Химия. Нефть и ее переработка

Природные источники углеводородов Нефть, и способы ее переработки

вопросы:

1- Нефть (физические свойства)

2- Фракционная перегонка

3- Крекинг

4- Явление детонации

приготовил Ефимов Павел группа 66-ТМ

Нефть (физические свойства)

• Нефть – природная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвленного строения, содержащих в молекулах от 5 и более атомов углерода, с другими органическими соединениями, прежде всего полиароматическими углеводородами (т.е. углеводородами, в молекулах которых содержится несколько соединенных между собой бензольных колец).
• Нефть – это черная, а иногда темно-коричневая или бурая густая маслянистая жидкость со своеобразным запахом. Нерастворима в воде. Плотность у нее меньше воды (поэтому попадая в воду, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода и других компонентов воздуха в воде. Поэтому в случаи аварии перевозящих нефть судов (танкеров) разливы нефти вызывают гибель микроорганизмов и других водных обитателей, приводя к экологическим катастрофам).

Представляя собой смесь различных веществ, нефть не имеет постоянной температуры кипения. Каждый её компонент сохраняет в смеси свои индивидуальные свойства, что и позволяет разделить смесь на составляющие. Для этого нефть очищают от механических примесей, серосодержащих органических соединений и подвергают фракционной перегонке, или ректификации.

Фракционная перегонка

Фракционная перегонка, или ректификация – это физический способ разделения смеси компонентов, основанный на различии их температур кипения.

Фракционную перегонку осуществляют на нефтеперегонных заводах в специальных установках – ректификационных колоннах, в которых повторяются циклы испарения и конденсации жидких веществ, содержащихся в нефти.

Установка состоит из 2 частей:

1- трубчатая печь (где нагревается в специальном змеевике поступающая нефть).

2- рефтикационная колонна.

Схема установки ректификационной колонны

В ректификационную колонну поступает очищенная нефть, нагретая в трубчатой печи до температуры 320-350 градусов.

Ректификационная колонна имеет горизонтальные перегородки с отверстиями – тарелки, на которых происходит конденсация фракций нефти. На высоких тарелках скапливается более легкокипящие фракции, на нижних высококипящие. В таком промышленном процессе нефть разделяют на следующие фракции:

Название переработочного вещества

Углеводороды

1- Ректификационные газы

Градусы по Цельсию, или температура кипения.

Низкомолекулярные соединения

2- Газолиновая фракция (бензин)

3- Лигроиновая фракция

Пропан и бутан

( t

УВ состава от C 5 H 12 до C 11 H 24

4- Керосиновая фракция (керосин)

УВ от C 8 H 18 до C 14 H 30

(t = 40-200 С)

5- Дизельное топливо

Газолин (t = 40-70 С)

t = 150-250 C

УВ от C 12 H 26 до C 18 H 38

6- Масла (соляровое, смазочное)

УВ от C 13 H 24 до C 19 H 36

Бензин (t = 70 – 120 С)

t = 200-360 C

t= 200-360 C

Мазут

УВ от C 15 H 38 до C 25 H 52

-

• 1. Атмосферная перегонка Атмосферная перегонка предназначена для отбора  светлых нефтяных фракций  - бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки - мазут.  Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в  ректификационной колонне  - цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены  контактные устройства (тарелки) , через которые пары движутся вверх, а жидкость - вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны. 

Крекинг - процесс термиеского расщепления УВ

Крегинг – это разложение высокомолекулярных УВ (мазут) до низкомолекулярных. Впервые был осуществлен в 1891 году, русским инженером Шоковым.

Он делится на 2 типа:

1- Термический – при более высокой температуре.

2- Каталитический – при более низкой температуре но в присутствии катализатора.

Явление детонации

При сжатии смеси паров бензина и воздуха углеводороды нормального строения образуют вещества, вызывающее преждевременное воспламенение - это явление называется детонацией .

Способность предельных углеводородов к детонации зависит от строения алкана. Так, углеводороды разветвленного и циклического строения способны выдержать более высокую степень сжатия по сравнению с линейными молекулами.

Переработка нефти

• Основными продуктами переработки нефти являются бензин, керосин, лигроин,  соляровое масло  и  смазочные масла . 
• В   первый период  развития нефтеперерабатываюш ей промышленности основным продуктом переработки нефти был керосин, применявшийся для освещения, бензин же и мазут вследствие отсутствия сбыта и большой огнеопасности считали

Переработка Бензина

• Основным продуктом переработки нефти является бензин его выход вначале увеличивается по мере  повышения температуры , так как происходит разложение малоустойчивых  тяжелых углеводородов  с  образованием более  легких, входящих в  состав бензина . Однако при  дальнейшем повышении  температуры происходит  распад легких  углеводородов с  образованием газов .  Таким образом , существует  оптимальная температура  , при которой обеспечивается  максимальный выход  бензина 

• Бензин является одним из основных продуктов переработки нефти.  Малый выход  его при  прямой перегонке нефти  послужил причиной  широкого применения   химических методов переработки нефти , обеспечивающих  больший выход  бензина. Кроме того,  химические методы  дают возможность улучшать состав и свойства получаемых  продуктов переработки нефти  и нефтепродуктов.      Бензин является одним из основных продуктов переработки нефти.  Малый выход  его при  прямой перегонке нефти  послужил причиной широкого  применения химических методов  переработки.

Переработка Керосина

• Во  второй половине  XIX в. основным продуктом переработки нефти являлся керосин, который шел,  главным образом , на освещение. По  мере развития  нашей  нефтяной промышленности  на Кавказе керосиновое освещение стало  широко применяться  не только в городах, но и в селах, и Д. И. Менделеев подробно  рассматривает вопрос  о применении в быту  безопасных осветительных  масел и керосина, освобожденного от  легких фракций  во избежание взрывов. Однако уже в то время Д. И. предвидел  большое значение   нефтяных продуктов  для развития  двигателей внутреннего сгорания  и получения из нефти не только топлива, но и смазочных масел. Д. И. Менделеев в своей книге о поездке в США подробно описывает  устройство нефтяного  двигателя Брайтона и отмечает преимущества  нефтяного двигателя  перед  паровой машиной . В связи с этим Д. И. уделял большое внимание вопросу более глубокой  химической переработки нефти  и, в частности, лучшего использования  тяжелых фракций нефти , остающихся  после отгонки  керосина.