§ 3. Понятие о получении топлива и масел

Существует два способа переработки нефти: физи­ческий и химический. В первом случае (прямая перегонка) углеводородный химический состав не меня­ется, а во втором (термическая переработка) происхо­дит изменение структуры молекул. При термической пе­реработке получаемые продукты по химическому соста­ву и свойствам резко отличаются от исходной нефти.

При выработке бензина наиболее перспективными являются химические способы, так как они позволяют получить готовый продукт с заданным углеводородным составом. Именно так получают основное количество авиационных и автомобильных бензинов.

В дизельном топливе продуктов химической перера­ботки сравнительно немного—не более 20%, так как они увеличивают жесткость работы дизеля (ухудшают про­цесс сгорания). Вводят же их в продукты прямой пере­гонки нефти для увеличения производства дизельного топлива, потребление которого из года в год возра­стает

Прямая перегонка нефти — это наиболее простой и старый физический способ. Если нагревать нефть, то из нее вначале будут испаряться углеводороды с низкой температурой кипения, а затем при повышении температуры — с более высокой. Выделяющиеся при этом пары охлаждают, конденсируют (превращают в жидкость) и собирают дистилляты (фракции с близкой температурой кипения), которые идут на производство товарной продукции.

Прямую перегонку можно проводить при постепен­ном нагревании с последовательным выделением составных частей или при однократном нагревании с дальней­шим разделением образующихся паров. При этих спосо­бах переработки обычно получают следующие дистилляты: бензиновый (примерные температуры кипе­ния 35—200°С), используемый для получения автомо­бильных, авиационных бензинов и различных раствори­телей; легроиновый (НО—230°С) и керосиновый (140— 300° С), из которых получают реактивное топливо и различные керосины; газойлевый (230—330° С) и соля­ровый (280—360°С), идущие на производство дизельного топлива. После отгона дизельных фракций остается мазут. Нагревать нефть выше 360°С нельзя, так как начинают разлагаться входящие в ее состав углево­дороды.

Остающийся в большом количестве (до 60—80% от массы исходной нефти) мазут в зависимости от его хи­мического состава используют для производства смазоч­ных масел, как сырье для химической переработки, а также сжигают в качестве моторного и котельною топ­лива.

Сущность переработки мазута на масла сводится к его нагреву под вакуумом в трубчатой печи. Вакуум не­обходим для того, чтобы избежать разложения углеводо­родов. Пары мазута поступают в вакуумную колонну, 1де они разделяются на дистилляты, которые идут на про­изводство различных смазочных масел (трансформатор­ных, сепараторных, индустриальных, моторных, ком­прессорных и др.). Остающийся гудрон используют для дорожных покрытий.

Чтобы из дистиллятов получить готовую продукцию, их подвергают дальнейшей разгонке, очистке и смешива­ют с различными компонентами. Выбор дополнительных способов переработки зависит от качества сырья, вида и назначения получаемого продукта.

В химической переработке можно выделить два направления: крекинг и пиролиз. Крекинг — это распад, превращение тяжелых молекул в легкие. Пиролиз иначе называют ароматизацией. Здесь действует бо­лее высокая температура, при которой осколки парафи­новых и других углеводородов приобретают кольцевое строение, образуются ароматические углеводороды (бен­зол, его производные, нафталин и другие соединения), очень нужные в бензинах и различных отраслях хими­ческой промышленности.

Широко распространенный крекинг можно разделить на два вида термический и каталитический. При первом используют более высокие температуру и давление, при втором — условия легче, температура ни­же, но процесс ведут в присутствии веществ (катализато­ров), ускоряющих реакцию. При каталитическом кре­кинге получают большее количество углеводородов, не­обходимых для производства современных бензинов (изопарафиновых, ароматических).

Скорость и глубина распада углеводородов при кре­кинге определяются их химическим строением. Легче всего разрушаются нормальные парафиновые углеводо­роды, причем, чем молекула крупнее, тем она менее ус­тойчива. Количество и свойства получаемых продуктов в значительной степени зависят от химического состава сырья (мазута, солярового дистиллята) и условий веде­ния процесса (температуры, давления, наличия катали­заторов).