Содержание:
Топливо. Получение бензина из нефти.
Технология производства бензина по этапам.
Технологическая цепь получения бензина из нефти.
Литература.
Топливо для транспорта
Здесь, на автозаправочной станции, утоляют вечную жажду двигателей, которые дарят человеку возможность с комфортом перемещаться на дальние расстояния. Самое распространенное топливо для транспорта – бензин. Более того, на него приходится 50% от общего объема производимых в мире нефтепродуктов.
Качество бензина во многом определяется октановым числом, которое показывает, насколько он способен противостоять детонации. Если бензин, вместо того, чтобы ровно сгорать в цилиндрах, будет взрываться, поездка сразу перестанет казаться приятной. Гарантированы шум, снижение мощности и быстрый износ двигателя, а также другие плачевные последствия.
Нефтеперерабатывающее производство включает в себя три основные стадии:
Первая стадия называется первичной переработкой, когда происходит разделение сырой нефти на фракции. Последние отличаются друг от друга температурой кипения.
Вторая стадия – это вторичная переработка нефти, когда обрабатываются фракции, полученные после первой стадии. На этом этапе получаются так называемые «товарные» нефтепродукты.
Третья стадия нефтепереработки – это товарное производство, когда различные фракции проходят дополнительную очистку и при необходимости обогащаются присадками, которые увеличивают октановое число топлива. Впрочем, в Европе такая практика давно запрещена, планируют её запретить и в России благодаря новому техническому регламенту. Получится или нет – большой вопрос, потому что не каждый нефтеперерабатывающий завод может позволить себе пройти переоснащение.
После переработки нефти получаются не только бензин и дизельное топливо. Производятся ещё и смазочные масла, парафины, битумы. Многие привычные для нас вещи обязаны своим появлением процессу нефтепереработки.
Степень очистки нефти зависит от того, какое оборудование стоит на заводе. Не каждый НПЗ может произвести 95-й и даже 92-й бензин: техника не позволяет. Заниматься этим, безусловно, нужно, потому что использование присадок вредит не только окружающей природе, но и моторам автомобилей.
Впрочем, это лишь поверхностный осмотр процесса. Более детально процесс переработки выглядит так. Сначала на заводы поставляют нефть: для этого используются нефтепроводы, железнодорожный и водный транспорт. Первый вариант используется в России шире всего.
На первом этапе из нефти удаляется соль, которая содержится в сыром материале в очень большом количестве. Чтобы удалить соль, необходимо смешать нефть с водой, а затем поместить в электрообессоливащую установку (ЭЛОУ). Электрическое воздействие заставляет разрушаться смесь воды и нефти, сама вода выводится из ёмкости. Затем используются деэмульгаторы, которые делают процесс более надёжным.
Затем и начинается непосредственная переработка нефти, когда нефть из обессоливающей установки попадает на другую – АВТ (атмосферно-вакуумная перегонка). К сожалению, многие технологии так и сохранились в России сегодня, как они описаны в старых учебниках. Оборудование не поменялось. Однако некоторые НПЗ используют более современное оборудование. Но и оно на первичном этапе переработки осуществляет атмосферную и вакуумную перегонку. Первая группа процессов предполагает отделение светлых фракций нефти (дизельные, керосиновые, бензиновые). После атмосферной перегонки остаётся мазут, который также используется в промышленности.
Разные фракции имеют разную температуру кипения. Значит, проходя сквозь аппарат, различные составляющие нефти поднимаются на разную высоту. Бензин, как наиболее лёгкий продукт, в виде пара поднимается вверх, откуда и выводится.
Что касается вакуумной переработки, то она применяется для выведения из мазута различных масляных дистиллятов.
Бензин получается уже на следующем этапе, когда из того вещества, которое получилось в результате атмосферной переработки, выводятся газы. Как правило, это пропан и бутан, и они тоже могут использоваться в промышленности, но не годятся для того, чтобы «крутить движки» современных автомобилей. Поэтому более тонкая очистка просто необходима.Как отмечалось, бензин – это легчайшая фракция сырой нефти. Но получен он может быть не только из этого вещества, но ещё и из попутного газа. Такой бензин называется газовым. Кроме того, бензин в промышленных условиях выделяют из тяжёлых фракций нефти, он называется крекинг-бензином.
Газовый бензин бывает стабильны и нестабильным, а также лёгким и тяжёлым. Используется такой бензин как сырьё в химической промышленности.
До использования технологии крекинга, из тонны нефти получалось всего 100-200 литров бензина. Когда её использование прочно вошло в обиход, удалось увеличить её количество до 700-750 литров. Сущность технологии заключается в очень высоком разогревании мазута до 450-550 градусов Цельсия.
А после того, как стала применяться и технология «пиролиза», выход бензина из сырой нефти увеличился до 850 литров с тонны.
