- •И. В. Мозговой, г. М. Давидан, л.Н. Олейник
- •Предисловие
- •Тема 1.
- •1.1. Краткая история нефтепереработки
- •1.2. Происхождение нефти
- •1.3. Мировые запасы нефти
- •1.4. Добыча нефти
- •1.5. Добыча природных газов
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Химический состав нефти
- •2.3. Классификация нефтей
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3.
- •3.1. Фракционный состав нефтей
- •3.2. Плотность
- •3.3. Молекулярная масса
- •3.4. Вязкость
- •3.5. Низкотемпературные свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.6. Пожароопасные и взрывоопасные свойства нефтепродуктов
- •3.7. Оптические свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.8. Электрические свойства нефтепродуктов
- •3.9. Тепловые свойства нефтепродуктов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4.
- •4.1. Газообразные алканы
- •4.2. Жидкие алканы
- •4.3. Твердые алканы
- •4.4. Физические свойства алканов
- •4.5. Химические свойства алканов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5.
- •5.1. Физические свойства циклоалканов
- •5.2. Химические свойства циклоалканов
- •5.3. Получение циклоалканов
- •5.3.2. Получение циклогептана
- •5.3.4. Получение циклододекана
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6.
- •6.1. Типы аренов и концентрация их в нефтях и их фракциях
- •6.2. Физические свойства аренов
- •6.3. Химические свойства
- •6.3.3. Окисление
- •6.4. Применение аренов в нефтехимии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7.
- •7.1. Сернистые соединения
- •7.2. Азотистые соединения
- •7.3. Кислородсодержащие соединения
- •7.4. Асфальто-смолистые вещества
- •7.5. Микроэлементы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8.
- •8.1. Введение в теорию
- •8.2. Кинетика и механизм термических процессов
- •8.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •8.4. Пиролиз (высокотемпературный крекинг)
- •8.5. Коксование
- •8.6. Промышленные термические процессы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9.
- •9.1. Основные понятия о катализе и катализаторах
- •9.2. Реакции карбкатионов
- •9.3. Каталитический крекинг
- •9.4. Катализаторы каталитического крекинга
- •9.5. Макрокинетика процесса
- •9.6. Промышленный каталитический крекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 10.
- •10.1. Химизм процесса
- •10.2. Катализаторы процесса
- •10.3. Промышленная реализация процесса
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11.
- •11.1. Алкилирование изоалканов алкенами
- •2,2,3-Триметилпентан
- •11.2. Изомеризация алканов с4 – с5
- •11.3. Полимеризация алкенов
- •11.4. Применение сжиженных газов и кислородсодержащих органических веществ в получении карбюраторных топлив
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12.
- •12.1. Гидроочистка
- •12.1.3. Реакции кислородных соединений
- •12.2. Гидрокрекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13.
- •13.1. Нефтяные топлива
- •13.2. Нефтяные масла
- •13.3. Присадки к маслам
- •13.3. Пластичные смазки
- •13.5. Консервационно-смазочные материалы
- •13.6. Смазочно-охлаждающие технологические жидкости
- •13.7. Нефтяные растворители, ареновые углеводороды, керосины осветительные
- •13.8. Масла белые, вакуумные, технологические, теплоносители
- •13.9. Разные продукты
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14.
- •14.1. Автомобильный бензин
- •14.2. Дизельное топливо
- •14.3. Авиационное топливо
- •Контрольные вопросы
- •Тема 15.
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
Контрольные вопросы
1. Каково назначение каталитического риформинга? Каковы основные параметры процесса риформинга и его катализаторы?
2. Приведите примеры основных реакций риформинга.
3. Приведите реакции алканов в процессе риформинга.
4. Приведите реакции циклоалканов в процессе риформинга.
5. Приведите реакции аренов в процессе риформинга.
6. Назовите состав каталитической системы процесса риформинга и роль каждого компонента в ней.
7. Назовите сырьевые источники процесса риформинга и требования к сырью.
8. Назовите продукты риформинга и их дальнейшее использование.
