Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автомобильные эксплуатационные материалы

Способы переработки нефти

Нефть представляет собой смесь углеводородов с различной температурой кипения, поэтому нефть вначале нагревают до образования паровых фаз. Для этого на нефтеперерабатывающих заводах используют трубчатые печи, выложенные из огнеупорного кирпича, внутри которых находятся трубы, по которым гонится нефть со скоростью 2 м/с. В печи посредством специальных форсунок создается пламя. Температура в печи достигает 300—325 °С. При такой температуре и атмосферном давлении перегонка нефти получается неполной. Дальнейшее же повышение температуры приводит к разложению углеводородов. Поэтому давление понижают (рис. 1.1). Таким образом, получают бензин, лигроин, керосин, газойль, масла и нефтяной битум.

Для паровых фаз используют ректификационные колонны (рис. 1.2).

Для усиления испарения углеводородов в ректификационную и вакуумную колонны подают водяной пар. Смесь углеводородных паров из печи поступает в нижнюю часть колонны.

Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизу колонны подают перегретый пар. Этот пар нагревает неиспарившийся остаток и увлекает за собой все легкие углеводороды вверх. В нижнюю часть колонны стекает освобожденный от легких углеводородов мазут.

Газ

К вакуум-эжектору

Вакуумный

соляр

Вода

Легкие масла

Средние масла

Тяжелые масла

Масла для двигателей

—Водяной пар

Гудрон

Рис. 1.1. Схема перегонки нефти: 1 — трубчатая печь; 2 — теплообменники; 3 — ректификационная колонна; 4 — конденсатор-холодильник; 5 — сепаратор;

6 — сборник соляра; 7 — вакуумная колонна

Схема колпачковой ректификационной колонны

Рис. 1.2. Схема колпачковой ректификационной колонны: 1 — тарелки; 2 — отверстия для прохождения паров; 3 — колпачки; 4 — сливные трубки; 5 — корпус

Сначала в жидкость превращаются пары с высокой температурой кипения. Это соляровое масло, которое кипит при температуре выше 300 °С. Жидкое соляровое масло заливает тарелку до отверстий. Пар, идущий из печи, проходит через слой солярового масла. Углеводороды, температура кипения которых ниже 300 °С, отрываются и поднимаются вверх. Поэтому в соляровом масле, выходящем из ректификационных колонн, нет бензина или керосина.

В ректификационных колоннах насчитывается до 40 тарелок. Они разделены на секции. Через все тарелки сквозь слои конденсата проходят пары.

Таким образом, углеводороды с разной температурой кипения в секциях разделяются и поступают в холодильник, а оттуда поступают в приемник. Из самых верхних секций колонны идет не бензин, а пары бензина, так как температура вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Пары бензина идут сначала в конденсатор. Здесь они превращаются в бензин, который направляется также в холодильник, а затем в приемник.

Основные способы получения топлив из нефти: прямая перегонка (дистилляция), термический и каталитический крекинги, гидрокрекинг и каталитический риформинг.

Прямая перегонка заключается в нагреве нефти при атмосферном давлении и выделении фракций, различающихся температурами кипения. При температурах от 35 до 200 °С отбирают бензиновую фракцию, от 200 до 300 °С — дизельное топливо. После перегонки остается мазут (до 80 %), который поступает в дистилляционную (вакуумную) колонну. Верхний слой представляет собой соляровый дистиллят (температура кипения 280—300 °С) и является исходным сырьем для крекинг-бензинов и дистилляционных масел: индустриальных, цилиндровых, моторных и т. д.

При прямой перегонке нефти выход бензина 15—25 %.

Лигроин может использоваться как дизельное топливо и в качестве сырья для получения высокооктановых бензинов.

Газойль также используется в качестве дизельного топлива или как сырье для дальнейшей переработки.

Продукты прямой перегонки отличаются высокой химической стабильностью.

Термический и каталитический крекинги используют для увеличения выхода легких фракций из нефти.

Крекингом называется процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Сырьем для термического крекинга является полугудрон — остаток после недостаточно полного отгона масляных фракций. При этом выход бензина составляет 30—35 %. Термический крекинг сопровождается образованием ненасыщенных углеводородов, поэтому бензины термического крекинга характеризуются низкой химической стабильностью и невысокой детонационной стойкостью (октановое число в пределах 66—74). На современных заводах термический крекинг уже не применяют.

