Учебное пособие. Тортбаева Д Уч пособие. Учебное пособие для студентов специальностей 5В071300 Транспорт, транспортная техника и технологии

• Название: Учебное пособие для студентов специальностей 5В071300 Транспорт, транспортная техника и технологии
• Анкор: Учебное пособие
• Дата: 06.01.2020
• Размер: 4.3 Mb.
• Имя файла: Тортбаева Д Уч пособие .doc
• Тип: Учебное пособие; #102881
• страница: 5 из 27

Очищенные топливные фракции в дальнейшем, как правило, сме­шивают с продуктами более глубокой переработки нефти.

В заклю­чение качество полученных смесей может повышаться с помощью присадок. Присадками называются вещества, введение неболь­ших количеств которых (не более 15%) в тот или иной материал улучшает одно или несколько его свойств. Следовательно, приве­денные на рис. 1 фракции надо рассматривать как основные компо­ненты указанных на схеме топлив.

1.4 Получение бензинов крекинг-процессами, риформингом и

синтезом из углеводородных газов
Крекинг-процесс, или просто крекинг, что в переводе с английского означает расщепление, является разновидностью хи­мических методов переработки нефтепродуктов, в которых преобла­дающими реакциями являются реакции расщепления вы­сокомолекулярных углеводородов. Основное назначение крекинга состоит в том, чтобы из тяжелых нефтепродуктов (например, мазу­та) в процессе расщепления получить побольше бензина, который преимущественно состоит из углеводородов с числом атомов угле­рода от 5 до 12.
Идею крекинг-процесса можно показать на примере расщепле­ния нормального гексадекана (цетана) C₁₆H₃₄, температура плавле­ния которого +18°С и температура кипения +287°С. Для осущест­вления этого процесса необходимы следующие условия: температу­ра 500—550° С и давление около 50 кгс/см<sup>2


цетан и-октан и-октен</sup>

t_кип =287^оС t_кип =126^оС t_кип =123^оС
Из цетана, входящего в состав керосина и дизельных топлив, получены продукты расщепления, сходные по своим свойствам с углеводородами, образующими бензин. Таким образом, цель до­стигнута: крекинг тяжелых нефтепродуктов обеспечивает увели­чение ресурсов бензина. Однако в продуктах расщепления появляются олефины, которые в обычных условиях довольно легко окисляются с образованием смол, в значительной степени раство­римых в углеродах. В результате бесцветные бензины, полученные крекинг-процессом и называемые крекинг-бензинами, при хранении окрашиваются в желтый цвет, переходящий по мере роста концентрации растворенных смол в светло-коричневый. Так как в топливах для двигателей не допускается содержание смол выше предельных норм, то поэтому в крекинг-бензины на нефтеперерабатывающих заводах добавляют специальные антиокислители (ингибиторы), резко снижающие темп окисления (осмоления) топлив при хранении. Рассмотренный процесс, получивший наименование термическо­го крекинга, постепенно вытесняется более совершенным катали­тическим крекинг-процессом.
Первые опыты разложения тяжелых углеводородов с катализаторами были проведены русскими химиками еще в 80-х годах Х1Х в, а каталитический крекинг на заводской установке (катализатор AlCl₃) впервые был осуществлен в России Н. Д. Зелинским (1919 г.). В качестве сырья при каталитическом крекинге (рис. 4) используют газойлевую и соляровую фракции, получаемые при прямой перегонке нефти, которые нагревают до температуры 450...525 °С под давлением 0,15 МПа в присутствии алюмоселикатного катализатора, который ускоряет процесс расщепления молекул сырья и изомеризует продукты распада, превращая их в изопарафиновые и ароматические углеводороды. При этом количество олефинов снижается до 9... 10 %, а октановые числа получаемых бензинов, измеренные по моторному методу, равны 78...85.Сейчас в качестве катализатора применяются только синтетические алюмосиликаты, содержащие 75—80% Si0₂ и 10—25% Al₂О₃. Каталитический крекинг в отличие от термического осущест­вляется при более мягких условиях (температура 450—500°С, дав­ление около 1,5 кгс/см²). При этом катализатор не только уско­ряет процессы расщепления молекул сырья, но и изомеризует про­дукты распада, превращая их в конечном итоге в желательные изопарафиновые и ароматические углеводороды. Несмотря на изомеризующее действие катализатора в бензиновых фракциях ката­литического крекинга все же сохраняется 9—10% олефинов, нуж­дающихся в стабилизации с помощью ингибиторов.


Рис. 4 Принципиальная схема каталитического крекинга:

1 — печь для нагрева сырья; 2 — испаритель; 3 — бункер с катализатором; 4 — реактор; 5 — регенератор; 6 — ректификационная колонна; 7 — газосепаратор
Сырьем для крекинга служат нефтепродукты, начиная от масляных фракций нефти и кончая гудроном, которым называют остаток от мазута после извлечения из последнего ряда смазочных масел. Осуществляя крекинг такого сложного по составу сырья, в заводских условиях получают смесь колоссального количества углеводородов, которая может быть названа искусственной нефтью. Как и при­родную нефть, эту смесь подвергают разгонке, выделяя из нее крекинг-газы, кре­кинг-бензин, крекинг-керосин и более тяжелые фракции. Выход целевого продук­та— крекинг-бензина, прошедшего необходимую очистку, колеблется в зависимости от типа крекинга и вида сырья от 20 до 40%. Остаток от этой разгонки называется крекинг-мазутом, который используется как котельное топливо. Главный компонет высококачественных бензинов (например, АИ-93) получается каталитическим риформингом. Основным назначением этого процесса, является улучшение химического состава бензиновых фракций, извлекаемых из нефти при ее разгонке. В результате из этих фракций получается риформинг-бензин, в составе которого преобладающими становятся очень цен­ные (высокооктановые) ароматические углеводороды. Каталитический риформинг осуществляем при температуре порядка 500°С и под давлением около 20 кгс/см² в присутствии либо молибденового (гидрофор­минг), либо платинового (платформинг) катализатора. Второй процесс как более удобный и безопасный в значительной степени вытеснил первый. В качестве сырья для платформинга применяют бензиновые фракции нефти с пределами ки­пения от 60 до 180° С. В результате отщепления водорода от содержащихся в сырье шестичленных нафтенов и парафинов (дегидрирования), а также превращения последних после потери водорода в производные бензола (дегидроциклизации) получается ста­бильный, высокооктановый сильно ароматизированный (содержащий 65—75% ароматических углеводородов) риформинг-бензин. Из газообразных углеводородов, получающихся при крекинге, а также содержащихся в природных горючих газах, можно синте­зировать высококачественные компоненты топлив для двигателей и множество других синтетических материалов.