В современном мире трудно себе представить жизнь без транспорта, ну а транспорт - не транспорт без топлива. Одним из самых распространенных видов топливных жидкостей является бензин. Какова же технология производства бензина - столь популярного вида топлива.
Как знают многие из школьной программы, основным сырьем для производства бензина считается нефть. Нефть добывается при помощи специальных бурильных скважин и, в дальнейшем, через нефтепроводы, либо путем железнодорожного или водного транспорта направляется на нефтеперерабатывающие заводы, где хранится в специально подготовленных резервуарах. В России официально зарегистрировано тридцать два нефтеперерабатывающих предприятия, благодаря которым нефтяная промышленность остается на высоком уровне.
Бензин является одной из самых легких молекул из всех фракций нефти, поэтому, прежде чем получить бензин, нефть должна пройти несколько переработок, то есть из нее должно выработаться несколько видов фракций.
|
|
Первичная переработка включает в себя очищение нефти от солей и примеси воды. Для того, чтобы очистить нефть от солей, на резервуары с жидкостью воздействуют электрическим током, в результате возникает реакция оседания соли на дне резервуара и испарение воды.
Далее нефть начинают подвергать первичной термической обработке, в результате которой и выделяется бензин с низким октановым числом (около 40- 60). Данный вид бензина не подходит для двигателей транспорта, он как правило идет на экспорт, либо для дальнейшей переработки. После дальнейшего термического воздействия, такая фракция преобразуется уже в дизельное топливо, может использоваться для многих видов транспорта.
Чем меньше коксовых продуктов и серы при переработке нефти, тем выше октановое число, и, соответственно, качество бензина. Поэтому для повышения октанового числа бензина используют процессы каталитического крекинга и риформинга.
Суть процессов в максимальном расщеплении тяжелых молекул фракций нефти до более легких. При помощи данных процессов получают большую часть всего бензина, используемого на мировом рынке. В специальных реакторах, нефтяные фракции нагреваются до температуры примерно 500 градусов и преобразуются в легкие водородные молекулы при помощи катализаторов.
В качестве катализаторов используются многокомпонентные алюмосиликаты. Примерное время, затраченное на изготовление высококачественного высокооктанового бензина, около шести-семи часов.
Видео - как производят бензин:
|
Высококачественный бензин - это бензин чистый, без желтого оттенка, не мутный, без дополнительных примесей. Только после тщательной проверки и анализа, готовый высококачественный бензин отправляется на продажу.
Нефтеперерабатывающая промышленность не стоит на месте, пока развивается транспортная промышленность. С развитием транспорта увеличивается производство такого необходимого топлива как бензин. Все больше нефтеперерабатывающих предприятий делают акцент на улучшение техники и технологий выработки нефти для того, чтобы бензин соответствовал всем стандартам качества и был востребован на рынке.
Владимир Хомутко
Время на чтение: 4 минуты
А А
Как проходит процесс получения бензина из нефти?
Нефть является сложной смесью углеводородных соединений. В сыром виде она практически не применяется, и для того, чтобы получить нефтепродукты, пригодные для использования, её необходимо переработать. Суть заключается в разложении её на фракции и в дальнейшей их переработке.
Происходит переработка нефти с целью получения высококачественного топлива на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях, называемых НПЗ. Многим интересно было бы узнать, можно ли воспроизвести процесс получения бензина из нефти в домашних условиях и вообще, каким образом получают это топливо в современных условиях. Об этом мы и расскажем в этой статье.
Стоит сразу отметить, что помимо бензина из нефти получают еще много практически необходимых продуктов. К ним относятся дизельные моторные топлива, керосины, мазуты, смазочные и другие масла и многое, многое другое. Можно сказать, что это полезное ископаемое в современном мире используется со всей максимально возможной эффективностью.
Химически нефть на 80-85 процентов состоит из углерода и на 12-14-ть – из водорода. Остальное – это сернистые и азотистые соединения, немного кислорода и металлических примесей.
Углеводородные нефтяные соединения делятся на легкие и тяжелые, нафтеновые, парафиновые и ароматические, и так далее.
Нефть перегоняют в бензин с помощью целой серии химических температурных процессов. Так называемый прямогонный бензин получают путем прямой перегонки нефтяного сырья, и в дальнейшем полученные в результате этого технологического процесса фракции поступают на вторичную переработку, видов которой – достаточно много (каталитический риформинг, гидрокрекинг, каталитический и термический крекинг и так далее). Но – обо всем по порядку.