На сегодняшний день, с бензином мы знакомы благодаря нашим автомобилям. Какие-то из них могут завестись благодаря А-76 и А-80, другие – только на Аи-92 или Аи-95, а некоторые лишь на Аи-98. Чем выше октановое число бензина, тем больше степень его очистки. Впрочем, многие марки топлива получаются благодаря смешиванию различных компонентов. Не регламентированное законом смешивание немало расстраивает водителей всех национальностей.
Прямогонный бензин имеет низкое октановое число – примерно 41-56, поэтому его подвергают риформингу или крекингу, доводя показатель до 65-86 в зависимости от метода. Подробнее об этих процессах можно узнать на нефтеперерабатывающем заводе. Кроме того, в бензин добавляют высокооктановые компоненты или же агенты, препятствующие детонации. Первым и очень популярным антидетонатором был тетраэтилсвинец – всего 0,1% этого вещества повышала октановое число на 10 единиц. Но из-за токсичности и загрязнения окружающей среды соединениями свинца его запретили во многих странах. Оптимальный заменитель пока не найден, но ведутся активные разработки.
На АЗС можно заправиться не только бензиновым, но и дизельным топливом. На нем в основном работают грузовые автомобили, а также железнодорожный транспорт и сельскохозяйственная техника. Основной его характеристикой служит цетановое число, отражающее способность топлива к самовоспламенению. Стандартный показатель – 40-45, лучший – 45-50. Слишком высокое цетановое число вовсе не улучшает качество продукта – после 60 образуется больше выхлопных газов и возрастает расход топлива.
Самолеты, металлические птицы, изящным росчерком украшающие синеву небес, тоже летают на нефтяном топливе – точнее, на авиационном керосине. Это жидкое топливо имеет строго регламентированные параметры вязкости, плотности, температуры, кристаллизации и состава – чтобы обеспечить равномерное поступление горючего к двигателю. Кроме того, топливо должно обладать высокой термической стабильностью, так как в баках сверхзвуковых самолетов оно может нагреваться до 150—200 °С. Чтобы добиться нужных показателей, керосиновую фракцию очищают от примесей – например, при помощи водорода.
Таким образом, в транспорте нефтяное топливо прочно удерживает лидирующие позиции. Но рост цен на углеводородное топливо, ценность нефти как химического сырья и экологические задачи нового века заставляют активно работать над другими средствами, приводящими мир в движение.
Новое, как водится, часто оказывается хорошо забытым старым. Альтернативное топливо для двигателей внутреннего сгорания применялась еще на заре автомобильной эры. Самый первый дизель работал на растительном масле – так же, как и современный биодизель. В основном, используется рапсовое масло, которое особым образом модифицируют. Однако в мороз это экологически чистое топливо превращается в восковидную субстанцию, поэтому его приходится смешивать с минеральным горючим.
Этиловый спирт тоже использовался автомобилистами уже 100 лет назад. Он приводил в движение модель Генри Форда, которую начали выпускать в 1908 году специально для фермеров. Разработка была исключительно разумной – ведь фермеры могли сами производить для себя топливо. В наши дни почти весь вырабатываемый в мире биоэтанол производят в США и Бразилии – примерно в равных долях. Американцы делают его из кукурузы, а бразильцы – из сахарного тростника. Этот вид топлива тоже приходится смешивать с некоторым количеством бензина, чтобы избежать проблем при низких температурах.
Электромобиль и вовсе имеет предка, родившегося в 1841 году. Этот вид транспорта приводится в движение электродвигателем, который питается от аккумуляторов и топливных элементов. Масса преимуществ, начиная с возможности заряжаться от розетки и заканчивая отсутствием вредных выбросов, делают его весьма привлекательным, но за полтора века он так и не смог сравняться по стоимости и ходовым качествам с обычным автомобилем.
Однако достоинства электромобиля нашли отражения в гибридном автомобиле, сочетающем электродвигатель с двигателем внутреннего сгорания. Бортовой компьютер переводит машину на оптимальный в данный момент режим энергопотребления, экономя топливо и сокращая вредные выбросы. Вероятно, за такими моделями – ближайшее будущее, ну а в более далекой перспективе станут доступны машины на топливных элементах. Эти электрохимические устройства позволяют получать энергию прямо из топлива. Абсолютно экологически чистый вариант – водород, ведь побочный продукт его переработки – дистиллированная вода. Например, можно использовать водород, который получают в процессе переработки нефти. Сегодня такие разработки идут полным ходом, но пока технологии остаются слишком дорогостоящими для повсеместного распространения. Так что, черное золото не утрачивает позиций в индустрии, которая когда-то послужила причиной нефтяного бума.
Бензи́н — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10 500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже −60 °C в случае использования специальных присадок.
Получение
Бензин получают путем возгонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определенных температурных пределах; до 100 °C — бензин I сорта, до 110 °C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта, до 265 °C — керосин («метеор»), до 270 °C — керосин обыкновенный, примерно до 300 °C — производится отбор масляных фракций. Остаток считается мазутом.