otdat_GOS_SDM / госы сдм вопросы и приблизительные ответы / Приблизительные варианты ответов на вопросы к гос. экзамену / 2007 / 105. Получение топлив и смазочных масел из нефтяного (альте

105. Получение топлив и смазочных масел из нефтяного (альтернативного) сырья.

Нефть является основным сырьем для получения топлив и смазочных материалов, но для их получения необходимо нефть подвергнуть переработке.

В настоящее время основная масса жидкого топлива получается путем прямой перегонки нефти (физический способ) или деструктивной переработки (химический способ); физический способ представляет собой процесс прямой (фракционной) перегонки нефти без нарушения структуры углеводородов исходного сырья и конечного продукта. Химический способ - это деструктивная переработка нефти, когда меняется структура углеводородов высокомолекулярного исходного сырья и в результате этого получаются легкие топливные фракции.

Прямая перегонка нефти представляет собой физический процесс разделения нефти на отдельный составные части (фракции), различающиеся температурами кипения. При этом нефть нагревают до кипения (330. .350° С) в трубчатой печи и про­водят частичное испарение, отбор и конденсацию образующихся паров в ректификационной колонне. Из колонны отбирают топливные дистилляты с различными температурами кипения. После испарения легких фракций и их отбора в печи остаётся недогон, который называется мазутом. Мазут в дальнейшем используется для химической переработки на светлые топлива или для выделения смазочных масел.

Процесс прямой перегонки нефти проводят на крупных установках непрерывного действия, которые позволяют в едином технологическом процессе осуществлять испарение и фракционирование дистиллятов Из ректификационной колонны по мере конденсации образовавшихся паров отбирают дистиллятные продукты, различающиеся температурами кипения. Из верхней части колонны - легкий бензиновый (30...90°С), далее отбирается бензиновый (40...200°С), лигроиновый (110...230°С), керосиновый (140...300°С), газойлевый (230...250°С) и соляровый (280..380°С). Неиспарившимся остается мазут, который направляется на аналогичную перегонную установку с трубчатой печью и ректификационной колонной для получения смазочных масел Нагрев мазута и испарение ведут в вакуумных трубчатых печах при температуре 420...430°С с использованием перегретого пара. Это позволяет предотвратить расщепление масляных углеводородов, поскольку в качестве исходного сырья используются мазуты, полученные после отгонки топливных фракций. Процесс позволяет снизить температуру кипения углеводородов и полнее испарить мазут.

В ректификационной колонне производят разгонку мазута на масляные дистилляты. При этом из легкокипящих фракций получают маловязкие масла (например, легкие индустриальные), а из высококипящих - средние и тяжелые масла. Это тяжелые индустриальные, моторные и цилиндровые масла, которые все вместе называют дистиллятными.

После отгона из мазута масляных дистиллятов в конечном продукте остается гудрон, а при менее глубоком отборе масляных фракций полугудрон. Далее воздействуют на гудроны и полугудроны серной кислотой, проводя их глубокую обработку, и затем очистку отбеливающими глинами В результате такой обработки и очистки получают остаточные масла

Химический способ переработки нефти позволяет получать из тяжелых высокомолекулярных фракций светлые топлива (бензины) Деструктивный способ переработки представляет процесс расщепления высокомолекулярных фракций на фракции с меньшей молекулярной массой Он получил название крекинг-процесса.

Крекинг-процесс, который протекает только под воздействием температуры и давления, называют термическим крекингом, а под воздействием температуры и в присутствии катализатора - каталитическим.

Основным сырьем для крекинга являются высокомолекулярные н-парафиновые углеводороды.

Получаемые крекинг-бензины содержат большое количество непредельных углеводородов, в бензинах прямой перегонки и дизельных топливах их практически нет Поэтому крекинг-бензины нестойки при хранении Для повышения их стабильности в их состав добавляют в небольших количествах (сотые доли процента) стабилизаторы, которые являются антиокислителями. В качество антиокислителей используется фенол, аминофенол, фенольные фракции древесной смолы, гидрохинон, нафтол.

Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензиновых фракций из нефти до 50…60%, а каталитический крекинг даст 40 ...50% бензина, 30..40% дизельного топлива и 10... 15% газообразных продуктов.

К разновидностям крекинг-процесса относят риформинг, который позволяет улучшить качество топлив путем снижения молекулярной массы углеводородов; деструктивная гидрогенизация - процесс, протекающий в присутствии водорода и катализаторов при давлении 20. .30 МПа, в результате чего продукты расщепления насыщаются водородом; пиролиз, протекающий при температуре 700°С, в результате чего образуются ароматические углеводороды, гидроформинг, протекающий при температуре 480...530°С и давлении 2...3 МПа в присутствии водорода и катализаторов, в качестве которых используют оксиды ванадия, хрома, молибдена, нанесенные на оксиды алюминия и других веществ. Гидроформинг - один из видов каталитического крекинга, когда происходит высокая ароматизация углеводородов с получением конечного продукта (бензина) высокого качества.

Альтернативным сырьем по отношению к нефти могут служить твердые виды топлив (уголь, сланец, торф), газообразные продукты переработки, а также различные спирты. Существует несколько способов промышленного получения жидкого топлива: перегонка смол, полученных при термической переработке твердых горючих ископаемых, синтез газов; деструктивная гидрогенизация; получение кислородосодержащих топлив (спирты, эфиры).

Термическая переработка сырья для получения смол. При этом твердое горючее подвергают нагреванию без доступа воздуха. Процесс протекает при температуре 500...550°С и называется полукоксованием. Конечные продукты -полукокс, газы и смола полукоксования. Полученные смолы подвергают фракционной перегонке. Получают 18...22% бензина, 20...25% керосина и 50...60% мазута.

Процесс называется коксованием, когда уголь нагревают без доступа воздуха, при температуре выше 550°С. При этом получают металлургический кокс и в качестве побочного продукта - каменноугольную смолу, используемую для получения различных веществ.

Деструктивная гидрогенизация. Этот метод основан на расщеплении углеводородов исходного сырья (нефти, ее остатков, угля) и гидрирования их водородом для получения смеси углеводородов.

Жидкое топливо, полученное указанным методом, содержит до 5% непредельных углеводородов, в остальную часть входят парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды.

Синтез газов осуществляется при взаимодействии оксида углерода СО с водородом при высоком давлении и в присутствии катализаторов. В результате этого получают различные соединения углеводородов.

Синтезирование проводится при давлении 10... 12 МПа (иногда при атмосферном давлении) и температуре 180...210°С в специальных реакторах в присутствии катализаторов.

Конечные продукты при синтезе газов - бензин, газообразные фракции и конденсатное масло. Бензина получают 40..45%, дизельного топлива - 15...20% и в остатке - тяжелые фракции (10... 15%). В получаемых топливах непредельные углеводороды присутствуют в небольших количествах, ароматических содержится всего 3…5%, основная часть - парафиновые углеводороды.

Кислородсодержащие топлива (спирт) служат в качестве заменителей бензина Нашли применение в качестве топлива метиловый и этиловый спирты, имеющие высо­кие октановые числа (до 95 сд. по исследовательскому методу) и большую в сравнении с бензином скрытую теплоту испарения. Это снижает тепловую напряженность деталей при работе двигателя и затрудняет его запуск в холодное время года. Расход спиртов на единицу мощности выше в сравнении с бензинами, в силу меньшей их теплотворной способности. При этом спирты сгорают полностью, а это обуславливает снижение процесса нагарообразования на деталях двигателя и на значительное выделение оксидов азота. Практически спирты могут применяться в смеси с бензинами, когда бензинометанольная смесь, содержащая до 5% метилового спирта, будет экономить до 1…3% бензина