Методы определения фракционного состава нефтепродуктов
Фракционирование нефти необходимо, чтобы выбрать направления переработки сырьевой базы, узнать точное содержание базовых масел при перегонке нефти. На основании этого классифицируются все свойства фракций.
- Метод A — использование автоматических аппаратов для определения фракционного состава нефти и отдельных псевдокомпонентов. Колбы используются из термостойкого стекла, дно и стенки которых одинаковой толщины.
- Метод B – применение четырехгнездного, или шестигнездного аппарата. Колбы с круглым дном вместимостью 250 см3. Метод применяется только для разгонки темных нефтепродуктов.
Процессы первичной переработки нефти
Первичная нефтепереработка делится на два этапа – подготовка сырья к транспортировке по системе магистральных нефтепроводов и сама прямая перегонка полученного сырья.
Разберемся с ними поподробнее.
Как делают бензин в промышленности
Топливо для автомобилей вырабатывается из нефти, которая, в свою очередь, состоит из двух компонентов:
- Углерод — содержание около 85%;
- Водород — содержание около 15%.
Два необходимых компонента тесно связаны между собой. Они соединяются на молекулярном уровне, образуя углеводород. От количества одного из двух компонентов, а также сложности состава зависит категория жидкости.
Бензин из нефти добывают двумя способами — прямой перегонкой или крекингом. Второй процесс является более популярным, равно как и технологически совершенным, поэтому используется в промышленности.
Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти
Один баррель содержит 159 литров. При переработке этого объёма количество нефти увеличивается до 168 литров, из чего можно произвести:
- 102 литра бензиновой смеси;
- 30 л дизельной;
- 25 л авиационного топлива;
- 11 л нефтезаводского газа, получаемого после перегонки;
- 10 л нефтяного кокса — вторичный продукт;
- 5,6 л мазута, который используется для отопления дома или питания кораблей, локомотивов и генераторов;
- 4,5 л сжиженного газа;
- Полтора килограмма древесного угля;
- 12 баллонов газа пропан;
- Литр моторного масла.
Как производят бензин в домашних условиях
Методом прямой перегонки можно получить бензин в домашних условиях. При нагревании нефтяного сырья происходит испарение топлива, для чего из основной емкости в другую проводится трубка. При разных температурах получают различные нефтепродукты:
- бензин — +35…+250°С;
- керосин — +150…+305°С;
- дизельное топливо — +150…+360°С.
Схема перегонного аппарата такая же, как и у самогонного. Но домашнее производство бензина имеет много недостатков. Это и малый выход топлива (150 мл из 1 л нефти), и низкое октановое число (не выше 60 ед.). Чтобы поднять октановый уровень до 92 или 95 бензина нужны добавки и присадки. Гораздо практичнее делать бензин из различных отходов, соломы, использованных шин, древесного угля и т. п.
Принцип работы ректификационной колонны
Конструкция ректификационной колонны представляет собой вертикальную емкость цилиндрической формы различного или постоянного сечения, которая используется для физического разделения смеси углеводородов и получения требуемых нефтепродуктов заданного качества в результате ректификации.
В колонне пары перемещаются вверх от тарелки к тарелке за счет разности давлений в эвапорационном пространстве и вверху колонны. Жидкость стекает вниз по тарелкам и сливным устройствам под действием силы тяжести.
Ректификационную колонну можно разделить на 3 функциональные части:
- Концентрационная секция – расположена выше точки ввода сырья в аппарат
- Секция питания – в центре колонны, подается сырье на тарелку питания
- Отгонная секция – находится ниже точки ввода сырья
Секция питания колонны
Концентрационная секция
Отгонная секция
Для возможности протекания процесса ректификации температура нефти должна быть ниже температуры подаваемого пара. Данное следствие исходит из свойств равновесной системы. Если температура нефти была бы равна или ниже температуры пара процесс ректификации был бы невозможен.
Процесс ректификации может проводиться только для смесей с различными температурами кипения для возможности осуществления диффузионного процесса разделения. Для этого жидкость двигается сверху вниз, а пар – снизу вверх, чтобы обеспечить наилучший контакт и взаимодействие фаз.
Получение газового бензина
При извлечении углеводородов при переработке газов происходит их отбензинивание при помощи твердых сорбентов. Необходимо повысить поглощение активированным углем удельного количества углеводородов. Для этого в уголь добавляют растворитель типа толуола с дималеинимидом (0,1-1%). Затем через слой угля пропускают попутный или природный газ.
На специфически обработанном в течение 2 часов угле происходит удельное поглощение тяжелых углеводородов. Через насыщенный сорбент пропускают пар в таком же направлении, что и газ для отбензинивания. После чего сорбент сушат и используют в следующих циклах. Газоконденсат сепарируют. Это автоматически приводит к получению стабильного газового бензина.
Стоимость производства бензина из газа снижается за счет предварительной обработки сорбента и увеличения его поглотительного свойства больше чем на 50%. Это позволяет отказаться от применения пропускаемого через уголь стабильного вещества или уменьшить его количество. Уменьшаются затраты по использованию колонн и оснащенности аппаратурой.
Технологическая схема прямой перегонки (из учебника в редакции Глаголевой и Капустина)
Расшифруем обозначения:
- К-1 – колонна отбензинивания;
- К-2 – колонна атмосферной переработки нефти;
- К-3 – колонна отпаривания;
- К-4 – установка стабилизации;
- К-5 – колонна вакуумной переработки;
- Э-1…Э-4 – электрические дегидраторы;
- П-1 и П-2 – подогревательные печи;
- КХ-1…КХ-4 – устройства охлаждения и конденсирования;
- Е-1 и Е-2 – рефлюксные емкости;
- А-1 – вакуумный насос паро-эжекторного типа;
- I – сырая нефть;
- II – стабилизационная головка;
- III – стабилизированный бензин;
- IV – керосиновая фракция;
- V – атмосферный газойль (дизельные фракции);
- VI – вакуумный газойль;
- VII – гудрон (остаток, образовавшийся после того, как была проведена вакуумная обработка);
- VIII – выхлопные эжекторные газы;
- IX – вещество ПАВ (деэмульгатор);
- X – вода, сбрасываемая в канализационные стоки;
- XI – водяной пар.
Октановое число топлива
Чем больше показатель ОЧ, тем более безопасным для топливной системы является бензин. Горючее очень плохого качества создаёт риск взрыва двигателя. Для повышения октанового числа используются дополнительные компоненты:
- Спирты;
- Эфиры;
- Алкилы;
- Присадки, повышающие стойкость к замерзанию.
Повышается октановое число разными способами
Ранее также использовался тетраэтилсвинец. Он отлично справлялся с работой, но негативно влиял на здоровье водителей и природы в целом, оседая в лёгких и вызывая рак. Разрешённые присадки позволяют создавать безопасное как для двигателя, так и для экологии топливо как в лаборатории, так и самостоятельно.