Основным методом получения бензина является каталитический крекинг. Здесь исходным сырьем служит соляровая фракция, представляющая собой смесь углеводородов с числом атомов углерода от 16 до 20, при нагревании которой до температуры 450—550 °С под давлением в 0,15 МПа в присутствии катализатора (используют алюмосиликат) происходит расщепление углеводородов.

Бензин, полученный каталитическим крекингом, по сравнению с бензином, полученным термическим крекингом, обладает большей детонационной стойкостью (октановое число по моторному методу 78—85), так как в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов.

В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше. Поэтому процессы окисления и полимеризации отсутствуют. Следовательно, такой бензин химически стабилен, т. е. более устойчив при хранении.

Гидрокрекинг — каталитический процесс, предназначенный для получения светлых нефтепродуктов: бензина, керосина, дизельного топлива, а также сжиженных газов. Гидрокрекинг происходит при давлении до 20 МПа и температуре 480—500 °С в среде водорода с катализатором. Благодаря этому ненасыщенные углеводороды не образуются, и полученный бензин имеет высокую химическую стабильность. Сырьем служит полугудрон.

Гидрокрекинг позволяет получить большой ассортимент нефтепродуктов практически из любого нефтяного сырья путем подбора соответствующих катализаторов. Это одни из наиболее эффективных и гибких процессов нефтепереработки. Его можно вести в трех направлениях: ориентировать на максимальный выход бензина, на получение реактивного или дизельного топлив.

Бензины, получаемые в результате гидрокрекинга, имеют по исследовательскому методу октановые числа 85—88. При этом увеличивается выход бензина и керосина. Октановое число бензина гидрокрекинга может повышаться путем каталитического риформинга.

Каталитический риформинг (от англ, reforming — переделывать, улучшать) — процесс, предназначенный для улучшения качества бензина (повышения его детонационной стойкости). Каталитический риформинг протекает в присутствии водорода при температуре 460—510 °С и давлении 4 МПа. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобразуются. Происходит перестройка молекул, что ведет к образованию ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и др.) из алканов и нафтенов и повышению детонационной стойкости. Катализатором процесса служит в основном оксид алюминия с нанесенной платиной (0,6—0,65 %). Применяются также полиметаллические катализаторы, содержащие рений, иридий, германий и др., использование которых позволяет снизить давление с 4 до 2 МПа.

Результатом риформинга бензиновых фракций является выход бензина с октановым числом 80—85 по моторному методу, который составляет 78—82 % от исходного сырья и содержит: 50—65 % ароматических, 35—40 % парафиновых (алкановых), 5 % нафтеновых углеводородов и др.

Коксование тяжелых фракций при крекинге осуществляется при температуре 550 °С и атмосферном давлении. При этом образуются кокс, газообразные углеводороды и жидкая фракция, из которой извлекается бензин.

Синтезирование побочных газообразных продуктов крекинга и коксования направлено на получение высокооктановых компонентов: изооктана, алкилата, алкилбензола и других нефтепродуктов, которые используются в качестве добавок при получении технических сортов бензина.

Схема переработки нефти показана на рис. 1.3.

Очистка автомобильных топлив является заключительной стадией подготовки базовых продуктов. Их необходимо очистить от избытка сернистых соединений, органических окислов и смоли-сто-асфальтеновых веществ.

Для удаления сернистых соединений применяют метод гидроочистки при температуре до 300—430 °С и давлении 5—7 МПа

Попутный

газ

-

Пропан-

бутан

НЕФТЬ

Газовый бензин

В бензин

Д и

СТИЛЛЯТЫ

^-

і

Бензин

Керосин --

Газойль

(

Соляровое _масло_

Мазут

На масла

?

Высоко

октановые

компоненты

Рис. 1.3. Схема переработки нефти

в присутствии катализатора и водорода. В результате содержание серы в топливе снижается в 10—20 раз.

Кислоты и сероводород нейтрализуют щелочью с последующей промывкой водой и сушкой.

Смолы из автомобильного топлива удаляются серной кислотой с последующей промывкой щелочными растворами и чистой водой.

Зимние сорта дизельного топлива получают удалением из жидкой фазы нефти растворенных твердых углеводородов. Этот процесс называется депарафинизацией. Он обеспечивает понижение температуры застывания дизельного топлива.

Контрольные вопросы

  • 1. Расскажите о химическом составе нефти.
  • 2. Какое воздействие оказывают сернистые соединения?
  • 3. Назовите основные способы перегонки нефти.
  • 4. Что такое прямая перегонка нефти?
  • 5. Что такое термический и каталитический крекинги?
  • 6. Что такое гидрокрекинг и каталитический риформинг?
 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы