3,4. Способи виробництва рідких палив і олив.

З нафти виробляють основну частину палив і олив, а також синтетичних матеріалів (каучук, пластмаси, бітуми, синтетичні волокна і т.д.). Промисловість переробки нафти розвивалась по шляху вдосконалення : пряма перегонка, термічний і каталічний крекінги, платформінг.

1. Отримання палив

Це найбільш повне виділення вуглеводнів з нафти без зміни їх хімічної природи (первинна переробка). Вона проводиться в атмосферних або атмосферно – вакуумних ректифікаційних колонах, з метою розділення нафти на фракції. При цьому отримують дистиляти: бензиновий з температурою кипіння 35⁰ ... 200⁰С, лігроїновий – 110⁰ ... 230⁰С, керосиновий – 140⁰ ... 300⁰С, газойлевий – 230⁰ ... 330⁰С і соляровий – 280⁰ ... 380⁰С.

Дистилятом називають фракцію, яку виділили перегонкою, в певному температурному інтервалі: 60⁰ – 315⁰С – реактивні палива, дизпалива – 150⁰ –350⁰С. Залишок після відгонки – мазут, направляють на перегонку з отриманням масляних дистилятів.

Отримані дистиляти, як правило, є сировиною для отримання товарних нафтопродуктів, які потім піддають подальшій переробці, очистці й змішуванню. При прямій переробці нафти отримують приблизно (залежить від родовища нафти) 10 – 12% бензину, 15 – 20% реактивного палива або керосину, 15 – 20% дизпалива і більше 50% мазута, який використовують для отримання світлих нафтопродуктів – бензину, керосину, дизпалива і олив, шляхом вторинної переробки – за рахунок термічного й каталітичного впливу (крекінг – процес).

15...30 м газ

бензин 35⁰...200⁰С, 10-12%

t =400⁰С лігроїн 110⁰...230⁰С

15...20%

керосин 140⁰...300⁰С

газойль 230⁰...330⁰С

15...20%

соляр 280⁰...380⁰С

мазут 50%

піч

нафта

насос

рідина

рідина

пара нафтопродуктів

елемент колони

Крекінг - розчеплення, подрібнення. Термічний крекінг здійснюється під впливом певної температури (490⁰ –550⁰С) і тиску 5-7 мПа без доступу повітря. Він збільшує вихід бензинів, але не покращує їх якості. Бензини термічного крекінгу є малостабільними (велика кількість ненасичених вуглеводнів), легко окислюються при збереженні, полімеризуються і володіють невисокою детонаційною стійкістю. Здійснення процесу при великому тиску і за присутності каталізатора-каталітичний крекінг.

Каталізатори - речовини, які прискорюють або уповільнюють процес, змінюють його напрямок, але не приймають участі в хімічних перетвореннях. Каталітичний крекінг (450⁰-590⁰С, 0,1-0,2 мПа) збільшує вихід безину до 50-60%, дизпалива- 30-40% і газу- до 10-15%. Каталізатори - алюмосілікати (10-30% Al2O3; SiO2- 70-90% та ін.).

В якості сировини використовують газойлеву або солярову фракції прямої перегонки нафти, а інколи - соляровий дистилят вакуумної перегонки мазута. Бензиновий дистилят застосовують як компонент товарних бензинів, багатих ізоалканами, аренами, цикланами. Вони хімічно стабільні, оскільки відсутні в них ненасичені вуглеводні, октанове число 70-75% (моторний метод).

Каталітичний риформінг - (480⁰-540⁰С, 2-4 мПа). Сировина- бензин (85⁰-180⁰С), проводять в середовищі газу, що вміщає водень (70-90% об.), інше - нижчі вуглеводні, у присутності молібденового (гідроформормінг) або платинового (платформінг) каталізатора. В промисловості проводять процес платформінгу.

Бензин каталітичного платформінгу використовують як восокооктановий компонент автомобільних бензинів (ОЧ-85М і 95Д) або для виділення аренів, що складають у цих бензинах- 50-60% (мас.).

Гідрокрекінг (15-20 мПа, 370⁰-450⁰С), сировина - газойль, нафтові залишки та ін. Процес підвищує вихід дизпалива, реактивного палива, бензину.

Синтезування- для отримання індивідуальних вуглеводнів, що володіють високим октановим числом і використовують в якості домішок до бензинів (ізооктан, алкілбензин, алкілбензол та ін.). Алкілбензин отримують із газів крекінгу і риформінгу.

У зв’язку зі зміною параметрів сучасних двигунів значно зросли вимоги до якості палива. Тому постійно вдосконалюються й змінюються способи їх отримання (платформінг, гідроформінг, алкілірування, ізомеризація та ін.). Ці способи дозволяють збільшити вихід світлих нафтопродуктів, а головне покращити їх якість.

Паливні дистиляти, отриманні прямою перегонкою нафти, не можна використовувати безпосередньо як товарне паливо, так як при перегонці нафти з неї не виділяються смолисто-асфальтенові і сірчисті сполуки , органічні кислоти та інші небажані домішки. Смолисто-асфальтенові речовини збільшують утворення нагарів на деталях. Сірчисті сполуки й кислоти впливають на корозію. Ненасичені вуглеводні понижують стабільність палив, тому для отримання палив із високими експлуатаційними властивостями, дистиляти очищають від небажаних компонентів, використовуючи як хімічні так і фізичні методи очистки.

Хімічна очистка- це очистка нафтопродуктів сірчаною кислотою, лугом, солями і поглинаючими розчинами, які вступають в хімічну реакцію із шкідливими сполуками. Продукти, що утворюються, виділяють із дистилятів промивкою водою і водними розчинами лугу з послідуючим відстоюванням.

Фізична очистка - це очистка нафтопродукту спеціальними адсорбентами (поглиначами) і розчинниками, які адсорбують і розчиняють їх. В якості твердих адсорбентів використовують речовини з тонкою пористою будовою (активоване вугілля, сілікагель, різні глини). Адсорбція основана на вибірковому поглинанні певних сполук. Смолисті, сірчисті і азотні речовини збираються на пористій поверхні адсобента і їх виділяють разом з ним. Витрати адсорбента складають 1-2% від маси палива. Видалення сірчистих сполук найбільш ефективне за допомогою каталізаторів з утворенням сірководню (гідроочистка). Паливні дистиляти, отримані вторинними методами, вміщують велику кількість ненасичених вуглеводнів. Їх хімічну стабільність підвищують добавкою до них спеціальних присадок (антиокислювачів). Паливо необхідної якості і призначення готовлять шляхом змішування декількох складових частин і дистилятів із добавкою в суміш різних присадок і добавок, що враховують якість. Переважний по якості дистилят називають базовим або основним. Співвідношення складових частин повинно бути таким, щоб паливо відповідало технічним умовам або стандартам:

А-76:	А-93:
1 варіант:	1 варіант:
- бензин прямої перегонки- 20%;	- бензин прямої перегонки- 20%;
- бензин термічного крекінгу- 10%;	бензин платформінгу- 77%;
- бензин платформінгу- 70%;	ТЕС г/кг- 0,82.
- ТЕС г/кг- 0,82.	2 варіант:
2 варіант:	бензин прямої перегонки- 18%;
- бензин прямої перегонки- 7%;	бензин каталітичного крекінгу- 30%;
- бензин термічного крекінгу- 8%;	бензин платформінгу- 47%;
- бензин каталітичного крекінгу- 7%;	бензин газовий- 2%;
- бензин платформінгу- 60%;	ТЕС г/кг- 0,82;
- бензин газовий- 7,5%;	алкілат- 3%.
- алкілбензин- 10%.

Палива із нафтових газів

Попутно з видобутком і переробкою нафти отримують природні нафтові гази (алкани- від метану і вище), в яких є домішки СО₂, N₂ і H₂S. По вуглеводневому складу вони, майже, не відрізняються від складу природних газів, але в кількісному відношенні характеризуються меншим вмістом СН₄, більшим С₅Н₁₂ і вище.