Способы получения топлива кратко

Обновлено: 01.07.2024

На вопрос, почему дорожает бензин, все привыкли находить один ответ: потому что дорожает нефть. Конечно, так и есть, но только отчасти. Есть ещё одна причина подорожания. И кроется она в том, как делают бензин.

Дело в том, что чем больше возникает требований к работе двигателя, тем больше на НПЗ ведётся разработок по усовершенствованию бензина. Появляются новые способы его получения из нефти. И не все они дешёвые. На выходе получается топливо высокого качества. Можно сказать, что цель оправдывает средства. Но это отнюдь не делает бензин дешевым.

Способов производства топлива довольно много. Каждый из них хорош тем, что позволяет получить из нефти ту или иную фракцию. В одних случаях требуется меньшее количество манипуляций с получаемым из нефти сырьём. А в других необходимо большее количество присадок, чтобы довести бензин до требуемого уровня. И это ещё одна причина, почему цена на бензин от разных производителей может отличаться. Ведь каждый НПЗ выпускает топливо по собственной технологии. И каждая из них прописана в ГОСТах и имеет право использоваться.

Если задаться целью проверки стоимости получения бензина и сделать его дома, то максимум, что выйдет, это продукт с октановым числом не выше 60. Использовать его для современного автомобиля не получится. Это будет наглядное доказательство того, почему хороший бензин в принципе не может стоить дёшево.

Чтобы не быть голословными, мы вкратце опишем процессы производства бензина. Коснёмся промышленных методов и домашних, для желающих проверить их самостоятельно опытным путём.

Способы производства бензина на заводе

Нефть — хороший вид сырья для получения топлива. Однако уже давно не единственный.

Из чего делают бензин на современных предприятиях, может удивить любого. Помимо нефти, на заводах используют газ, уголь и даже древесину. И всегда получают топливо высшего качества.

Прежде чем говорить о том, как делают бензин из нефти, рассмотрим, как он получается из других видов сырья. К слову сказать, именно то, что запасы нефти стремительно уменьшаются, и подталкивает учёных к разработке способов синтезировать топливо из других источников.

Альтернативное сырьё для получения бензина

Чтобы отойти от использования нефти, во всём мире ведутся работы по получению топлива из так называемых отходов на заводах. К ним относятся упомянутые ранее материалы: газ, уголь и древесина.

Получение бензина из таких источников не дороже и не дешевле пока ещё основного источника, то есть нефти. И цель их использования не удешевить бензин, а заменить чёрное золото. Хотя некоторые процессы всё ещё считаются трудоемкими. Ведь получить топливо сразу из, например, угля, невозможно.

Первое, что получается при переработке альтернативного сырья — синтетическая нефть. Из неё и делают часть бензина, который сейчас присутствует на рынке нефтепродуктов.

Способы получения топлива из такого сырья не особо отличаются. И чтобы два раза не рассказывать об одном и том же, будем их рассматривать на примере того, как производители делают бензин из природной нефти. Затем рассмотрим и способ получения топлива в домашних условиях.

Методы получения бензина из нефти на заводе

Первый способ получения бензина был разработан ещё в 19 веке. Назывался он прямой перегонкой. Интересно то, что сам процесс был придуман ради получения керосина. Долгое время бензин был только побочным продуктом.

Прямая перегонка давала бензин не лучшего качества. Октановое число достигало 50-60. И все эксперименты с двигателями 19 века заканчивались неудачей. Однако изобретение новых моторов нашло применение бензину. И с начала 20 века его получением занялись более серьёзно. Перед учёными стояла цель увеличить октановое число, что требовало разработать другие способы переработки нефти.

Термический крекинг. Нефть подвергается нагреванию до 550 °C. В процессе сырьё разделяется на разные фракции.

Каталитический крекинг. На нефть воздействуют различными катализаторами, которые и запускают процесс разделения углеродов.

Современные НПЗ используют оба способа производства бензина. Те заводы, которые применяют второй метод, получают топливо с более высокими показателями октана. А те, кто использует первый вариант разделения нефти на разные углероды, в дальнейшем прилагают больше усилий, чтобы довести бензин до нужного уровня.

Оба способа — процессы только первичной обработки сырья. За ними следуют другие виды воздействия, доводящие топливо до нужного вида: автомобильного или авиационного бензина, керосина, лигроина и так далее. Это уже будет вторичная переработка сырья.

