Важнейшие нефтепродукты.

Многочисленные и разнообразные продукты, получаемые при переработке нефти, можно разделить на следующие группы:

• светлые продукты (бензин, лигроин, керосин);

• соляровые масла (газойль, дизельные топлива);

• смазочные масла;

• мази (масленочные смазки, вазелины и пр.), парафин;

• остаточные продукты (мазут и гудрон);

• нефтехимическое сырье – разнообразные продукты переработки нефти (газообразные и жидкие легкие углеводороды, парафин и др.), используемые в качестве исходных веществ в промышленности органического синтеза.

Области применения нефтепродуктов определяются их свойствами, которые регламентируются соответствующими стандартами и техническими условиями. Главным продуктом переработки нефти является моторный бензин (170–200 оС), используемый как горючее в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания.

Антидетонационных свойств бензина характеризуются его октановым числом. Обычно оно колеблется в пределах 70–96.

Испаряемость, также являющаяся важным показателем качества бензина, характеризуется температурами, при которых испаряется 10, 50 и 90 объемн. % бензина. Для разных сортов бензина эти температуры различны. Соляровые масла перегоняются при температуре выше 250 и примерно до 350 °С. Плотность их равна 0,87–0,88 г/см3, температура вспышки – около 130°С, температура застывания –20 оС. Соляровые масла обладают значительной вязкостью. Они широко применяются в качестве топлива для дизельных двигателей, а в смеси с другими продуктами используются и как сырье в процессе крекинга. По аналогии с бензинами свойства дизельного топлива характеризуются цетановым числом. Нормальную работу дизельного топлива обеспечивает цетановое число равное 40–45. Смазочные масла являются вторым по важности нефтепродуктом после бензинов. Нефтяные масла представляют собой вязкие фракции нефти (смесь высокомолекулярных углеводородов с небольшим количеством смолообразных веществ), очищенные от нежелательных примесей.

Кроме смазки всевозможных машин и механизмов, масла употребляются при обработке металлов резанием, в электротехнической промышленности, при флотационном обогащении руд и для многих других целей.

Основные показатели, по которым оценивается качество смазочных масел: температуры вспышки, воспламенения, застывания, вязкость, цвет, плотность, окисляемость, электропроводность, склонность к образованию стойких эмульсий. К остаточным продуктам относятся мазут, гудрон, нефтяные битумы, кокс. Среди них наибольшее значение имеют мазуты, широко применяемые в качестве топлива и исходного продукта для получения смазочных масел.

Основными показателями качества мазута являются его вязкость, а также плотность (0,9–1,0 г/см3) и температура вспышки (80–95 °С).

Остаток после отгонки масел из мазута, называемый гудроном, используется непосредственно или после соответствующей обработки в качестве нефтяного битума различных марок. Из гудрона могут быть получены также смазочные масла с высокой температурой вспышки.

Продукты первичной переработки нефти, как правило, не являются товарными нефтепродуктами. Например, октановое число бензиновой фракции составляет около 65 пунктов, содержание серы в дизельной фракции может достигать 1,0% и более, тогда как норматив составляет, в зависимости от марки, от 0,005% до 0,2%. Кроме того, тёмные нефтяные фракции могут быть подвергнуты дальнейшей квалифицированной переработке.

Поэтому нефтяные фракции поступают на установки вторичных процессов, призванные осуществить улучшение качества нефтепродуктов и углубление переработки нефти.

Приводимые параметры технологических режимов, размеров аппаратов, выходов продуктов в целом приводятся справочно, так как в каждом конкретном случае могут варьироваться в зависимости от качества сырья, заданных параметров продуктов, выбранного аппаратурного оформления, типов применяемых катализаторов и других факторов.

Спрос на нефтехимическое сырье не удается обеспечить за счет тех веществ, которые входят в состав сырой нефти и получаются простым фракционированием и очисткой. Поэтому возникает необходимость путем искусственного преобразования углеводородов нефти увеличить выход наиболее ценных легких углеводородов и придать им требуемые свойства путем изменения их химической структуры.

