Metode pentru producerea de combustibili

Principiile de obținere a combustibililor

Prepararea combustibililor pentru motoare cu ardere internă - un proces complex care implică prepararea componentelor sale primare, amestecarea lor și aditivi pentru îmbunătățirea indicatorilor de calitate de mărfuri, în conformitate cu cerințele standardelor. combustibil, brut original a fost în mod tradițional de ulei.

Există două grupe de metode de rafinare, în scopul de a obține combustibili și lubrifianți: I) mijloace care nu modifică hidrocarburile individuale; 2) metode de descompunere termică catalitică a hidrocarburilor individuale.

Primul grup include procese de distilare directă, adică. E. Separarea uleiului în fracțiuni individuale, în funcție de punctul lor de fierbere. Distilarea uleiului (distilare) - un proces necesar pentru fracțiuni naturale benzină, motorină și alte fracțiuni conținute în ulei.

În funcție de depozit de petrol conține 10-15% fracțiuni de benzină 15-20% din combustibil cu jet, motorină 15-20% și păcură aproximativ 50%, care, la rândul său, este o materie primă pentru prepararea diferitelor lubrifianți.

Al doilea grup include procesele de priitsip ulei de reciclare care se bazează pe descompunerea termică a hidrocarburilor individuale pot crește în mod semnificativ randamentul de benzină și alte fracțiuni petroliere, îmbunătățirea indicatorilor de calitate (knock rezistență, stabilitate chimică și așa mai departe.).

Prin reciclare metode includ cracare termică și catalitică, de reformare catalitică, piroliză, hidrocracare, alchilare, etc.

Luați în considerare modalități de rafinare mai detaliat.

Primar (direct) de prelucrare

Toate moderne instalațiile petroliere au secțiunea de prelucrare primară. Sarcina lor - să împartă uleiul în fracțiuni separate. În acest scop, un set complex de mașini automate.

Fracțiunile cu punct de fierbere de până la 330-350 ° C, sunt alocate instalațiilor de presiune atmosferică. Astfel de plante sunt numite atmosferice. Distilat din fracțiunile de petrol cu ​​punct de fierbere la o temperatură mai ridicată, la presiunea atmosferică, este imposibil, deoarece în aceste condiții are loc o descompunere a hidrocarburilor (cracare) începe mai devreme decât uscată lor de fierbere.

Pentru fracționare mai profundă, t. E. Selecția fracțiunilor de petrol, presiunea este scăzută la plante 4--6 kPa. In acest hidrocarburi de temperatură care permite distilarea ulterioară (distilare) cu punct de fierbere scăzut, și de a primi nu numai combustibil, ci și fracțiuni petroliere. Astfel de plante sunt numite vacuum. Combinate într-un singur set de instalații atmosferice și vid sunt numite unitate atmosferica vid "

Următoarele fracții sunt alocate secțiuni atmosferice:

1) de gaz de hidrocarburi petroliere;

2) fierbere benzină în intervalul 35-205 ° C;

4) diesel (180-360 cc).

Uleiul rămas este alimentat în secțiunea de vid în care vidul este fracționat în ulei greu ușoare, medii și mari. În cazul în care uleiul este destinat utilizării drept combustibil cazan, numai o fracțiune a fost îndepărtată. După distilarea fracțiunilor distilate de păcură sau lubrifiant de combustibil a cazanului este gudron. Tar deja la 30-40 ° C se intareste pentru a forma o masă solidă. Este folosit ca materie primă pentru prepararea de asfalt sau uleiuri de viscozitate foarte mare.

Pentru distilarea uleiului încălzit în cuptorul tubular.

Aceste structuri mari și complexe, încălzire până la 1000 de tone de materii prime în 1 oră la sarcina termică la 4,2-10 ° kJ / h și o eficiență cuptor de 70-80% (eficiența cuptorului - raportul dintre căldura transferată la produs, la căldura produsă prin arderea combustibil). Un cuptor tubular încălzit la o temperatură ridicată și fracțiune de ulei vaporizat este trimis la o noi coloane de instalare nazyvaemuyurektifikatsion specială, care este instalat vertical

1. atmosferic Ba integrată lenny metal vacuum cilindru instalație de rafinare robustă, cu o izolație exterioară.

