Основні способи переробки нафти
Автомобільні палива, мастила та спеціальні рідини є продуктами переробки нафти. Перед переробкою нафту очищають від механічних домішок зневоднюють і знесолюють, після чого переробляють прямою перегонкою або деструктивними методами (вторинні процеси зі зміною структури вуглеводнів).
Схема поділу нафти на фракції різними способами переробки показано на рис. 1. На малюнку вказані середні температури википання одержуваних продуктів.
На нафтопереробних заводах переробка нафти ведеться в установках безперервної дії, де здійснюються одночасно процеси атмосферної перегонки нафти та вакуумної перегонки мазуту. При нагріванні нафти першими закипають і випаровуються найлегші вуглеводні, які відбираються і використовуються як зріджені гази і бензин. Потім закипають важчі вуглеводні, з яких отримують лігроїн, гас і дизельні палива. Наприкінці прямої перегонки залишаються найважчі вуглеводні, що утворюють мазут.
Мал. 1. Схема поділу нафти на фракції
Пряма перегонка відбувається за наступною схемою (рис. 2). У трубчастій печі нафта нагрівається до певної температури і надходить у колону ректифікації, де переходить в пароподібний стан і розділяється на ректифікаційних тарілках на окремі фракції.
Тарілки є перфорованими пластинами з патрубками і ковпачками. Через них легкі вуглеводні в пароподібному стані проходять у верхню частину колони, а важчі конденсуються і стікають на тарілки, розташовані нижче. Таким чином, на кожну тартику ректифікації знизу надходять пари вуглеводнів, а зверху на ній вже знаходяться вуглеводні в рідкій фазі, які можуть бути відібрані відповідноз їхньою температурою конденсації через систему теплообмінників. Так, фракції бензинів відбираються за температур від 30 до 200 °С, гасів — від 150 до 300, дизельних палив — від 200 до 300, мазутів — вище 350 °С.
Мал. 2. Схема установки для перегонки нафти і мазуту: 1 - трубчаста піч, 2 - колона ректифікації, 3 - ректифікаційні тарілки, 4, б-теплообмінники, 5 - вакуумна колона
Пряма перегонка є першою частиною глибшого процесу переробки нафти. Після відбору фракцій, що киплять при температурах до 300°С, мазутні фракції, що залишилися, піддають вторинній переробці у вакуумній колоні, в результаті чого відбувається розщеплення великих молекул вуглеводнів на більш дрібні з отриманням масляних дистилятів - солярових, веретенних, машинних і циліндрових. Машинні дистиляти є основою отримання автомобільних масел.
Для збільшення виходу з нафти світлих нафтопродуктів (бензину, дизельного палива) газойлеві фракції та гудрон піддають також вторинним процесам переробки, які називають крекінгами. У перекладі з англійської слово "крекінг" означає розколоти, розщеплювати. Стосовно процесу переробки нафти крекінг представляє процес розщеплення високомолекулярних вуглеводнів на низькомолекулярні типи бензинів. Процеси крекінгу дозволяють одержувати до 75% бензину з нафти. У нафтопереробній промисловості застосовують нині термічний і каталітичний крекінги.
Термічний крекінг - це технологічний процес, в якому використовується дія високої температури (470-540 ° С) і тиск 2,0-7,0 МПа для розщеплення молекул важких вуглеводнів мазутних фракцій на легші, що входять до складу газу, бензину, гасу та ін. При термічному крекінгу з мазуту вдаєтьсяотримати до 40% бензинових фракцій, проте бензини термічного крекінгу містять значну кількість ненасичених вуглеводнів, що погіршує їх хімічну стабільність.
Більш досконалим процесом, що дозволяє отримувати високоякісні нафтопродукти, є каталітичний крекінг.
Каталітичний крекінг - процес перетворення висококиплячих фракцій (газойлю, мазуту) на високооктанові компоненти бензинів, що протікає при температурі 450-500 ° С, тиску, близькому до атмосферного, і в присутності каталізатора, що прискорює розщеплення молекул вихідної сировини.
Різновидом каталітичного крекінгу є гідрокрекінг, який дозволяє розщеплювати навіть важкі молекули гудрону під тиском водню та у присутності нових ефективних каталізаторів. Вихід світлих нафтопродуктів із нафти під час використання гідрокрекінгу можна довести до 90%.