Переробка нафти фізичним способом

 

Природна нафта – це суміш близько 1000 різних речовин, серед яких переважають рідинні вуглеводні з’єднання сірки, азоту, кисню і мінеральних речовин. Нафта відома людству близько 5000 років, але лише у минулому столітті з неї почали виділяти керосин, який використовували як паливо для печей.

Потім довгі роки нафту переробляли шляхом перегонки.

Перегонка – це фізичний процес розділення нафти на фракції, основа-ний на різних температурах кипіння сполук, що входять до її складу. Перегонка відбувається за такою технологією:

- нагрівання нафти до t=170-175°;

- подальше нагрівання нафти у трубчастій печі до t=350° шляхом спалювання газу або рідинного палива;

- перегонка нафти в ректифікаційних колонах.

Головні недоліки цього процесу: низький вихід бензину (не більше 20%) і недостатня чистота фракцій.

З метою отримання більш чистих фракцій перегонку іноді роблять декілька разів. Такий спосіб отримання нафтопродуктів називають ректифікацією.

Вперше пристрій для перегонки нафти було зроблено у 1823 році.

В наш час застосовують більш продуктивні методи отримання нафто-продуктів, засновані на використанні хімічних реакцій за участю каталіза-торів. Це так званий крекінг-процес.

3. Переробка нафти хімічним способом

Вихід бензину з нафти можна значно збільшити (до 65-70%) розщепленням вуглеводнів з довгим ланцюгом на вуглеводні з меншою відносною молекулярною масою. Такий процес називається крекінгом. Крекінг може бути термічним і каталітичним.

Термічний крекінг – це розщеплення важких вуглеводнів в результаті чого утворюються вуглеводні з меншою кількістю атомів вуглецю в молекулі. Термічний крекінг проводять при нагріванні вихідної сировини (мазуту) до температури 470-550°С при тиску 20-70 МПа. При цьому молекули вуглеводів з великим числом атомів вуглецю розщеплюються на дрібніші молекули насичених і ненасичених вуглеводнів.

 

Таким способом добувають автомобільний бензин. Термічний крекінг вперше було застосовано у 1891 році.

Каталітичний крекінг проводять при наявності каталізаторів (AlCl₃, Cr₂O₃, алюмосилікатів) при 470-500ºC та атмосферному тиску. Цим способом добувають авіаційний бензин з виходом до 80%. Такому виду крекінгу піддаються переважно газова і газойлева фракції нафти. Під час каталітичного крекінгу разом з реакціями розщеплення відбуваються реакції ізомеризації. В результаті їх утворюються насичені вуглеводні з розгалуженим вуглецевим скелетом молекули, що поліпшує якість бензину. Внаслідок нагрівання важких фракцій нафтопродуктів при наявності каталізаторів вуглеводні, які містять 6-8 атомів гідрогену в молекулі, перетворюються на ароматичні вуглеводні. Ці процеси відбуваються під час риформінгу (облагороджування) бензинів.

При крекінг-процесах утворюється велика кількість газів, які містять здебільшого насичені і ненасичені вуглеводні.

При температурі 700ºC і вищій відбувається піроліз – розпадання орга-нічних речовин без доступу повітря. В результаті піролізу нафти основними продуктами реакції є ненасичені газоподібні вуглеводні (етилен, ацетилен) й ароматичні – бензол, толуол та інші. Оскільки піроліз нафти – один з найважливіших способів добування ароматичних вуглеводнів, то його часто називають ароматизацією нафти.

 

Нафтопродукти

 

Переробкою нафти отримують продукти більше 10 тис. найменувань. Усі вони умовно поділяються на дві групи:

- продукти, готові до вживання (різні види палива і мастила);

- сировина для подальшої переробки на підприємствах хімічної промис-ловості (розчинювачі, нафтові кислоти, бензол, толуол, ксилол, парафін, вазелін, бітуми).

Розглянемо першу групу.

Карбюраторне паливо – використовується для двигунів внутрішнього згорання з запалюванням від електричної іскри. Основний показник карбюраторного палива – детонаційна стійкість, яка оцінюється октановим числом (0-100). Октанове число – це процентний вміст ізооктану, не схильного до детонації, в порівнянні з присутнім у паливі гептаном, що згорає з вибухом, руйнуючи деталі двигуна. Отже чим більше октанове чис-ло, тим якіснішим вважається паливо.

Октанові числа деяких карбюраторних палив:

- автомобільні бензини – 66, 72, 76, 80, 92, 95, 98;

- авіаційні бензини – 70, 91, 95, 100;

- тракторні бензини – 40, 45;

- тракторний лігроїн – 54. 

Дизельне паливо -використовується в поршневих двигунах дизелів. Запалювання палива в них відбувається без електричної іскри при температурі 550-600ºC під тиском.

Основний показник дизельного палива – цетанове число, яке характеризує схильність палива до запалювання. Чим вище це число, тим краще паливо. Найбільш поширеним дизельним паливом є солярове масло (солярка), цетанове число якого знаходиться в межах 35-50 одиниць.

В карбюраторних і дизельних паливах стандартами обмежена кількість кислот, лугів, сірки і вологи, оскільки ці компоненти скорочують строк служби двигунів.

Котельне паливо – використовують у парових котлах, на теплоелектро-станціях, парогенераторних і котельних установках, у промислових печах (наприклад, мартенівських), у горнах ковальських цехів машинобудівних заводів тощо. Це мазути, які залишаються після переробки нафти, кам’яного вугілля і горючих сланців.

Мастильні масла – це продукти подальшої перегонки мазуту під вакуумом. Їх використовують при експлуатації машин для зменшення тертя і зниження температури в зоні ковзання спряжених поверхонь деталей. За використанням вони поділяються на моторні, індустріальні, турбінні, компресорні, трансформаторні, трансмісійні. За температурою запустіння – на літні й зимові.

Консистентні мастила отримують добавкою до мастильних масел згу-щувачів (мила, церезину, сульфідів). Їх використовують для зменшення тертя і зносу деталей від корозії, гермітації. На відміну від мастильних масел вони густі. Типовий представник – солідол.

 

 

ТЕМА  7. ТЕХНІКА, ТЕХНОЛОГІЯ І ПРОДУКЦІЯ ХІМІЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