С помощью такой методики бензин начали получать на заре развития автомобилестроения. Сам процесс происходит в так называемых ректификационных колоннах, однако прямую перегонку можно осуществить и в домашних условиях, о чем мы поговорим несколько позднее.
Суть этого процесса заключается в том, что сырую нефти нагревают, и с постепенным повышением температуры она разделяется на фракции, имеющие различную температуру кипения.
Процесс может происходить как при атмосферном значении давления, так и в вакууме различной глубины.
В процессе ректификации из нефти при разных температурах испаряются летучие фракции, такие, как:
Полученные бензиновые и другие пары охлаждаются и конденсируются обратно в жидкое состояние.
Сразу оговоримся, что такой способ обладаем массой существенных недостатков. К ним относятся:
В настоящее время для получения бензина высокого качества используются другие, более совершенные методики. Наиболее популярными из них являются каталитический и термический крекинги.
Сразу оговоримся – в домашних условиях эти процессы воспроизвести нельзя, поскольку они достаточно сложны и требуют специального технологического оборудования. Чтобы не загружать вас сложной физико-химической терминологией, постараемся описать эти процессы, с помощью которых нефть перерабатывают в нефтепродукты, как можно более простым и понятным языком.
Суть любого крекингового процесса заключается в разложении нефтяных компонентов на составляющие под действием высоких температур и с применением катализаторов. Другими словами, сложные углеводородные соединения разлагаются на более простые, с меньшей молекулярной массой (например, бензины).
Несомненными достоинствами таких технологий являются:
Нередко крекинговые процессы в технологических линиях используют с другими современными технологиями – каталитическим риформингом, гидрокрекингом, изомеризацией и так далее. Все эти технологии преследуют одну цель – получение наиболее качественного топлива и увеличение глубины переработки нефтяного сырья.
Основным показателем, характеризующим качеством бензинового топлива, является его октановое число, показывающее детонационную устойчивость бензина.
Другими словами детонационные процессы можно описать таким образом: в камере сгорания двигателя образуется топливно-воздушная смесь, пламя в которой распространяется с огромной скоростью – от полутора до двух с половиной тысяч метров в секунду; если значение давления в процессе этого воспламенения слишком большое, то образуются дополнительные перекиси, увеличивающие взрывную силу (детонацию), что крайне негативно сказывается на состоянии поршневой группы.
В настоящее время наибольшее распространение получили бензины, чье октановое число – 92, 95 и 98 единиц.
Стоит сказать, что в процессе эксплуатации детонационные процессы в двигателе могут быть спровоцированы не только топливом низкого качества, но и неисправностями самого двигателя. Неверное положение заслонки дросселя, неправильно настроенное зажигание, обедненная горючая смесь, перегрев, наличие в топливной системе нагаров и другие неисправности – все это может вызывать детонацию.
Для повышения значения октанового числа используются многочисленные присадки.
Это могут быть алкилы, эфиры, спирты, а также присадки, которые повышают устойчивость топлива к замерзанию. Ранее наиболее популярной присадкой был тетраэтилсвинец, который хорошо повышал октановое число, но был вреден для экологии окружающей нас среды. Оседая в легких человека, он значительно повышал риск возникновения раковых заболеваний. В настоящее время от его применения практически отказались, используя экологически чистые виды присадок.
Производство бензина из нефти в домашних условиях
Для получения домашнего бензина идеально подходит самогонный аппарат. Проблема остается одна – где взять сырую нефть? Этот вопрос оставим без ответа, а суть процесса перегонки нефти такова:
- берется герметичная емкость, оборудованная сверху газоотводной трубкой и высокотемпературным термометром для измерения внутренней температуры среды в емкости;
- сырая нефть заливается в емкость, которую герметично закрывают крышкой (газоотводная трубка должна быть опущена в другую емкость);
- емкость с сырьем начинают нагревать (лучше всего использовать электрические нагревательные приборы, поскольку использование газа чревато воспламенением горючей нефтяной смеси и взрывом);
- вторая емкость ставится в холодное помещение, температура в котором должна быть примерно + 5 градусов Цельсия (если такого помещения нет, тогда газоотводную трубку необходимо охладить (например, с помощью льда);
- поскольку либо вторая емкость, либо трубка значительно холоднее проходящих через неё нефтяных паров, происходит их конденсация, и во вторую емкость стекает уже жидкий бензин.
