Короткі відомості про сучасні методи здобуття палива та олив

Здобуття палива та олив грунтується на тому, що вуглеводні, які входять до складу нафти, мають різні властивості, в тому числі різні температури кипіння. Останню особливість і покладено в основу первинної переробки нафти.

Залежно від родовища нафти при її первинній переробці можна здобути 10...15% бензинових фракцій, 15...20% палива для реактивних двигунів, 15..20% дизельного палива та приблизно 50 % мазуту.

Бензин прямої перегонки має низьке октанове число (55...56 за моторним методом) і високу хімічну стабільність.

Дизельне паливо має високе цетанове число, але потребує поліпшення низькотемпературних властивостей.

Мазут, що залишається після відгонки паливних фракцій, може бути сировиною для здобуття додаткової кількості палива деструктивним методом і сировиною для здобуття оливних фракцій на вакуумній установці, а також паливом для тихохідних двигунів та теплових електричних станцій.

Вторинна переробка нафти грунтується на розщепленні складних вуглеводнів нафти (мазуту, газойля, солерових фракцій тощо) під дією високих температур і тисків. Цей процес дістав назву крекінгу (від англ. слова crack – розщеплюватися).

Вторинні методи переробки нафти (деструктивні) дають змогу одержати додаткову кількість палива або поліпшити його якість.

Розробленими, вивченими та практично застосовуваними є кілька видів крекінгу: термічний, каталітичний, гідрокрекінг, каталітичний реформінг тощо.

Термічний крекінг здійснюється при температурі 500...550°С та тиску близько 5 МПа. Сировиною для здобуття автомобільного бензину є вуглеводні великої молекулярної маси (мазут, гасові, газойле-ві фракції тощо). Вихід бензину залежить від сировини. З мазуту можна одержати до 30% бензинових фракцій, а при термічному крекінгу газойля – 60 %. Ці бензини характеризуються низькою хімічною стабільністю і невисоким октановим числом (66...68 за моторним методом, про що йтиметься нижче), але мають низьку хімічну стабільність.

Термічний крекінг через погану якість вторинного бензину витискується більш сучасними, описуваними нижче.

Каталітичний крекінг, на відміну від термічного, здійснюється при більш м'яких режимах (температура 450...500°С і тиск 0,15 МПа), але в присутності каталізаторів (алюмоселікатів), при яких процеси деструкції (розщеплення) проходять у напрямку утворення ізомерних, найбільш цінних для бензинів вуглеводнів. Загальний вихід бензинових фракцій перевищує 50 %, при цьому вони мають високу детонаційну стійкість з октановим числом 87...91 за дослідним методом (78...85 за моторним методом), оскільки складаються з ізо-парафінових та ароматичних вуглеводнів.

Сировиною є газойлева або солярова фракція прямої перегонки нафти, іноді – соляровий дистилят вакуумної перегонки мазуту.

Гідрокрекінг – це різновид каталітичного крекінгу в присутності водня. Гідрокрекінг здійснюється при температурі 420...500 °С і тиску 3...10 МПа.

Октанові числа бензинових фракцій гідрокрекінгу – 85...88 (за дослідним методом). Вихід бензинів перевищує 50 % вихідної сировини.

Змінюючи режими гідрокрекінгу (тиск, температуру та об'ємну швидкість подачі реагентів), можна одержати необхідний фракційний і хімічний склад цільового продукту (бензину, дизельного або реактивного палива). Сировиною можуть бути також бензинові фракції, тоді цільовим продуктом є зріджені гази (бутан-пропанові фракції). Про них ітиметься нижче.

Каталітичний реформінг здійснюється при температурі 470...520°С та тиску 2...4 МПа з каталізаторами.

Сировиною для реформінгу є важкі бензинові фракції з початком кипіння понад ПО °С. Високооктанові компоненти бензину одержують із побічних продуктів крекінгу і коксування. Цільовими продуктами процесу є ізооктан (октанове число 100), алкилбензин, алкил-бензол. Усі ці продукти широко використовуються як домішки до товарних бензинів для підвищення детонаційної стійкості. Бензини АИ-93 та АИ-98 здобувають саме таким способом.

У тому випадку, коли як каталізатор застосовують платину, процес називають платформінгом.

Методи синтезу дають змогу одержувати високооктанові компоненти товарних бензинів. Основні з них такі:

• селективна полімеризація (одержання кумолу з октановим числом понад 99, триптану – з октановим числом 104, етилбензолу – з октановим числом понад 97, алкилатів – з октановим числом понад 90 тощо;

• ізомеризація (перетворення н-парафінових вуглеводнів на високооктанові ізопарафінові, наприклад на технічний ізооктан з октановим числом 100). Сировиною для синтезу є газоподібні та рідкі вуглеводні чи низькі нафтові фракції.

Газові бензини одержують на промислових установках нафтопереробних і нафтохімічних заводів. Ці попутні та природні гази містять вуглеводні з числом атомів вуглецю у молекулі 1...4 і більше.

Вуглеводні з числом атомів вуглецю понад 4 за звичайних умов є рідинними й у газах знаходяться у вигляді парів. Це і є газові бензини, їх додають у товарні зимові бензини, щоб полегшити пуск двигуна.

Очищення бензинових фракцій. Одержані фракції бензину не є готовим паливом через те, що вони містять зайву кількість органічних кислот, смол, сірчаних сполук та інших небажаних продуктів; тому їх піддають очищенню різними методами. Найчастіше застосовуються очистка сірчаною кислотою, лугом, гідроочистка, селективна очистка, депарафінізація, контактна очистка тощо.

Очистка сірчаною кислотою використовується для видалення не-насичених вуглеводнів, основної маси сірчаних сполук (за винятком сірководню і меркаптанів), азотних сполук та асфальтосмолистих речовин. Цей вид очистки дуже трудомісткий і складний. Після очистки проводять нейтралізацію продуктів лугом.

Очистка лугом застосовується для видалення органічних кислот, деяких сірчаних сполук (сірководню, меркаптанів), а також для нейтралізації продуктів після вищезгаданої очистки. Після очистки лугом необхідна промивка продуктів водою від залишків лугу.

Гідроочистка – найперспективніший та ефективний метод очистки. Вона застосовується для видалення майже всіх небажаних компонентів у присутності водню і каталізаторів. Ступінь видалення компонентів залежить від заданої якості бензину.

Селективна очистка грунтується на різній розчинності бажаних і небажаних компонентів олив у розчинниках. Головне призначення цієї очистки – поліпшення в'язкісно-температурних властивостей олив.

Депарафінізацією виводять з дизельного палива та олив н-пара-фінові вуглеводні з метою поліпшення низькотемпературних властивостей палива. При депарафінізації можна досягти будь-якого ступеня очистки дизельного палива, але це дорого коштує.

Контактна (адсорбаційна) очистка олив застосовується з метою видалення залишків небажаних компонентів, розчинників, смол та ін. Здійснюється вона за допомогою різних адсорбентів (природних глин, алюмосилікатів, селікагелів тощо).

Дата добавления: 2014-01-07