Нефть,ее состав

Нефть — маслянистая густая жидкость коричневого, черного

или зеленовато-бурого цвета с характерным, в отдельных случаях

неприятным резким запахом. Это важнейший природный источ-

ник разнообразных углеводородных соединений.

Плотность нефти зависит от фракционного состава и глубины

залегания. Различают легкие (плотность 800...850 кг/ма), средние

(850...900 кг/м3) и тяжелые (900.-Л 040 кг/м3) нефти.

Нефть является сложной смесью, состоящей из большого коли-

чества углеводородных соединений с различной молекулярной

массой, а следовательно, и с различными физическими и хими-

ческими свойствами. Эксплуатационные свойства получаемых

при переработке нефти топлив и масел зависят от ее химического

состава.

Нефть состоит из следующих элементов (% по массе): угле-

род (С) — 83...87, кислород (О) — 0,1...1,3, водород (H) — 11...14,

азот (N) — 0,03... 1,7, сера (S) — 0,01...5,5. Присутствуют в ней

и другие элементы, но в незначительных количествах. Элемент-

ный состав нефти разных месторождений различается несущест-

венно. Однако основные свойства нефти и продуктов ее перера-

ботки зависят от химических соединений, входящих в состав

нефтепродуктов, т.е. от группового состава нефти.

Нефть содержит следующие группы углеводородов: парафины

(алкановые углеводороды), нафтены (циклические углеводороды)

и арены (ароматические углеводороды), а также незначительное

количество кислородных, сернистых, азотистых и других соеди-

нений. Количественное содержание этих химических соединений

зависит от месторождений нефти и влияет на свойства и качество

получаемых топлив, масел и других нефтепродуктов.

Нефть до поступления на перегонную установку очищают от

газа и легких фракций бензина, воды, солей, основной массы

сернистых соединений и нафтеновых кислот.

При прямой перегонке из нефти путем испарения с после-

дующим разделением паров на фракции в ректификационных

колоннах выделяют ее составные части без структурного изме-

нения молекул. Разделение нефти на фракции основано на том,

что углеводороды, входящие в ее состав, кипят при различной

температуре. Процесс перегонки осуществляют на установках

непрерывного действия (рис. 1.1).

Нефть под давлением подается насосом I в трубчатую печь 2.

Проходя по змеевику, она нагревается до температуры 360... 380 °С.

Горячая нефть вместе с парами поступает в атмосферную ректи-

фикационную колонну 3, где она вследствие снижения давле-

ния испаряется.

Проходя через отверстие 4, пары углеводородов, соприкасаясь

с колпачками 5, частично конденсируются и стекают в металли-

ческие ректификационные тарелки 6. Более тяжелые углеводо-

роды с высокой температурой кипения конденсируются сразу

же на первых рядах тарелок. Легкие углеводороды поднимают-

ся выше по колонне, а самые легкие достигают верха колонны.

Таким образом, в ректификационной колонне углеводороды

нефти разделяются на фракции в зависимости от температуры

их кипения. Фракции отводят из ректификационной колонны

через сливные трубки 7.

Оставшийся после атмосфервой разгонки мазут насосом по-

дают в вакуумную трубчатую печь 8, где подогревают до темпера-

туры 400...430 °С и направляют в вакуумную ректификацион-

ную колонну 9, работающую под разрежением. Температура

кипения углеводородов при уменьшении давления снижается,

что позволяет испарить без разложения тяжелые углеводороды,

содержащиеся в мазуте.

Прямая перегонка при атмосферном давлении дает возмож-

ность получить из нефти следующие дистилляты: легкий бен-

зиновый (30...90 °С), бензиновый (40...200 °С), лигроиновый

(100...230 °С), керосиновый (140...300 °С). газойлевый (230...

350 °С). Эти дистилляты являются сырьем для производства то-

варных бензинов, реактивного и дизельного топлив.

При вакуумной перегонке получают соляровый, веретенный,

машинный и цилиндровый дистилляты.

Соляровый и веретенный дистилляты используют для изго-

товления маловязких масел типа приборного, трансформатор-

ного, веретенного и др.

Из машинного дистиллята (среднего) получают индустриаль-

ные, моторные, турбинные и другие масла.

Цилиндровый дистиллят (тяжелый) применяют для произ-

водства вязких моторных, трансмиссионных масел, масел для

компрессоров и др.

После вакуумной перегонки мазута оставшийся гудрон исполь-

зуют для дорожных покрытий или для изготовления высоковяз-

ких трансмиссионных масел.

При атмосферно-вакуумной перегонке получают 20...25 %

бензиновых фракций и 20...30 % более тяжелых топливных

фракций. Нефтепродукты, получаемые прямой перегонкой, обла-

дают высокой химической стабильностью из-за отсутствия не-

предельных углеводородов, а бензины — низкой детонационной

стойкостью.

Термический крекинг — процесс расщепления сложных уг-

леводородных молекул нефтепродуктов на менее сложные, входя-

щие в состав бензина и газа, при температуре 470...640 °С и дав-

лении 2...7 МПа. Исследования показали, что давление сущест-

венно не влияет на выход крекинг-продуктов. Оно способствует

сохранению нефтепродуктов при высоких температурах в жид-

кой фазе. Сырьем для крекинга может служить любой нефте-

продукт — от мазута до керосина. При термическом крекинге

происходит не только расщепление, но и реакции полимериза-

ции, поэтому крекинг-бензины химически нестойки из-за наличия

в них непредельных углеводородов и, следовательно, нестабиль-

ны при транспортировке и хранении. Детонационная стойкость

(октановое число) бензинов — 66...68 единиц по моторному ме-

тоду. Термический крекинг на современных заводах не приме-

няют, его вытесняет каталитический крекинг.

Каталитический крекинг — крекинг нефтепродуктов под

действием температуры и катализатора. Сырьем является га-

зойлевый или соляровый дистиллят атмосферно-вакуумной пе-

регонки. Процесс происходит при температуре 450...530 °С,

давлении 0,06...0,14 МПа в присутствии алюмосиликатных

катализаторов. Характерной особенностью каталитического

крекинга является превращение части образующихся непре-

дельных углеводородов в предельные с образованием изомерных

предельных углеводородов. Вследствие этого топлива содержат

незначительное количество непредельных углеводородов. В ре-

зультате каталитического крекинга выход продуктов при одно-

кратном пропуске сырья через установку составляет: автомобиль-

ный бензин — 40...50 % и более; газойлевые фракции, используе-

мые для дизельного топлива или же снова перерабатываемые

для увеличения выхода бензина, — 30...40 %; газ — 10...15 %.

Бензины каталитического крекинга обладают высокой дето-

национной стойкостью (октановое число — 80...86 единиц по

моторному методу), а также химической стабильностью.

Для «облагораживания» низкокачественного бензина исполь-

зуют каталитический риформинг я гидрокрекинг.

При каталитическом риформинге сырьем является бензи-

новый дистиллят атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Про-

цесс происходит при температуре 480...540 °С, давлении 2...4 МПа,

в среде водородсодержащего газа и в присутствии катализатора

(молибденового или платинового). В результате получают до 80 %

риформинг-бевзина, обладающего высокой детонационной стой-

костью (октановое число - • около 95 единиц по исследователь-

скому методу) и хорошими эксплуатационными качествами.

Процесс каталитического риформинга используется также для

получения ароматических углеводородов — бензола, толуола,

ксилолов.

Дата добавления: 2015-07-10