Вот и весь процесс получения прямогонного бензина.
Напоминаем, что его качество будет очень низким, и без добавления присадок использовать его по назначению нельзя.
Уникальную горючую смесь, сегодня используют для приведения в движение автомобилей с установленным двигателем внутреннего сгорания. Впервые бензин появился на территории современной России в 1823 году. Тогда его начали производить на примитивных перегонных установках, больше похожих на самогонный аппарат.
После удачных попыток переработки и ряда уникальных экспериментов, в городе Моздок был открыт первый завод по изготовлению бензина, керосина и других продуктов нефтехимии. С того момента, началась стремительно развиваться нефтепромышленность и каждый желающий имел возможность заправить свой автомобиль высококачественным бензином. И при каждой заправке своего автомобиля, посмотрев на это уникальное топливо, задаешь себе вопрос: «Так как же делают бензин?»
Интересный факт : в конце 19 века в Европе был создан первый двигатель внутреннего сгорания. Его создатель Готлиб Даймлер в тот момент начал настоящую революцию, в результате которой мы можем видеть каждый день такое разнообразие автомобилей и средств передвижения.
Для производства бензина нужно из недр земли добыть чистую не загрязненную нефть . Для этого используют буровые установки и специальное оборудование, которое ее выкачивает на поверхность и заполняет цистерны для хранения. С помощью транспортных средств или трубопровода ее оправляют на специальный завод по переработке. Нефть проходит несколько этапов очистки и отделения от изначальной массы чистого высокооктанового бензина и других компонентов. В результате получают бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Готовый продукт отправляют для продажи во все уголки планеты.
Интересно:
Особенности Нового года в России
На каждом заводе по переработке нефти, имеются специальные резервуары, в которых сырье сохраняется до дня производства бензина. Специальный трубопровод заполняет емкости свежей нефтью из скважин и при полном ее наполнении откачивает на этап очистки.
Нефть поступает в специальный аппарат для предварительной очистки от сторонних включений. В сырье добавляют воду и аккуратно перемешивают до получения однородной массы. Через содержимое бака пропускают электричество, в результате чего соли оседают на дно. Во время воздействия электричества, нефть промывается водой и очищается от солей на 90%. Чистую нефть по трубопроводу перегоняют на этап атмосферно-вакуумной перегонки и каталитический крекинг.
В аппарате для атмосферно-вакуумной перегонки, сырая нефть под воздействием повышенной температуры нагревается до состояния кипения и разделяется на компоненты. В результате, получают прямогонный бензин, который отправляют на экспорт и сырье, для дальнейшей обработки. После полного разделения, с помощью специальной системы трубопровода, бензин перекачивают на временное хранение, а сырье в вакуумный блок. Кипящее сырье нагревается еще сильнее, чтобы получить светлые нефтепродукты пригодные для дизельного топлива. Для выделения 92 и 95 фракций, сырье отправляют на этап каталитического риформинга и крекинга.
По системе трубопровода, сырье поступает в аппарат каталитического риформинга. В нем происходит очистка от примесей и сторонних включений, в результате чего получают чистые фракции. Им присваивают октановые числа 95 или 92 и отправляют на этап смешивания. В другой части завода проводят процесс каталитического крекинга, в результате которого загрязненное сырье очищается от серы и сторонних включений. После полной очистки, жидкости с двух процессов смешивают и получают бензин.
Интересный факт : на одного человека на планете, на один день жизни уже добыто и переработано 2 литра сырой нефти, которую без проблем можно купить в виде бензина и заправить свой автомобиль.
В специальной лаборатории проверяют нефть, сырье с разных этапов производства и готовый бензин на качество.
Основные способы получения автомобильных топлив из нефти
Автомобильные топлива получают из нефти прямой перегонкой (первичный процесс) и деструктивными методами (вторичные процессы) ее переработки. Прямая перегонка всегда предшествует деструктивным методам переработки.
При деструктивных (химических) способах происходит изменение структуры и химического состава углеводородов, образующих нефть, а при прямой перегонке (физическом способе) нефть лишь разделяется на фракции (с определенными температурами кипения) без протекания химических реакций
Прямая перегонка нефти осуществляется в установке, представляющей собой комплекс сложных устройств, основными элементами которых являются трубчатая печь и ректификационная колонна.
