ин – 120...240, керосин – 150...315, газойль – 230...360, соляр – 300...400.
Остаток после отгонки из нефти этих топлив, называемый мазутом, направляется
во вторую печь и используется в качест ве сырья для получения масляных
дистиллятов по аналогично й схеме.
Число фракций и интервалы их кипения могут изменяться в зависимости
от принятой схемы нефтепереработки (топливная, масляная, нефтехимическая)
с учетом выработки заданного ассортимента товар ных нефтепродуктов.
Рисунок
1 – Схема нефтеперегонной установки:
1 – трубчатая печь; 2 и 5 – ректификационные колонны; 3 – холодильники;
4 – конденсатор-газоотделитель; 6 – теплообменник; 7 – насос;
8 – испаритель ная колонка
Получаемые в результате прямой перегонки дистилляты являются, как
правило, только сырьем для получения товарных нефтепродуктов, которое
затем подвергают специальной очистке и смешению в соответ ствующих
пропорциях. При прямой перегонке нефти получается при мерно 10...12 %
бензина, 15...20 % керосина, 15...20 % дизельного топлива и около 50 %
мазута. Прямогонные нефте продукты обладают высокой химической стабильностью,
но имеют не достаточно высокий выход светлых нефтепродуктов
(бензина, керо сина, дизельного топлива).
Тяжелый остаток отгона – мазут, на долю которого приходится 50 %
сырья, используют как котельно-печное топливо или для произ водства
смазочных масел. Однако мазут можно использовать в качестве сырья для
получения светлых топлив. Для этого служат вторичные про цессы переработки
нефти.
К вторичным методам переработки нефти относят процессы химической
переработки тяжелых углеводородов нефти в легкие, т. е. полу чени е
6
Стр.6
углеводородных фракций, которые в нефти содержались в малых количествах.
При этом из мазута можно получить и бензин, и дизельное топливо.
Расщепление молекул тяжелых углеводородов на более легкие происходит
за счет термического или каталитического воздействия (рис. 2).
Этот процесс получил название крекинг-процесса. Слово «крекинг» означает
расщепление, раздробление. Если процесс осуществляется толь ко под
воздействием тепла и высокого давл ения, то его называют терми ческим
крекингом. Если процесс осуществляется, помимо того, и в присутствии
катализаторов, ускоряющих реакцию, то его называют каталитическим.
Катализаторы – это вещества, которые ускоряют или замедляют процесс,
изменяют его направление, но не участвуют в хими ческих превращениях.
Рисунок 2 – Принципиальная схема получения нефтяного топлива
7
Стр.7
Термический крекинг проводится при температуре 490...550 °С и давлении
4,9...6,9 МПа без доступа воздуха. Он увеличивает выход бензинов,
но не улучшает их качества. Бензины термического крекинга получаются
малостабильными, легко окисляются при хранении и обла дают невысокой
детонационной стойкостью.
Каталитический крекинг проводится при температуре 450. ..590 °С
и давлении 0,1...0,2 МПа в присутствии катализаторов. Каталитический
крекинг не только увеличивает количество бензина, но и значительно улучшает
его качество. Бензины обладают высокой детонационной стойкостью
и химической стабильностью.
Для улучшения качества через крекинг-установку пропускают и топливо
прямой перегонки. Этот процесс называют риформингом. Он ведется
при температуре 460...520 °С и давлении 0,98…0,47 МПа, выход бензинов
составляет 70...95 %. Бензины каталитического риформинга также обладают
высокой детонационной стойкостью и химической стабильностью.
В связи с изменением параметров современных двигателей значи тельно
повысились требования к качеству топлива для них, поэтому постоянно
совершенствуются и изменяются способы их получения. Для получения
разных сортов топлива высокого качества и его компонентов широкое распространение
получают и другие вторичные процессы, ве дущие к изменению
структуры углеводородов, как, например: платформинг, гидроформинг,
алкилирование, ароматизация, изомериза ция и другие.
Топливные дистилляты, полученные прямой перегонкой нефти, нельзя
использовать непосредственно как товарное топливо, так как при перегонке
нефти из нее не удаляются смолисто-асфальтовые ве щества, сернистые
соединения, органические кислоты и другие нежела тельные примеси, ухудшающие
качество топлива. Смолисто-асфальтовые вещества увеличивают
нагароотложение на деталях; сернистые соедине ния и кислоты влияют на
коррозию и износ деталей; непредельные уг леводороды снижают стабильность
топлив. Поэтому для получения топ лива с необходимыми эксплуатационными
свойствами дистилляты очищают от нежелательных компонентов,
используя как химические, так и физические методы очистки.
Химическая очистка – очистка нефтепродуктов серной кислотой, щелочью,
солями и поглотительными растворами, которые вступают в химические
реакции с вредными соединениями. Образовавшиеся при обработке
продукты реакции удаляют из дистиллятов промывкой во дой и водными
растворами щелочи с последующим отстаиванием.
