Основы технологий производственных процессов

      Пары  бензина выводят сверху колонны 2, охлаждают в теплообменнике 3 и конденсируют в конденсаторе 4. Часть жидкого бензина выводится как готовый продукт, а часть подается на орошение колонны (флегма). По высоте колонны отбирают другие фракции - лигроин, керосин; соляровый дистиллат, которые после охлаждения в холодильниках 5 являются готовыми продуктами. Остаток от перегонки нефти - мазут выводится из колонны 2 снизу и направляется в трубчатую печь 6 второй ступени, работающую под вакуумом, где мазут нагревается до температуры 400-420° С.

      Образовавшиеся  пары поступают в ректификационную колонну 7, где по высоте колонны  отбирают дистиллаты - тяжелый цилиндровый, легкий цилиндровый и машинный, которые охлаждаются в холодильниках 10. Из верхней части колонны выводятся пары веретенного дистиллата, которые охлаждаются в теплообменнике 8 и конденсируются в конденсаторе 9. Часть веретенного дистиллята возвращается для орошения колонны, а часть служит готовым продуктом. Снизу колонны 7 через теплообменник 11 и холодильник 10 выводится остаток от перегонки мазута - гудрон.

      В зависимости от состава нефти  выход дистиллатов различен. Средние данные по выходам дистиллатов приведены в таблице 3.1. (Приложение).

Химические  методы переработки нефти и нефтепродуктов

      К химическим методам переработки нефти и нефтепродуктов относится крекинг. Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в США. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается на крекинг-заводах.

      Слово “крекинг” означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся  при более высоких температурах, часто при повышенном давлении.

      Химические  методы переработки нефти проводят при высоких температурах без катализатора (термический крекинг), при высоких температурах в присутствии катализатора (каталитический крекинг), в присутствии водорода, при высокой температуре и давлении (гидрокрекинг) и др. Благодаря высокой температуре происходит расщепление молекул углеводородов. Кроме того, в результате вторичных процессов образуются молекулы новых соединений, которые не содержатся в нефти или в нефтепродуктах.

      При нагревании нефти сначала расщепляются углеводороды парафинового ряда с длинной цепью

С₁₄Н₃₉ —> С₇Н₁₆ + С₇Н₁₄-Q.

      По  мере повышения температуры разрыв цепи углеводородов сдвигается к краю цепи, вплоть до метана СН ₄, т. е. С₁₄Н₃₀ —> C₁₃Н₂₆ + СН₄, а при температуре выше 820° С метан разлагается на углерод и водород СН ₄ —>  С + 2H ₂.

 Нафтеновые углеводороды при нагревании дегидрируются, образуя ароматические углеводороды: 
 
 
 
 

      Ароматические углеводороды более устойчивы к  нагреванию,  поэтому они почти не изменяются. Непредельные углеводороды, образующиеся в процессе распада, в значительной степени вступают в реакцию полимеризации или циклизации, образуя ароматические и другие сложные соединения. Чем выше температура крекинга, тем выше скорость реакции и больше образуется газообразных продуктов. Применение давления затрудняет процесс расщепления и благоприятно влияет на вторичные реакции. Крекинг ведут для получения бензина и газов.

      Термический крекинг в смешанной фазе (жидкой и паровой) проводят под давлением до 70 am (7 Мн/м²) при температуре 350-500° С. На рисунке 3.3. (Приложение) показана схема крекинга мазута. Мазут насосом 1 подается на одну из нижних тарелок ректификационной колонны 2, где смешивается с тяжелой фракцией. Затем смесь подается в трубчатую печь 3, где нагревается до температуры 470-480° С. Из средней части колонны 2 выводится более легкокипящая фракция, которая нагревается в трубчатой печи 4 до 500-510°. Давление в печах поддерживается 50-70 am (5-7 Мн/м²). Продукты крекинга из печей 3 и 4 проходят редукционный вентиль 5 и поступают в испаритель 6, где происходит отделение паров от крекинг-остатка, который выводится из испарителя. Пары из испарителя направляются в ректификационную колонну на разделение. Пары бензина и газы проходят конденсатор 7 и сепаратор 8, где они разделяются.