В результате нагрева нефти до 330-350 °С образуется смесь паров нефти и неиспарившегося жидкого остатка, которая направляется в ректификационную колонну. В ректификационной колонне происходит разделение нефтяных паров на фракции-, составляющие тот или иной нефтепродукт; причем можно отобрать в одну группу фракции, у которых температура кипения отличается всего лишь на 5-8 °С.
Тяжелые фракции нефти, поступая в колонну в жидкой фазе, Уже в нижней ее части отделяются от паров и отводятся из нее в в аде мазута, а пары конденсируются на тарелках колонны. Чем в иже температура кипения фракций, тем выше в колонне они конденсируются.
Прямая перегонка нефти позволяет получить лишь 10-15% бензина, и только отдельные сорта нефти дают выход бензина до 20-25%, т. е. столько, сколько составляют ее фракции, выкипающие в пределах от 35 до 195 °С. Поэтому, для того чтобы обеспечить, например, Работу одного грузового автомобиля на прямогонно.м бензине в течение года, нужно переработать около 75-100 тыс. л. нефти. Для Увеличения выхода бензина и других светлых нефтепродуктов применяют деструктивные (химические) методы переработки нефти, при помощи которых можно также улучшить качество нефтепродуктов, в частности детонационную стойкость бензина.
Рис. 1. Схема нефтеперегонной установки: 1 - трубчатая печь; 2 - испарительная колонна; 3 - ректификационная колонна; 4 - до. полнительная колонна; 5 - насос; в - теплообменник; 7 - нодогрлзеотделитель
Крекинг является основным методом деструктивной переработки нефти. При крекинге происходит расщепление высокомолекулярных углеводородов и превращение их в низкомолекулярные легкокипя-щие углеводороды, пз которых состоят бензин и другие светлые нефтепродукты.
Крекинг может происходить под действием повышенных температур (470 - 540 °С) и давлении (20-70 кгс/см2)- термический крекинг или же под действием повышенной температуры (450- 500 °С), незначительного давления (до 1,5 кгс/см2), но в присутствии катализатора - каталитический крекинг. В обоих случаях пары сырья направляются в ректификационную колонну для разделения на фракции, как и при прямой перегонке. При термическом крекинге они поступают из нагревательной печи, пройдя испаритель, а при каталитическом - еще н реактор.
Проект первой в мире промышленной установки для крекинга нефти был разработан в 1891 г. русским инженером В. Г. Шуховым.
Легко расщепляются молекулы нефти, содержащие серу и кислород. По этой причине в бензинах термического крекинга находятся нежелательные сернистые и кислородные соединения. У бензинов, получаемых термическим крекингом, недостаточно высокие оюано-е число (не более 66-74)- основной показатель качества бензина п большое содержание непредельных углеводородов (до 30-40%). Из-за непредельных углеводородов бензин термического крекинга обладает плохой стабильностью и при хранении интенсивно окисляется и осмоляется. Поэтому на современных нефтеперегонных заводах термический крекинг не применяют. Каталитический крекинг является основным деструктивным методом получения бензинов.
Катализатор, направляя процесс в нужную сторону, способствует образованию изомерных предельных углеводородов (парафинов, ароматических), а также превращению части образовавшихся непредельных углеводородов в предельные.
Каталитический крекинг позволяет получнть бензин с октановым числом до 95. Сырьем для каталитическго крекинга обычно служат керосиновые, соляровые и газойлевые фракции прямой перегонки нефти.
Качество прямогонных бензинов (особенно полученных из сернистых нефтей) улучшается при их последующем каталитическом риформинге, являющемся одним из основных процессов современного нефтеперерабатывающего завода. Каталитический риформинг протекает в атмосфере водорода при температуре 480- 520 °С, давлении примерно 30 кгс/см2 и в присутствии алюмомолибденового катализатора (гидроформинг-процесс) или алюмоплатинового катализатора (платформинг-процесс),
Бензиновые фракции получают также из углеводородных газов методами полимеризации и алкилирования. Полимерные бензины, получаемые из газов, богатых олефиновыми углеводородами, имеют высокое октановое число, но обладают недостаточной химической стабильностью
Автомобильные топлива, полученные одним из указанных способов, должны быть очищены от органических (нафтеновых) кислот, непредельных углеводородов, смолисто-асфальтеновых веществ, сернистых соединений, а также подвергнуты стабилизации для повышения их химической и физической стойкости во время транспортирования, хранения и потребления.
