Нафта і способи її переробки

Нафта – природна суміш вуглеводнів, в основному алканів лінійного і розгалуженого будови, що містять в молекулах від 5 і більше атомів вуглецю, з іншими органічними сполуками, насамперед Поліароматичні вуглеводнями (т. Е. Вуглеводнями, в молекулах яких міститься кілька з’єднаних між собою бензольних кілець ).

Газоподібні і тверді компоненти нафти розчинені в її рідких складових, що і визначає її агрегатний стан.

Нафта – це чорна, а іноді темно-коричнева або бура густа масляниста (по-англійськи нафту так і називається oil – масло) рідина зі своєрідним запахом. Нафта нерастворима у воді. Щільність у неї менше, ніж у води, тому, потрапляючи в воду, нафту розтікається по поверхні, перешкоджаючи розчиненню кисню та інших компонентів повітря у воді. Тому в разі аварій перевозять нафту суден (танкерів) розливи нафти викликають загибель мікроорганізмів та інших водних мешканців, приводячи до екологічних катастроф (рис. 27).

Існують бактерії, здатні використовувати компоненти нафти в якості їжі, перетворюючи її в нешкідливі продукти життєдіяльності. Застосування таких культур бактерій є найбільш екологічно безпечним і перспективним шляхом боротьби із забрудненнями навколишнього середовища нафтою в процесі її видобування, транспортування і переробки.

Представляючи собою суміш різних речовин, нафта не має постійної температури кипіння. Кожен її компонент зберігає в суміші свої індивідуальні властивості, що й дозволяє розділити суміш на складові. Для цього нафта очищають від механічних домішок, сірковмісних органічних сполук і піддають фракційній перегонці, чи ректифікації.

У колону ректифікації надходить очищена нафту, нагріта в трубчастої печі до температури 320- 350 ° С.

Колона ректифікації має горизонтальні перегородки з отворами – тарілки (рис. 29), на яких відбувається конденсація фракцій нафти. На високих тарілках скупчуються більш легкокипящие фракції, на нижніх – висококиплячі. У такому промисловому процесі нафту поділяють такі фракції:

ректифікаційні гази – суміш низькомолекулярних вуглеводнів, переважно пропану і бутану (tкип <40 ° С);
газолінової фракцію (бензин) – вуглеводні складу від С5Н12 до C11H24 (tкип = 40-200 ° С); при більш тонкому поділі цієї фракції отримують газолін (петролейний ефір, tкип = 40-70 ° С) і бензин (tкип = 70-120 ° С);
лігроїнових фракцію – вуглеводні складу від С8Н18 до С14Н30 (tкип = 150-250 ° С);
гасову фракцію (гас) – вуглеводні складу від С12Н26 до С18Н38 (tкип = 180-300 ° С);
дизельне паливо – вуглеводні складу від C13H28 до C19H36 (tкип = 200-360 ° С).
Залишок перегонки нафти – мазут містить вуглеводні складу від С15Н32 до С50Н102. Перегонкою при зниженому тиску з мазуту отримують солярове масло (С18Н38-С25Н52), мастила (С28Н58-С38Н78), вазелін і парафін – легкоплавкі суміші твердих вуглеводнів. Твердий залишок перегонки мазуту – гудрон і продукти його переробки – бітум і асфальт використовують для виготовлення дорожніх покриттів.

Найбільш цінна фракція перегонки нафти – це бензин, який застосовується головним чином як паливо для автомобільних і авіаційних двигунів внутрішнього згоряння. Однак у процесі ректифікації його вихід становить не більше 18-20% від маси сирої нафти. Значно більше виходить лигроиновой і гасової фракцій, в яких містяться вуглеводні, що мають у середньому в два рази довшу вуглецевий ланцюг, ніж у бензині.

Чи можливо з гасу отримати бензин? Для цього необхідно розірвати довгі молекули вуглеводнів навпіл. Спосіб здійснення такого хімічного перетворення запропонував в 1891 р російський інженер В. Г. Шухов. При нагріванні вуглеводнів гасової фракції до температури 500-600 ° С молекула алкана розривається приблизно навпіл, утворюючи дві вуглеводню з коротшою вуглецевої ланцюжком /

Якість бензину визначається його детонаційної стійкістю, т. Е. Здатністю витримувати при високих температурах сильне стиснення в циліндрі двигуна без самовільного займання.

У двигунах внутрішнього згоряння запалення горючого походить від запальної свічки, що дає іскру в момент найбільшого стиснення поршнем суміші газів (рис. 30). Однак при стисненні суміші парів бензину і повітря вуглеводні нормальної будови утворюють речовини, що викликають передчасне займання, що призводить до швидкого зносу двигуна. Це явище називають детонацією.

Здатність граничних вуглеводнів до детонації залежить від будови алкана. Так, вуглеводні розгалуженого і циклічної будівлі здатні витримувати більш високу ступінь стиснення в порівнянні з лінійними молекулами.

Кількісним показником якості бензину є його октанове число. За початок відліку в октановим шкалою прийнята детонаційна стійкість гептана нормальної будови (октанове число 0), а за 100 – октанове число изооктана. Октанове число бензину, наприклад АІ-92, показує, що дане пальне має таку ж детонационную стійкість, як суміш 92% изооктана і 8% н-гептану.

Посилання на основну публікацію