Риформинг вакуумная перегонка мазута перегонка нефти крекинг егэ

Задания №26 ЕГЭ по Химии 2021(Часть 1). Полный разбор с объяснениями.

Задание №1:

Установите соответствие между аппаратом, который используется в химическом производстве, и процессом, происходящем в этом аппарате.

АППАРАТ:
А) печь кипящего слоя
Б) колонна синтеза
В) поглотительная башня

ПРОЦЕСС:
1) взаимодействие водорода и азота
2) окисление оксида азота(IV)
3) получение олеума
4) получение оксида серы(IV)

Решение:
Итак, рассмотрим первый пункт — печь для обжига в «кипящем слое».
Кипящий слой — это часть процесса производства серной кислоты, в которой совмещены твердая и жидкая фазы; при помощи этой технологии получают сернистый газ(SO2), ответ 4.
Колонна синтеза — это сложный аппарат, направленный на получение аммиака из водорода и азота, ответ 1.
Поглотительная башня используется при получении олеума(раствор SO3 в серной кислоте), ответ 3.

Задание №2:

Установите соответствие между осуществляемым в промышленности процессом и оборудованием, которое используется при получении серной кислоты.

ПРОЦЕСС:
А) получение сернистого газа
Б) получение олеума
В) получение оксида серы(VI)

ОБОРУДОВАНИЕ:
1) окислительная башня
2) печь «кипящего слоя»
3) контактный аппарат
4) поглотительная башня

Решение:
Получение сернистого газа сопровождается обжигом пирита(FeS) в печи «кипящего слоя», ответ 2.
Получение олеума происходит путем растворения оксида серы(SO3) в серной кислоте, сам процесс осуществляется в поглотительной башне, ответ 4.
Оксид серы(VI) получают в контактном аппарате с помощью каталитического окисления SO2, ответ 3.

Задание №3:

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) стирол
Б) этиленгликоль
В) синтез-газ

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) получение полиэфиров
2) производство маргарина
3) производство метанола
4) получение пластмасс

Решение:
Стирол(винилбензол) — это гомолог бензола, имеет формулу C6H5ꟷCH=CH2, за счет наличия кратной связи способен к реакциям полимеризации, в частности, в производстве пластмасс, ответ 4.
Этиленгликоль(1,2-этандиол) — это двухатомный спирт, который используется при получении полиэфиров, так как имеет две OH группы, которые потенциально могут вступать в реакцию поликонденсации с образованием полиэтилентерефталата (наши «любимые» пластиковые бутылки), ответ 1.
Синтез-газ(CO + H2) — довольно известная смесь угарного газа и водорода, используется при промышленном способе получения метилового спирта(метанола), ответ 3.

Задание №4:

Установите соответствие между веществом и способом его попадания в окружающую среду.

ВЕЩЕСТВО:
А) углекислый газ
Б) оксиды азота
В) гексахлоран

СПОСОБ ПОПАДАНИЯ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ:
1) сгорание углеводородного топлива
2) борьба с насекомыми
3) протравливание семян
4) сточные воды

Решение:
Углекислый газ и оксиды азота попадают в окружающую среду путем сгорания углеводородного топлива, А и Б ответ 1.
Гексахлоран используется в качестве инсектицида, ответ 2.

Задание №5:

Установите соответствие между названием процесса переработки нефти и его результатом.

НАЗВАНИЕ ПРОЦЕССА:
А) риформинг
Б) перегонка нефти
В) крекинг

РЕЗУЛЬТАТ:
1) разделение нефти на фракции
2) получение смазочных масел
3) увеличение количества легкокипящих фракций
4) получение ароматических углеводородов

Решение:
Риформинг — это процесс переработки алифатических углеводородов в ароматические(например, бензол), здесь подходит вариант 4.
Перегонка нефти приводит к разделению ее на фракции(лигроин, мазут, бензин), ответ 1.
Крекинг — это процесс высокотемпературного расщепления нефти с получением низкомолекулярных органических соединений, ответ 3.

Задание №6:

Установите соответствие между металлом и веществом, которое используется для получения этого металла в промышленности, или способом промышленного получения.

МЕТАЛЛ:
А) железо
Б) алюминий
В) натрий

ВЕЩЕСТВО /СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ:
1) красный железняк
2) электролиз раствора оксида в криолите
3) электролиз раствора поваренной соли
4) электролиз расплава поваренной соли

Решение:
Железо — в промышленности его получают из красного железняка, или гематита, который имеет формулу Fe2O3, ответ 1.
Алюминий можно получить электролизом Al2O3 в расплаве криолита, ответ 2.

Криолит, или гексафторалюминат натрия(Na3AlF6) — это необычный, редкий минерал, впервые обнаружен в Гренландии(отсюда название(криос — холод, литос — камень)), плавится при температуре 1012 С,
может растворять оксиды алюминия, что позволяет легко извлекать алюминий электролизом.

Натрий — для него здесь указано два возможных пункта, 3 и 4, однако, чистый Na можно получить только в РАСПЛАВЕ поваренной соли(NaCl), ответ 4.

Задание №7:

Установите соответствие между смесью веществ и способом разделения данной смеси.

СМЕСЬ ВЕЩЕСТВ:
А) вода и этиловый спирт
Б) вода и глина
В) вода и поташ

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ:
1) фильтрование
2) выпаривание
3) использование делительной воронки
4) перегонка

Решение:
Первая смесь — вода и этиловый спирт, она может быть разделена перегонкой, ответ 4.
Следующая смесь — вода и глина, здесь нужно использовать фильтрование, ответ 1.
Последний ряд веществ — вода и поташ; поташ имеет формулу K2CO3, как и все соли калия, она растворима, и отделить ее от воды можно путем выпаривания, ответ 2.

Задание №8:

Установите соответствие между веществом и областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) изопропилбензол
Б) этанол
В) триолеин

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) получение полиэфиров
2) получение ацетона
3) производство маргарина
4) получение дивинила

Решение:
Первое вещество — изопропилбензол, или кумол, оно используется для получения ацетона, ответ 2.
Второе соединение — этанол, который имеет важное значение для получения дивинила, или бутадиена-1,3(это реакция Лебедева, проведенная в 1926 году, давшая начало производству синтетического каучука), ответ 4.
Последнее вещество в списке — триолеин, составной частью этого химического соединения является «олеин», что означает принадлежность к жирам, а соответственно, к получению маргарина, ответ 3.

Задание №9:

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) криолит
Б) пирит
В) метилметакрилат

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) производство антифриза
2) получение алюминия
3) производство серной кислоты
4) получение органического стекла

Решение:
Криолит(Na3AlF6) используется при получении чистого алюминия путем электролиза, ответ 2.
Пирит(FeS2) является начальной составной частью производства серной кислоты, ответ 3.
Метилметакрилат(метил-2-метилпроп-2-еноат) — это сложное органическое соединение, из которого получают органическое стекло, ответ 4.

Задание №10:

Установите соответствие между веществом и областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) глицерин
Б) формальдегид
В) глюкоза

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) получение полиэфиров
2) получение взрывчатых веществ
3) хранение биологических препаратов
4) источник энергии в организме

Решение:
Глицерин, или 1,2,3 — пропантриол, это трехатомный спирт, который используется для получения нитроглицерина, являющегося составной частью взрывчатых веществ, ответ 2.
Формальдегид, или муравьиный альдегид, хорошо знаком биологам для сохранения биологических объектов в течение длительного времени, ответ 3.
Глюкоза(C6H12O6) — это моносахарид, который является источником АТФ(энергия) в организме живых существ, ответ 4.

Задание №11:

Установите соответствие между происхождением полимера и его названием.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЛИМЕРА:
А) природный органический
Б) синтетический органический
В) искусственный органический

Название полимера:
1) сахароза
2) пенька
3) полиэфир
4) вискоза

Решение:
Природный органический полимер — из данного списка нам подходит пенька(грубое лубяное конопляное волокно), ответ 2.
Синтетический органический полимер из указанных веществ — полиэфир, ответ 3.
Искусственным органическим полимером является вискоза, ответ 4.

На сегодня все!

Источник

Природные источники углеводородов

В природе углеводороды встречаются в виде нефти, природного газа, каменного угля.

Нефть — маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом природного происхождения, состоящая из смеси различных углеводородов.

Природный газ — бесцветный газ, состоящий из смеси различных углеводородов (преимущественно из метана).

Каменный уголь — твердое горючее полезное ископаемое, которое имеет сложный состав.

Состав нефти

В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. В неё могут входить: алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды.

Фракции нефти

  1. Фракция, собираемая от 40 до 200°С — фракция бензинов — содержит углеводороды от С6Н12 до С11Н24.
  2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30.
  3. Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26 до С18Н38 с температурой кипения от 180 до 300°С.
  4. В следующей фракции получают газойль (выше 275°С) — дизельное топливо.
  5. Остаток после перегонки нефти – мазут – содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. После отгонки остается гудрон. Его применяют в дорожном строительстве.

