Топливо и его горение

2. Переработка нефти

Различают три основных варианта переработки нефти: топливный, топливно-масляный, нефтехимический.

По топливному варианту нефть  перерабатывается в основном на моторные и котельные топлива. Различают  глубокую и неглубокую топливную  переработку. При глубокой переработке  нефти стремятся получить максимально  возможный выход высококачественных и автомобильных бензинов, зимних и летних дизельных топлив для  реактивных двигателей. При не глубокой переработке нефти предусматривается  высокий выход котельного топлива.

По топливно-масляному  варианту переработки нефти на ряду с топливами получают смазочные масла. Для производства смазочных масел обычно подбирают нефти с высоким потенциальным содержанием масляных фракций. В этом случае для выработки высококачественных масел требуется минимальное количество технологических установок. Масляные фракции (фракции, выкипающие выше 350С), выделенные из нефти, сначала подвергаются очистке избирательными растворителями: фенолом или фурфуролом, чтобы удалить часть смолянистых веществ, затем проводят депарафинизацию. Заканчивается обработка масляных фракций доочисткой отбеливающими глинами.

Нефтехимический вариант  представляет собой сложное сочетание  предприятий, на которых помимо выработки  высококачественных моторных топлив и  масел не только проводится подготовка сырья, но и осуществляются сложнейшие физико-химические процессы, связанные  с многотоннажным производством азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс и т.д.

3. Принципы первичной переработки нефти

Нефть представляет собой  сложную смесь парафиновых, нефтеновых и ароматических углеводородов, различных по молекулярному весу и температуре кипения. Кроме того, в нефти содержатся сернистые, кислородные и азотистые органические соединения. Для производства многочисленных продуктов различного назначения и со специфическими свойствами применяют методы разделения нефти на фракции и группы углеводородов, а также изменения ее химического состава. Различают первичные и вторичные методы переработки нефти:

к первичным относятся процессы разделения нефти на фракции, когда используются ее потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов - перегонка нефти;

ко вторичным относятся процессы деструктивной переработки нефти и очистки нефтепродуктов, предназначенные для изменения ее химического состава путем термического и каталитического воздействия. При помощи этих методов удается получить нефтепродукты заданного качества и в больших количествах, чем при прямой перегонке нефти.

4. Перегонка нефти

Различают перегонку с  однократным, многократным и постепенным  испарением. При перегонки с однократным испарением нефть нагревают до определенной температуры  и отбирают все фракции, перешедшие в паровую фазу. Перегонка нефти с многократным испарением производится  с поэтапным нагреванием нефти, и отбиранием на каждом этапе фракций нефти с соответствующей температурой перехода в паровую фазу. Перегонку нефти с постепенным испарением в основном применяют в лабораторной практике для получения особо точного разделения большого количества фракций. Отличается от других методов перегонки нефти низкой производительностью.

В настоящее время перегонку  нефти в промышленности производят на непрерывно действующих трубчатых  установках. У них устраивается трубчатая  печь, для конденсации и разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны, а для приема продуктов  перегонки выстраиваются целые  городки резервуаров.

Трубчатая печь представляет собой помещение, выложенное внутри огнеупорным кирпичом. Внутри печи расположен многократно изогнутый  стальной трубопровод. Длина труб в  печах достигает километра. Когда  завод работает, по этим трубам непрерывно, с помощью насоса, подается нефть  с большой скоростью. Печь обогревается горящим мазутом, подаваемым в нее  при помощи форсунок. В трубопроводе нефть быстро нагревается до 350-370С. При такой температуре более  летучие вещества нефти превращаются в пар.

Так как нефть - это смесь  углеводородов различного молекулярного  веса, имеющих разные температуры  кипения, то перегонкой ее разделяют  на отдельные нефтепродукты. При  перегонке нефти получают светлые  нефтепродукты: бензин, логроин, керосин, легкий газойль-соляровое масло, а в остатке всякую черную жидкость-мазут. Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под уменьшенным давлением и выделяют смазочные масла.