În interiorul coloanei sunt dispuse transversal pe pereții cilindrilor cu deschideri capac cu glugă (placa capac). Din coloana situată în nivelul de intrare încălzit într-un cuptor tubular produs este bliț (evaporatsionnoy) zona. Vapori în creștere din zona în partea superioară a coloanei, trecând prin talere care răcite treptat și condensate pe plăcile de nivel de temperatură diferite. Tăvile capac cu bule sunt situate deasupra, fracțiuni mai ușoare (t. E. Mai multe nizkoknpyaschie) condens pe ele. Pentru o mai bună condensare a aparatului de irigare deasupra capului este instalat. Așa cum se utilizează spălarea fracțiunea de ulei lichid din intervalul de temperatură, care produsele sunt scoase din coloană în faza de vapori.

Schema de instalare atmosferica vid integrat de rafinărie modernă este arătată de 1.

Metode de reciclare a uleiului de degradare termică și sinteza

Nevoia tot mai mare pentru a produce combustibili și limitări ale conținutului acestora din materia primă au necesitat utilizarea de rafinare secundară „, ceea ce permite să crească în mod semnificativ randamentul de fracțiuni de combustibil (de exemplu, randamentul de benzină poate fi crescut de la 20 la 60%).

Ideea de divizare a utilizării practice a hidrocarburilor petroliere prin temperaturi ridicate a fost prezentat de către inginerul român V. G. Shuhovym încă în 1891. Bazele teoretice ale acestei idei a dezvoltat chimistul românesc AA de vară, care a descris în 1875 procesul de descompunere a hidrocarburilor grele în mai ușoare de încălzirea acestora. Cuvântul „cracare“ a fisurii englezesc (clivat) reprezintă numărul de procese de descompunere termică a hidrocarburilor.

Designed, cercetat și a găsit o aplicație practică a mai multor tipuri de cracare: termică, de cracare catalitică, hidrocracare, reformarea catalitică.

cracare termică. Mecanismul de degradare termică și direcție depinde de probabilitatea termodinamică a unui flux de proces specific în această direcție până la atingerea stării de echilibru. Probabilitatea termodinamic de apariție a unui proces de reacții distructive este determinată de schimbarea energiei Gibbs, adică. E. O parte din energia internă a corpului, care poate fi transformată în muncă.

Mecanismul de dezintegrare se bazează pe alcani diverse obligațiuni de energie de disociere C-C și C-H. bond energia de disociere a C-C mai puțin, astfel încât distrugerea alcanilor normale se produce, de obicei, din cauza ruperii C-C. locul rupturii depinde în principal de presiune și temperatură. Temperatura mai mare și cea mai mică presiune, mai aproape de capătul moleculei are loc ruptura acesteia. Astfel, este posibil să se controleze procesul de degradare.

La o temperatură de aproximativ 450 ° C degradarea alcanilor are loc în mijlocul lanțului. De exemplu, alcan S19NZU (octadecan) având un punct de fierbere de 317,5 ° C și o densitate de 782 kg / m3, se descompune în S9N20 alcan (nonan), cu un punct de fierbere de 150,8 ° C și o densitate de 718 kg / m3 și alchena S9N18 (nonilen ), cu un punct de fierbere de 146,9 ° C și o densitate de 729 kg / m3 (densitate indicată la 20 ° C).

Mult mai complicat mecanism de alchene de cracare și alcadienelor. În ciuda faptului că materiile prime ale acestor grupări hidrocarbonate adesea pentru animale de companie, apariția acestora în procesul de degradare termică și transformarea ulterioară a acestora afectează grav compoziția produselor finale.

Hidrocarburile nesaturate nu sunt toate legătură C-C de putere egală. Cea mai mică concentrație posedă așa-numita P-conexiune; pe ele, și este cel mai probabil distrugerea moleculelor de alchene și alcadienelor, acestea din urmă sunt scindate mai puțin activ decât alcani, și o mare parte din ea este polimerizat și compactat.

Tsiklany la condiții de cracare pierde in catene laterale care sunt separate de inele, sunt împărțite în același mod ca și alcani; o ciclanii dehidrogenare simultane.

În prezent, cracarea termică datorită calității scăzute a produselor (benzină) nu satisface cerințele motoarelor moderne, înlocuit aproape complet alte tehnici mai moderne de rafinare secundară. Noile instalații de cracare termică nu mai este construit, iar oportunitățile existente pentru a fi transformată într-o unitate de cracare catalitică și alte procese avansate.

cracare catalitică. Principala metodă modernă pentru a obține o înaltă calitate și stabil cu fracțiuni grele benzină cu punct de fierbere la o temperatură de 300-500 ° C, este de cracare catalitică. Aceasta diferă de aplicare termică a catalizatorilor în prezența cărora procesele de degradare au loc în direcția izomeric cele mai valoroase pentru hidrocarburile benzină.

