2.5. Химические методы переработки нефти
Химические методы включают крекинг - нагрев и разложение при температурах порядка 500˚С и Р=6 МПа. Нефть разлагается на вещества с меньшей молекулярной массой.
Крекинг можно осуществлять в присутствии катализаторов, которые позволяют селективно (избирательно) осуществлять ту или иную реакцию и получать заданные углеводороды, например, изопарафины, ароматические или непредельные углеводороды. Кроме крекинга осуществляют пиролиз нефти. Процесс ведут при температурах 600-1200˚С. Обычно его используют для получения этилена (Н2С=СН2) и других непредельных углеводороды, (ацетилен - НС≡СН).
Основные процессы, протекающие при пиролизе:
Сn
H2n+2
Cm
H2n+2
+
Cm’
H2m,
где: n = m + m’; n – число углеродных атомов в усреднённой молекуле нефти; m, m’ – число углеродных атомов в продуктах разложения нефти, соответственно в алканах и аренах.
В процессе пиролиза кроме непредельных углеводородов может образовываться водород:
Сn H2n+2 = Сn H2n + Н2.
2.5.1. Крекинг нефти
Крекинг- расщепление. Тяжёлые углеводороды С2n+4n+2 расщепляются на предельные С2n+2 и непредельные углеводороды Сn H2n
С2n+4n+2 → С2n+2 + Сn H2n – Q (1)
С2n+2 → Сn H2n + H2 - Q (2)
Непредельные углеводороды полимеризуются:
m Сn H2n → (Сn H2n )m + Q (3)
Прежде всего, расщепляются тяжёлые парафины, далее циклические предельные углеводороды (нафтеновые, циклоалканы). Наиболее устойчивыми являются ароматические углеводороды (арены). Ароматические углеводороды обычно разлагаются с образованием смол, поэтому сырье, обогащенное аренами, крекингу (обычно) не подвергается.
2.5.2. Влияние технологических параметров на крекинг.
1) Температура. Если температура увеличивается, увеличивается степень расщепления, скорость процессов и образование лёгких углеводородов (увеличивается вероятность расщепления на конце углеводородной цепи).
Давление.
С увеличением давления увеличивается доля процессов конденсации и полимеризации, подавляются реакции, идущие с увеличением объема, уменьшается газообразование, ускоряются реакции, улучшается теплообмен, уменьшается объём аппаратов.
Для получения высокооктановых бензинов используется так называемый платформинг, т.е. крекинг сырья в присутствии платиновосодержащего катализатора при избыточном давлении водорода. Это позволяет вести селективный процесс разложения, с образованием предельных циклических и изомерных углеводородов, т.е. высокооктановых компонентов.
Процессы переработки УВ нефти под давлением водорода в последнее время приобретают все возрастающее значение. Это объясняется рядом причин:
1. В связи с ограниченными запасами нефти перед перерабатывающей промышленностью стоит задача углубленной переработки нефти с получением максимального количества топлив, смазочных масел и т.д. В настоящее время глубина переработки нефти в нашей стране составляет ~65%. Достичь более глубокой переработки нефти невозможно без применения водорода. Это объясняется тем, что содержание водорода в нефтях невысоко (12–13 %) вследствие значительных количеств смолистых веществ и полициклических ароматических УВ.
2. Во многих нефтях в значительных количествах содержатся сернистые и другие соединения.