Перегонка нефти

Перегонка – это разделение нефти на отдельные фракции по температуре кипения.

Перегонка нефти осуществляется в ректификационной колонне.

В печи нефть нагревается до 320-350 °С и поступает в ректификационную колонну.

Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки.

Пары нефти подаются в колонну и поднимаются вверх, при этом постепенно охлаждаются и сжижаются.

Менее летучие углеводороды конденсируются внизу, образуя газойлевую фракцию.

Выше собирается керосин, а затем — лигроин. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и сжижаются, образуя бензин.

Главный недостаток перегонки нефти — малый выход бензина (не более 20%).

Крекинг нефтепродуктов

Крекинг —  расщепление углеводородов с длинной цепью на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой.

Такой процесс называется крекингом (по англ. crack – расщеплять). Промышленный метод крекинга был изобретен русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г.

Процесс крекинга происходит с разрывом углеродных цепей и образованием более простых предельных и непредельных углеводородов.

Например, при крекинге гексадекана образуются октан и октен:

C16H34 → C8H18 + C8H16

Образовавшиеся вещества могут разлагаться далее. При крекинге октана могут образоваться бутан и бутен:

C8H18 → C4H8 + C4H10

А при крекинге бутана образуются этан и этилен:

C4H10 → C2H4 + C2H6

Различают два основных вида крекинга:

Термический крекинг:

Расщепление углеводородов производится при высокой температуре (470—550°С) и давлении.

Бензин термического крекинга содержит много непредельных углеводородов и обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки. Он менее устойчив при хранении, так как непредельные углеводороды легко окисляются и полимеризуются. Поэтому к бензину термического крекинга добавляют антиокислители.

Каталитический крекинг:

Расщепление углеводородов происходит при несколько более низкой температуре (450- 500°С) с применением катализаторов (алюмосиликатов). Процесс происходит с большей скоростью, чем при термическом крекинге. Бензин каталитического крекинга более высокого качества, чем бензин термического крекинга, так как наряду с реакциями расщепления идет изомеризация и образуются разветвленные углеводороды, которые еще более повышают детонационную стойкость бензина. В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому он более устойчив при хранении.

Ароматизация нефти

Превращение предельных углеводородов и циклоалканов нефти в ароматические углеводороды. Также ароматизацию называют риформингом.

Так как в нефти содержатся также производные циклогексана, например, метилциклогексан, то из него при этих же условиях образуется метилбензол (толуол):

При этих же условиях н-гексан тоже превращается в бензол:

Переработка каменного угля

Каменный уголь подвергают коксованию. Это нагревание без доступа воздуха при температуре 1000-1400оС. При коксовании образуется кокс (почти чистый углерод), коксовый газ (состоит преимущественно из водорода и метана), аммиак, деготь, ароматические углеводорода и др.

Источник

4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.

Природный источник углеводородов
Его основные характеристики
Нефть

Многокомпонентная смесь, состоящая преимущественно из углеводородов. Углеводороды представлены в основном алканами, циклоалканами и аренами.
Попутный нефтяной газ

Смесь, состоящая практически только из алканов с длинной углеродной цепью от 1 до 6-ти углеродных атомов, образуется попутно при добыче нефти, отсюда и происхождение названия. Имеет место такая тенденция: чем меньше молекулярная масса алкана, тем его процентное содержание в попутном нефтяном газе выше.
Природный газ

Смесь, состоящая преимущественно из низкомолекулярных алканов. Основной компонент природного газа — метан. Его процентное содержание в зависимости от месторождения газа может быть от 75 до 99%. На втором месте по концентрации с большим отрывом — этан, еще меньше содержится пропана и т.д.

Принципиальное отличие природного газа от попутного нефтяного заключается в том, что в попутном нефтяном газе намного выше доля пропана и  изомерных бутанов.
Каменный уголь

Многокомпонентная смесь различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Также в состав каменного угля входит значительное количество неорганических веществ, доля которых существенно выше, чем в нефти.

Переработка нефти

Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты  отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:

схема ректификации (перегонки) нефти

Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:

1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 оС);

2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 оС);

3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 оС);

4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 оС);

5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 оС);

6) мазут (температуры кипения более 350 оС).

Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.

Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.

Крекинг (термический или каталитический)

Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:

4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.

Риформинг

Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).

В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н-гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:

4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.

Переработка каменного угля

Основным способом переработки каменного угля является коксование. Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:

1) Кокс 

Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.

2) Каменноугольная смола

Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;

3) Аммиачная вода

Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.

4) Коксовый газ

Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.

Источник

Всего: 19    1–19

Добавить в вариант

Верны ли следующие утверждения о способах переработки и использования природного газа?

А.  Перед использованием природный газ разделяют на фракции.

Б.  Сжигание природного газа используют для получения тепла и электроэнергии.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба утверждения

4)  оба утверждения неверны

Верны ли следующие утверждения о нефти?

А. Нефть состоит преимущественно из предельных углеводородов.

Б. Переработкой нефти получают бензин, керосин, ароматические углеводороды.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Задания Д26 № 257

Основным природным источником бутана является

1)  попутный нефтяной газ

2)  нефть

3)  торф

4)  каменный уголь

Задания Д26 № 171

Верны ли следующие суждения о природном газе?

А.  Основными составляющими природного газа являются метан и ближайшие его гомологи.

Б.  Природный газ служит сырьём для получения ацетилена.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2013 по химии

Верны ли следующие суждения о природном газе?

А.  Основными составляющими природного газа являются метан и ближайшие его гомологи.

Б.  Природный газ служит сырьём для получения ацетилена.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по химии

Верны ли следующие суждения о способах нефтепереработки?

А.  К методам вторичной нефтепереработки относят крекинг-процессы: термический и каталитический.

Б.  При каталитическом крекинге наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации предельных углеводородов.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Основной составной частью природного газа является

1)  ацетилен

2)  метан

3)  пропан

4)  бутан

Задания Д26 № 214

Основной составной частью природного газа является

1)  бензол

2)  метан

3)  этилен

4)  бутан

Задания Д26 № 601

Основным компонентом природного газа является

1)  этилен

2)  ацетилен

3)  бензол

4)  метан

Основной составной частью природного газа является

1)  ацетилен

2)  пропан

3)  метан

4)  этилен

Верны ли следующие утверждения о переработке нефти?

А.  Крекинг — химический процесс.

Б.  Разделение нефти на фракции — физический процесс.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба утверждения

4)  оба утверждения неверны

Задания Д26 № 558

Верны ли следующие суждения о способах нефтепереработки?

А.  К методам вторичной нефтепереработки относят крекинг-процессы: термический и каталитический.

Б.  При каталитическом крекинге образуются только предельные углеводороды.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Метан является основным компонентом

1)  нефти

2)  природного газа

3)  коксового газа

4)  синтез-газа

Задания Д26 № 859

Уравнение химической реакции

С$_20$Н$_42$ reactrarrow0pt1,5 cmscriptsize 550 градусовscriptsize С$_10$Н$_22$ плюс С$_10$Н$_20$

соответствует процессу

1)  перегонки

2)  риформинга

3)  дегидрирования

4)  крекинга

В основе крекинга лежат реакции

1)  изомеризации

2)  присоединения

3)  разложения

4)  обмена

Задания Д26 № 300

Крекинг нефтепродуктов осуществляется в целях получения

1)  бензина

2)  сложных эфиров

3)  метана

4)  мазута

Разделение нефти на фракции осуществляют в процессе

1)  перегонки

2)  крекинга

3)  риформинга

4)  коксования

Наиболее токсичны для живого организма ионы:

1)  меди

2)  натрия

3)  ртути

4)  магния

5)  калия

Запишите номера выбранных ответов.

Для организма человека наиболее токсичным являются каждый из двух ионов:

1)  K в степени п люс $ и Pb в квадрате в степени п люс $

2)  Na в степени п люс $ и Cu в квадрате в степени п люс $

3)  Cu в квадрате в степени п люс $ и Hg в квадрате в степени п люс $

4)  Ca в квадрате в степени п люс $ и Hg в квадрате в степени п люс $

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по химии

Всего: 19    1–19

Источник
  • Курс

Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии

[[pictureof]]

Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».

      ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

ВАЖНЕЙШИЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

1. Природный газ: Россия, Алжир, Иран, США

2. Нефть: Россия, Саудовская Аравия, Кувейт, Иран, Азербайджан

3. Попутный нефтяной газ

4. Каменный уголь

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

смесь газообразных углеводородов различного происхождения, заполняющие поры и пустоты горных пород, рассеянных в почве

Состав: 98%СН4, 2% — С2Н6, С3Н8, С4Н10, N2, CO2, H2, H2S

Применение:

2. Химическое сырье на  10% (сажа, водород, ацетилен, растворители)


ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ — «шапка» над нефтью»

Смесь углеводородов сопутствующие нефти и выделяющиеся при её добыче

Состав: 30-40% — СН4   7,5%  — С2Н6,    21,8% — С3Н8,   20,5% -С4Н10                        
Примеси — N2,CO2, Н2О,Н2S 

Раньше сжигали, сейчас улавливают и используют:

2. Химическое сырье  — получают: пластмассы, каучуки, сухой газ, пропан- бутановую смесь, газовый бензин

НЕФТЬ — маслянистая горючая жидкость темного цвета, легче воды, имеет специфический запах,  не растворяется в воде,  не имеет определенной температуры кипения

Сложная смесь углеводородов (150)– алканов, циклоалканов, аренов линейного и разветвленного строения

Физические: ректификация

Химические: алкилирование, крекинг, ароматизация

Происхождение: горная порода осадочного происхождения (каменноугольный период)

Состав: сложная смесь ВМС,  С, Н2,  N2, O2 ,S

Коксование (пиролиз) – разложение веществ без доступа кислорода при высокой температуре


ПРОДУКТЫ:

Кокс:   Чистый уголь С

Коксовый газ:  СН4,  N2, CO2, CO, Н2, NН3

Каменноугольная смола: C6H6 и его гомологи, C6H5OH, гетероциклические соединения

NH4OH, C6H5OH, H2S

  • фракционная перегонка
  • термический крекинг
  • каталитический крекинг
  • риформинг
  • гидрокрекинг
  • другие процессы

ФРАКЦИОННАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ (РЕКТИФИКАЦИЯ НЕФТИ)

Физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

Перегонка осуществляется в особых установках – ректификационных колоннах.

Ректификация – разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты.

В них поступающая нефть нагревается примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни.

В колонне может быть от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, на которых и конденсируются продукты перегонки.

Фракция – часть сыпучего или кускового твердого материала либо жидкой смеси, выделенная по определенному признаку.

Фракции переработки нефти:

  • Газовая 
  • Бензин
  • Лигроин
  • Керосин
  • Дизельное топливо
  • Мазут

Самая ценная вторая фракции

КРЕКИНГ

Непрямая переработка нефти- процесс расщепления нефтепродуктов на углеводороды с меньшим числом атомов С

ВИДЫ КРЕКИНГА

1. ТЕРМИЧЕСКИЙ:  расщепление молекул углеводородов на алканы и алкены нормального строения

Условия:  t=450-5500С, р=2-7 МПА

Продукты крекинга: сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, ВМС

Недостаток : бензин малопригоден для использования в качестве моторного топлива, т.к. быстро осмоляется, за счет непредельных углеводородов

2. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ – расщепление молекул углеводородов на алканы и алкены разветвленного строения

Условия: t=450-5000С,  каt. nAl2O3* mSiO2

Продукты крекинга: углеводороды разветвленного строения(сырье для химической промышленности.

Бензин обладает высоким качеством – с большим октановым числом и детонационной стойкостью.


3. ГИДРОКРЕКИНГ —  процесс превращения парообразной нефти в  бензин и реактивное топливо под  действием водорода при высоком давлении, повышенной температуре и наличии катализатора (на основе вольфрама, никеля или платины).

«Гидроочистка» — гидрирование дистиллятов при невысоких требованиях к выходам продукции, главным образом для удаления серы из сырья.

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ КРЕКИНГЕ

1. АРОМАТИЗАЦИЯ — Пиролиз нефти, риформинг,  «облагораживание бензина»

Непрямая химическая переработка бензиновых  и лигроиновых  фракций при t =500-5400С, каt., p c целью получения высокооктановых бензинов.

Результат: Алканы → циклоалканы→  ароматические (повышение октанового числа бензина)

АЛКИЛИРОВАНИЕ

Процесс введения в молекулы соединений радикалов CH3,  C2H5

Используется для получения высокооктанового топлива, ПАВ, инсектицидов, антиокислителей

КАЧЕСТВО БЕНЗИНА определяется детонационной устойчивостью. 

Количественным показателем качества бензина является октановое число.

АИ – 92 показывает, что данное горючие имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 92% изооктана и 8% н – гептана.

Для повышения октанового числа используют процесс РИФОРМИНГА низкосортных сортов бензина, который подвергают нагреванию в присутствии катализаторов (платины).

Экологические проблемы использования нефтепродуктов

1.Нефть загрязняет океан при аварийных ситуациях, возникающих на танкерах, разрывах морских трубопроводов, авариях на морских буровых.

2. Ежегодно в океан сливается 2.5 млн.т нефти.

3. Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом.

4. Негативные изменения в среде обитания.

Охрана окружающей среды   

1.Необходимо удалять из нефтепродуктов серу и азот, чтобы при сжигании топлива в атмосферу не попадали их оксиды.

2. Необходимо охранять среду от загрязнения отходами производства нефтью и нефтепродуктами.

3. Коксохимические производства обязательно должны быть оборудованы пылеуловителями.

При загрузке шихты и выдаче 1 т. угля выбрасывается 0,75кг. пыли, 0,55кг. сероводорода, 0,07кг. аммиака, 0,0004кг. цианидов, 0,13кг. фенола,0,16кг. аренов.

Нефть самый стойкий загрязнитель океанических вод. Ежегодно в моря и океаны попадает 6-10 млн. тонн нефти. Одна тонна нефти растекаясь образует на поверхности пятно площадью 12 км2.


            ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
                                     И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ — загрязнение газообразными и жидкими химическими соединениями и отдельными элементами, а так же их твердыми фракциями.  

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  АТМОСФЕРЫ

  • теплоэлектростанции
  • цементные заводы 
  • металлургические предприятия
  • отопления жилищ
  • работы транспорта
  • сжигания топлива для нужд промышленности
  • сжигания и переработки бытовых и  промышленных отходов

ПОСЛЕДСТВИЯ: 

Фотохимический туман (смог) 

Состав :озон, оксиды азота и серы,фотооксиданты .

  • наличие в атмосфере 
  • высокой концентрации оксидов азота;
  • углеводородов и других загрязнителей;
  • интенсивной солнечной радиации;
  • безветрие.

ПУТИ РЕШЕНИЯ: 

  • контроль за выбросами в атмосферу различных загрязняющих веществ;
  • сокращение количества единиц  транспорта;
  • выведение предприятий за пределы города;
  •  увеличение высоты труб;
  • установка фильтров на предприятиях.


ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  ПРИРОДНЫХ ВОД

  • минеральные соли
  •  кислоты
  • щелочи
  •  глинистые частицы 
  • нефть
  • нефтепродукты
  • органические остатки
  • пестициды
  • тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь

ПОСЛЕДСТВИЯ

  • происходит повышение температуры воды в  водоемах на 6-8°С; 
  • уменьшается растворимость кислорода; 
  • ухудшается водообмен между поверхностным и донным слоем. 

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  ПОЧВЫ

  • Пестициды
  • Кислотные дожди
  • Попадание сточных вод

ПОСЛЕДСТВИЯ

  • гибель полезных насекомых в почве; 
  •  гибель растений. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

  • Проблема химического загрязнения среды- глобальная проблема человечества.
  • Химическое загрязнение затрагивает все сферы географической оболочки Земли.
  • Проблема химического загрязнения  требует всестороннего изучения и решения, а также участия всех стран мира( в реализации экологических программ).

Источник

Нефть представляет собой полезное ископаемое, имеющее консистенцию маслянистой жидкости. Данное горючее вещество в основном имеет черный цвет, но это зависит от района его добычи. Рассматривая нефть с химической точки зрения, можно сказать, что это вещество является сложной смесью углеводородов, в которой также присутствуют такие примеси соединений, как сера, азот и пр. Запах жидкости зависит от содержания в ее составе сернистых соединений и ароматических углеводородов. Нефть использовали в различных целях, но только в прошлом веке начала использоваться прямая перегонка нефти, она стала главным сырьем для изготовления топлива и множества органичных составов.

Состав нефти

Впервые изучением нефти в XIX веке начал заниматься Карл Шорлеммер, который являлся известным немецким химиком. В ходе проведения исследований вещества он обнаружил в нем простейшие углеводороды бутан (С4Н10), гексан (С6Н14) и пентан (С5Н12). Спустя некоторое время российский ученый В. В. Марковников в процессе исследования обнаружил в нефти достаточное количество циклических насыщенных углеводородов — циклопентана (С5Н10) и циклогексана (С6Н12).

На сегодняшний день установлено, что нефть и нефтепродукты соответственно имеют в своем составе более одной тысячи различных веществ, но некоторые из них представлены в малом количестве. Стоит отметить, что в данном веществе содержатся алициклические, насыщенные, ненасыщенные и ароматические углеводороды, имеющие разнообразное строение. В состав нефти также могут входить соединения азота, серы, а также кислородсодержащие соединения (фенолы и кислоты).

Перегонка нефти

В настоящее время технология переработки нефти включает в себя такие процессы: однократная перегонка нефти и ратификация смесей. К ней часто применяются обобщенные наименования.

