Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Статьи

Назад к списку статей

Технология переработки топлива

Топливо – природные или искусственные горючие органические вещества, служащие источником энергии и сырьем для промышленности.

Все виды топлива подразделяют по агрегатному состоянию и по происхождению (см. таблицу).

Классификация топлива

Агрегатное состояние Происхождение
Естественное топливо Искусственное топливо
Газообразное Природный и нефтепромысловый газы Газы (генераторный, водяной, светильный, коксовый, нефтеперерабатывающих заводов)
Жидкое Нефть Бензин, керосин, дизельное топливо, смазочное масло, спирт, различные смолы
Твердое Ископаемые угли, горючие сланцы, торф, дрова Каменноугольный кокс, брикетированное и пылевидное топливо, древесный уголь

 

Искусственное топливо получают различными приемами переработки естественного топлива.

Сжигание топлива обеспечивает энергией тепловые электростанции, промышленные организации, транспорт, домашние хозяйства. Различные виды топлива служат сырьем для химической промышленности и смежных отраслей.

добыча нефти

Важнейшим источником топлива, масел, сырья для химической промышленности, различных нефтепродуктов является нефть. Подготовка нефти к переработке начинается на нефтяных промыслах. Нефть из скважин поступает в ловушки (трапы) для отделения растворенных газов (попутных газов), а затем в отстойники. На дно отстойников оседают песок и другие твердые примеси, а также вода. Из отстойников нефть поступает в резервуары, а затем на нефтеперерабатывающие заводы. На заводах производится окончательное обезвоживание нефти, удаление из нее растворенных солей, механических примесей. После этого нефть поступает на переработку.

переработка нефти

Методы переработки нефти подразделяются на две группы: физические и химические. Физические методы переработки нефти основаны на использовании различий в физических свойствах веществ, входящих в состав нефти. Химические методы переработки основаны на глубочайших химических превращениях углеводородов, содержащихся в нефти и нефтепродуктах, происходящих под влиянием температуры, давления катализаторов.

Каждый из используемых методов осуществляется по следующей схеме: нагревание перерабатываемого продукта до высокой температуры и разделение получающихся продуктов.

Процесс перегонки нефти

Одним из распространенных методов переработки нефти является ее перегонка (физический метод).

Прямая перегонка нефти представляет собой процесс разделения ее на отдельные фракции, отличающиеся между собой в первую очередь температурой кипения.

перегонка нефти

Для этого нефть нагревают, а образующиеся пары отбирают и конденсируют по частям. В результате перегонки получают топливные дистилляты и остаток (мазут), который в дальнейшем может быть использован для химической переработки или получения смазочных масел.

Процесс прямой перегонки нефти проводят на установках непрерывного действия, позволяющих в едином технологическом процессе осуществить испарение и фракционирование дистиллятов.
Пары нефти поднимаются в верхнюю часть колонны, разделенной металлическими тарелками с отверстиями, прикрытыми колпачками. Поднимающаяся смесь паров нефти охлаждается и конденсируется на соответствующих тарелках.

Сверху колонны производится орошение; в качестве оросителя используется часть легкокипящей фракции. Из колонны выводятся пары бензина, которые сначала охлаждаются нефтью в теплообменнике, а затем водой в холодильнике. При охлаждении пары бензина конденсируются, превращаются в жидкий бензин, который частично идет в хранилище, а частично подается на орошение колонны. Выход бензина при перегонке нефти составляет от 3 до 15% от веса перерабатываемой нефти.

Остальные продукты переработки нефти – лигроин, керосин, соляровое масло – выводятся из колонны, охлаждаются в холодильниках и перекачиваются в хранилище. В остатке (снизу колонны) получают мазут, который далее используют для производства масляных дистиллятов по аналогичной схеме, только мазут нагревают до температуры +420...430 °С.

гудрон

После отгона из мазута масляных дистиллятов в остатке получают гудрон или полугудрон. Применяя глубокую обработку гуд- ронов и полугудронов серной кислотой, получают высоковязкие остаточные смазочные масла (в основном авиационные).

Крекинг нефти и нефтепродуктов

Крекинг нефти и нефтепродуктов относится к химическим методам переработки. Слово «крекинг» произошло от английского глагола «to crack», что означает раскалывать, расщеплять.

Повышение спроса на бензин вызвало необходимость увеличения его производства, что оказалось возможным благодаря применению деструктивных методов (расщепления высокомолекулярных фракций на фракции с меньшей молекулярной массой).

При использовании крекинг-процесса стало возможным увеличить выход бензиновых фракций из нефти до 50–60%. Сырьем для крекинга служат не только нефть, но и фракции, получаемые при перегонке нефти. Скорость разложения отдельных групп углеводородов различная: разложение парафиновых углеводородов происходит с наибольшей скоростью, затем следуют нафтеновые и наименьшая скорость расщепления у ароматических углеводородов.

крекинг нефти виды

Крекинг-процесс, протекающий под влиянием высокой температуры, называется термическим, а в присутствии катализатора – каталитическим. Основными факторами термического крекинга являются температура, давление, время процесса.

Если крекинг-процесс осуществляется при давлении 2–5 МПа и температуре +470...540 °С, он называется жидкофазным крекингом, а при давлении 0,2 – 0,6 МПа и температуре 550 °С и выше – парофазным. Например, если при 400 °С для получения 30% бензина из мазута необходимо около 12 ч, то при нагреве до +500 °С время процесса составляет всего лишь 30 мин.

Каталитический крекинг более совершенный по сравнению с термическим, так как часть образующихся непредельных углеводородов превращается в предельные за счет катализатора (алюмосиликаты). Вследствие этого качество бензинов каталитического крекинга более высокое, чем термического. Но при каталитическом крекинге быстро из строя выходят катализаторы, поэтому необходимо осуществлять процесс регенерации - продувку воздухом для очистки с его поверхности кокса и восстановления активности.

Используют также крекинг в «кипящем слое» катализатора, когда реактор и регенератор конструктивно объединены в одном аппарате. Кроме того, применяется крекер с движущимся катализатором, когда также предусматривается циркуляция катализатора между реактором и регенератором.

Риформинг – один из видов крекинга. При риформинге в качестве сырья используют низкооктановые бензины, или лигроины, из которых получают либо высокооктановые бензины, либо, с одной стороны, увеличивают октановое число бензинов перегонки нефти, термического и каталитического крекингов, а с другой – получают сырье для химической промышленности.

Наибольшее распространение получили процессы каталитического риформинга, например платформинг. Здесь катализатором служит платина, нанесенная на поверхность окиси алюминия. При проведении платформинга при температуре +480...510 °С и давлении от 15 до 30 ат в результате получают сырье – бензол, толуол, ксилол; при давлении около 50 ат производятся высооктановые бензины, имеющие октановое число без этиловой жидкости около 98, а с добавкой этиловой жидкости – выше 100 единиц.

каталитический риформинг

При каталитическом риформинге наряду с жидкими продуктами получают газы (выход до 15% от массы сырья), используемые для синтеза аммиака, метилового спирта.

Путем выделения из природного газа и газов крекинга легких бензиновых углеводородов с последующим их сжижением получают «газовый» бензин. Такой бензин находит применение как высококачественная добавка к бензинам прямой перегонки и крекинг-бензинам.

Моторные топлива и смазочные масла подвергают очистке серной кислотой и обработке водородом – гидроочистке (химические методы) и обработке с использованием адсорбционных и абсорбционных методов очистки (физико-химические) методы.

Характеристика качества топлива

Важнейшая характеристика качественного бензина – его способность гореть без взрыва. Взрыв топлива называют детонацией. Для оценки «склонности» к детонации количественно было принято, что «плохо» взрывающийся углеводород изооктан имеет антидетонационную способность, равную 100. Для легко взрывающегося n-гептана она принята равной нулю. Этот параметр назвали октановым числом.

Например, если у моторного топлива октановое число 80, то оно по своим детонационным свойствам эквивалентно смеси 80% изооктана и 20% я-гептана. Чем выше октановое число, тем качественнее моторное топливо, тем больше его детонационная стойкость.

октановое число

Низкое октановое число имеют бензины прямой перегонки нефти. Использование различных видов крекинга позволяет получить бензин с высоким октановым числом (от 70 и выше).
Тракторное топливо состоит в основном из керосина, его октановое число должно быть не менее 40.

Дизельное топливо – газойль, керосин, смесь керосина с соляровым маслом – отличается узким фракционным составом, применяется для поршневых двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Одним из важнейших свойств дизельного топлива является его способность воспламеняться под действием давления и температуры. Идеальное легко воспламеняющееся топливо для дизелей – гексадекан или цетан с 16 атомами углерода.

Ему присвоено максимальное число 100, называемое цетановым. За нуль принимается цетановое число а-метилнафталина, который не возгорается вообще.

Цетановое число характеризует период задержки воспламенения топлива в двигателе – промежуток времени от впрыскивания топлива в цилиндр до момента начала его горения. Чем выше цетановое число, тем короче этот период и тем более спокойно и плавно горит дизельное топливо.

Топливо для реактивных двигателей должно иметь хорошую испаряемость, высокую теплоту сгорания, пламя без образования нагара.

Источник: proiz-teh.ru

Подписаться на рассылку