При перегонки с однократным испарением нефть нагревают в змеевике какого-либо подогревателя до заданной температуры. По мере повышения температуры образуется все больше паров, которые находятся в равновесии с жидкой фазой, и при заданной температуре парожидкостная смесь покидает подогреватель и поступает в адиабатический испаритель.

Перегонка с многократным испарением состоит из двух более однократных процессов перегонки с повышением рабочей температуры на каждом этапе.

Использование в промышленности принципа перегонки с одинаковым испарением в сочетании с ректификацией  паровой и жидкой фаз позволяет  достигать высокой четкости разделения нефти на фракции, непрерывности  процесса и экономичного расходования топлива на нагрев сырья.         

 5.Для переработки нефти используют также крекинг и риформинг

 

Крекинг. В процессе крекинга крупные молекулы высококипящих фракций сырой нефти расщепляются на меньшие молекулы, из которых состоят низкокипящие фракции.

В результате крекинга получают бензины, а также алкены, необходимые как сырье для химической промышленности. Крекинг, в свою, очередь подразделяется на три важнейших типа: гидрокрекинг, каталитический крекинг и термический крекинг.

Гидрокрекинг. Эта разновидность крекинга позволяет превращать высококипящие фракции нефти (воски и тяжелые масла) в низкокипящие фракции. Процесс гидрокрекинга заключается в том, что подвергаемую крекингу фракцию нагревают под очень высоким давлением в атмосфере водорода. Это приводит к разрыву крупных молекул и присоединению водорода к их фрагментам. В результате образуются насыщенные молекулы небольших размеров. Гидрокрекинг используется для получения газойля и бензинов из более тяжелых фракций.

Каталитический  крекинг. Этот метод приводит к образованию смеси насыщенных и ненасыщенных продуктов. Каталитический крекинг проводится при сравнительно невысоких температурах, а в качестве катализатора используется смесь кремнезема и глинозема. Таким путем получают высококачественный бензин и ненасыщенные углеводороды из тяжелых фракций нефти.

Термический крекинг. Крупные молекулы углеводородов, содержащихся в тяжелых фракциях нефти, могут быть расщеплены на меньшие молекулы путем нагревания этих фракций до температур, превышающих их температуру кипения. Как и при каталитическом крекинге, в этом случае получают смесь насыщенных и ненасыщенных продуктов. 

Термический крекинг имеет  особенно важное значение для получения ненасыщенных углеводородов, например, этилена и пропена. Для термического крекинга используются паровые крекинг-установки, в которых углеводородное сырье нагревают в печи до 800°С и разбавляют паром. Это увеличивает выход алкенов. После того, как крупные молекулы исходных углеводородов расщепятся на более мелкие молекулы, горячие газы охлаждают водой, которая превращается в сжатый пар. Затем охлажденные газы поступают в ректификационную (фракционную) колонну, где они охлаждаются до 40°С. Конденсация более крупных молекул приводит к образованию бензина и газойля. Несконденсировавшиеся газы сжимают в компрессоре, который приводится в действие сжатым паром, полученным на стадии охлаждения газов. Окончательное разделение продуктов производится в колоннах фракционной перегонки.

Риформинг. В отличие от процессов крекинга, которые заключаются в расщеплении более крупных молекул на менее крупные, процессы риформинга приводят к изменению структуры молекул или к их объединению в более крупные молекулы. Риформинг используется в переработке сырой нефти для превращения низкокачественных бензиновых фракций в высококачественные фракции. Кроме того, он используется с целью получения сырья для нефтехимической промышленности.

 

 

Список использованной литературы

1. Басков А.П. , уч. Теплотехника, М. 1991г.

2. Лышко Г.П. Топливо и смазочные материалы, М. 1985

3. Кузнецов А.В., Симоненко  А.В, Теплотехника, топливо, М:Колос ,2001

4. "Нефтяная промышленность", М. винииоэнг№1, 1994