Интересно то, что когда их придумали, сначала процесс оказался дешевле, чем устаревшая прямая перегонка. Однако в погоне за октановым числом, процессы усложнялись. В результате чего стоимость бензина поднялась.

После изобретения и популяризации двигателя внутреннего сгорания бензин стал одним из главных продуктов, получаемых из нефти. Его качество и состав зависят не только от технологии производства, но и от места добычи нефти. Именно этот ценный ресурс в XX веке стал причиной многих войн и конфликтов. Каков же состав бензина и его характеристики? Попробуем разобраться в этой статье.

Что такое бензин

Бензином называют горючую смесь легких углеводородов с различными примесями. Температура кипения от 33°C до 205°C. Средняя плотность составляет 0,71 г/см 3 . Начало кристаллизации -60°C. Получают бензин путем переработки нефти и в основном используют в качестве моторного топлива. Смесь легко испаряется уже при температуре 30°C, а с ростом температуры этот процесс ускоряется.

Точную химическую формулу вывести сложно, так как это смесь углеводородов со следами серы, азота, кислорода и других соединений. Бензин имеет низкие детонационные свойства. Это одна из его важнейших характеристик, поскольку такие понятия, как октановое число, детонация и степень сжатия являются ключевыми в работе двигателя и топлива.

Разберем кратко понятия октанового числа и детонации, которые связаны между собой. Чем выше октановое число бензина, тем он устойчивее к детонации, то есть, способен гореть без взрыва при сжатии. Углеводород изооктан, входящий в состав, имеет антидетонационные свойства. Его значение берут за 100. Н-гептан легко взрывается и имеет значение 0. Соотношение этих углеводородов и образует октановое число.

Пример. Октановое число топлива равно 70. Значит, по детонационным свойствам оно эквивалентно смеси 70% изооктана и 30% н-гептана.

Получение и виды

Бензины и другие углеводороды (дизельное топливо, керосин и др.) получают путем перегонки нефти. Существует несколько способов получения фракций из нефти:

прямая перегонка (ректификация);
крекинг;
риформинг.

Прямая перегонка

Прямая перегонка заключается в отборе разных фракций путем нагревания в определенных температурных пределах. Пары бензина собираются в верхней части колонны, а затем конденсируются и охлаждаются, образуя жидкий бензин. Ниже по уровню колонны получают фракции лигроина, керосина, солярового масла, а в самом нижнем остатке получается мазут.

До 100°C получают I сорт, до 110°C – специальный, до 130°C – II сорт. Но получаемый таким образом бензин имеет низкое октановое число, как правило, не выше 65-70. Его доля составляет всего 5-15% от объема нефти.

В результате прямой перегонки получают также и дизельное топливо как смесь солярового масла и керосина. От бензина оно отличается узким фракционным составом и применяется в двигателях с воспламенением от сжатия, то есть, в дизельных. Способность воспламеняться под давлением и температурой – это главное свойство дизельного топлива. Для его характеристики используются не октановое, а цетановое число.

Крекинг

В свою очередь, крекинг-процесс может происходить двумя способами: расщепление под действием высокой температуры и расщепление в присутствии катализаторов (алюмосиликаты). Термический крекинг происходит под давлением и при температуре 470-500°C. Каталитический крекинг является более совершенным. Катализатор превращает часть непредельных углеводородов в предельные, тем самым повышается качество. Конечно, технологически эти процессы более сложны. Но даже при более совершенном каталитическом крекинге октановое число не выше 75-80.

Риформинг

Риформинг – это вид крекинга, где сырьем служат лигроины или низкооктановые бензины. Таким способом увеличивают октановое число после прямой перегонки нефти или после термического или каталитического крекинга. Получают бензины с октановым числом 95-98, а с добавлением этиловой жидкости (спиртов) доводят до 100 и выше. Это также сложный технологический процесс, имеющий несколько видов.

