Как из нефти получают бензин
Переработка нефти и процесс получения бензина из нефти
Нефть является сложной смесью углеводородных соединений. В сыром виде она практически не применяется, и для того, чтобы получить нефтепродукты, пригодные для использования, её необходимо переработать. Суть переработки сырой нефти заключается в разложении её на фракции и в дальнейшей их переработке.
Происходит переработка нефти с целью получения высококачественного топлива на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях, называемых НПЗ. Многим интересно было бы узнать, можно ли воспроизвести процесс получения бензина из нефти в домашних условиях и вообще, каким образом получают это топливо в современных условиях. Об этом мы и расскажем в этой статье.
Стоит сразу отметить, что помимо бензина из нефти получают еще много практически необходимых продуктов. К ним относятся дизельные моторные топлива, керосины, мазуты, смазочные и другие масла и многое, многое другое. Можно сказать, что это полезное ископаемое в современном мире используется со всей максимально возможной эффективностью.
Химически нефть на 80-85 процентов состоит из углерода и на 12-14-ть – из водорода. Остальное – это сернистые и азотистые соединения, немного кислорода и металлических примесей.
Углеводородные нефтяные соединения делятся на легкие и тяжелые, нафтеновые, парафиновые и ароматические, и так далее.
Нефть перегоняют в бензин с помощью целой серии химических температурных процессов. Так называемый прямогонный бензин получают путем прямой перегонки нефтяного сырья, и в дальнейшем полученные в результате этого технологического процесса фракции поступают на вторичную переработку, видов которой – достаточно много (каталитический риформинг, гидрокрекинг, каталитический и термический крекинг и так далее). Но – обо всем по порядку.
Прямая перегонка (ректификация) нефти
С помощью такой методики бензин начали получать на заре развития автомобилестроения. Сам процесс происходит в так называемых ректификационных колоннах, однако прямую перегонку можно осуществить и в домашних условиях, о чем мы поговорим несколько позднее.
Суть этого процесса заключается в том, что сырую нефти нагревают, и с постепенным повышением температуры она разделяется на фракции, имеющие различную температуру кипения.
Процесс может происходить как при атмосферном значении давления, так и в вакууме различной глубины.
В процессе ректификации из нефти при разных температурах испаряются летучие фракции, такие, как:
- бензиновая фракция (испаряется первым при температурах до 180-ти градусов);
- керосин (испарение происходит в температурном диапазоне от 150-ти до 305-ти градусов);
- дизельное топливо (температуры выкипания – от 180-ти до 360-ти градусов и выше).
Полученные бензиновые и другие пары охлаждаются и конденсируются обратно в жидкое состояние.
Сразу оговоримся, что такой способ обладаем массой существенных недостатков. К ним относятся:
- мало количество получаемого топлива (из одного литра сырья бензина таким образом выходит всего порядка 150-ти миллилитров);
- качество прямогонного бензина – очень низкое, с октановым числом в пределах от 50-ти до 60-ти единиц;
- чтобы довести прямогонный бензин до приемлемых качественных характеристик (до октанового числа выше 90-та единиц), необходимо большое количество разного рода присадок.
В настоящее время для получения бензина высокого качества используются другие, более совершенные методики. Наиболее популярными из них являются каталитический и термический крекинги.
Каталитический и термический крекинг
Сразу оговоримся – в домашних условиях эти процессы воспроизвести нельзя, поскольку они достаточно сложны и требуют специального технологического оборудования. Чтобы не загружать вас сложной физико-химической терминологией, постараемся описать эти процессы, с помощью которых нефть перерабатывают в нефтепродукты, как можно более простым и понятным языком.
Суть любого крекингового процесса заключается в разложении нефтяных компонентов на составляющие под действием высоких температур и с применением катализаторов. Другими словами, сложные углеводородные соединения разлагаются на более простые, с меньшей молекулярной массой (например, бензины).
Несомненными достоинствами таких технологий являются:
- значительное повышение продуктивности производства (выход, к примеру, бензина возрастает в разы – до 40-50-ти процентов);
- его качества по сравнению с прямогонным – гораздо выше (значение октанового числа порядка 70-ти – 80-ти единиц, а при каталитическом риформинге – более 90-та);
- для получения из бензинов, полученных такими способами, товарных нефтепродуктов требуется минимум присадок.
Нередко крекинговые процессы в технологических линиях используют с другими современными технологиями – каталитическим риформингом, гидрокрекингом, изомеризацией и так далее. Все эти технологии преследуют одну цель – получение наиболее качественного топлива и увеличение глубины переработки нефтяного сырья.