      Выход продуктов при крекинге следующий: крекинг-бензин 30- 35%, крекинг-газы 10-15%, крекинг-остаток 50-55%. Крекинг-газы содержат этилен, пропан, пропилен, бутан, бутилен  и др. Они служат ценным сырьем для синтеза органических соединений. Крекинг-остаток служит котельным топливом.

      Парофазный  крекинг - пиролиз проводят при температуре 670-720° С и атмосферном давлении. В процессе пиролиза жидкие продукты обогащаются ароматическими соединениями, а газы - непредельными углеводородами. Пиролиз проводится с целью получения сырья для химической промышленности.

      Каталитический  крекинг проводится в паровой фазе при 450-500° С к давлении 0,5-1,0 am (0,05-0,1 Мн/м²) в присутствии алюмосиликатных катализаторов, представляющих собой твердые высокопористые вещества. Катализаторы адсорбируют углеводороды и на их поверхности происходят реакции расщепления. Одновременно могут проходить реакции ароматизации.

      При каталитическом крекинге наряду с жидкими продуктами (выход бензина - 70%) образуются газы (12-15%) и кокс (4-6%). Кокс откладывается на поверхности катализатора и снижает его активность. Для выжигания кокса через катализатор при температуре 550- 600° С пропускают воздух.

      На  рисунке 3.4. (Приложение) показана схема каталитического крекинга с движущимся катализатором. В печи 1 подаваемое на крекинг сырье нагревают до 350-360° С и затем направляют в реактор 2, в который из бункера 3 поступает зернистый катализатор. Под действием собственного веса катализатор опускается в низ реактора и перед поступлением в регенератор (самотеком) обрабатывается паром. Продукты крекинга из реактора 2 направляются на разделение в ректификационную колонну (на схеме не показана). Для регенерации катализатора сверху в регенератор 4 воздуходувкой 5 подается воздух, который реагирует с коксом, расположенным на поверхности катализатора, очищая его. Образовавшиеся дымовые газы выводятся снизу генератора. Из нижней части регенератора 4 катализатор захватывается сжатым воздухом, подаваемым воздуходувкой 7, и по трубе 6 направляется в бункер 3 и снова возвращается в реактор 2.

      Для уменьшения отложений кокса на катализаторе применяют крекинг под давлением  в присутствии водорода. Такой  процесс получил название риформинга. Наибольшее применение риформинг находит с платиновыми, хромовыми и молибденовыми катализаторами. Для риформинга используют фракции легких нефтепродуктов. Процесс проводится под давлением 40-70 am (4-7 Мн/м²) при температуре 480-520° С.

      В процессе риформинга происходит образование  ароматических углеводородов, которые  улучшают качество бензинов. Газы риформинга содержат СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀. Их используют для синтеза органических соединений.

      Жидкие  продукты, получаемые при переработке нефти, в своем составе содержат нафтеновые кислоты, сернистые соединения, непредельные углеводороды и смолы. Присутствие этих примесей обусловливает нестойкость нефтепродуктов, поэтому их подвергают очистке.

      При сернокислотной очистке нефтепродукты  смешиваются на холоду с купоросным маслом, которое реагирует с примесями или растворяет их. После отстаивания образуются два слоя: верхний, например, чистый бензин и нижний - кислый гудрон, являющийся отходом.

      При адсорбционных методах очистки  нефтепродукты смешиваются с адсорбентами (природные глины, боксит, силикагель), которые адсорбируют сернистые, азотистые и другие примеси, содержащиеся в нефтепродуктах.

