюють природне середовище).

Тиску, що використовуються в процесах гідрокрекінгу, складають від приблизно від 70 атм. для перетворення сирої нафти в зріджений нафтовий газ (LP-газ) до більш ніж 175 атм. коли відбуваються повне коксування і з високим виходом перетворення парообразной нафти в бензин і реактивне паливо. Процеси проводять з нерухомими шарами (рідше в киплячому шарі) каталізатора. Процес в киплячому шарі застосовується виключно для нафтових залишків - мазуту, гудрону. В інших процесах також використовувалися залишкове паливо, але в основному - висококиплячі нафтові фракції, а крім того, легкокипящие і среднедістіллятних прямогонні фракції. Каталізаторами в цих процесах служать сульфідірованние нікель-алюмінієві, кобальт-молібден-алюмінієві, вольфрамові матеріали і благородні метали, такі, як платина і паладій, на алюмосилікатної основі.

Там, де гідрокрекінг поєднується з каталітичним крекингом і коксуванням, не менше 75-80% сировини перетворюється в бензин і реактивне паливо. Вироблення бензину і реактивних палив може легко змінюватися в залежності від сезонних потреб. При високому витраті водню вихід продукції на 20-30% вище, ніж кількість сировини, що завантажується в установку. З деякими каталізаторами установка працює ефективно від двох до трьох років без регенерації.

Все бензини відрізняються один від одного, як за складом, так і за властивостями, так як їх отримують не тільки як продукт первинної сублімації нафти, але і як продукт попутного газу (газовий бензин) і важких фракцій нафти (крекінг-бензин).

Крекінг-бензини містять значний відсоток тих компонентів, при змішуванні яких утворюється моторне паливо. Однак їх пряме використання у багатьох країнах законодавчо обмежується, оскільки вони містять помітну кількість олефінів, а саме олефіни є однією з головних причин утворення фотохімічного смогу.

Крекінг-бензин є продукт додаткової переробки нафти. Звичайна перегонка нафти дає лише 10-20% бензину. Для збільшення його кількості важчі або висококиплячі фракції нагрівають з метою розриву великих молекул до розмірів молекул, що входять до складу бензину. Це і називають крекингом. Крекінг мазуту проводять при температурі 450-550 ° С. Завдяки крекінгу можна отримувати з нафти до 70% бензину.

Бензин газовий являє собою продукт переробки попутного нафтового газу, що містить граничні вуглеводні з числом атомів вуглецю не менше трьох. Розрізняють стабільний (БГС) і нестабільний (БГН) варіанти газового бензину. БГС буває двох марок - легкий (БЛ) і важкий (БТ). Застосовується в якості сировини в нафтохімії, на заводах органічного синтезу, а також для компаундування автомобільного бензину (отримання бензину з заданими властивостями шляхом його змішування з іншими бензинами).

Піроліз - це крекінг при температурах 700-800 ° С. Крекінг і піроліз дозволяють довести сумарний вихід бензину до 85%. Необхідно відзначити, що першовідкривачем крекінгу і творцем проекту промислової установки в 1891 році був український інженер В.Г.Шухов.

Етиловий бензин. Це вид бензинів, який отримав свою назву головним чином через що входить до його складу антидетонаційної присадки антидетонатора - тетраетилсвинцю (ТЕС), що служить для підвищення октанового числа в бензинах. ТЕС є маслянистою безбарвною рідиною з щільністю 1652,4 кг / куб.м. Температура кипіння ТЕС становить 200 градусів Цельсія, він розчинний в бензині і органічних розчинниках, надзвичайно отруйний, відноситься до першої групи небезпеки по отруйна дії. ТЕС нестійкий - під дією температури, сонячного світла, води, повітря розкладається з утворенням білого осаду.

ТЕС використовують в суміші з так званими "виносітелямі", при згорянні перетворюють свинцеві сполуки в газоподібний стан. Суміш ТЕС і "виносітеля" називається етилової рідиною, а бензини різних місць, які етилова рідина етілірованнимі

Для відмінності етилованого бензину від неетилованих перші фарбуються в яскраві кольори. Ефективно підвищують октанове число бензинів перші 0,5-2 мл етилової рідини. Здатність підвищувати свою октанове число від додавання етилової рідини залежить від хімічного складу бензину. Перевищення оптимальної кількості сприяє збільшенню нагарообразования і освінцовиванія деталей. Утворені нагар провокують краплинне запалювання. Відпрацьовані гази автомобілів, що працюють на етильованому бензині, мають підвищену токсичність за рахунок свинцевих з'єднань.

Нафта - найцінніше природне викопне, що відкрило перед людиною дивовижні можливості "хімічного перетворення". Всього похідних нафти налічується вже близько 3 тисяч. Нафта займає провідне місце в світовому паливно-енергетичному господарстві. Її частка в загальному споживанні енергоресурсів безперервно зростає. Нафта складає основу паливно-енергетичних балансів всіх економічно розвинених країн. В даний час з нафти отримують тисячі продуктів. Нафта залишиться в найближчому майбутньому основою забезпечення енергією народного господарства і сировиною нафтогазохімічного промисловості. Тут буде багато залежати від успіхів в області пошуків, розвідки і розробки нафтових родовищ. Але ресурси нафти в природі обмежені. Бурхливий нарощування протягом останніх десятиліть їх видобутку призвело до відносного виснаження найбільш великих і сприятливо розташованих родовищ. У проблемі раціонального використання нафти велике значення має підвищення коефіцієнта їх корисного використання. Одне з основних напрямків тут передбачає поглиблення рівня переробки нафти з метою забезпечення потреби країни в світлих нафтопродуктах і нафтохімічному сировину. Іншим ефективним напрямом є зниження питомої витрати палива на виробництво теплової та електричної енергії, а також повсюдне зниження питомої витрати електричної і теплової енергії у всіх ланках народного господарства.

1. Хімічний Енциклопедичний Словник. Гл. ред. І. Л. Кнунянц. - М. Радянська енциклопедія, 1983-792 с.

2. Черножуков Н. І. Очищення і розділення нафтової сировини, виробництво товарних нафтопродуктів, 6 видавництво. М. 1978

3. Судно М. М. Нафта і горючі гази в сучасному світі. - М. Недра, 1984.

4. Стадников Г.Л. Походження вугілля і нафти // М. - третій перероблене і доповнене видання АН СРСР, - 1937, - с. 544.

5. Товарні нафтопродукти, їх властивості та застосування. Довідник, під ред. Н. Г. Пучкова, М. 1971;

6. Хімія і технологія нафти і газу, 3 видавництва. Л. 1985; Походенко Н. Т. Брондз Б. І.

7. Отримання і обробка нафтового коксу. М, 1986; З. І Сюняєв.

8. Нафтовий вуглець, М. 1979; Еріх В. Н. Расіна М. Г. Рудін М. Г.

9. Нафта - сировина для отримання палива, М. 1879; Васильєв В.І. Лосікова Б.В.

10. Нафтопродукти. Довідник, під ред. Б. В. Лосікова, М. тисячу дев'ятсот шістьдесят-шість.

Казакова Л. П. Крейн С. Е. Фізико-хімічні основи виробництва нафтових масел, М. тисяча дев'ятсот сімдесят вісім