Основные качественные характеристики бензинов
Основным показателем, характеризующим качеством бензинового топлива, является его октановое число, показывающее детонационную устойчивость бензина.
Другими словами детонационные процессы можно описать таким образом: в камере сгорания двигателя образуется топливно-воздушная смесь, пламя в которой распространяется с огромной скоростью – от полутора до двух с половиной тысяч метров в секунду; если значение давления в процессе этого воспламенения слишком большое, то образуются дополнительные перекиси, увеличивающие взрывную силу (детонацию), что крайне негативно сказывается на состоянии поршневой группы.
В настоящее время наибольшее распространение получили бензины, чье октановое число – 92, 95 и 98 единиц.
Стоит сказать, что в процессе эксплуатации детонационные процессы в двигателе могут быть спровоцированы не только топливом низкого качества, но и неисправностями самого двигателя. Неверное положение заслонки дросселя, неправильно настроенное зажигание, обедненная горючая смесь, перегрев, наличие в топливной системе нагаров и другие неисправности – все это может вызывать детонацию.
Для повышения значения октанового числа используются многочисленные присадки.
Это могут быть алкилы, эфиры, спирты, а также присадки, которые повышают устойчивость топлива к замерзанию. Ранее наиболее популярной присадкой был тетраэтилсвинец, который хорошо повышал октановое число, но был вреден для экологии окружающей нас среды. Оседая в легких человека, он значительно повышал риск возникновения раковых заболеваний. В настоящее время от его применения практически отказались, используя экологически чистые виды присадок.
Производство бензина из нефти в домашних условиях
Для получения домашнего бензина идеально подходит самогонный аппарат. Проблема остается одна – где взять сырую нефть? Этот вопрос оставим без ответа, а суть процесса перегонки нефти такова:
- берется герметичная емкость, оборудованная сверху газоотводной трубкой и высокотемпературным термометром для измерения внутренней температуры среды в емкости;
- сырая нефть заливается в емкость, которую герметично закрывают крышкой (газоотводная трубка должна быть опущена в другую емкость);
- емкость с сырьем начинают нагревать (лучше всего использовать электрические нагревательные приборы, поскольку использование газа чревато воспламенением горючей нефтяной смеси и взрывом);
- вторая емкость ставится в холодное помещение, температура в котором должна быть примерно + 5 градусов Цельсия (если такого помещения нет, тогда газоотводную трубку необходимо охладить (например, с помощью льда);
- после того, как температура в первой нагреваемой емкости достигнет значения 150-180 градусов (иногда достаточно и меньших значений) легкие бензиновые фракции начнут испаряться (чаще всего испарение начинается в пределах 100-120-ти градусов);
- поскольку либо вторая емкость, либо трубка значительно холоднее проходящих через неё нефтяных паров, происходит их конденсация, и во вторую емкость стекает уже жидкий бензин.
Вот и весь процесс получения прямогонного бензина.
Напоминаем, что его качество будет очень низким, и без добавления присадок использовать его по назначению нельзя.
Загрузка...
neftok.ru
Основные способы получения автомобильных топлив из нефти
Категория:
Автомобильные эксплуатационные материалы
Основные способы получения автомобильных топлив из нефти
Автомобильные топлива получают из нефти прямой перегонкой (первичный процесс) и деструктивными методами (вторичные процессы) ее переработки. Прямая перегонка всегда предшествует деструктивным методам переработки.
При деструктивных (химических) способах происходит изменение структуры и химического состава углеводородов, образующих нефть, а при прямой перегонке (физическом способе) нефть лишь разделяется на фракции (с определенными температурами кипения) без протекания химических реакций
Прямая перегонка нефти осуществляется в установке, представляющей собой комплекс сложных устройств, основными элементами которых являются трубчатая печь и ректификационная колонна.
В результате нагрева нефти до 330—350 °С образуется смесь паров нефти и неиспарившегося жидкого остатка, которая направляется в ректификационную колонну. В ректификационной колонне происходит разделение нефтяных паров на фракции-, составляющие тот или иной нефтепродукт; причем можно отобрать в одну группу фракции, у которых температура кипения отличается всего лишь на 5-8 °С.
Тяжелые фракции нефти, поступая в колонну в жидкой фазе,, Уже в нижней ее части отделяются от паров и отводятся из нее в в аде мазута, а пары конденсируются на тарелках колонны. Чем в иже температура кипения фракций, тем выше в колонне они конденсируются.
