- •Предисловие
- •Тема 1 общие понятия о химическом производстве
- •1.1. Химическая технология как наука
- •М акрокинетика
- •1.2. Связь химической технологии с другими науками
- •Химическая технология
- •1.3. История отечественной химической технологии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2 компоненты химического производства
- •2.1. Сырье в химическом производстве
- •Химическое сырье, классификация
- •Кларки наиболее распространенных в земной коре элементов
- •2.2. Энергия в химической технологии
- •Энергетические ресурсы
- •2.4. Воздух в химической технологии
- •Химический состав сухого воздуха в приземном слое
- •Структура вредных выбросов промышленности России
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3 критерии оценки эффективности химического производства
- •3.1. Технико-экономические показатели (тэп)
- •3.2. Структура экономики химического производства
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4 системный подход в изучении химико-техноло-гического процесса
- •4.1. Общие понятия и определения
- •4.2. Химико-технологическая система как объект моделирования
- •4.3. Операторы
- •Типовые технологические операторы
- •4.4. Матричное представление моделей
- •Матрица инценденций
- •Матрица смежности (связи)
- •4.5. Подсистемы хтс
- •4.6. Связи
- •4.7. Классификация технологических схем
- •4.8. Системный подход к разработке технологии производства
- •4.9. Оптимизация производства
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5 общие закономерности химических процессов
- •5.1. Понятие о химическом процессе
- •5.2. Классификация химических реакций
- •5.3. Интенсификация гомогенных процессов
- •5.4. Интенсификация гетерогенных процессов
- •5.5. Интенсификация процессов, основанных на необратимых реакциях
- •5.6. Интенсификация процессов, основанных на обратимых реакциях
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6 гетерогенный катализ
- •6.1. Общие положения катализа
- •6.2. Процессы абсорбции и хемосорбции в гетерогенном катализе
- •6.3. Механизм гетерогенных каталитических процессов
- •6.4. Основные требования к гетерогенным катализаторам
- •6.5. Основные структурные параметры гетерогенных катализаторов
- •6.6. Технологические свойства гетерогенных катализаторов
- •6.7. Классификация гетерогенных катализаторов
- •6.8. Состав катализаторов
- •6.9. Приготовление катализаторов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7 гомогенный катализ
- •7.1. Кислотный (основной) катализ
- •7.2. Металлокомплексный катализ
- •7.3. Ферментативный катализ
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8 химические реакторы
- •8.1. Принципы классификации химических реакторов
- •8.2. Принципы проектирования химических реакторов
- •8.3. Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме
- •8.3.3. Примеры аналитического решения математической модели (8.22) и (8.23) для частных случаев.
- •8.4. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения
- •8.5. Конструкции реакторов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 производство серной кислоты
- •9.1. Способы производства серной кислоты
- •8.2. Сырье процесса
- •8.3. Промышленные процессы получения серной кислоты
- •Влияние параметров процесса на степень превращения so2 в so3
- •9.4. Пути совершенствования сернокислотного производства
- •Динамика использования различных источников сырья
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 производство аммиака
- •10.1. Проблема связанного азота
- •10.2. Получение азота и водорода для синтеза аммиака
- •10.3. Синтез аммиака
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11 переработка нефти
- •11.1. Общие сведения о нефти
- •11.2. Классификация нефтей
- •11.3. Состав нефти
- •11.4. Нефтепродукты
- •11.5. Подготовка нефти на нефтепромыслах
- •11.6. Первичная переработка нефти
- •11.7. Пиролиз
- •11.8. Коксование
- •11.9. Каталитический крекинг
- •11.10. Каталитический риформинг
- •11.11. Гидроочистка
- •11.12. Производство нефтяных масел
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12 переработка каменного угля
- •12.1. Показатели качества каменных углей
- •12.2. Классификация углей
- •12.3. Коксование каменных углей
- •Коксование
- •Тушение
- •Разгонка
- •12.4. Состав прямого коксового газа и его разделение
- •11.5. Переработка сырого бензола
- •12.6. Переработка каменноугольной смолы
- •12.7. Газификация твердого топлива. Процесс Фишера – Тропша
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13 производство стирола
- •13.1. Получение этилбензола
- •13.2. Производство стирола дегидрированием этилбензола
- •13.1.3. Технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14 производство этанола
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Тема 5. Общие закономерности химических процессов……………………..54
- •Тема 6. Гетерогенный катализ ……………………………………….................64
- •Тема 7. Гомогенный катализ……………………………………………………93
- •Тема 8. Химические реакторы…………………………………………………101
- •Тема 9. Производство серной кислоты……………………………………….123
- •Тема 10. Производство аммиака………………………………………………137
- •Тема 11. Переработка нефти…………………………………………………...146
- •Тема 12. Переработка каменного угля………………………………………..204
- •Тема 13. Производство стирола……………………………………………….213
- •Тема 14. Производство этанола………………………………………………..218
11.3. Состав нефти
11.3.1. Фракционный состав. Нефть не имеет определенной температуры кипения, т. к. является смесью огромного числа органических веществ. Фракционный состав определяют путем перегонки на специальных стандарт-ных аппаратах при постепенно повышающейся температуре, когда отдельные компоненты отгоняются в порядке повышения их температур кипения. Поэтому нефть и ее продукты переработки характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала и конца кипения и выходом определенных фракций, перегоняющихся в определенном интервале температур. Отбор фракций, выкипающих до 350 оС, проводят при атмосферном давлении, а остальных, во избежание термического разложения, при глубо-ком вакууме.