В процессе разделения нефти путем перегонки и ратификации получают фракции и дистилляты. Они выкипают при определенных температурах и представляют собой довольно сложные смеси. При этом отдельные фракции нефти в некоторых случаях состоят из небольшого количества компонентов, значительно различающихся температурами кипения. По этой причине смеси могут классифицироваться на дискретные, непрерывные и дискретно-непрерывные.

Перегонка нефти

Получаемая прямой перегонкой продукция

С помощью первичной перегонки нефтяного сырья получают следующие продукты:

  • углеводородный газ, который выводят посредством головки стабилизации; применяется в качестве бытового топлива и сырья для процессов газофракционирования;
  • бензиновые фракции (температура выкипания – до 180 градусов); используется в качестве сырья для процессов вторичной перегонки в установках каталитического риформинга и крекинга, пиролиза и других видов переработки нефти (точнее, её фракций), с целью получения товарных автомобильных бензинов;
  • керосиновые фракции (температура выкипания – от 120-ти до 315 градусов); после прохождения гидроочистки их применяют как реактивное и тракторное топливо;
  • атмосферный газойль (дизельные фракции), который выкипает в диапазоне от 180-ти до 350-ти градусов; после чего, пройдя соответствующую обработку и очистку, он применяется как топливо для дивгателей дизельного типа;
  • мазут, который выкипает при температурах свыше 350-ти градусов; используется как топливо для котельных и как сырьё для термических крекинговых установок;
  • вакуумный газойль с температурой выкипания от 350 до 500 градусов и более; является сырьём для каталитического и гидрокрекинга, а также для производства масляных нефтепродуктов;
  • гудрон – температура выкипания – более 500 градусов; который выступает сырьем для установок коксования и термического крекинга, с целью получения битумов и различных видов нефтяных масел.

Продукты переработки нефти

К продуктам переработки относится парафин, вазелин, церезин, различные масла и прочие вещества с выраженными водоотталкивающими свойствами. Благодаря данной особенности их применяют для изготовления чистящих средств и кремов.

Так называемая первичная перегонка нефти выполняется благодаря естественному напору подземных вод, которые располагаются под нефтяной залежью. Под давлением нефть будет поднята на поверхность с глубины. Ускорить процедуру можно с применением насосов. Данная процедура позволяет добыть около 25-30% нефти. Для вторичной добычи в нефтяной пласт в основном накачивают воду или же нагнетают диоксид углерода. В результате этих действий на поверхность можно вытеснить еще примерно 35% вещества.

В процессе первичной перегонки нефти и вторичной термической переработки выделяются продукты перегонки нефти, в которых содержится сероводород. В значительной степени это зависит от условий предварительной сепарации нефти, а также эксплуатируемых месторождений. Содержание в составе нефти сероводорода является важным показателем, определяющим множество факторов.

Характеризация физико-химических свойств (ФХС) узких нефтяных фракций (псевдокомпонентов)

При расчете процессов ректификации многокомпонентных смесей (МКС) необходимо использовать физико-химические и термодинамические свойства всех компонентов, составляющих разделяемую МКС. Поскольку в рассматриваемом случае декомпозиция исходной непрерывной смеси на псевдокомпоненты носит достаточно условный характер, процедура расчета физико-химических свойств отдельных псевдокомпонентов приобретает особое значение.

Известно [2], что любое химическое вещество обладает совокупностью характеристических констант, причем значения характеристических констант зависят от химического строения молекул вещества. Это положение может быть распространено и на псевдокомпоненты, особенно если значения характеристических констант определены экспериментально.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Классификация нефти

В качестве основной и минимально необходимой характеристики псевдокомпонента принята его среднеарифметическая (между началом и концом выкипания фракции) температура кипения.

Однако, эта температура не в полной мере характеризует псевдокомпонент, поскольку она не учитывает особенности состава нефтей различного типа (различных месторождений). Для более точной оценки ФХС псевдокомпонентов необходима информация об углеводородном составе фракций.

Эта информация в косвенной форме в кривых ОИ и ИТК содержится. Более того, по закону сохранения масс усредненные (среднеинтегральные) значения псевдохарактеристических констант и вероятного углеводородного состава для фракций, выделенных по сравниваемым кривым при одинаковых расходных пределах выкипания, должны совпадать (за исключением их температурных пределов выкипания) [2].

Поэтому для оценки углеводородного состава моторных топлив вполне допустимо использование кривой ОИ – как более простой и удобной при экспериментальном определении. Однако при расчете процессов разделения (прежде всего ректификации) необходимо использовать только кривую ИТК.

Для расчетов в качестве псевдохарактеристических констант всех компонентов (псевдокомпонентов) МКС используются стандартные свойства (температуры кипения, температуры фазовых переходов, давления насыщенных паров, плотности газовой и жидкой фаз при стандартных условиях, показатели преломления, вязкости, энтальпий и др.), а также критические свойства. Эти константы характеризуют химическую индивидуальность компонента, т.е. представляют «химический паспорт» вещества. Характеристические свойства являются функциями специфических химических параметров вещества: молярной массы и структуры молекулы вещества [2]:

Фij=f(Мi, химическая формула). (1.1)

Из (1.1) следует, что все стандартные свойства оказываются взаимосвязанными и могут быть выражены друг через друга. Так молярная масса какого либо углеводорода (псевдокомпонента) может быть выражена в виде функции от его стандартных свойств: температуры кипения, плотности, показателя преломления и прочих свойств, а также от комбинации этих свойств. В качестве примера можно привести формулы Б. П. Войнова [3], Крега [4] и Мамедова [4] для расчета молекулярной массы углеводородов:

Поэтому количество вариантов расчета ТФС псевдокомпонентов оказывается достаточно большим, что в определенной мере затрудняет их практическое использование.

Для расчета ФХС широких нефтяных фракций, состоящих из нескольких псевдокомпонентов, используется правило аддитивности, т.е. вклад каждой узкой фракции в свойства более широкой фракции определяется относительной концентрацией узкой фракции в более широкой.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Синтез-газ

В УМП процедуры расчета ФХС для непрерывных смесей автоматизированы: пользователь в соответствии с принятой температурной разбивкой кривой ИТК на псевдокомпоненты задает пределы выкипания отдельных псевдокомпонентов (отдельных узких фракций), после чего заполняет спецификацию для каждого выбранного псевдокомпонента, задавая его характеристические свойства, известные пользователю.

В качестве минимально необходимой информации, как уже указывалось, должна быть задана средняя температура кипения псевдокомпонента, а в качестве дополнительной задаются свойства (плотность, показатель преломления и т.д.), известные пользователю. Чем более полно определена эта информация, тем точнее будет охарактеризован каждый псевдокомпонент, а значит, и точнее будут результаты последующего моделирования. Для примера на рис. 1.7 приведены кривые распределения характеристических свойств (tср, p, n) для прямогонного гидроочищенного бензина [2].

В соответствии с принятым условием достаточно плавного изменения характеристических свойств при изменении температуры кипения отдельных компонентов (число индивидуальных компонентов очень велико) зависимости всех свойств от доли отгона вещества (или от температуры отгона) должны быть также непрерывными.

На основе данной информации могут быть рассчитаны все основные свойства (Tкр, Pкр, Zкр, энтальпийные характеристики) как отдельных псевдокомпонентов, так и среднеинтегральные значения этих свойств для фракции в целом, а также определены вероятные брутто-формулы гипотетических псевдокомпонентов [2].По сути такой же подход используется и при взаимном пересчете кривых ОИ и ИТК.

При этом наличие даже неполной информации (только отдельных свойств для отдельных фракций даже в ограниченном диапазоне изменения доли отгона) позволяет заметно повысить адекватность обобщающей информации. Так, для примера, приведенного на рис. 1.4, учет только одного свойства по фракции в целом (плотность мазута) заметно уточняет вид конечной характеристики (кривая ИТК).

Методы переработки нефти. Фракционная перегонка

Главным методом переработки является фракционная перегонка нефти. Данная процедура подразумевает разделение вещества на фракции, которые отличаются по составу. Дистилляция основана на различии в температурах кипения компонентов нефти.

Фракция представляет собой химическую часть вещества с одинаковыми физическими и химическими свойствами, которая выделяется в процессе перегонки.

Прямая перегонка представляет собой физический метод переработки нефти с применением атмосферно-вакуумной установки.

Фракционная перегонка нефти

Первичная переработка

Суть первого этапа сводится к разделению веществ, которые входят в состав нефти, на отдельные фракции. У каждого углеводорода своя температура кипения, поэтому маслянистую жидкость подогревают. На этом этапе получают низкооктановый бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, гудрон. Процессу первичной переработки предшествует подготовка. Она нужна для избавления сырья от примесей, которые испортят оборудование и трубы при транспортировке.