Прямая перегонка нефти позволяет получить лишь 10—15% бензина, и только отдельные сорта нефти дают выход бензина до 20—25%, т. е. столько, сколько составляют ее фракции, выкипающие в пределах от 35 до 195 °С. Поэтому, для того чтобы обеспечить, например, Работу одного грузового автомобиля на прямогонно.м бензине в течение года, нужно переработать около 75—100 тыс. л. нефти. Для Увеличения выхода бензина и других светлых нефтепродуктов применяют деструктивные (химические) методы переработки нефти, при помощи которых можно также улучшить качество нефтепродуктов, в частности детонационную стойкость бензина.
Рис. 1. Схема нефтеперегонной установки: 1 — трубчатая печь; 2 — испарительная колонна; 3 — ректификационная колонна; 4 — до. полнительная колонна; 5 — насос; в — теплообменник; 7 — нодогрлзеотделитель
Крекинг является основным методом деструктивной переработки нефти. При крекинге происходит расщепление высокомолекулярных углеводородов и превращение их в низкомолекулярные легкокипя-щие углеводороды, пз которых состоят бензин и другие светлые нефтепродукты.
Крекинг может происходить под действием повышенных температур (470 — 540 °С) и давлении (20—70 кгс/см2)— термический крекинг или же под действием повышенной температуры (450— 500 °С), незначительного давления (до 1,5 кгс/см2), но в присутствии катализатора — каталитический крекинг. В обоих случаях пары сырья направляются в ректификационную колонну для разделения на фракции, как и при прямой перегонке. При термическом крекинге они поступают из нагревательной печи, пройдя испаритель, а при каталитическом — еще н реактор.
Проект первой в мире промышленной установки для крекинга нефти был разработан в 1891 г. русским инженером В. Г. Шуховым.
Легко расщепляются молекулы нефти, содержащие серу и кислород. По этой причине в бензинах термического крекинга находятся нежелательные сернистые и кислородные соединения. У бензинов, получаемых термическим крекингом, недостаточно высокие оюано-е число (не более 66—74)— основной показатель качества бензина п большое содержание непредельных углеводородов (до 30—40%). Из-за непредельных углеводородов бензин термического крекинга обладает плохой стабильностью и при хранении интенсивно окисляется и осмоляется. Поэтому на современных нефтеперегонных заводах термический крекинг не применяют. Каталитический крекинг является основным деструктивным методом получения бензинов.
Катализатор, направляя процесс в нужную сторону, способствует образованию изомерных предельных углеводородов (парафинов, ароматических), а также превращению части образовавшихся непредельных углеводородов в предельные.
Каталитический крекинг позволяет получнть бензин с октановым числом до 95. Сырьем для каталитическго крекинга обычно служат керосиновые, соляровые и газойлевые фракции прямой перегонки нефти.
Качество прямогонных бензинов (особенно полученных из сернистых нефтей) улучшается при их последующем каталитическом риформинге, являющемся одним из основных процессов современного нефтеперерабатывающего завода. Каталитический риформинг протекает в атмосфере водорода при температуре 480— 520 °С, давлении примерно 30 кгс/см2 и в присутствии алюмомолибденового катализатора (гидроформинг-процесс) или алюмоплатинового катализатора (платформинг-процесс),
Бензиновые фракции получают также из углеводородных газов методами полимеризации и алкилирования. Полимерные бензины, получаемые из газов, богатых олефиновыми углеводородами, имеют высокое октановое число, но обладают недостаточной химической стабильностью
Автомобильные топлива, полученные одним из указанных способов, должны быть очищены от органических (нафтеновых) кислот, непредельных углеводородов, смолисто-асфальтеновых веществ, сернистых соединений, а также подвергнуты стабилизации для повышения их химической и физической стойкости во время транспортирования, хранения и потребления.
Применяемые для очистки продукты обладают способностью взаимодействовать с нежелательными примесями (соединениями) и образовывать вещества удаляемне из топлива путем отстаивания или Другим способом.
Содержание серы в дизельном топливе может быть снижено путем ого гидрогенизации. Здесь происходит расщепление сернистых соединении и образование сероводорода, который удаляется промывкой щелочью.
Для снижения температуры застывания дизельное топливо подвергают депарафинизацин.
Повышение химической стабильности топлив осуществляется путем торможения процессов окисления непредельных углеводородов. К бензину добавляются специальные присадки, называемые антиокислителями (ингибиторами).