При атмосферной перегонке нефти выделяют следующие фракции:
- начало кипения – 28 оС – углеводородный газ;
- 28–140 оС (28–180 оС) – бензиновая фракция;
- 140–180 оС – лигроиновая фракция (тяжелая нафта);
- 140–220 (180–240 оС) – керосиновая фракция;
- 180–350 (220–350; 240–350) оC – дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль);
- > 350 оС – мазут.
Фракции, выкипающие до 350 оС, называют светлыми. Остающийся в остатке после отгона светлых фракций мазут далее можно направить на дальнейшую перегонку в вакууме. При этом в зависимости от направления пере-работки нефти выделяют следующие фракции:
- 350–500 (350–550) оС – вакуумный газойль (дистиллят);
- > 500 оC (> 550) оC – вакуумный остаток (гудрон).
- 300–400 (330–420) оС – легкая масляная фракция (трансформаторное масло);
- 400–450 (420–490) оС – средняя масляная фракция (машинное масло); - 450 – 490 оС – тяжелая масляная фракция (цилиндровое масло);
- > 490 оC (> 500 оС, > 550 оС) – гудрон.
Фракции, выкипающие, при температурах > 350 оС, называют темными.
Если при вакуумной перегонке дистиллят не делят на несколько фракций, а выводят из колонны одним потоком, то его называют вакуумным га-зойлем (вакуумным дистиллятом), из которого затем путем более сложных процессов переработки получают дизтопливо, бензин и другие продукты.
10.3.2. Химический и элементный состав. Доля углерода в нефтях колеблется в пределах 84–87 % масс, водорода 12–13,5 %, на остальные элементы приходится 1–4 % (табл. 11.2).
Таблица 11.2
Элементный состав нефтей
Нефть |
Элементы, % |
Прочие элементы, % |
Смо-лы, % |
Асфаль-тены, % |
||||
С |
Н |
S |
O |
N |
||||
Арланская (Башкирия) |
84,12 |
12,15 |
3,04 |
0,06 |
0,33 |
0,30 |
16,6 |
5,80 |
Ромашкинская (Татария) |
85,13 |
13,00 |
1,61 |
0,09 |
0,12 |
0,05 |
10,24 |
4,00 |
Сураханская (Азербайджан) |
85,70 |
13,50 |
0,20 |
0,26 |
0,14 |
0,20 |
9,00 |
отс. |
Усть-Балыкская (Зап. Сибирь) |
85,37 |
12,69 |
1,43 |
0,27 |
0,19 |
0,05 |
11,10 |
2,30 |
Самотлорская (Зап. Сибирь) |
86,23 |
12,70 |
0,63 |
0,25 |
0,10 |
0,09 |
10,00 |
1,36 |
Основная масса химических соединений представлена в нефти углево-дородами, в том числе ациклическими (гомологический ряд алканов), карбо-циклическими, которые включают гомологические ряды циклоалканов и аренов (гомологические ряды бензола, нафталина, антрацена и т. д.).
Кроме того, в нефти присутствуют гетероциклические соединения, имеющие в составе циклического скелета, кроме атомов углерода, один или несколько гетероатомов (как правило, серы, азота, кислорода).
Качество нефти находится в прямой зависимости от ее химического состава, а отсюда определяется и технология ее переработки. Чем больше в нефти легких углеводородов (светлых фракций), меньше серы, азота, кислорода, тем выше ее качество.