Подготовка нефти к первичной переработке

Сначала с помощью специальной установки отделяют природный газ. Из смеси воды и нефти получается эмульсия, которая практически не растворяется.

СПРАВКА! Она бывает 2 видов – гидрофильная и гидрофобная. Первая представляет собой частицы нефти в воде. Во второй преобладает маслянистая жидкость с небольшими каплями воды.

Такие смеси разрушают механическим, химическим или электрическим способами. В первом случае эмульсию отстаивают при температуре 120 – 160 градусов и давлении от 8 до 15 атмосфер. Процесс отделения длится около 2 – 3 часов. Нельзя допустить испарение воды.

Когда применяют центрифугу, разделение начинается при достижении 3000 – 3500 оборотов. Для расслаивания используют деэмульгатор. Дополнительно воздействуют на сырье электрическим током. Он способствует объединению частиц воды, поэтому ее легче убрать. Устранение солей происходит с помощью электрообессоливающих установок.

Способы перегонки нефти

При нагревании жидкости в специальные установки поступают разные нефтепродукты. При первичной переработке используют такие методы:

  1. Однократное испарение – предусматривает применение высокой температуры. Образовавшиеся пары поступают в испаритель. В этом аппарате они отделяются от жидкостной фракции.
  2. Многократное повышение температуры – смесь подогревают несколько раз. Процесс считается более сложным, чем предыдущий.
  3. Постепенное испарение – эмульсия плавно меняет свое состояние. Пары беспрерывно выводятся в отдельный резервуар

ВНИМАНИЕ! В результате первичной переработки получают бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и гудрон.

Оборудование для перегонки

Для получения бензина, керосина и других легких фракции используют отбензинивающую колонну с тарелками для отделения легких веществ. Чем больше горизонтальных перегородок, тем точнее смесь разделается на фракции.

СПРАВКА! Стандартно используют колонны с 20 – 25 тарелками.

Отделившийся бензин попадает в холодильник-конденсат. Оставшаяся нефть попадает в ректификационную колонну с тарелками. Нагретая трубчатой печью эмульсия делится на топливные фракции и мазут. Полученные вещества собираются в боковых емкостях.

Первичную обработку проводят под давлением, а оставшуюся нефть перерабатывают под вакуумом. Первый вариант подходит для неглубокой переработки, чтобы получить бензин, керосин, дизельное топливо. В вакуумных установках происходит более глубокий процесс, который заканчивается образованием газойля, гудрона и масляных фракций.

Такое оборудование устанавливают отдельно или создают одну атмосферно-вакуумную установку (АВТ). Она включает следующие аппараты:

  • рефлюксные емкости;
  • атмосферные и вакуумные колонны;
  • холодильники-рекуператоры.

ВНИМАНИЕ! Первичная переработка является полностью автоматизированной. Современный АВТ на заводах позволяют обработать от 600 тыс. до 8 млн. тонн сырой нефти в год.

Принцип работы атмосферно-вакуумной установки

В специальной трубчатой печи происходит нагрев нефти при температуре 350°С. В результате этой процедуры образуется смесь жидкого остатка и паров вещества, которая поступает в ректификационную колонну с теплообменниками.

Далее соблюдается схема перегонки нефти, которая предусматривает осуществление в ректификационной колонне разделения паров нефти на фракции, которые составляют собой различные нефтепродукты. При этом температура их кипения имеет различия в несколько градусов.

Тяжелые фракции вещества поступают в устройство в жидкой фазе. Они отделяются от паров в нижней ее части и в виде мазута отводятся из нее.

Применяются следующие способы перегонки нефти для получения топлива в зависимости от химического состава нефти. В первом случае отбирают авиационные бензины в интервале температур кипения от 40 до 150°С, а также керосин для производства реактивного топлива – от 150 до 300°С. Во втором случае добывают автомобильные бензины при температуре кипения от 40 до 200°С, а дизельные топлива – от 200 до 350°С.

Мазут, который остается после отгона топливных фракций, применяют для образования крекинг-бензинов и масел. Углеводороды, имеющие температуру кипения меньше 40°С, используются в качестве сырья для изготовления определенных синтетических продуктов, добавок к некоторым бензинам, а также как топливо для автомобилей.

Таким образом, вакуумная перегонка нефти позволяет добыть такие дистилляты: бензин, керосин, соляр, лигроин и газойль. Средний выход бензиновых фракций зависит от характеристик добываемого вещества и варьируется от 15 до 20%. Доля остального топлива составляет до 30%. Лигроин обладает большей плотностью, нежели бензин, и применяется для создания высокооктановых бензинов, а также в качестве дизельного топлива для автомобилей. Газойль представляет собой промежуточный продукт между смазочными маслами и керосином. Его образовывает прямая перегонка нефти, после чего его применяют в качестве сырья для каталитического крекинга и топлива для дизелей.

Продукты, получаемые в результате прямой перегонки, отличаются высокой химической стабильностью благодаря отсутствию в своем составе непредельных углеводородов.

Процесс перегонки нефти

Подготовка промысловой нефти

В добытом из промысловых скважин нефтяном сырье, кроме углеводородов, содержится вода, попутный газ, растворенные соли (в основном – хлориды), а также масса примесей механического характера (песок, кусочки горной породы, ил и тому подобное). Использовать такое сырье без предварительной подготовки нельзя.

Попутные и растворенные в нефти газы отделяют с помощью системы газовых сепараторов, в которых происходит последовательное снижение давления от значения в самой скважине до нормального (атмосферного). Стоит сразу сказать, что после этого в сырой нефти остается до четырех процентов растворенных газов.

После сепарации сырая жидкая смесь углеводородов поступает в отстойники, где в результате действия гравитации происходит отделение от промыслового продукта механических примесей.

Там же, за счет разницы плотностей волы и нефти, происходит постепенное обезвоживание полученного сырья.

Читать также:

Каково содержание серы в нефти?

Из отстойников нефть перекачивается на промысловые установки по электрическому обессоливанию, на которых из нефти удаляют лишние растворенные в ней соли.

В основу процесса обезвоживания положен принцип разрушения водонефтяных эмульсий, образовавшихся в результате закачки воды в продуктивный пласт с целью повышения его давления для добычи необходимого сырья.

Затем обезвоженная и обессоленная нефть смешивается с водой с целью создания искусственной эмульсии с низким уровнем солености, а затем эта эмульсия также подвергается расслаиванию. Полученная вода проходит специальную очистку и повторно закачивается в пласт, создавая в нем необходимое для добычи давления.

Температура их выкипания – не выше 360-ти градусов Цельсия. Выход таких фракций, в зависимости от физико-химического состава перерабатываемого сырья, составляет от 45-ти до 60-ти процентов от общего количества сырой нефти. Остаток атмосферной перегонки называется мазутом.

Сам процесс переработки (разделение на фракции) предварительно нагретой нефти происходит в ректификационной колонне, которая выглядит как цилиндрический вертикальный агрегат, оборудованный изнутри специальными контактными устройствами, называемыми тарелками. Через эти тарелки выделяемые пары нефтепродуктов движутся вверх, а жидкие фазы опускаются вниз.

Ректификационные колонны могут быть разных размеров и различных конфигураций, однако их используют на всех предприятиях нефтепереработки. Количество тарелок в таких устройствах может колебаться от 20-ти до 60-ти штук.

Читать также:

Как осуществляется сбор отработанных нефтепродуктов?

В нижней части этой колонны предусмотрен подвод тепла, а в верхней – его отвод, поэтому температура в колонне постепенно понижается от нижней части к верхней. Это позволяет отводить бензиновые фракции в виде паров с верхней части аппарата. Керосиновые и дизельные дистилляты конденсируются и выводятся в других частях ректификационного колонного аппарата, а жидкий остаток в виде мазута откачивается с нижней части и поступает на вакуумный блок.

Задача вакуумной перегонки – отбор из мазута дистиллятов масляного типа (если НПЗ специализируется на производстве масел и смазок) либо широкой масляной фракции широкого спектра, которая называется вакуумный газойль (если специализация НПЗ – производство моторного топлива). После вакуумной перегонки образуется остаток, называемый гудроном.

Необходимость такой переработки мазута под вакуумом объясняется тем, что при значении температуры более 380-ти градусов начинается процесс крекинга (термического разложения углеводородов), а точка выкипания вакуумного газойля – это более 520-ти градусов. Из-за этого перегонку необходимо проводить при остаточном значении давления на уровне 40-60 миллиметров ртутного столба, что дает возможность уменьшить максимальне температурное значение в установке до 360-ти – 380-ти градусов.

Вакуумная среда в такой колонне создается с помощью специализированного оборудования, основным ключевым элементом которого являются либо жидкостные, либо паровые эжекторы.