Свойства бензинов

Как уже говорилось, бензины имеют высокую летучесть и легко воспламеняются. Наряду с устойчивостью к детонации, эти характеристики также относятся к основным. По физико-химическим параметрам бензины должны обладать следующими свойствами:

смесь должна быть однородной, с правильным соотношением легких и тяжелых фракций и присадок;
детонационная стойкость;
давление насыщенных паров. Это свойство связано с испаряемостью. Чем выше давление насыщенных паров, тем выше его летучесть. Летние бензины обладают более низким давлением паров. Как правило, это свойство обеспечивается добавлением бутана;
плотность должна быть в пределах 0,69-0,75 г/см 3 ;
умеренная вязкость, чтобы не затруднять протекание смеси через форсунки. Вязкость может меняться от температуры;
испаряемость или летучесть – одно из ключевых свойств. Другими словами, это скорость перехода бензина из жидкого состояния в газообразное. От испаряемости зависит обеспечение пуска двигателя при низких температурах и другое;
способность выдерживать низкие температуры. Бензин не замерзает до -60°С, при добавлении специальных присадок этот параметр можно довести до -71°С;
сгорание бензина. Это свойство подразумевает интенсивность взаимодействия углеводородов с кислородом при смешивании и количества тепла, выделяемого при сгорании.

Маркировка автомобильных бензинов

Маркировка состоит из буквенных и цифровых символов. Например, АИ-95 или А-90. Буквы указывают на метод определения октанового числа. Он бывает двух видов:

Исследовательское октановое число (ОЧИ) тестируется на одноцилиндровой установке, например, УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, переменной степени сжатия и температуре всасываемого воздуха 52°С, угол зажигания 13°. Тест показывает поведение бензина при средних и малых нагрузках.

Моторное октановое число (ОЧМ) также определяется на одноцилиндровом стенде с частотой вращения 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 147°С . Как правило, значение ОЧМ ниже чем ОЧИ, так как учитываются нагрузки, резкие ускорения и т.д.

По ГОСТ Р 54283-2010 маркировка автомобильных бензинов должна состоять из трех групп знаков, разделенные дефисами.

Пример. АИ-95-4. АИ обозначает исследовательский метод определения октанового числа, 95 – октановое число, 4 – соответствие стандарту ЕВРО-4, всего их четыре класса: 2, 3, 4 и 5.

По ГОСТ 32513-2013 основными марками автомобильных бензинов являются:

АИ-80;
АИ-92 (степень сжатия до 10);
АИ-95 (степень сжатия 10,5 – 12,5);
АИ-98 (степень сжатия 12 – 14,5);
АИ-100, 101, 102 (детонационная стойкость выше, чем у чистого изооктана).

Как проверить качество

Водителю нужно всегда внимательно относиться к качеству топлива, и заливать только рекомендованный производителем по октановому числу бензин. К сожалению, недобросовестные поставщики или продавцы могут продавать некачественное или разбавленное топливо, что понижает заявленное октановое значение и его свойства. Для двигателя это чревато серьезными последствиями.

Есть несколько простых и доступных методов определения качества топлива.

Проверка на запах. Не должно быть запаха масла, реагентов или газа.
Проверка на низкокачественные примеси. Если после испарения остается масляный след, то в нем есть вредные примеси.
Проверка на цвет. Цвет также может указывать на наличие примесей. Хороший бензин светло-желтый или вовсе бесцветный. Часто можно видеть ярко-желтый цвет, что говорит о сомнительном качестве. Производители оправдываются применением особых присадок. Насколько они безвредны, можно только гадать.
Проверка на присутствие масла. Тест на масло легко провести. На чистый лист капните немного топлива. Если после испарения осталось жирное пятно, то масло в нем определенно есть.
Проверка на воду. Это сделать просто. В прозрачный стакан налейте топливо и добавьте совсем немного марганцовки. Чистый бензин не должен окраситься, а с водой порозовеет.
Проверка на смолы. Если после сгорания небольшого количества бензина (например, на стекле) остается чистый след – топливо хорошее, коричневые или желтые пятна – присутствуют смолы.

Бензин – это питание двигателя автомобиля. От его качества и состава во многом зависит правильная работа силового агрегата. Водителю нужно разбираться в марках, понимать значение октанового числа и знать другие характеристики. Нужно помнить, что качественное топливо – это залог долгой службы любого двигателя.

Бензин — топливная жидкость. Но всем интересно, как делают бензин . Методы изготовления такой смеси требуют строгого следования технологии, научного соблюдения химических законов и немалого труда специалистов. Рассмотрим, как и из чего делают бензин .

Как производят бензин в промышленности

Методы производства бензина включают два основных способа: прямую перегонку и более совершенные технологии. Например:

термический крекинг;
каталитический крекинг;
каталитический риформинг;
гидрориформинг;
платформинг.

