Нефть
ля приёма продуктов перегонки выстраиваются
целые городки резервуаров.
Нефть состоит из смеси различных веществ (главным образом углеводородов) и
потому не имеет определённой точки кипения. На трубчатках нефть подогревают
до 300-325о. При такой температуре более летучие вещества нефти
превращаются в пар.
Печи на нефтеперегонных заводах особые. С виду они похожи на дома без
окон. Выкладываются печи из лучшего огнеупорного кирпича. Внутри, вдоль и
поперёк, тянутся трубы. Длина труб в печах достигает километра.
Когда завод работает, по этим трубам с большой скоростью – до двух метров
в секунду – движется нефть. В это время из мощной форсунки в печь
устремляется пламя. Длина языков пламени достигает нескольких метров.
При температуре 300-325о нефть перегоняется не полностью. Если температуру
перегонки увеличить, углеводороды начинают разлагаться.
Нефтяники нашли способ перегонки нефти без разложения углеводородов.
Вода кипит при 100о тогда, когда давление равно атмосфере, или 760 мм. рт.
ст. Но она может кипеть, например, и при 60о. Для этого надо лишь понизить
давление. При давлении в 150 мм термометр покажет всего 60о.
Чем меньше давление, тем скорее закипает вода. То же самое происходит с
нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферного давления кипят только
при 500о. Следовательно, при 325о эти углеводороды не кипят.
А если снизить давление, то они закипят и при более низкой температуре.
На этом законе основана перегонка в вакууме, т. е. при пониженном
давлении. На современных заводах нефть перегоняется или под атмосферным
давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двух частей –
атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называются атмосферно-
вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты: бензин,
лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум. Неиспарившихся
частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем при атмосферной.
Дружнее происходит испарение нефти, когда в установку вводится пар.
Сложна и интересна работа ректификационной колонны. В этой колонне
происходит не только разделение веществ по их температурам кипения, но
одновременно производится дополнительное многократное кипячение
конденсирующейся жидкости.
Колонны делаются очень высокими – до 40 м. Внутри они разделяются
горизонтальными перегородками – тарелками – с отверстиями. Над отверстиями
устанавливаются колпачки.
Смесь углеводородных паров из печи поступает в нижнюю часть колонны.
Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизу колонны подаётся перегретый
пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток и увлекает с собой все
лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонны стекает
освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а пары
одолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.
Сначала превращаются в жидкость пары с высокими температурами кипения. Это
будет соляровая фракция, которая кипит при температуре выше 300о. Жидкий
соляр заливает тарелку до отверстий. Парам, идущим из печи, теперь
приходится пробулькивать через слой соляра.
Температура паров выше температуры соляра, и соляр снова кипит.
Углеводороды, кипящие при температуре ниже 300о, отрываются от него и
летят вверх колонны, на секцию керосиновых тарелок.
В соляре, выходящем из колонны, поэтому нет бензина или керосина.
В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённых на секции. Через все тарелки
проходят пары, на каждой они пробулькивают через слой сконденсировавшихся
паров и в промежутках между ними встречают падающие с верхней тарелки капли
лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата.
В колонне непрерывно идёт сложная, кропотливая работа. Углеводороды
собираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы
углеводородов в колонне имеются свои секции и свой выход.
Углеводороды сгруппируются в своей секции только тогда, когда в них не
будет углеводородов других температур кипения.
Когда они соберутся вместе, они из колонны выходят в холодильник, а из
холодильника – в приёмник.
Из самых верхних секций колонны идёт не бензин, а пары бензина, так как
температура вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина.
Пары бензина идут сначала в конденсатор.
Здесь они превращаются в бензин, который направляется также в холодильник,
а затем в приёмник.
Крекинг
Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение
Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех
бензинов получается на крекинг-заводах.
Наши нефтяники часто рассказывают о судебной тяжбе двух американских фирм.
Около двадцати пяти лет назад американская фирма Кросса обратилась в суд с
жалобой на то, что фирма Даббса присвоила её изобретение – крекинг. Фирма
Кросса требовала с фирмы Даббса большую сумму денег за “незаконное”
использование изобретения.
Суд встал на сторону Кросса. Даббсу приходилось совсем плохо.
Выручил Даббса адвокат. На суде адвокат заявил:
- Крекинг изобретён не Кроссом, а русским инженером Шуховым.
Шухов тогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы и спрашивают:
- Чем вы докажете, что крекинг изобретён вами?
Шухов вынул из стола документы и предъявил американцам. Из документов было
ясно, что Шухов свой крекинг запатентовал за тридцать лет до тяжбы Кросса с
Даббсом.
Аппаратура крекинг-заводов в основном та же, что и заводов для перегонки
нефти. Это – печи, колонны. Но режим переработки другой. Другое и сырё.
Слово “крекинг” означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды не
перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся при более высоких
температурах (до 600о), часто при повышенном давлении.
При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на
более мелкие.
Мазут густ и тяжёл, его удельный вес близок к единице. Это потому, что он
состоит из сложных и крупных молекул углеводородов.
Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородов
раздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и
составляются лёгкие нефтяные продукты - бензин, керосин.
Мазут – остаток первичной перегонки. На крекинг-заводе он снова
подвергается переработке, и из него, так же как из нефти на заводе
первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.
При первичной перегонки нефть подвергается только физическим изменениям.
От неё отгоняются лёгкие фракции, т. е. отбираются части её, кипящие при
низких температурах и состоящие из разных по величине углеводородов. Сами
углеводороды остаются при этом неизменёнными.
При крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение
углеводородов. В аппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические
реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы.
Одним из таких катализаторов является специально обработанная глина. Эта
глина в мелком раздробленном состоянии – в виде пыли – вводится в
аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном и газообразном
состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на их поверхности.
Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором. Этот вид
крекинга теперь широко распространяется.
Катализатор потом отделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим
путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор – в свои резервуары,
где его свойства восстанавливаются.
Катализаторы – крупнейшее достижение нефтепереработки.
На крекинг-установках всех систем получают бензин, лигроин, керосин, соляр
и мазут.
Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и
обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в
результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества
бензина.
Список используемой литературы: “Книга для чтения по химии (часть вторая)”
Авторы: К. Я. Парменов, Л. М. Сморгонский, Л. А. Цветков.
| |  скачать работу |
Нефть |