Крекинг

Увеличить выход бензиновых фракций можно благодаря применению крекинг-процессов для переработки нефти. Крекинг представляет собой процесс перегонки нефти и нефтепродуктов, который основан на расщеплении молекул сложных углеводородов в условиях высоких давлений и температур. В 1875 году крекинг был впервые предложен А.А. Летним, российским ученым, после чего он был разработан в 1891 году В.Г. Шуховым. Несмотря на это, первая промышленная установка, в которой предусматривалась прямая перегонка, была сооружена в США.

Крекинг делится на следующие виды: термический, каталитический, гидрокрекинг и каталитический риформинг. Термический крекинг применяется для образования бензина, керосина и дизельного топлива. К примеру, при температуре до 500°С и давлении 5 МПа имеющийся в составе дизельного топлива и керосина углеводород цетан разлагается на вещества, которые входят в состав бензина.

Вторичная фракционная перегонка

Такой способ разделения нефти называется крекингом. При этом полученные после первичной перегонки продукты под действием катализатора расщепляются на более мелкие бензиновые фракции.

В процессе крекинга, как и в простой перегонке, используется высокая температура, в результате воздействия которой образуются низкомолекулярные продукты (масла, топливо, сырье для производства простых углеводородов).

В процессе вторичной перегонки углеродный скелет в молекулах рушится. Одновременно происходит изменение структуры молекул, их обезвоживание и конденсация. Все эти процессы вместе образуют качественно новые вещества.

Термический крекинг

Бензин, создаваемый путем термического крекинга, обладает невысоким октановым числом и большим содержанием непредельных углеводородов. Из этого можно сделать вывод, что бензин имеет плохую химическую стабильность. Поэтому его будут применять только в качестве компонента для образования товарных бензинов.

На сегодняшний день установки для термического крекинга не сооружаются. Это объясняется тем, что с их помощью получают продукты перегонки нефти, которые в условиях хранения окисляются. В них образовываются смолы, поэтому в вещество вводят специальные присадки, предназначенные для снижения степени осмоления.

Схема перегонки нефти

Вакуумная перегонка мазута

Под вакуумом перегонка нефти используется для соединений, которые остаются после дистилляции легкокипящих фракций. Такие молекулы больше подвержены крекингу. При их распадении может произойти загрязнение более легких жидкостей.

Часто вакуумной перегонке подвергают мазут – в условиях отсутствия воздуха его кипение возможно при более низкой температуре (обычно мазут кипит при 400 С), а значит, его можно перегнать для получения новых органических продуктов – газойля или гудрона.

С помощью вакуумной дистилляции можно обработать следующие типы мазута:

  • промогенный (содержащий фракции с пониженной вязкостью – для повышения этого показателя его перемешивают с дистиллятором);
  • топочный (из которого путем крекинга получают промежуточные фракции веществ жидкого состояния).

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг представляет собой процесс перегонки нефти для получения бензина, который основан на расщеплении углеводородов и изменении их структуры, что происходит благодаря катализатору и высоким температурам. Впервые каталитический крекинг был осуществлен в 1919 году в России на заводской установке.

При каталитическом крекинге в качестве сырья применяют фракции соляра и газойля, которые образуются в случае прямой перегонки нефти. Их нагревают до температуры около 500°С при соблюдении давления 0,15 МПа с использованием алюмоселикатного катализатора. Он позволяет ускорить процедуру расщепления молекул сырья и превращает продукты распада в ароматические углеводороды. Прямая перегонка позволяет бензинам иметь большее октановое число, нежели при термическом крекинге. Продукты каталитического крекинга представляют собой обязательные составляющие топлива марки А-72 и А-76.

Перегонка

Периодическая перегонка.

На начальных этапах развития нефтехимической промышленности сырая нефть подвергалась так называемой периодической перегонке в вертикальном цилиндрическом перегонном аппарате. Процессы дистилляции были неэффективны, потому что отсутствовали ректификационные колонны и не получалось чистого разделения продуктов перегонки.

Трубчатые перегонные аппараты.

Развитие процесса периодической перегонки привело к использованию общей ректификационной колонны, из которой с различных уровней отбирались дистилляты с разной температурой кипения. Эта система используется и сегодня. Поступающая нефть нагревается в змеевике примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни в ректификационной колонне. Такая колонна может иметь от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, каждый из которых имеет ванну с жидкостью. Через эту жидкость проходят поднимающиеся пары, которые омываются стекающим вниз конденсатом. При надлежащем регулировании скорости обратного стекания (т.е. количества дистиллятов, откачиваемых назад в колонну для повторного фракционирования) возможно получение бензина наверху колонны, керосина и светлых горючих дистиллятов, точно определенных интервалов кипения на последовательно снижающихся уровнях. Обычно для того, чтобы улучшить дальнейшее разделение, остаток от перегонки из ректификационной колонны подвергают вакуумной дистилляции.
Конструкция ректификационных колонн в нефтеперерабатывающей промышленности становится произведением искусства, в котором ни одна деталь не остается без внимания. Путем очень точного контроля температуры, давления, а также потоков жидкостей и паров разработаны методы сверхтонкого фракционирования. Эти колонны достигают высоты 60 м и выше и позволяют разделять химические соединения, точка кипения которых отличается менее чем на 6° С. Они изолированы от внешних атмосферных воздействий, а все этапы дистилляции автоматически контролируются. Процессы в некоторых таких колоннах происходят в условиях высоких давлений, в других – при давлениях, близких к атмосферному; аналогично температуры изменяются от экстремально высоких до значений ниже –18° С.

Термический крекинг

Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырой нефти при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод-углеродные связи разрушаются, водород отрывается от молекул углеводородов и тем самым получается более широкий спектр продуктов по сравнению с составом первоначальной сырой нефти. Например, дистилляты, кипящие в интервале температур 290–400° С, в результате крекинга дают газы, бензин и тяжелые смолоподобные остаточные продукты. Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензина из сырой нефти путем деструкции более тяжелых дистиллятов и остатков, образовавшихся в результате первичной перегонки. Выход кокса определяется природой перерабатываемого сырья и степенью рециклизации наиболее тяжелых фракций. Как правило, из исходного крекируемого объема образуется примерно 15–25% лигроина и 35–50% газойля (т.е. легкого дизельного топлива) наряду с крекинг-газами и коксом. Последний используется в основном как топливо, исключая образующиеся специальные виды кокса (один из них является продуктом обжига и используется при производстве углеродных электродов). Коксование до сих пор пользуется популярностью главным образом как процесс подготовки исходного материала для каталитического крекинга.

Каталитический крекинг Катализатор – это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие вещества, включая металлы, их оксиды, различные соли. Процесс Гудри. Исследования Э.Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса. Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, т.е. крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах 430–480° С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах.

Целью большинства крекинг-процессов является достижение оптимального выхода бензина. При крекинге происходят распад тяжелых молекул, а также сложные процессы синтеза и перестройки структуры молекул углеводородов. Влияние разных катализаторов различно. Некоторые из них, такие, как оксиды хрома и молибден, ускоряют реакцию дегидрогенизации (отщепление водорода). Глины и специальные алюмосиликатные составы, используемые в промышленном каталитическом крекинге, способствуют ускоренному разрыву углерод-углеродных связей больше, чем отрыву водорода. Они также способствуют изомеризации линейных молекул в разветвленные. Эти составы замедляют полимеризацию (см. ниже) и образование дегтя и асфальта, так что нефти не просто деструктурируются, а обогащаются полезными компонентами.

Каталитический риформинг

Сырьем для каталитического риформинга служат бензиновые фракции, получаемые при температуре не более 180°С в процессе первичной перегонки нефти. Данную процедуру производят в условиях водосодержащего газа. При этом температура составляет около 500°С, а давление 4 МПа. Также применяется платиновый или молибденовый катализатор.

Гидроформингом называют риформинг с применением молибденового катализатора, а платформингом – процедуру с использованием платинового катализатора. Более простым и безопасным методом является платформинг, поэтому его применяют намного чаще. Для получения высокооктанового компонента автомобильных бензинов используют каталитический риформинг.

Вакуумная перегонка нефти

Индивидуальный состав нефтепродуктов

В настоящее время индивидуальный состав продуктов нефти может быть достаточно надежно определен методами газожидкостной хроматографии только для единичных бензиновых фракций. Поэтому индивидуальный углеводородный состав не может быть положен в основу прогнозных методов расчета теплофизических свойств (ТФС) ввиду его недоступности для потребителей.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Твердые горючие ископаемые

В то же время фракционный состав и структурно-групповой углеводородный состав могут иметь более плодотворное применение на пути построения методов расчета теплофизических свойств нефти.

Поэтому ниже рассмотрены методики пересчета и экстраполяции кривых разгонок и способы расчета структурно-группового углеводородного состава фракций.

Фракционный состав нефти

Получение смазочных масел

В 1876 году В.И. Рогозиным был сооружен первый в мире завод по изготовлению мазута и масел около Нижнего Новгорода. Рассматривая способ производства, масла можно разделить остаточные и дистиллятные масла. В первом случае мазут нагревают до температуры около 400°С в вакуумной колонне. Из мазута выходит только 50% дистиллятных масел, а остальная часть состоит из гудрона.

Остаточные масла представляют собой очищенные гудроны. Для их образования полугудрон или мазут дополняют сжиженным пропаном, в условиях невысокой температуры около 50°С. Прямая перегонка позволяет производить трансмиссионные и авиационные масла. В смазочных маслах, которые будут получены из мазута, содержатся углеводороды. Кроме них, имеются сернистые соединения, нафтеновые кислоты, а также смолисто-асфальтовые вещества, поэтому необходимо выполнять их очистку.

Способы перегонки нефти

Риформинг

Риформинг – это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина. При термическом риформинге, как и при каталитическом крекинге, основная цель состоит в превращении низкооктановых бензиновых компонентов в более высокооктановые. Процесс обычно применяется к парафиновым фракциям прямой перегонки, кипящим в пределах 95–205° С. Более легкие фракции редко подходят для таких превращений. Существуют два основных вида риформинга – термический и каталитический. В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии, как высокой температуры, так и катализаторов. Более старый и менее эффективный термический риформинг используется кое-где до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга. Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминийоксидный или алюмосиликатный носитель. Большинство установок риформинга – это установки с неподвижным слоем. (Процесс каталитического риформинга, в котором используется стационарный катализатор, называется платформингом.) Но под действием давления около 50 атм (при получении бензина с умеренным октановым числом) активность платинового катализатора сохраняется примерно в течение месяца. Установки, в которых используется один реактор, приходится останавливать на несколько суток для регенерации катализатора. В других установках используется несколько реакторов с одним добавочным, где проводится необходимая регенерация. Жизнь платинового катализатора сокращается при наличии серы, азота, свинца и других «ядов». Там, где эти компоненты представляют проблему, обычно до входа в реактор проводят предварительную обработку смеси водородом (т.н. гидроочистка, когда до подачи в реактор нефтяных погонов – бензинов прямой перегонки – их пропускают через водородсодержащие газы, которые связывают вредные компоненты и снижают их содержание до допустимых пределов). Некоторые реакторы с неподвижным слоем заменяются на реакторы с непрерывной регенерацией катализатора. В этих условиях катализатор перемещается через реактор и непрерывно регенерируется. Реакции, в результате которых при каталитическом риформинге повышается октановое число, включают:

  • дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения;
  • превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры;
  • гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;
  • образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода.

Большинство богатых водородом газов, выделяющихся в этих установках, используются при гидрокрекинге и т.п.

Нефтеперерабатывающая промышленность России

Нефтеперерабатывающая промышленность представляет собой отрасль нефтяной промышленности России. На данный момент в стране действует более тридцати крупных предприятий, специализирующихся на переработке нефти. Ими добываются большие объемы автомобильного бензина, дизельного топлива и мазута. Преимущественное количество предприятий начало свое существование в последние два десятилетия. При этом некоторые из них занимают лидирующие позиции на рынке.

В большинстве случаев ими применяется фракционная перегонка нефти, которая наиболее актуальна в современных условиях. Предприятиями изготавливаются высококачественные средства, которые пользуются большим спросом не только на отечественном, но и на мировом рынке.

Вторичная переработка

После определения свойств нефти, в зависимости от потребности в определенном конечном продукте, выбирается тип вторичной перегонки. В основном она заключается в термически-каталитическом воздействии на исходное сырье. Глубокая переработка нефти может происходить при помощи нескольких методов.

Топливный. Применение данного способа вторичной перегонки позволяет получить ряд высококачественных продуктов – автомобильных бензинов, дизельных, реактивных, котельных топлив. Для осуществления переработки не нужно привлекать много оборудования. В результате применения данного метода из тяжелых фракций сырья и осадка получают готовый продукт. К топливному методу перегонки относят:

  • крекинг;
  • риформинг;
  • гидроочистку;
  • гидрокрекинг.

Топливно-масляный. В результате применения данного метода перегонки получают не только различные топлива, но и асфальт, смазочные масла. Это осуществляется при помощи метода экстракции, деасфальтизации.

Нефтехимический. В результате применения данного метода с привлечением высокотехнологичного оборудования получают большое количество продукции. Это не только топливо, масла, а и пластмассы, каучук, удобрения, ацетон, спирт и многое другое.

Как из нефти и газа получаются окружающие нас предметы — доступно и понятно

Гидроочистка

Данный метод считается более всего распространенным. С его помощью осуществляется переработка сернистой или высокосернистой нефти. Гидроочистка позволяет существенно повысить качество получаемых видов топлива. Из них удаляют различные добавки – сернистые, азотистые, кислородные соединения. Обработка материала происходит на специальных катализаторах в водородной среде. При этом температура в оборудовании достигает показателей 300-400 градусов, а давление – 2-4 Мпа.

Гидроочистка

В результате перегонки, содержащиеся в сырье, органические соединения разлагаются при взаимодействии с водородом, циркулирующем внутри аппарата. В итоге образуется аммиак, сероводород, которые удаляются из катализатора. Гидроочистка позволяет переработать 95-99% сырья.

Каталитический крекинг

Перегонка осуществляется при помощи цеолитсодержащих катализаторов при температуре 550 градусов. Крекинг считается очень эффективным методом переработки подготовленного сырья. С его помощью из мазутных фракций можно получить высокооктановый автомобильный бензин. Выход чистого продукта в данном случае составляет 40-60%. Также получают жидкий газ (10-15% от исходного объема).

Каталитический риформинг

Риформинг осуществляется при помощи алюмоплатинового катализатора при температуре 500 градусов и давлении 1-4 Мпа. При этом внутри оборудования присутствует водородная среда. Данный метод применяется для превращения нафтеновых и парафиновых углеводородов в ароматические. Это позволяет существенно повысить октановое число производимой продукции. При использовании каталитического риформинга выход чистого материала составляет 73-90% от залученного сырья.

Гидрокрекинг

Позволяет получить жидкостное топливо при воздействии высокого давления (280 атмосфер) и температуры (450 градусов). Также данный процесс происходит с применением сильных катализаторов – оксидов молибдена.

Если гидрокрекинг сочетать с другими методами переработки природного сырья, выход чистых продуктов в виде бензина и реактивного топлива составляет 75-80%. При применении качественных катализаторов их регенерация может не проводиться 2-3 года.

Экстракция и деасфальтизация

Экстракция подразумевает разделение подготовленного сырья на нужные фракции при помощи растворителей. В дальнейшем производится депарафинизация. Она позволяет существенно снизить температуру застывания масла. Также для получения продукции высокого качества ее подвергают гидроочистке. В результате проведения экстракции можно получить дистдизельное топливо. Также с помощью данной методики производят извлечение ароматических углеводородов из подготовленного сырья.

Деасфальтизация нефти

Деасфальтизация необходима для того, чтобы из конечных продуктов дестиляции нефтяного сырья получить смолисто-асфальтеновые соединения. Образовавшиеся вещества активно применяются для производства битума, в качестве катализаторов для осуществления других методов переработки.

Источник

Геологический разрез нефтеносной местности

Нефть и нефтепродукты, их применение

Нефть – это маслянистая жидкость от желтого или светло-бурого до черного цвета с характерным неприятным запахом. Нефть легче воды и не растворима в ней. Она встречается во многих местах земного шара, пропитывая пористые горные породы на различной глубине.

У нефти есть удивительная способность – образовывать на поверхности воды тончайшие пленки: чтобы покрыть микронной пленкой 1 км2 требуется всего 10 л нефти.

Большой вред приносит загрязнение нефтью и нефтепродуктами водоемов.

Состав

Нефть – смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов (всего более 100 различных соединений). Кроме углеводородов в нефти еще содержатся в небольшом количестве органические соединения, содержащие O, N, S и др. Имеются также высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ.

Состав нефти еще зависит от месторождения. Но все они обычно содержат три вида углеводородов:

  • парафины, в основном нормального соединения,

  • циклопарафины,

  • ароматические углеводороды.

По мнению большинства ученых, нефть представляет собой геохимически измененные остатки некогда населявших земной шар растений и животных. Эта теория органического происхождения нефти подкрепляется тем, что в нефти содержатся некоторые азотистые вещества – продукты распада веществ, присутствующих в тканях растений.

Есть и теории о неорганическом происхождении нефти: образовании ее в результате действия воды в толщах земного шара на раскаленные карбиды металлов (соединения металлов с углеродом) с последующим изменением получающихся углеводородов под влиянием высокой температуры, высокого давления, воздействия металлов, воздуха, водорода и др.

При добыче из нефтеносных пластов, залегающих в земной коре иногда на глубине нескольких километров, нефть либо выходит на поверхность под давлением находящихся на нем газов, либо выкачивается насосами.

Нефтяная отрасль промышленности сегодня – это крупный народно-хозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим законам.

Что значит нефть сегодня для народного хозяйства страны?