Применяемые для очистки продукты обладают способностью взаимодействовать с нежелательными примесями (соединениями) и образовывать вещества удаляемне из топлива путем отстаивания или Другим способом.
Для снижения температуры застывания дизельное топливо подвергают депарафинизацин.
Повышение химической стабильности топлив осуществляется путем торможения процессов окисления непредельных углеводородов. К бензину добавляются специальные присадки, называемые антиокислителями (ингибиторами).
Такие ингибиторы, как параоксидифениламин, древестно-смоляной антиокислитель и другие, добавляются к бензину в сотых и тысячных его долях, но они увеличивают срок хранения бензина в несколько раз.
Повышение физической стабильности бензина достигается снижением содержания растворенных в нем газообразных и жидких углеводородов с высоким давлением паров, которые легко улетучиваются при его транспортировании и хранении. При этом изменяются фракционный состав, давление насыщенных паров, испаряемость и часто детонационная стойкость бензина.
Пары бензина пропускают через стабилизационные установки (ректификационные колонны), где происходит отделение газообразных углеводородов.
Для повышения детонационной стойкости бензинов к ним добавляют присадки.
Товарное топливо, т. е. то, которое поступает в автотранспортные предприятия, чаще всего представляет собой смесь из фракций, полученных несколькими способами переработки. В частности, бензин может представлять собой сложную смесь продуктов прямой перегонки, крекинга, каталитического риформинга, полимерных бензинов и высокооктановых изопарафиновых и ароматических компонентов.
К атегория: - Автомобильные эксплуатационные материалы
Было бы здорово, если бы для заправки автомобиля достаточно было выкачать нефть из земли, залить в бак, и поехать. На самом деле чтобы сырая нефть стало пригодным топливом для наших машин, ей предстоит пройти ряд химических трансформаций.
Об описании технического процесса производства бензина написаны тома литературы, и без специального образования их содержание не понять. Но мы остановимся на нескольких научно-популярных аспектах, чтобы понять до конца, как и из «черного золота» делают бензин.
Процесс производства бензина долгий и сложный. Без участия нефтеперерабатывающего завода никак не обойтись. На завод нефть попадает по-разному: это может быть как нефтепровод, если полезные ископаемые добываются в непосредственной близости. Или же транспортировка при помощи автомобильного и железнодорожного транспорта.
Сырая нефть, попав в стены заводы, перво-наперво обезвоживается и обессоливается. В резервуары добавляется вода, а потом подается электричество. После такого воздействия лишние соли опускаются на дно или оседают на стенках.
Следующий этап – нефть проходит атмосферно-вакуумную перегонку. После нее топливо будет рассортировано для производства разного класса топлива. В зависимости от температуры нагревания, что-то из этой партии станет бензином, что-то дизельным топливом, а какая-то часть превратиться в авиатопливо. Но это еще не тот бензин, который нам нужен для заправки авто. Этот прямогонный бензин в большинстве случаев идет на экспорт. А наш получится в процессе дальнейшей переработки нефти.
Нефть перерабатывают и очищают в гигантских специально сконструированных емкостях, способных выдержать ряд химических реакций. Так, например, для изготовления партии бензина не обойтись без каталитического риформинга и крекинга. После этих сложных физико-химических процессов бензин делится на фракции и получает свою октановую нумерацию. Это уже 92 или 95 или 98 марки бензина. Из сырья выделяются также газы, и дизельная фракция. Дальше запускается система очистки топлива от серы. Потом виды бензина смешивают еще с рядом компонентов, улучшающих качество с прок хранения. Проводят первые экспертизы и пробы.
Вкратце и не вдаваясь в подробности – это все. Стоит лишь добавить, что из одной тонны нефти после переработки в топливо превратиться около 72 процентов сырья. Из этого объема около 30 процентов станет дизельным топливом, около 35 процентов получится бензина, авиатопливо и газ получатся в объемах 11 и 6 процентов соответственно. Все остальное станет мазутом.
Большинство предприятий проходят постоянную модернизацию, поэтому на самих передовых из них за процессом можно наблюдать сидя перед монитором. Операторы и технологи, помимо прочего, тщательно следят за давлением в резервуарах, потому как недосмотр в этой части может привести к самым трагическим последствиям. Особое внимание уделяется качеству полученного продукта. После ряда экспертиз бензин, наконец попадает в резервуары для хранения и ожидает дальнейшей транспортировки.