Такие ингибиторы, как параоксидифениламин, древестно-смоляной антиокислитель и другие, добавляются к бензину в сотых и тысячных его долях, но они увеличивают срок хранения бензина в несколько раз.
Повышение физической стабильности бензина достигается снижением содержания растворенных в нем газообразных и жидких углеводородов с высоким давлением паров, которые легко улетучиваются при его транспортировании и хранении. При этом изменяются фракционный состав, давление насыщенных паров, испаряемость и часто детонационная стойкость бензина.
Пары бензина пропускают через стабилизационные установки (ректификационные колонны), где происходит отделение газообразных углеводородов.
Для повышения детонационной стойкости бензинов к ним добавляют присадки.
Товарное топливо, т. е. то, которое поступает в автотранспортные предприятия, чаще всего представляет собой смесь из фракций, полученных несколькими способами переработки. В частности, бензин может представлять собой сложную смесь продуктов прямой перегонки, крекинга, каталитического риформинга, полимерных бензинов и высокооктановых изопарафиновых и ароматических компонентов.
Читать далее: Краткие сведения о производстве автомобильных маселКатегория: - Автомобильные эксплуатационные материалы
stroy-technics.ru
Производство бензина
Производство бензина – общая информация
Бензин получают за счет переработке нефти, природного газа, газового конденсата, торфа, угля, горючих сланцев, и синтезом из водорода и окиси углерода. Сырье, которое используется для производства бензина - нефть: больше 20% нефти, которую добывают во всем мире, перерабатывают в бензин. В нашей стране все товарные бензины создаются из газоконденсатов и нефти. Газовый бензин получают на специальных газоперерабатывающих заводах благодаря выделению жидких углеводородов из газов. Такой бензин имеет отличные пусковые характеристики и при добавлении в малых количествах в товарные бензины могут улучшать их свойства эксплуатации. Современный бензин получают путем смешения компонентов, которые получаются за счет каталитического риформинга, прямой перегонки и каталитического крекинга, полимеризации, алкилирования, изомеризации и других процессов по переработке газа и нефти. Качество компонентов, которые используются для создания каких-либо марок товарных бензинов, сильно различается и напрямую зависит от возможностей предприятия с технологической точки зрения. Товарные бензины аналогичных марок, но созданные на разных нефтеперерабатывающих заводах, будут отличаться фракционным и компонентным составом, это связано с различием перерабатываемого сырья и технологических процессов на каждом нефтеперерабатывающем предприятии. И даже бензины одинаковых марок, созданные одним заводом в различное время, могут иметь разный компонентный состав из-за проведения регламентных работ на конкретных технологических установках, изменения программы завода по выпуску продукции и состава сырья.
Но во всех случаях должна быть соблюдена технология получения товарных бензинов на конкретном предприятии, это - обязательное требование технических условий и стандартов на бензины.
Основные физические и химические процессы производства бензина
Главные технологические процессы производства бензина - каталитический крекинг и каталитический риформинг. Процесс каталитического риформинга, как и раньше, остается основным процессом производства бензина, несмотря на ограничения по содержанию ароматических углеводородов, потому что он – это главный источник высокооктановых компонентов, и водорода для установок гидроочистки.
Из-за ужесточения норм, которые касаются содержания серы в моторных топливах, нужно увеличивать мощность гидрообессеривания, а это требует дополнительного водорода. Уменьшение роли и доли бензина риформинга в создании экологически чистого реформулированного бензина обусловлено кроме ограничения содержания ароматических углеводородов, ещё и неудовлетворительным распределением октановых свойств по фракциям катализата.
Поэтому процесс бензинового риформинга при производстве бензина, лучше всего сочетать с процессами изомеризации бензина и удаления бензола. Последнее время коммерческая активность и технология по производству на нефтеперерабатывающих заводах мира новых установок каталитического крекинга в псевдоожиженном слое специального микросферического катализатора имеет очень высокий уровень.Так, если сейчас объем вырабатываемого по всему миру бензина каталитического крекинга почти сравнялся с суммарным объемом выработки бензина изомеризации и риформинга, то в будущем бензин каталитического крекинга и компоненты, которые сопряжены с этим процессом, будут занимать лидирующие позиции в производстве бензина на нефтеперерабатывающих заводах в сравнении с такими процессами риформинга, которые требуют дополнительных ресурсов нефти и прямогонных бензинов.
Этапы производства бензина
За последние годы процесс каталитического крекинга при производстве бензина, стал усовершенствованным, с целью повышения селективности при конверсии исходного вторичного сырья в бензин. Нефтеперерабатывающее производство, в результате которого получают бензин, состоит из трех основных этапов:
- первичная переработка нефти: осуществляется разделение сырой нефти на отдельные фракции, каждая из которых отличаются температурой кипения.