Очистка сырой нефти

Для производства бензина из нефти , которая содержит все углеводороды, нужно ее переработать. В результате получают сырье, из которого изготавливают полезные вещества. Очистка сырой нефти — разделение ее компонентов на фракции. Процесс получения бензина начинается с одного из двух способов очистки:

Термическая фракционная перегонка, при которой различные вещества выделяются при разной температуре кипения. Это — старый и распространенный способ выделения из нефти необходимых фракций. При этом нефтяные испарения конденсируются в жидкость для дальнейшей переработки.
Химическая фракционная обработка позволяет из одних компонентов получать другие. Такая очистка называется конверсией. В результате конверсии длинные углеводородные цепи разбиваются на более короткие.

Первичная переработка

Первая стадия технологии производства бензина из нефти — атмосферное фракционирование, при котором нефтяное сырье разделяется на фракции. Атмосферная перегонка проходит в заданном температурном интервале (не более 350°С), т. к. при температурах выше указанного значения углеводородные вещества разрушаются.

Первичная переработка включает 2 технологических процесса:

атмосферную перегонку;
вакуумную дистилляцию.

Нефтеперерабатывающие заводы эти процессы проводят в одной установке, которая называется АВТ, или атмосферно-вакуумной трубчаткой. Часто с аппаратом АВТ используется ЭЛОУ (электро-обессоливающая установка). Вакуумная дистилляция нужна для разделения на фракции остатка атмосферной переработки — мазута. При этом нефть нагревается до 600°С при пониженном давлении. В результате получают гудрон (темное высоковязкое вещество).

Вторичная переработка

Вторичные процессы при производстве бензина из нефти увеличивают количество видов моторного топлива. Во время вторичной переработки происходит химическая модификация углеводородных молекул, при которой они преобразуются в формы, удобные для дальнейшего окисления.

Вторичная переработка имеет 3 основных направления:

Углубляющее — термический и каталитический крекинг, гидрокрекинг, висбрекинг, коксование, производство битума и др.
Облагораживающее — гидроочистка, риформинг, изомеризация и другие процессы.
Производство масел и ароматических веществ, алкилирование, МТБЭ и т. п.

Каталитический риформинг

В процессе каталитического риформинга происходит ароматизация, т. е. образование ароматических веществ, повышение содержания аренов и газов, содержащих водород.

С помощью риформинга получают:

неэтилированный высокооктановый бензин с повышением его октанового числа;
арены (ароматические углеводороды);
водосодержащий газ для последующей гидроочистки (изомеризации, гидрокрекинга и других процессов).

Жидкий риформат является высокооктановым компонентом авиационного и автомобильного топлива, а также из него выделяются ароматические вещества и газы, подвергающиеся разделению. Водород, выделяющийся при этом, дешевле, чем специально получаемый. В риформинге он используется для восполнения потери циркулирующих газов.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг — важный процесс термической переработки углеводородных фракций, при котором получают высокооктановое топливо, непредельные жирные газы и легкий газойль. При этом происходит глубокая переработка нефти с помощью эффективных катализаторов из алюмосиликатов, имеющих большой срок службы.

Процесс каталитического крекинга отличается эксплуатационной гибкостью и универсальностью. Он дает возможность разделять нефтяные фракции на высокооктановый бензин и газы, богатые пропиленом, бутенами и изобутаном. Крекинг легко совмещается со смежными процессами (гидроочисткой, гидрокрекингом, адсорбционной очисткой, алкилированием, деасфальтизацией и др.).

Основными реакциями при каталитическом крекинге являются:

перераспределение водорода — гидрирование и дегидрирование;
деалкилирование;
полимеризация;
дегидроциклизация;
изомеризация;
циклизация;
реакции с олефинами;
алкилирование;
получение тяжелых веществ, которые в дальнейшем конденсируются до образования кокса.

Процесс прямой перегонки

Распространенный физический метод извлечь бензин из нефти — прямая перегонка, при которой нефть разделяется на фракции при разной температуре кипения. При нагревании нефти образуются пары, которые собирают и частями конденсируют. При перегонке получаются дистилляты топлива и мазутный остаток, используемый для изготовления смазочных масел.

Прямая перегонка нефти — единый технологический процесс в установке непрерывного производства (испарения и фракционирования дистиллятов). Пар подогреваемой нефти поднимается наверх в специальном резервуаре, разделенном металлическими дисками, которые имеют отверстия с колпачками. Смесь поднимающихся паров при охлаждении конденсируется на тарелках резервуара.

