20.2.5. Общие сведения о получении топлив и масел

Основная масса (около 94%) добываемой нефти расходуется на производство топлива и смазочных материалов.

Способы переработки нефти могут быть физическими и химическими.

К физическим способам относится прямая перегонка нефти, основанная на разделении сложной смеси углеводородов по их температурам кипения.

При прямой перегонке нефти обычно получают следующие дистилляты:

Примерные температуры кипения, град

Легкий бензиновый (эфир петролейный) 30–90

Бензиновый 40–200

Лигроиновый 110–230

Керосиновый 140–300

Газойлевый 230–350

Соляровый 280–400

Остаток – мазут

Масляные дистилляты (веретенный, машинный, цилиндровый) получают разгонкой мазута под вакуумом. В остатке находится гудрон.

Для получения авиационных и автомобильных бензинов используют бензино-лигроиновые дистилляты. Топливо для быстроходных дизелей – в основном из газойлевых, а для тихоходных – из более тяжелых соляровых и мазута. Масляные дистилляты идут для производства большинства смазочных масел.

Химическая переработка основана на изменении структуры углеводородов, входящих в состав нефти. Химические способы широко распространены для получения легких нефтепродуктов (бензинов).

20.2.6. Получение топлив и масел прямой перегонкой

Сущность перегонки заключается в следующем: в трубчатой печи нагревают нефть до заданной температуры, а затем перегретую нефть выпускают в ректификационную колонну, в которой происходит разделение паров и их конденсация.

Перегонка нефти в печах может производиться при атмосферном давлении, в этом случае получают ряд дистиллятов – бензиновые, керосиновые, газойле-соляровые и в остатке – мазут, или в атмосферно-вакуумных установках, где, кроме разгонки нефти на топлива, производится разгонка мазута (под вакуумом) для получения смазочных масел.

На рисунке 14 показана принципиальная схема перегонки нефти на атмосферно-вакуумной установке.

Рис. 14. Схема перегонки нефти: 1 – насос; 2 – теплообменные аппараты; 3 – водогрязеотстойник; 4 – трубчатая печь; 5 – ректификационная колонна; 6 – насос; 7 – вакуумная трубчатая печь; 8 – вакуумная ректификационная колонна.

Сырую нефть под давлением насосом 1 прокачивают через ряд теплообменных аппаратов 2, в которых ее нагревают для лучшего отделения воды и механических примесей, осаждающихся в водогрязеотстойниках 3. Освобожденная от воды и грязи, а иногда и от легких бензиновых фракций, нефть поступает в трубчатую печь 4, которая представляет собой длинный змеевик. Проходящую по змеевику нефть нагревают до 360–380°. Поскольку испарение легких углеводородов из-за ограниченного пространства невозможно, то в конце трубчатой печи будет находиться перегретая нефть. При выходе из трубчатой печи нефть направляют в нижнюю часть ректификационной колонны 5, где сразу происходит ее разделение на две части: парообразную и жидкую. По высоте ректификационной колонны имеется ряд перегородок со специальными насадками. Перегородки представляют собой горизонтальные тарелки с отверстиями, накрытыми колпачками. На каждой перегородке-тарелке находится сливная трубка, с помощью которой поддерживается постоянный уровень жидкости (флегмы).

Пары, поднимаясь вверх, постепенно охлаждаются и конденсируются, конденсат накапливается на перегородках-тарелках, а его избыток стекает вниз. На каждой перегородке накапливается сравнительно однородная жидкость (дистиллят), состоящая из смеси углеводородов с близкими температурами кипения.

Дистилляты отбираются по высоте колонны: внизу – газойле-соляровые с высокой температурой кипения, а следовательно, легкоконденсирующиеся; затем – керосиновые, лигроиновые, бензиновые, а в самом верху – газообразные углеводороды. Полученные продукты иногда поступают на дальнейшую переработку, затем их подвергают очистке, после чего получают товарное (марочное) топливо.

Жидкая часть высококипящих углеводородов – мазут – стекает вниз колонны и отбирается. В рассматриваемой схеме мазут поступает на переработку для получения масел. Насосом 6 мазут подается во вторую трубчатую печь 7 вакуумной секции установки и здесь нагревается под вакуумом до 400–410°. Из печи мазут поступает в ректификационную вакуумную колонну 8, где происходит разделение его на масляные дистилляты (по принципу, описанному ранее). Под действием высокой температуры (около 400° и выше) тяжелые углеводороды, входящие в состав нефти, распадаются. Чтобы предотвратить разложение углеводородов, перегонку мазута ведут под вакуумом. Чем глубже вакуум, тем больше снижается температура кипения.

Снизу вверх по высоте колонны отбирают дистилляты: цилиндровый (автоловый), машинный, веретенный и соляровый. Для повышения эксплуатационных свойств к маслам часто добавляют присадки.

Из легких соляровых и веретенных дистиллятов получают многие маловязкие масла (приборное, сепараторное, трансформаторное и др.). Соляровый дистиллят также используют для получения тяжелых дизельных топлив и как крекинг-сырье. Средние машинные дистилляты идут для производства многих индустриальных, моторных, турбинных и других сортов масел. Из тяжелых цилиндровых дистиллятов вырабатывают масла для двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и паросиловых установок. После вакуумной разгонки мазута остается гудрон, используемый для дорожных покрытий.

Смесь тяжелых масляных дистиллятов (цилиндровых) и гудрона называется полугудроном. Масляные, высококачественные полугудроны используют для получения остаточных высоковязких масел (авиационные). На базе остаточных масел получают и масла для быстроходных дизельных двигателей.

Лекция 12