Procesul are loc la o presiune de 0,14-0,18 MPa și o temperatură de 450-500 ° C Aluminosilicați naturali sunt utilizați drept catalizator; structura poroasă a catalizatorului (1 g de catalizator are o suprafață activă la 400-500 m2) oferă aluminosilicat activitate ridicată.

O trăsătură caracteristică a activității de cracare catalitică este selectiv la diferite tipuri de hidrocarburi, precum și o viteză de reacție ridicată este mult mai mare decât cracarea termică. În plus, se dezvoltă în mod activ un procedeu de izomerizare care contribuie la valoarea deosebită a produselor obținute, și în special benzină.

Produsul țintă este o benzină de cracare catalitică valoare antiknock ridicată (cifra octanică 87-91 RON).

Hidrocraking este realizată la o temperatură de 420-500 ° C și o presiune de 3-10 MPa. Greutatea materiei prime cu catalizatorul este trecut prin reactor la care hidrogenul este furnizat sub presiune. Ca urmare, prima etapă a procesului obținut fracție în mod normal, larg, cu punct de fierbere 300-350 ° C Acest produs este supus prelucrării ulterioare în care temperatura este coborâtă până la 380-450 ° C și presiunea hidrogenului este menținută la 10 MPa.

Schimbarea modului hidrocracare (presiunea, temperatura și debitul volumetric de reactanți) pot fi necesare pentru a primi și grupa compozițiile chimice fracționată a produsului din titlu (benzină, motorină sau benzină). Produsele reziduale de prelucrare pot fi introduse în procesul din nou.

Hidrocracare. în particular, este utilizat pe scară largă în producerea de combustibili pentru motoare cu reacție de uleiuri combustibile sulf. Gaze Materia primă poate fi fracțiuni de petrol, produsul dorit este apoi lichefiat (fracțiuni de butan-propaiovye).

Procedeul se realizează sub o presiune de hidrogen până la 25 MPa.

Reformarea catalitică. În industria de rafinare internă reformator are un loc important este principala metodă de producere a benzinei cu cifră octanică ridicată (în special benzină AI-93 și AI-98). În cazul în care platină este utilizat drept catalizator, reformatorul numit miigom platformă. Materia primă pentru. sunt de reformare fracțiune de benzină cu începutul fierberii, de obicei, peste 110 ° C, Reformarea catalitică se efectuează la o temperatură de 470-530 ° C și o presiune de 2-4 MPa.

Utilizarea de reziduuri grele Fisurarea poate fi realizată prin cocsificabil, care se realizează la presiune atmosferică și la o temperatură de 550 „C. In acest mod, hidrocarburile grele sunt transformate în cocs și fracțiunile lichide, din care este disponibil pe benzină, mai mult, a format gazele petroliere.

component benzină cu cifră octanică obținută din cocsificabil și cracare produse secundare. Produsele dorite ale procesului sunt izooctan (cifra octanică 100), alchilat (alchilbenzensulfonatul) n alknlbenzol.

Toate aceste produse sunt utilizate pe scară largă ca aditivi pentru benzină comerciale pentru a crește valoarea lor antiknock. Industria de rafinare a petrolului este larg vnedryaEOtsya plante complexe automatizate. Complexele de prelucrare a inclus instalarea uleiului de distilare în vid și (cracarea termică ușoară) gudroanele visbre- King si instalare hidrocracare. Acest lucru poate crește în mod semnificativ randamentul de produse petroliere ușoare.

Curățarea, alierea și obținerea de mărci comerciale de combustibil

Tehnicile de adsorbție selectivă promițători folosind site moleculare (zeoliti), îmbunătățind semnificativ beizinov indicatorilor de calitate.

Metoda cea mai eficientă și promițătoare de purificare este prin hidrotratare. Principiile sale sunt similare cu principiile hidrocracare. În prezența unui catalizator și hidrogen este de hidrogenare (saturație) procesul hidrocarburilor nesaturate; simultan aproape complet eliminate compuși cu sulf. Prin urmare, produsele de hidrocracare, în general, nu necesită purificare suplimentară.

Pentru a îmbunătăți proprietățile de temperatură joasă ale combustibililor (în principal motorină) aplică deparafinare, t. E. îndepărtarea selectivă a parafinei. Solvenții adecvați sunt acetona, propan lichid, dicloretan și alte fluide cu punct de fierbere scăzut. Amestecul a fost răcit și filtrat ceară după solidificare. ceară de parafină rămâne pe filtru, iar solvenții au fost distilați din nou după utilizare pentru purificarea combustibilului.

Aditivi pentru combustibili sunt împărțite în funcție de scopul propus. grup dezvoltat și utilizat pe scară largă a acestor aditivi.

grupa I. Aditivi pentru îmbunătățirea procesului de ardere în motoarele. Acest grup include antidetonators, aditivi care reduc formarea carbonului, reducând întârzierea aprinderii și aditiv supresor.

Grupul II. Aditivii care mențin performanța inițială a calității combustibilului. Acestea includ aditivi antioxidanți retardatule procesele de polimerizare oxidativă în aditivi pentru combustibili, dezactivatori de metale, și aditivi de dispersie, care împiedică separarea diferiții combustibili de precipitare.

Grupul III. Aditivii pentru a preveni efectele nocive ale combustibililor asupra echipamentelor de combustibil, combustibil, container

rezervoare de stocare și de combustibil. Acest grup include protivoiz- IOSN și anticorosive aditivi.

Grupul IV. Aditivi pentru facilitarea funcționării motorului la temperaturi scăzute. Aceasta include substanțe care scad punctul combustibililor (depresor) turnării și aditivi pentru a preveni selectarea cristalelor de gheață. În funcție de scopul în care sunt administrate compoziții de combustibil ale următoarelor tipuri de aditivi. Pentru benzină, de exemplu, este cel mai des folosit antidetonators și aditivi antioxidanți.

Prepararea combustibililor gazoși

Combustibilul gazos produs în moduri diferite: gaze naturale extrase din zăcămintele de gaze, gazele petroliere obținute în rafinarea petrolului produs secundar diverse procese de cracare sau ca o distilare drept fracțiune cap de gaze de țiței, cocs și furnale blast generate în timpul cărbuni cocsificabil și topirea fierului.

Indiferent de modul în care nu a primit gaz, înainte de a fi utilizat drept combustibil pentru motoare, supus purificării sau alte procese, îmbunătățește calitatea (de exemplu, TION metani-, t. E. Îmbogățirea metan pentru căldura de ardere mai mare).

În prezent utilizarea practică drept combustibil pentru motoarele obținute doar gaze naturale si petrol, sunt, în principal propan și butan, care sunt utilizate în stare lichidă.

combustibili Prepararea din gazul de sinteză

Sinteza combustibililor lichizi de hidrocarburi, cum ar fi benzina poate fi efectuată fără utilizarea unor astfel de materiale navlivaemogo nevossta- naturale unice prime, cum este uleiul. Rezervele de petrol din lume sunt limitate și, prin urmare, prepararea combustibililor sintetici este de mare importanță.

- Posibilitatea teoretică de obținere a hidrocarburilor din monoxid de carbon și hidrogen, a fost demonstrată în 1908, chimistul românesc E. P. Orlovym. În procesele moderne de sinteză în prezența catalizatorului de cobalt-toriu-magneziu la un raport de 1 2 materie primă CO și H2 și o temperatură de 180-210 ° C se formează hidrocarburi conform schemei

PCP -f (2n -f 1) + 3 H2 SLN2P 4- pP20 sau PCP 2pN2 SlN2p + dN20.

La efectuarea procesului la presiune atmosferică pentru a se obține butan-propan și fracțiunea de benzină ușoară. Fracția de gaz este utilizată drept combustibil în formă de gaze lichefiate, fracțiuni petroliere supuse la polimerizare, în prezența unui catalizator, la presiuni de până la 20 MPa. Apoi produsul este fracționat în benzen,

Prin compoziția chimică grupa benzină sintetică și motorină sunt similare cu produsele drepte corespunzătoare. Ele sunt dominate de alcani normali, hidrocarburi aromatice, nu mai mult de 3-5%.

În 3 prezintă un randament de sinteză exemplară de CO și H2 produse, la presiuni atmosferice și ridicate.

depozitele naturale de cărbune pot fi utilizate pentru sintetizarea combustibililor hidrocarbonați din materii prime nepetroliere.