Нефть – это:

  • сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей;

  • источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт);

  • сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.

Нефть – наше национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.

Нефтяной комплекс России включает 148 тыс. нефтяных скважин, 48,3 тыс. км магистральных нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью более 300 млн т/год нефти, а также большое количество других производственных объектов.

Из нефти вырабатывают реактивное топливо

На предприятиях нефтяной отрасли промышленности и обслуживающих ее отраслей занято около 900 тыс. работников, в том числе в сфере науки и научного обслуживания – около 20 тыс. человек. За последние десятилетия в структуре топливной отрасли промышленности произошли коренные изменения, связанные с уменьшением доли угольной отрасли промышленности и ростом отраслей по добыче и переработке нефти и газа. Если в 1940 г. они составляли 20,5%, то в 1984 г. – 75,3% от суммарной добычи минерального топлива. Теперь на первый план выдвигается природный газ и уголь открытой добычи. Потребление нефти для энергетических целей будет сокращено, напротив, расширится ее использование в качестве химического сырья. В настоящее время в структуре топливно-энергетического баланса на нефть и газ приходится 74%, при этом доля нефти сокращается, а доля газа растет и составляет примерно 41%. Доля угля 20%, оставшиеся 6% приходятся на электроэнергию.

Первичная переработка нефти

Переработку нефти впервые начали братья Дубинины на Кавказе.

Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке.

Перегонку производят на нефтеперерабатывающих заводах после отделения нефтяных газов.

Нефть нагревают в трубчатой печи до 350 С, образовавшиеся пары вводят в ректификационную колонну снизу.

Ректификационная колонна имеет горизонтальные перегородки с отверстиями — тарелки.

Схема переработки нефти методом ректификации

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Сначала из нее удаляют растворенные газообразные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефть нагревают. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. Таким образом, можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают четыре летучие фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению.

Основные фракции переработки нефти методом ректификации

  • Газолиновая фракция, собираемая от 40 до 200 °С, содержит углеводороды от С5Н12 до С11Н24. При дальнейшей перегонке выделенной фракции получают газолин (tкип = 40–70 °С), бензин (tкип = 70–120 °С) – авиационный, автомобильный и т.д.

  • Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30. Лигроин применяется как горючее для тракторов. Большие количества лигроина перерабатывают в бензин.

  • Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26 до С18Н38 с температурой кипения от 180 до 300 °С. Керосин после очистки используется в качестве горючего для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

  • Газойлевая фракция (tкип. >275°С), по-другому называется дизельным топливом.

  • Мазут – остаток после перегонки нефти – содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле.

Мазут также разделяют на фракции перегонкой под уменьшенным давлением, чтобы избежать разложения.

В результате получают:

  • Соляровые масла (дизельное топливо).

  • Смазочные масла (автотракторные, авиационные, индустриальные и др.).

  • Вазелин (технический вазелин применяется для смазки металлических изделий с целью предохранения их от коррозии, очищенный вазелин используется как основа для косметических средств и в медицине).

  • Из некоторых сортов нефти получают парафин (для производства спичек, свечей и др.).

  • После отгонки летучих компонентов из мазута остается гудрон. Его широко применяют в дорожном строительстве. Кроме переработки на смазочные масла мазут также используют в качестве жидкого топлива в котельных установках.

Продукты переработки нефти

РИФОРМИНГ

(вторичная переработка нефти)

Бензина, получаемого при перегонке нефти, не хватает для покрытия всех нужд. В лучшем случае из нефти удается получить до 20% бензина, остальное – высококипящие продукты.

В связи с этим перед химией стала задача найти способы получения бензина в большом количестве. Удобный путь был найден с помощью, созданной А.М. Бутлеровым теории строения органических соединений. Высококипящие продукты разгонки нефти непригодны для употребления в качестве моторного топлива. Их высокая температура кипения обусловлена тем, что молекулы таких углеводородов представляют собой слишком длинные цепи. Если расщепить крупные молекулы, содержащие до 18 углеродных атомов, получаются низкокипящие продукты типа бензина.

Основным способом переработки нефтяных фракций являются различные виды крекинга. Впервые (1871–1878) крекинг нефти был осуществлен в лабораторном и полупромышленном масштабе сотрудником Петербургского технологического института А.А. Летним. Первый патент на установку для крекинга заявлен Шуховым в 1891 г. В промышленности крекинг получил распространение с 1920-х гг.

Крекинг – это термическое разложение углеводородов и других составных частей нефти. Чем выше температура, тем больше скорость крекинга и больше выход газов и ароматических углеводородов.

Крекинг нефтяных фракций кроме жидких продуктов дает первостепенно важное сырье – газы, содержащие непредельные углеводороды (олефины).

Различают следующие основные виды крекинга:

  • жидкофазный (20–60 атм, 430–550 °С), дает непредельный и насыщенный бензины, выход бензина порядка 50%, газов 10%;

  • парофазный (обычное или пониженное давление, 600 °С), дает непредельно-ароматический бензин, выход меньше, чем при жидкофазном крекинге, образуется большое количество газов;

  • пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре (обычное или пониженное давление, 650–700 °С), дает смесь ароматических углеводородов (пиробензол), выход порядка 15%, более половины сырья превращается в газы;

  • деструктивное гидрирование (давление водорода 200–250 атм, 300–400 °С в присутствии катализаторов – железа, никеля, вольфрама и др.), дает предельный бензин с выходом до 90%;

  • каталитический крекинг (300–500 °С в присутствии катализаторов – AlCl3, алюмосиликатов, МоS3, Сr2О3 и др.), дает газообразные продукты и высокосортный бензин с преобладанием ароматических и предельных углеводородов изостроения.

  • каталитический риформинг – превращение низкосортных бензинов в высокосортные высокооктановые бензины или ароматические углеводороды.

Основными реакциями при крекинге являются реакции расщепления углеводородных цепей, изомеризации и циклизации.

Огромную роль в этих процессах играют свободные углеводородные радикалы.

ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ

Русский инженер В.Г. Шухов, который в 1891 г. разработал метод расщепления сложных углеводородов, названный впоследствии крекингом (что означает расщепление).

Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина. Обычно расщепление происходит примерно в центре углеродной цепи по С—С-связи.

Например, крекинг гексадекана до октана и октена:

С16Н34 → С8Н18 + С8Н16

Однако разрыву могут подвергаться и другие С—С-связи. Поэтому при крекинге образуется сложная смесь жидких алканов и алкенов.

Получившиеся вещества частично могут разлагаться далее, например,

С8Н18 → С4Н10 + С4Н8

С4Н10 → С2Н6 + С2Н4

Такой процесс, осуществляемый при температуре около 470°С — 550°С и небольшом давлении, называется термическим крекингом. Этому процессу обычно подвергаются высококипящие нефтяные фракции, например, мазут. Процесс протекает медленно, при этом образуются углеводороды с неразветвленной цепью атомов углерода.

Бензин, получаемый термическим крекингом, невысокого качества, не стоек при хранении, он легко окисляется, что обусловлено наличием в нём непредельных углеводородов.

Однако, детонационная стойкость (взрывоустойчивость, характеризующаяся октановым числом) такого бензина выше, чем у бензина прямой перегонки из-за большого содержания непредельных углеводородов. Непредельные углеводороды склонны окислятся по кратным связям, поэтому, при использовании, к бензину необходимо добавлять антиокислители, чтобы защитить двигатель от продуктов окисления.

Н.Д. Зелинский

(1861–1953)

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ

Коренным усовершенствованием крекинга явилось внедрение в практику процесса каталитического крекинга. Этот процесс был впервые осуществлен в 1918 г. Н.Д. Зелинским.

Каталитический крекинг позволил получать в крупных масштабах авиационный бензин.

Его проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов: смеси оксида алюминия и оксида кремния) при температуре 450 — 500°С и атмосферном давлении. Обычно каталитическому крекингу подвергают дизельную фракцию. При каталитическом крекинге, который осу­ществляется с большой скоростью, получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения.

Кроме того, образуется небольшой процент ароматических углеводородов, улучшающих качество бензина.

Бензин каталитического крекинга более устойчив при хранении, так как в его состав входит значительно меньше непредельных углеводородов по сравнению с бензином термического крекинга, обладает ещё большей детонационной стойкостью, чем бензин термического крекинга.

Таким образом, высокое качество бензина, получаемого каталитическим крекингом, обеспечивается наличием в его составе разветвленного строения углеводородов и ароматических углеводородов.

Сравнительная характеристика бензинов

«Бензин: состав и октановое число. Детонация»

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Новое и интересное на сайте:

  • Рифмы про экзамены
  • Родительская поддержка старшеклассников в период сдачи экзаменов
  • Рифмы для сочинения стихов для детей
  • Рниму экзамен по анатомии отзывы
  • Родительская молитва перед экзаменом ребенка

    • 0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Подписаться
    Уведомить о
    guest

    0 комментариев
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии