2.2. Крекінг нафтопродуктів, термічний і каталітичний
Порівняно малий вихід бензину 3—15 % при прямій перегонці нафти обумовив необхідність розробки методу одержання легких фракцій з важких з використанням крекінг-процесу.
Крекінг (розщеплення, руйнування) нафтопродуктів полягає в розщепленні довгих молекул вуглеводнів, що входять у висококиплячі фракції, на більш короткі молекули легких, низькокиплячих продуктів. Бензини термічного крекінгу являють собою суміш насичених і ненасичених вуглеводнів, тому що при розщепленні кожної молекули утворяться представники рядів алканів і алкенів, наприклад:
Головний фактор, що викликає руйнування молекул, — температура, одночасно великий вплив на хід і напрямок процесу крекінгу мають каталізатори. При відповідному підборі каталізатора можна проводити реакцію при менших температурах, забезпечуючи одержання необхідних речовин і збільшення виходу продуктів.
Таким чином, розрізняють два види крекінгу: термічний і каталітичний.
Термічний крекінг— найбільш розповсюджений вид переробки нафтопродуктів. Найчастіше його ведуть під високим тиском (температура 450..500 °С і тиск 2...7 МПа).
Як уже вказувалося, бензини термічного крекінгу являють собою суміш насичених вуглеводнів і ненасичених (30...40 %), внаслідок чого вони хімічно і фізично нестабільні, що значно знижує їхню цінність. Каталітичний крекінг дозволяє не тільки знизити тиск процесу і збільшити вихід бензину, а й забезпечує необхідну якість. Бензин каталітичного крекінгу містить 50 і більш % ізопарафінових і ароматичних вуглеводнів і дуже мало (3—5 %) нестабільних ненасичених вуглеводнів (алкенів), тому відрізняється високими експлуатаційними характеристиками. Як каталізатори процесу крекінгу використовують або синтетичні алюмосилікати або глини деяких видів, у тому числі типу боксити. Процес звичайно проводять при температурі 450—500 °С і тиску 60—180 кПа.
Продукти, що їх одержують у процесі переробки нафти, містять ряд домішок, які погіршують їхні властивості, тому більшість нафтопродуктів потрібно додатково очищати.
2.3. Способи очищення нафтопродуктів
Відомі такі способи очищення нафтопродуктів:
хімічні;
адсорбційні;
селективні;
каталітичні.
Вибір способу очищення залежить від природи домішки і від цільового призначення нафтопродукту.
Хімічні методи очищення полягають в обробці нафтопродуктів хімічними реагентами, найчастіше кислотами (H2S04) або лугами (NaOH), що взаємодіють зі смолистими, сірчистими, азотистими речовинами, нафтеновими кислотами, фенолами й ін. Недоліком кислотного очищення є утворення кислих гудронів, непридатних для застосування і подальшої регенерації.
Адсорбційне очищення полягає у використанні адсорбентів, так званих відбілюючих глин. Завдяки тому, що молекули сірчистих, таких, що містять кисень, азотистих, а також ненасичених вуглеводнів мають більшу полярність у порівнянні з насиченими вуглеводнями, вони адсорбуються на поверхні глин і в такий спосіб видаляються з нафтопродуктів. Адсорбційне очищення, як правило, застосовують на завершальному етапі, тому що при переробці дуже забрудненої сировини ефективність методу знижується через велику витрату адсорбенту— до 150—300 кг на 1 т продукту.
Селективне очищення засноване на вибірковому розчиненні у визначеному розчиннику продукту, що очищається, та домішок. В даний час цей метод є основним при виробництві високоякісних мастил.
При каталітичних методах очищення використовуються відповідні каталізатори. Один з розповсюджених методів очищення із застосуванням каталізатора — гідроочищення. Очищення проводиться з метою видалення сірчистих сполук і ненасичених вуглеводнів. Продукт, що очищується, обробляється воднем при підвищеному до 5—7 МПа тиску і при температурі 250—430 °С. Використовується алюмокобальтомолібденовий каталізатор. Гідроочищенню піддають палива й мастила, що дозволяє майже цілком видалити з нафтопродуктів сірку і перетворити ненасичені вуглеводні в насичені. Гідроочищенням мастил останнім часом заміняють всі інші види очищення.