Физическая очистка – это очистка нефтепродуктов специальными
адсорбентами (поглотителями) и растворителями, которые адсорбируют
вредные соединения или растворяют их. Очистка адсорбентами, в качестве
которых используют твердые вещества с тонкой пористой структурой
8
Стр.8
(активированный уголь, силикагель, различные глины), основана на избирательном
поглощении определенных соединений, находящихся в очищаемом
продукте. Смолистые, сернистые и азотистые вещества собираются
на пористой поверхности адсорбента и их удаляют вместе с ним.
Адсорбционная очистка ведется путем фильтрования паров топлива через
определенный слой адсорбента, расход которого составляет 1...2 % от массы
топлива.
Удаление из нефтепродуктов серы и сернистых соединений наиболее
эффективно в присутствии катализаторов, которые способствуют образованию
сероводорода, легко удаляемого из дистиллята. На этом принципе
основан наиболее прогрессивный способ очистки – гидроочист ка (гидрогенизационная
очистка, или очистка водородом). При высоких давлениях
и температуре водород, смешанный с парами дистиллята, соединяется
с содержащейся в них серой, образуя сероводород, кото рый затем удаляют
щелочью. Попутно очищаемый дистиллят освобождается и от других кислородных
и азотистых соединений. Гидроочистку наиболее широко применяют
при производстве дизельных топлив. Она позволяет значительно
увеличить выпуск малосернистого дизельного топлива, которое необходимо
для работы высокофорсированных ди зелей.
Топливные дистилляты, получаемые вторичными методами переработки
нефти, содержат большое количество малостабильных непредельных
углеводородов. Химическую стабильность этих топлив повышают
добавлением к ним специальных присадок – антиокисли телей.
Перечисленные методы очистки применяют в различных комбина циях
в зависимости от способа получения нефтепродуктов, их назна чения, наличия
нежелательных примесей и требований к глубине очистки.
Топливо необходимого качества и назначения готовят путем сме шивания
нескольких составных частей и дистиллятов с добавлением в смесь различных
присадок и добавок, учитывающих качество. Преобладающий по качеству
дистиллят называют базовым, или основным, соотношение которого
должно быть таким, чтобы топливо отвечало техническим условиям или
стандартам.
2 Способы получения жидких масел
Смазочные масла состоят из основы (базового масла) и присадок, на
долю которых приходится 3...10 % (в отдельных случаях до 20 %). Исходным
сырьем для получения смазочных масел является мазут – остаток от прямой
перегонки нефти, который подвергают дальнейшей обработке (рис. 3).
Масла получают перегонкой мазута на установках с трубчатой печью и рек9
Стр.9
тификационной колонной. Однако в отличие от прямой перегонки нефти,
которую ведут при атмосферном давлении, мазут разделяют на масляные
фракции под вакуумом. В вакуумной рек тификационной колонне мазут
разделяется на фракции с различным уровнем вязкости (масляные дистилляты).
Перегонка под вакуумом предупреждает разложение мазута, облегчает
отгон масляных фракций и позволяет снизить температуру нагрева до
420...430 °С.
При полном отгоне из мазута масляных фракций остается гудрон, используемый
для дорожных и строительных покрытий. Если отгоняют
только маловязкие фракции, то остается полугудрон – смесь вязких углеводородов
с асфальто-смолистыми веществами. Масляные дистилляты
и полугудрон являются основными компонента ми, из которых получают
смазочные масла.
Смазочные масла, полученные непосредственно из дистиллятов, называют
дистиллятными маслами. Смазочные масла, полученные из полугудрона,
на зывают остаточны ми. Для получения базового масла с необходимым
уровнем вязкости в некоторых случаях дистиллятные и остаточные
масла смешивают в оп ределенных пропорциях. Эти масла называют смешанными.
При этом с ледует иметь в виду, что масляный дистиллят и дистиллятное
масло – это названия дв ух разных продуктов. Масляный дистиллят
– это неочи щенное масло, полупродукт, а дистиллятное масло – очищенное
масло, готовое к применению.
Масляные дистилляты и полугудрон, кроме углеводородов, содер жат
различные вредные вещества: асфальто-смолистые вещества, кисло ты,
сернистые соединения и другие нежелательные примеси, ухудшаю щие качество
масла. Товарные масла получают только после удаления всех этих
примесей.
Существуют различные способы очистки масла: селективная, кислотно-контактная,
деасфальтизация, депарафинизация и другие.
Селективная очистка – наиболее совершенный и распростра ненный
способ очистки. Суть ее в следующем. Продукты перегонки ма зута обрабатывают
селективными (избирательными) растворителями, растворяющими
вещества, наличие которых нежелательно. После от стоя в резервуаре образуются
два слоя: внизу собирается растворитель с нежелательными примесями
масла (экстракт), а вверху – очищенное масло (рафинат). Растворители
подбирают в зависимости от того, какие вещества необходимо удалить из
масла.
Кислотно-контактная очистка – обработка масляных дис тиллятов
серной кислотой для извлечения из них смолистых веществ с последующей
промывкой раствором щелочи с целью удаления остат ков серной кислоты.
10
Стр.10