Простейшим промышленным приемом преобразования тяжелых углеводородов нефти в легкие является термический крекинг [krack (англ.) – давать трещину, раскалываться, расщепляться] – разрыв (расщепление) больших молекул этих углеводородов под действием тепла и образование меньших молекул более легких углеводородов.

Крекингом называется термический процесс, проводимый при температуре порядка 600 °С с целью увеличения выхода бензиновой фракции. Расщепление молекул в процессе крекинга протекает хаотически и не может быть проведено направленно с получением углеводородов заданного строения.

Получение углеводородов заданного строения возможно при ведении процесса в присутствии специально подобранных катализаторов, т. е. при каталитическом крекинге.

Термический процесс, проводимый при температурах выше 700 °С для получения ароматических соединений (бензола, толуола и др.) и непредельных углеводородов, называется пиролизом.

Крекинг в присутствии водорода, гидрирующего продукты расщепления нефтяного сырья, называется гидрогенизационным крекингом.

Обработка нефтяных остатков водородом, связанная с более глубоким расщеплением молекул, для превращения этих веществ в легкие продукты называется деструктивной гидрогенизацией.

Дальнейшее преобразование строения углеводородов, полученных в результате крекинга, осуществляется в процессах риформинга, алкилирования, дегидроциклизации и др.

Схемы процессов крекинга и риформинга углеводородов нефти приведены ниже:

• Крекинг и дегидрирование:

СН3–СН2–СН2–.....–СН2–СН2–СН3 →

→ Н2С=СН–СН2~ + Н3С–СН2–СН2~ (крекинг)

→ СН3–СН2–СН2–.....–СН2–СН=СН2 + Н2 (дегидрирование)

• Гидрокрекинг (гидрогенизационный крекинг):

СН3–СН=СН–.....–СН2–СН3 + Н2 → СН3–СН2–СН2–.....–СН2–СН3

• Деструктивная гидрогенизация:

СН3–СН2–.....–СН2–СН3 + Н2 → СН3–СН2–…–СН3 + СН3–СН2–…–СН3

• Риформинг, изомеризация:

СН3–СН2–СН2–.....–СН2–СН2–СН3 → СН3–СН(CH3)–.....–СН2–СН2–СН3

• Дегидроциклизация:

СН3–СН2–СН2–СН2–СН2–СН3 → С6Н6 + 4Н2

• Дегидрирование шестичленных нафтенов:

С6Н12 (циклогексан) → С6Н6 (бензол) + 3Н2

• Алкилирование:

С6Н6 + С2Н4 (этилен) → С6Н5 – С2Н5 (этилбензол)

• Полимеризация:

n H2С=СH–СH3 → –(H2С–СH)n–СH3

Существенную роль в процессе крекинга играет также давление. Применяемое давление определяет выбор процесса обработки сырья – парофазный или жидкофазный процесс. От этого, в свою очередь, зависят размеры аппаратуры, в которой проводится крекинг. Кроме того, давление сильно сказывается на реакциях конденсации и уплотнения, протекающих в паровой фазе. При повышенном давлении уменьшаются выход газа и содержание нежелательных непредельных углеводородов в бензине.

Коксование нефтяных остатков используется для более глубокого термического разложения тяжелого сырья, крекинг которого под давлением дает небольшие выходы бензина. В процессе коксования не получается жидкого тяжелого остатка, разложение сырья идет до образования кокса. При этом получается в среднем 20 % кокса, 10 % газа, содержащего много непредельных соединений, 15 % бензина, 55 % широкой фракции углеводородов, которая поступает на каталитический крекинг для получения дополнительных количеств бензина. Получаемый при коксовании остатков беззольный нефтяной кокс самостоятельно используется как сырье для производства угольных электродов.

---

Дата добавления: 2015-08-21