Тема 11.
Синтез высокооктановых компонентов
моторных топлив
В нефтепереработке известен ряд технологических процессов, позволяющих получать бензины с октановым числом выше 92, которые не содержат в своем составе ароматические компоненты. Именно такими компонентами разбавляют бензин-риформат и бензин каталитического крекинга в процессе подготовки товарных бензинов. Среди них следует отметить такие процессы, как алкилирование, изомеризация, полимеризация, а также производство кислородсодержащих добавок к моторным топливам (оксигенатов).
11.1. Алкилирование изоалканов алкенами
Наиболее распространено алкилирование изобутана бутенами. При этом получают бензин-алкилат, основным компонентом которого является 2,2,4-триметилпентан (изооктан), октановое число которого по определению составляет 100 пунктов по исследовательскому методу. В качестве катализатора в этом процессе применяют либо концентрированную серную, либо фтористоводородную кислоту.
Уравнение процесса описывается уравнением:
i- C4H10 + С4Н8 i-С8Н18 + 90 кДж/моль . (11.1)
Так как данная реакция экзотермическая, то процесс ведут при низких температурах. Если катализатором служит Н2SО4, то температура равна 5 – 15 оС. Применение в качестве катализатора НF позволяет поднять температуру до 15 – 25 оС. Механизм процесса – цепной карбкатионный:
+
СН3СН = СНСН3 + Н+А- СН3СНСН2СН3 + А- ; (11.2)
2-бутен
+ +
СН(СН3)3 + СН3СНСН2СН3 С(СН3)3 + СН3(СН2)СН3 ; (11.3)
изобутан
+ +
СН3С(СН3)2 + СН3СН = СНСН3 (СН3)3С – СН(СН3)СНСН3 ; (11.4)
+ +
(СН3 )3СН+(СН3)3ССН(СН3)СНСН3 (СН3 )3ССНСН2СН3+(СН3 )3С . (11.5)
СН3
2,2,3-Триметилпентан
Обрыв цепи происходит при передаче протона от карбкатиона аниону кислоты:
(СН3)2С+– С(СН3)2СН2СН3 + А- СН2 =С(СН3)–С(СН3)2СН2СН3+ Н+А- . (11.6)
Побочными продуктами процесса алкилирования являются полимеры алкенов, эфиры и полуэфиры алкенов и серной кислоты.
Алкилирование ведут под давлением в жидкой фазе. Это гетерогенный процесс, протекающий на границе раздела фаз эмульсии углеводородов и кислоты. Процесс лимитируется стадией массопередачи реагентов из углеводородной фазы в кислотную фазу. По этой причине с целью интенсификации реакции процесс ведут при активном перемешивании реагентов для создания однородной среды.
Исходная концентрация серной кислоты составляет 96 – 98 %. В течение процесса ее концентрация постепенно падает из-за разбавления продуктами реакции. Допускаемое падение ее концентрации – 87 % . Поэтому реальная технология предполагает постоянную подпитку концентрированной серной кислотой. Расход серной кислоты составляет от 100 до 160 кг на одну тонну целевого продукта (алкилата).
Фтористоводородная кислота лучше растворяет изобутан, чем серная. При этом алкилирование на HF протекает более избирательно, чем в случае применения серной кислоты. Поэтому выход целевого продукта с использованием HF выше. Расход HF составляет всего 0,7 кг/т алкилата.
В России реализован процесс алкилирования только с использованием в качестве катализатора серной кислоты. Вместе с тем, в мире имеется более 150 установок алкилирования, в которых катализатором служит HF.
Другие параметры процесса сернокислотного алкилирования таковы: давление 0,3 – 0,5 МПа; соотношение H2SO4: сырье равно 1,1: 1,5; соотношение i-бутан : алкен (6 – 10): 1.
В качестве алкилирующего агента можно использовать как чистые бутилены, так и бутан-бутиленовую фракцию. При алкилировании пропиленом можно применять пропан-пропиленовую фракцию.