Вверху резервуар орошается частью легкокипящих фракций, а пары выводятся, подвергаются охлаждению и, конденсируясь, превращаются в жидкое топливо. При прямой перегонке получается до 15% бензина (от массы перерабатываемого сырья), а также образуются многие полезные продукты, такие как керосин, лигроин, солярка и др.

На дне резервуара остается мазут, используемый при помощи дальнейшего нагревания (свыше 400°С) для производства масляных продуктов. Из остатков производства масел получают полугудрон и гудрон, после обработки которых серной кислотой изготовляют высоковязкое смазочное масло (в т. ч. авиационное).

Изомеризация

Преобразование линейных углеводородов в соединения более разветвленной цепи, имеющих высокое октановое значение, называется изомеризацией. Низкооктановые фракции при помощи катализаторов превращают сырье в высокооктановый бензин. Изомеризация сопровождает процесс переработки нефти (крекинг, пиролиз).

При помощи изомеризации получаются соединения с другим расположением групп атомов, но не изменяется состав и молекулярная масса вещества. Изомеризация извлекает из бензина ароматические углеводороды, легкие фракции с низким октановым числом, олефины и бензол.

Технология изомеризации использует катализаторы с заданными каталитическими и химическими характеристиками, которые устойчивы к действию ядов. Уникальность данного процесса — в сочетании с селективной жидкой адсорбцией на молекулярных ситах. Это увеличивает конверсию парафинов и повышает характеристику легкого бензина прямой перегонки.

Алкилирование

Производство высокооктанового бензина из непредельного углеводородного газа называется алкилированием. При соединении алкана и алкена происходит реакция, в результате которой получается алкан, где число атомов углерода равно сумме атомов в исходных алкене и алкане. Молекулы алканов имеют большее октановое число, чем у алкенов, поэтому получаемое топливо отличается теми же характеристиками.

Сырьем для алкилирования является ББФ (бутан-бутиленовая фракция), получаемая при каталитическом крекинге. Основные составляющие ББФ — бутилен и изобутан. В качестве катализаторов используются фтористоводородная и серная кислоты. Но большая токсичность и высокая летучесть фтора не позволяют широко его использовать в промышленности, поэтому в нефтепереработке применяется сернокислотное алкилирование.

Компаундирование

Управляемое смешение нефти называется компаундированием. С помощью этой технологии несколько потоков смешиваются в один. При неуправляемом смешении показатели качества нефти во времени не стабильны и варьируются в зависимости от разного режима перекачки. Тогда как при компаундировании происходит сглаживание нестабильного потока дозированной подкачкой высокосернистой смеси в поток нефти с запасом качества.

Для регулирования потоков устанавливаются заслонки. Само регулирование проходит в 3 этапа:

по отношению расходов потоков;
по давлению на входе потока;
по количеству серы на выходе.

В процессе компаундирования контролируются:

плотность в потоке;
температура в потоке;
расход нефти в потоке.

В процессе управляемого смешения сокращаются выбросы серы. Возрастает стабильность качества нефтяных продуктов. Тогда как при неуправляемом смешении отмечается неравномерность качественных характеристик сырья. Компаундирование позволяет сделать поставки потребителям стабильными и качественными.

Лабораторная проверка

Лабораторная проверка изучает параметры горючих и смазочных веществ. Исследованию подлежат:

бензин;
дизельное топливо;
керосин;
моторные масла;
нефть.

Перечень вопросов, стоящих перед экспертами, проводящими исследования:

соответствие технологии изготовления топлива или ГСМ принятым стандартам;
соответствие состава нефтепродуктов стандартам для этой марки;
возможность этого топлива или ГСМ стать причиной для выхода из строя двигателей или механических узлов.

Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти

При переработке барреля нефти (159 л) объем нефти увеличивается на 9 л (до 168 л). Из этого количества сырья производят:

бензина — 102 л;
дизельного топлива — 30 л;
авиационного бензина — 25 л;
газа после перегонки — 11 л;
кокса — 10 л;
мазута — 5,6 л;
сжиженного газа — 4,5 л;
древесного угля — 1,5 кг;
газа пропан — 12 баллонов;
моторного масла — 1 л.

Как производят бензин в домашних условиях

Методом прямой перегонки можно получить бензин в домашних условиях. При нагревании нефтяного сырья происходит испарение топлива, для чего из основной емкости в другую проводится трубка. При разных температурах получают различные нефтепродукты:

бензин — +35…+250°С;
керосин — +150…+305°С;
дизельное топливо — +150…+360°С.

