Тема 9 Топливо для судовых энергетических установок.

9.1 Получение топлива из нефти

В современных средне- и малооборотных двигателях (СОД и МОД) в основном применяются жидкие топлива, получаемые путём, переработки нефти. Сырая нефть является сложной смесью углерода. В нефть также входят в небольших количествах соединения серы, азота, кислорода и других элементов.

Процесс переработки состоит из атмосферной и вакуумной дистилляции, термического и каталитического крекингов.

Атмосферная дистилляция или процесс прямой перегонки нефти – первичная её переработка, заключающаяся в нагреве нефти в печи до температуры 320-330 ⁰С, где она переходит в газообразное состояние.

Продукты испарения поступают в ректификационную (дистилляционную) колонку, где нефть разделяется при атмосферном давлении на фракции с различными пределами температуры кипения. Причём каждая фракция содержит присущие ей группы углеводородов, отличающихся как химической структурой, так и молекулярной массой. В верхней части ректификационной колонны температура держится на уровне 90 ⁰С, по мере опускания температурный градиент увеличивается, соответственно растут и температурные пределы отбираемых фракций. В случае прямой перегонки нефти из ректификационной колонны при температуре 30-200⁰С отбирается газ, химическое сырье, бензин, при 120-250⁰С – горючее для реактивных двигателей, при 150-315⁰С – керосин, при 150-360⁰С – дизельные топлива, легкий и тяжелый газойли. Неиспарившаяся часть нефти собирается в нижней части колонны, образуя остаток, который либо используют для приготовления тяжёлых топлив, либо он поступает вакуумную установку для последующей переработки.

Дистилляция при вакууме позволяет понизить температурные пределы кипения фракции, что способствует дополнительному их выделению. В процессе вакуумной дистилляции в диапазоне температур 350-490 ⁰С отбираются фракции, идущие на приготовление базовых компонентов смазочных масел. Отбираемая из вакуумной колонны фракция с наиболее низким пределом кипения представляет собой тяжёлый газойль, который может быть использован в качестве основного компонента при производстве тяжёлых топлив (мазутов) либо направляются на вторичную, более глубокую обработку, в установку каталитического или термического крекинга.

В крекинг-процессах углеводороды, содержащиеся в тяжелом газойле или остатке, под действием высоких давлений (до 10 МПа) и катализаторов – каталитический крекинг, либо высоких температур (450-700 ⁰С) – термический крекинг – подвергаются химическим изменениям, сопровождающимся дроблением молекул с образованием мягких углеводородов. В результате выход светлых нефтепродуктов увеличивается. Об эффективности вторичных процессов свидетельствует то, что выход бензина увеличивается на 30 %, дизельного топлива – на 8 %, а количество остаточных нефтепродуктов, используемых для приготовления тяжёлых топлив снижается с 38 до 6 %.

В общем балансе тяжелых нефтяных топлив доля топлив, получаемых из остаточных продуктов вторичных процессов, непрерывно растёт.

При этом, в силу того, что остатки вторичных процессов есть результат трёхкратной обработки (атмосферной, вакуумной и крекинга) а также, благодаря чрезвычайно жёстким условиям протекания процессов крекинга и вибреакинга, их остаточный продукт приобретает вязкость около 700 мм²/с, и в нем сосредотачиваются тяжёлые углеводороды, склонные к полимеризации и образованию асфальтосмолистых соединений, а также значительные количества серы и ванадия.

Рис. 9.1 – Комплексная атмосферно-вакуумная установка переработки нефти.