- вторичная переработка: осуществляется обработка фракций, которые были получены после первого этапа. На данной стадии получаются "товарные" нефтепродукты.
- товарное производство: разные фракции должны пройти дополнительную очистку и, если это необходимо, обогащаются присадками, увеличивающими октановое количество топлива.
Хотя в Европе уже давно такая практика запрещена, в будущем планируется запретить её и в России за счет нового технического регламента. Будет ли это так - большой вопрос, так как далеко не каждый завод по переработке нефти может пройти переоснащение.
После того, как нефть прошла переработку, получают не только дизельное топливо и бензин, но и парафины, смазочные масла, битумы. Многие привычные для нас вещи созданы именно благодаря процессу переработки нефти.
Уровень очистки нефти напрямую зависит от заводского оборудования. Не каждый нефтеперерабатывающий завод может создать 95-ю и хотя бы 92-ю марку бензина: оборудование не позволяет. Но, безусловно, стоит этим заниматься, так как применение присадок вредит окружающей природе и даже моторам автомобилей.
Технологический процесс производства бензина
Но это всего лишь поверхностный осмотр технологического процесса производства бензина. Детально этот процесс будет выглядеть так. Вначале на завод поставляется нефть: можно использовать нефтепроводы, водный и железнодорожный транспорт. Наиболее широко в России применяется первый вариант. На первой стадии из нефти удаляют соль, содержащуюся в сыром материале в огромном количестве. Для того чтобы это сделать, нужно смешать воду и нефть, а потом поставить в специальную электрообессоливащую установку. Такое воздействие электричества ведет к разрушению смеси нефти и воды, а сама вода удаляется из ёмкости. Потом применяются деэмульгаторы, делающие процесс надёжнее. И только потом начинается непосредственный процесс переработки нефти в бензин - нефть из обессоливающей установки переходит на другую – атмосферно-вакуумную перегонку. Увы, многие технологии так и не поменялось. Но некоторые нефтеперерабатывающие заводы применяют инновационное оборудование. Но и такое оборудование на первичной стадии переработки проходит вакуумную и атмосферную перегонку. Первая группа процессов осуществляется за счет отделения светлых фракций нефти (керосиновые, дизельные, бензиновые). А уже после атмосферной перегонки образуется мазут, используемый также в промышленности.
Различные фракции отличаются различной температурой кипения. А значит, проходя через аппарат, разные составляющие нефти будут подниматься на различную высоту. Бензин, так как является самым лёгким продуктом, поднимается вверх в виде пара, а оттуда затем выводится. Вакуумная же переработка используется для выведения из мазута разнообразных масляных дистиллятов.
Бензин будет получаться уже на следующей стадии, когда из вещества, полученного благодаря атмосферной переработке, будут выводиться газы. Обычно, это бутан и пропан, и они также могут быть использованы в промышленной сфере, но они не годятся для топлива. Так что без более тонкой очистки никак не обойтись.
Получение газового бензина
Как отмечалось ранее, бензин является легчайшей фракцией сырой нефти. Но получить его можно как из этого вещества, так и из попутного газа. Такой произведенный бензин будет называться газовым. Тем более что в промышленных условиях бензин создают из тяжёлых фракций нефти, такой бензин будет называться крекинг-бензином. Газовый бензин может быть нестабильным и стабильным, тяжёлым и лёгким. Такой бензин применяется как сырьё в химической промышленности. До применения технологии крекинга, из одной тонны нефти можно было получить только около 200 литров бензина. Когда её стали применять, то получилось повысить её количество до 700 литров. Суть технологии состоит в высоком разогревании мазута, до 500 градусов Цельсия. А как стала использоваться технология "пиролиза", то из сырой нефти выход бензина повысился до 800 литров с тонны.
В наше время мы знакомы с бензином за счет использования автомобилей. Какие-то авто смогут завестись при А-80 и А-76, а другие – лишь при Аи-95 и Аи-92, а есть и такие автомобили, которые заводятся только при Аи-98. Чем больше октановое число бензина, тем выше будет уровень его очистки. Хотя многие марки данного топлива можно получить за счет смешивания разнообразных компонентов. Но также часто используются и бензогенераторы, перебытывающие топливо в электическую энергию.
Таким образом производство бензина один из важнейших технологических процессов современного мирового производства.Ян Волховский, promplace.ru
promplace.ru