Схема перегонного аппарата такая же, как и у самогонного. Но домашнее производство бензина имеет много недостатков. Это и малый выход топлива (150 мл из 1 л нефти), и низкое октановое число (не выше 60 ед.). Чтобы поднять октановый уровень до 92 или 95 бензина нужны добавки и присадки. Гораздо практичнее делать бензин из различных отходов, соломы, использованных шин, древесного угля и т. п.

Получение газового бензина

При извлечении углеводородов при переработке газов происходит их отбензинивание при помощи твердых сорбентов. Необходимо повысить поглощение активированным углем удельного количества углеводородов. Для этого в уголь добавляют растворитель типа толуола с дималеинимидом (0,1-1%). Затем через слой угля пропускают попутный или природный газ.

На специфически обработанном в течение 2 часов угле происходит удельное поглощение тяжелых углеводородов. Через насыщенный сорбент пропускают пар в таком же направлении, что и газ для отбензинивания. После чего сорбент сушат и используют в следующих циклах. Газоконденсат сепарируют. Это автоматически приводит к получению стабильного газового бензина.

Стоимость производства бензина из газа снижается за счет предварительной обработки сорбента и увеличения его поглотительного свойства больше чем на 50%. Это позволяет отказаться от применения пропускаемого через уголь стабильного вещества или уменьшить его количество. Уменьшаются затраты по использованию колонн и оснащенности аппаратурой.

Нефть и способы её переработки

Ключевые слова конспекта: Попутный нефтяной газ и его фракции (газовый бензин, пропан-бутановая фракция, сухой газ). Нефть и её фракции (бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут). Ректификация (перегонка). Крекинг. Риформинг. Детонационная устойчивость. Октановое число.

Состав нефти и попутного нефтяного газа

Миллионы лет назад в процессе разложения останков животных и растительных организмов в недрах Земли образовалось ещё одно полезное ископаемое — нефть. Полости над её поверхностью занимают попутные нефтяные газы, частично растворённые в нефти вследствие высокого давления.

По сравнению с природным газом в попутном нефтяном газе содержится меньше метана и больше его гомологов: этана, пропана, бутана, пентана и др. Перед использованием попутный нефтяной газ разделяют на составные части, называемые фракциями. Фракция, содержащая пентан, гексан и их изомеры, — это газовый бензин, который используется в качестве низкосортного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Фракцию, содержащую пропан и бутан (её так и называют — пропан-бутановая фракция), используют в качестве топлива для двигателей, работающих на сжиженном газе. Именно такая смесь находится в бытовых газовых баллонах красного цвета, баллонах автомобилей, работающих на газе, а также в газовых зажигалках. Самая низкокипящая фракция — так называемый сухой газ — сходна по составу с природным и может использоваться в качестве топлива или химического сырья.

Нефть — это маслянистая жидкость от светло-коричневого до тёмно-бурого цвета со специфическим запахом, нерастворимая в воде. Именно поэтому разливы нефти в результате аварий танкеров или нефтедобывающих платформ — настоящее экологическое бедствие. Несмотря на ничтожную толщину, нефтяная плёнка препятствует растворению в воде кислорода воздуха, необходимого для дыхания обитателей вод. Гибнут водоплавающие птицы, перья которых покрываются несмываемым маслянистым налётом. Нефтяные разливы загрязняют сотни километров береговой полосы.

По своему составу нефть представляет собой природную смесь углеводородов, главным образом алканов линейного и разветвлённого строения, содержащих от 6 до 50 атомов углерода в молекуле. Нефть может содержать также значительное количество ароматических углеводородов.

Переработка нефти

Газообразные и твёрдые компоненты нефти растворены в её жидкой фазе. Поскольку нефть — сложнейшая смесь многих веществ, она не имеет определённой температуры кипения. При нагревании из нефти постепенно выкипают летучие компоненты в порядке увеличения их плотности и температуры кипения. Такое свойство нефти позволяет разделять её на составляющие — отдельные фракции, представляющие собой смеси веществ с относительно близкими температурами кипения. Этот процесс называют фракционной перегонкой или ректификацией.

Ректификацию осуществляют на специальных установках, называемых ректификационными колоннами. На этих установках нефть разделяют на несколько фракций: бензин, лигроин, керосин, газойль (дизельное топливо) и др. Бензин используют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, лигроин — как горючее для сельскохозяйственной техники и сырьё для дальнейшей переработки, керосин — как топливо для современных реактивных самолётов, газойль — как топливо для дизельных двигателей.

