Контрольные вопросы
1. Расскажите о распространении азота в природе. В чем заключается проблема «связанного» азота?
2. Дайте сравнительную оценку эффективности «связывания» азота различными промышленными способами. Приведите химизм процессов.
3. Назовите основные направления использования аммиака.
4. Каковы источники получения азота и водорода для синтеза аммиака?
5. Приведите химизм процессов конверсии метана.
6. В чем состоят особенности парокислородной и паровоздушной конверсии аммиака?
7. Представьте технологическую схему паровоздушной конверсии метана. Дайте ее описание.
8. Объясните необходимость очистки природного и конвертированного газа. Приведите химизм процессов очистки.
9. Расскажите о катализаторах конверсии метана.
10. Сделайте анализ процесса синтеза аммиака с точки зрения термодинамики и кинетики.
11. Опишите промышленные условия синтеза аммиака. Какой катализатор используется в процессе?
12. Приведите технологическую схему процесса синтеза аммиака. Дайте ее описание.
13. Почему в производстве аммиака применяют циклическую схему?
Тема 11 переработка нефти
11.1. Общие сведения о нефти
Нефтью называют жидкое ископаемое топливо, распространенное в осадочной оболочке Земли. Термин «нефть» берет свое название от персидского «нафта», т.е. вытекающая, просачивающаяся.
Нефть – важнейшее сырье для нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и многих процессов органического синтеза.
С химической точки зрения нефть представляет собой сложную смесь алканов, циклоалканов, аренов, гибридных углеводородов (циклоалканоаренов), а также сернистых, азотистых, кислородных и металлоорганических соединений. Теплота сгорания нефти 43,7–46 мДж/кг.
Нефть и продукты ее естественного выхода на поверхность Земли изве-стны человечеству издавна. Асфальтены, битумы применялись в Вавилоне в качестве зажигательной смеси. В Древнем Египте, Риме, государствах Меж-дуречья и Ближнего Востока они применялись как вяжущие и гидроизоляци-онные материалы в строительстве дорог, акведуков и других сооружений.
В настоящее время путем перегонки из нефти получают бензин, реактивное и дизельное топливо, мазут, масла и т. д.
Разведанные мировые запасы нефти составляют 90–95 млрд. т, в т. ч. в Саудовской Аравии (22 млрд. т), Кувейте (9 млрд. т.), Иране (8 млрд.), России (6–8 млрд. т), Ираке (4,3 млрд. т), США (3,8 млрд. т). Прогнозируемые нефтяные запасы – 270–300 млрд. т.
В России крупнейшие месторождения нефти находятся в Западной Сибири, междуречье Волги и Урала, Республике Коми, на Северном Кавказе, а также в Восточной Сибири, на Сахалине и т. д.
11.2. Классификация нефтей
Нефти, добытые из различных месторождений, существенно отличаются друг от друга по физическим свойствам и химическому составу. Свойства нефти определяют технологию ее дальнейшей переработки, и прогнозируется качество получаемых из нее продуктов. Поэтому в мире нефти классифицируют в зависимости от свойств и химического состава.
Разработаны различные классификации: химические, генетические (наследственные), промышленные, товарные и т. д.
Одна из классификаций разделяет нефти по плотности на пять типов:
0
– очень легкие, с плотностью
420
800 кг/м3;
1 – легкие, с плотностью 800 < 420 < 840 кг/м3;
2 – нефти со средней плотностью 840 < 420 < 880 кг/м3;
3 – тяжелые, с плотностью 880 < 420 < 920 кг/м3;
4 – очень тяжелые, с плотностью 420 > 920 кг/м3.
По содержанию серы все нефти разделяют на четыре вида:
0 – малосернистые нефти (с содержанием серы < 0,5 %);
1 – нефти средней сернистости (0,5 < S < 1%);
2 – сернистые нефти (1< S < 3 %);
3 – высокосернистые нефти (S > 3 %).
Во всем мире, в т.ч. и в России принята универсальная классификация, которую называют технологической. По ней все нефти делят на классы (по доле серы в самой нефти и в получаемых из нее при разгонке бензине, реактивном и дизельном топливе). Второе деление осуществляют по типам (характеризует долю светлых фракций в нефти выкипающих до 350 оС). Отнесение нефти к той или иной группе проводят по потенциальному содер-жанию в ней базовых масел, подгруппе – по индексу вязкости этих базовых масел. Рубрика вид определяет содержание твердых парафинов в нефти. Дан-ная классификация приведена в табл. 11.1.
Анализируя данные табл. 11.1, можно сделать ряд выводов.
Малосернистая нефть содержит не более 0,5 % серы при ограничении ее количества в бензиновой и реактивно-топливной фракции 0,1 %, а в дизельной 0,2 %. Это нефть первого класса. Если доля серы превышает указанные ограничения хотя бы в одном виде дистиллятного топлива, нефть не может считаться малосернистой.
Сернистая нефть содержит 0,5–2 % серы, при ограничении ее количества в бензине не более 0,1 %, РТ 0,25 %, ДТ 1 %. Если превышен хотя бы один показатель, нефть следует отнести к высокосернистой.
Высокосернистая нефть содержит более 2 % серы при ее концентрации в бензине более 0,1 %, РТ более 0,25 %, в ДТ более 1 %. Если все дистиллятные фракции нефти содержат серы меньше, то ее относят к сернистой.
Данная классификация учитывает соотношение фракций в нефтях. По выходу светлых фракций нефти делятся на три типа, а по суммарному содер-жанию дистиллятных базовых масел – на четыре группы, в зависимости от значения индекса вязкости этих масел – на четыре подгруппы.
При доле твердых парафинов в нефтях < 1,5 % из этой нефти без депарафинизации можно получить РТ, зимнее ДТ с пределами кипения 200 – 350 оС и температурой застывания <–45 оC, а также индустриальные базовые масла. Такую нефть называют малопарафинистой. Если в нефти имеется 1,5–6 % твердых парафинов и из нее без депарафинизации получают РТ и летнее ДТ с пределами кипения 240–350 оС и температуре застывания ниже –10 оС, то эту нефть называют парафинистой. Остальная нефть является высокопарафинистой.
На базе технологической классификации каждой нефти присваивается свой шифр, состоящий из пяти цифр, первая из которых соответствует номеру класса в технологической классификации, вторая – группе, третья – подгруппе, четвертая – типу, пятая – виду. В соответствии с этой классифи-кацией Туймазинская нефть имеет шифр 2.2.3.3.2, Усинская – 2.2.3.2.3., Узеньская – 1.3.3.1.3, Самотлорская – 2.1.3.1.2. и т. д.