      Для увеличения сроков хранения нефтепродуктов их стабилизируют. Для этого в их состав вводят антиокислители (ингибиторы), которые тормозят процессы окисления. К ним относятся фенолы, ароматические амины и др. Количество ингибиторов, вводимых в состав нефтепродуктов, невелико и измеряется сотыми или тысячными долями процента.

Бензины

      Из  нефти получают авиационные и автомобильные бензины. Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением от искры.

      Свойства  бензинов: хорошая испаряемость, которая  позволяет получать однородную топливно-воздушную смесь оптимального состава при любых температурах; имеют групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменяют своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывают вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др.

      Марки авиационных бензинов. (характеристика приведена в таблице 3.2. Приложения). ГОСТ 1012-72 предусматривает две марки авиационного бензина: Б-91/115 и Б-95/130. В числителе указывается октановое число по моторному методу, а в знаменателе - сортность на богатой смеси. ТУ 38.401-58-47-92 нормирует бензин Б-92, при этом не учитывается показатель «сортность на богатой смеси». Разработаны ещё две марки авиационного бензина Б-100/130 и Б-100/130 малоэтилированный (ТУ 38.401-58-197-97). Так же существует ещё марка бензина Б-70 (ТУ 38.101913-82).

      Марки автомобильных бензинов. Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ 2084-77 (Приложение, таблица 3.3.), ГОСТ Р 51105-97 (Приложение, таблица 3.4.) и ТУ 38.001165-97. ГОСТ 2048-77 в зависимости от октанового числа предусматривает пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних - по исследовательскому. ТУ 38.001165-97 предусматривает А-80, А-92, и А-96. Бензин АИ-98 регламентируется ТУ 38.401-58-122-95 и ТУ 38.401-58-127-95.

      Бензины вырабатываемые по ГОСТ 2084-77 делят на летние и зимние.

      В целях повышения конкурентоспособности  российских бензинов и доведения  их качества до уровня европейских  стандартов разработан ГОСТ Р 51105-97 «Топливо для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические  условия». При этом этот стандарт не заменяет ГОСТ 2084-77, которым предусмотрен выпуск этилированных и неэтилированных бензинов. Устанавливает четыре марки: Нормаль-80, Регуляр-91, Премиум-95, Супер-98. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы 

1. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия: 3CD. - Москва, 2006.
2. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия: Учебник для инженерно-экономических специальностей строительных вузов. - Москва: Высшая школа, 1983. - 487с. - с. 92-100;
3. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия: Учебник для инженерно-экономических специальностей строительных вузов. - Москва: Высшая школа, 1983. - 487с. - с. 296-297;
4. Сидоров И.А. Основы технологий важнейших отраслей промышленности: Учебник для экономических специальностей вузов. - Москва: Высшая школа, 1971. с. 59-61;
5. Сидоров И.А. Основы технологий важнейших отраслей промышленности: Учебник для экономических специальностей вузов. - Москва: Высшая школа, 1971. с. 244-245;
6. Сидоров И.А. Основы технологий важнейших отраслей промышленности: Учебник для экономических специальностей вузов. - Москва: Высшая школа, 1971. с. 420-428.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дата  выполнения работы:                            подпись: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1.1. Схема точечной сварки:

1 - трансформатор; 2 - электроды; 3 - свариваемый металл. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1.2. Схема роликовой сварки:

1 - свариваемые  листы; 2 - роликовые электроды; 3 - трансформатор. 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 2.1. Технологическая схема производства строительного стекла:

1 - сушильный  барабан; 2 - циклон; 3 - вентилятор; 4 - элеватор; 5 - сито; 6 - бункер; 7 - транспортер; 8 - секционный  бункер (склад сырья - мела, угля, соды и пр.); 9 - дезинтегратор; 10 - бегуны; 11 - щековая дробилка; 12 - молотковая  дробилка; 13 - вагонетка-весы; 14 - смешение шихты; 15 - стекловаренная печь; 16 - машина для вытягивания стекла.