Остаток после перегонки нефти — мазут. Эту тёмную вязкую жидкость используют в качестве топлива для тепловых электростанций и котельных, а также перерабатывают с получением битума, гудрона и минеральных масел.

В процессе перегонки не происходит химических превращений одних веществ в другие. А вот вторичная переработка нефтепродуктов уже сопровождается протеканием химических реакций. Один из процессов вторичной переработки нефти — крекинг нефтепродуктов.

Впервые промышленный крекинг керосина осуществил на установке собственной конструкции русский инженер и изобретатель Владимир Григорьевич Шухов в 1891 г., нагревая его до температуры 500—600 °С. При этом молекулы алканов разрываются примерно пополам с образованием предельного и этиленового углеводорода с меньшей длиной углеродной цепи:

Смесь предельных углеводородов, выделенных из продуктов крекинга, аналогична бензиновой фракции нефти и используется в качестве автомобильного топлива. Вторичная переработка нефтепродуктов позволяет увеличить выход наиболее ценного нефтепродукта — бензина.

Бензин, получаемый в результате термического крекинга нефтепродуктов, как правило, невысокого качества. Повысить его позволяет ещё один процесс вторичной переработки нефтепродуктов — риформинг (от англ, reform — переделывать).

Основу процесса риформинга составляют два типа реакций — изомеризация предельных углеводородов и их дегидрирование. В результате первой реакции образуются алканы с разветвлённой углеродной цепью, в результате второй — бензол и его гомологи:

Понятие об октановом числе

Один из показателей качества бензина — его детонационная устойчивость, т. е. способность выдерживать в смеси с воздухом сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания. Эта способность напрямую зависит от строения углеводорода. Так, углеводороды разветвлённого строения (циклические и ароматические) способны выдерживать более высокую степень сжатия, чем алканы линейного строения.

Детонационная устойчивость бензина характеризуется количественным показателем, который называют октановым числом. За нулевой показатель в октановой шкале принята детонационная стойкость гептана линейного строения C₇H₁₈. Октановое число, равное 100, приписывают углеводороду состава С₈Н₁₈ — 2,2,4-триметилпентану (его условное название — изооктан):

Октановое число бензина указывается в его марке. Например, бензин АИ-95 характеризуется октановым числом 95, т. е. имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 95 % изооктана и 5 % н-гептана.

Нефть в мировой экономике

Проблема рынка углеводородного сырья является одной из основных как для каждой страны в отдельности, так и для всего мира в целом. Для развития отрасли требуется международная кооперация. Одни страны специализируются на геологоразведке и добыче нефти и газа, другие разрабатывают и поставляют эффективное оборудование, через третьи страны проходят транспортные артерии.

В середине прошлого века на геополитической карте мира возникли международные картели нефтегазовой отрасли. В них входят страны, оказавшие огромное влияние на развитие нефтяной промышленности и всего энергетического комплекса мира. Это страны ОПЕК (Organization of Petroleum Exporting Countries, Организация стран — экспортёров нефти), возникшей в 1960 г., в состав которой на второе десятилетие XXI в. входят: Венесуэла, Алжир, Иран, Ирак, ОАЭ, Ливия, Кувейт, Катар, Саудовская Аравия, Нигерия и др.

Помимо взаимовыгодного сотрудничества, международная экономическая конкуренция создаёт очаги напряжённости, связанные с разделом сфер влияния на нефтяном рынке. Вооружённые конфликты, обострившиеся в последнее десятилетие в странах Северной Африки, Ближнего Востока, в конечном счёте связаны с желанием доминировать в международном экономическом пространстве, диктовать свои условия на рынке углеводородов.

Мировые цены на нефть значительно влияют на экономическое состояние нашей страны, потому что за счёт экспорта углеводородов происходит значительная часть валютных поступлений, с которыми связаны колебания курса отечественной валюты — рубля. Важнейшей экономической задачей страны является уменьшение зависимости её бюджета от экспорта нефти и газа, высокотехнологичная переработка углеводородного сырья внутри страны, внедрение в развитие всех отраслей промышленности инновационных процессов, безопасных для окружающей среды и обеспечивающих финансовую и технологическую самодостаточность Российской Федерации.

Читайте также: