Direktdestillation von Öl. Cracken von Erdölprodukten. Wie erfolgt die Primärölraffinierung?

Warum sollten wir aufstehen, wenn es dämmert?

John Donne „Dawn“

Eine zufällige Person, die an einer Ölraffinerie vorbeigeht und viele hohe Säulen sieht, wird wahrscheinlich annehmen, dass es sich um rissige Säulen handelt. Dies ist ein häufiger Fehler. Bei den meisten dieser hohen Kolonnen handelt es sich tatsächlich um Destillationskolonnen der einen oder anderen Art. Cracking-Säulen, die typischerweise kürzer und gedrungen sind, werden in einem späteren Kapitel besprochen.

Die Öldestillation ist eine bemerkenswerte Erfindung von Erdöltechnologen, die auf einer wichtigen Eigenschaft von Öl basiert, die im vorherigen Kapitel beschrieben wurde, nämlich der Beschleunigungskurve. Der verwendete Mechanismus ist nicht sehr komplex und daher nicht besonders interessant. Der Vollständigkeit halber gehen wir hier jedoch auf diese elementaren Dinge ein.

Zunächst ist es sinnvoll, eine Analogie zu ziehen. Der Moonshiner in Kentucky verwendet einen einfachen Destillierapparat, um das helle Produkt von den schlechten Rückständen zu trennen (siehe Abbildung 3.1). Nach der Gärung der sauren Würze, also wenn eine langsame biochemische Reaktion zur Bildung von Alkohol stattgefunden hat, wird die Mischung erhitzt, bis der Alkohol zu sieden beginnt. Das leichte Produkt verdunstet. In Dampfform ist es leichter als Flüssigkeit. Daher bewegt es sich nach oben, trennt sich von der Flüssigkeit und gelangt in den Kühlschrank, wo es abkühlt und wieder flüssig wird (kondensiert). Ansonsten wird der Rest im Würfel weggeworfen

Was nach oben geht, wird in Flaschen abgefüllt. Der beschriebene Prozess ist eine einfache Destillation.

Wenn ein Schwarzbrenner ein Produkt von überdurchschnittlicher Qualität verkaufen wollte, konnte er die resultierende Flüssigkeit durch eine zweite Destillationsanlage leiten, die ähnlich wie die erste funktionierte. Im zweiten Würfel würde sich der leichtere Teil der Flüssigkeit von einer bestimmten Menge nichtalkoholischer Verunreinigungen trennen, die im ersten Würfel zusammen mit dem leichteren Untersatz nach oben getragen würden. Dies geschah, weil der Schwarzbrenner den Siedepunkt der sauren Würze nicht genau aufrechterhalten konnte. Möglicherweise hat er jedoch die Temperatur im ersten Würfel absichtlich etwas höher als nötig erhöht, um möglichst viel Produkt zu erhalten.

Dieser zweistufige Prozess kann in einen kontinuierlichen Prozess umgewandelt werden, wie in Abbildung 3.2 dargestellt. Tatsächlich sahen früher viele industrielle Destillationsanlagen so aus.

Es ist klar, dass die oben beschriebene Batch-Destillation nicht für die Verarbeitung von 100–200.000 Barrel (~16–32.000 m3) Rohöl pro Tag geeignet ist, insbesondere da das Öl in 5–6 Komponenten aufgeteilt werden muss. Mit einer Destillationskolonne kann dieser Vorgang kontinuierlich durchgeführt werden, wobei viel weniger Arbeitsaufwand, Ausrüstung und Energie in Form von Brennstoff und Wärme verbraucht werden.

Der in der Destillationskolonne ablaufende Prozess ist in Abbildung 3.3 schematisch dargestellt. Rohöl geht rein und raus Kohlenwasserstoffgase(Butan und leichtere Gase), Benzin, Naphtha (Naphtha), Kerosin, leichtes Gasöl, schweres Gasöl und Bodenprodukte.

Um zu verstehen, wie alles innerhalb der Spalte passiert, müssen Sie einige Feinheiten berücksichtigen. Das erste für den Betrieb der Kolonne erforderliche Element ist eine Förderpumpe, die Rohöl aus dem Lagertank in das System pumpt (siehe Abbildung 3.4). Zunächst durchläuft das Öl einen Ofen, in dem es auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird

Reis. 3.3. Öldestillation

Die Tourentemperatur liegt bei etwa 385°C (750°F). Aus dem vorherigen Kapitel wissen Sie, dass bei dieser Temperatur in der Regel mehr als die Hälfte des Öls verdampft.

Das so erhaltene Gemisch aus Flüssigkeit und Dampf wird von unten in die Destillationskolonne eingespeist.

Im Inneren der Destillationskolonne befindet sich eine Reihe von Platten, in die Löcher gebohrt sind. Dank dieser Löcher kann Öl aufsteigen. Wenn ein Gemisch aus Dampf und Flüssigkeit durch die Säule aufsteigt, wird der dichtere und schwerere Teil abgetrennt und sinkt auf den Boden. Leichte Dämpfe steigen nach oben und passieren die Platten (Abb. 3.5).

Die Löcher in den Schalen sind mit sogenannten Glockenkappen ausgestattet (Abb. 3.6). Sie werden benötigt, damit Paare durchkommen

Die Rollen wurden durch eine etwa 10 cm dicke Flüssigkeitsschicht auf der Platte geblasen. Dieses Durchsprudeln von Gas durch eine Flüssigkeitsschicht ist die Essenz der Rektifikation: Heiße Dämpfe (mit einer Temperatur von nicht weniger als 400 °C).

Reis. 3.5. Der Ölfluss in die Destillationskolonne.

Reis. 3.6. Blasenkappen auf dem Boden einer Destillationskolonne

(750°F) durchdringen Flüssigkeit. Dabei wird Wärme vom Dampf auf die Flüssigkeit übertragen. Dementsprechend kühlen sich die Dampfblasen etwas ab und ein Teil der daraus entstehenden Kohlenwasserstoffe geht in einen flüssigen Zustand über. Wenn Wärme vom Dampf auf die Flüssigkeit übertragen wird, sinkt die Temperatur des Dampfes. Da die Temperatur der Flüssigkeit niedriger ist, kondensieren (verflüssigen) einige Verbindungen im Dampf.

Nachdem die Dämpfe die Flüssigkeitsschicht passiert und einen Teil der schwereren Kohlenwasserstoffe verloren haben, steigen sie zum nächsten Boden auf, wo der gleiche Vorgang wiederholt wird.

Währenddessen nimmt die Flüssigkeitsmenge auf jeder Platte zu, da Kohlenwasserstoffe aus dem Dampf kondensieren. Daher ist in der Kolonne ein sogenanntes Downcomer installiert, das den Abfluss überschüssiger Flüssigkeit zum nächsten Boden ermöglicht. Die Anzahl der Böden sollte so bemessen sein, dass die Gesamtmenge des die Destillationskolonne verlassenden Produkts der Menge des eintretenden Rohöls entspricht. Tatsächlich wandern einige Moleküle mehrmals hin und her – sie steigen in Form von Dampf mehrere Platten hinauf, kondensieren dann und fließen als Flüssigkeit mehrere Platten durch Fallrohre hinunter. Es ist dieser Prozess

Reis. 3.7. Fallrohre und Seitenauslässe.

Der Waschdampf mit Flüssigkeit sorgt durch den Gegenstrom für eine klare Trennung der Fraktionen. Dies wäre in einem Durchgang nicht möglich.

Auf verschiedenen Ebenen der Kolonne gibt es seitliche Auslässe (Abb. 3.7) zur Auswahl der Fraktionen – leichtere Produkte werden am Kopf der Kolonne ausgewählt, schwere Flüssigkeiten treten am Boden aus.

Bewässerung und erneute Verdunstung

Mehrere zusätzliche Vorgänge außerhalb der Destillationskolonne tragen zu einem erfolgreicheren Destillationsprozess bei. Um zu verhindern, dass schwere Produkte versehentlich hineinfallen Oberer Teil Säulen zusammen mit leichten Fraktionen werden die Dämpfe regelmäßig zum Kühlschrank geleitet. Stoffe, die im Kühlschrank kondensieren, kehren zu einer der darunter liegenden Platten zurück. Dabei handelt es sich um eine Art Bewässerung der Destillationskolonne (Abb. 3.8).

Reis. 3.8. Bewässerung und erneute Verdunstung.

Umgekehrt können einige leichte Kohlenwasserstoffe durch den Flüssigkeitsstrom mitgerissen werden Unterteil Säulen zusammen mit schweren Produkten. Um dies zu vermeiden, wird die aus dem seitlichen Auslass austretende Flüssigkeit erneut durch die Heizung geleitet. Dadurch werden die verbleibenden leichten Kohlenwasserstoffe abgetrennt und in Form von Dampf wieder in die Destillationskolonne eingespeist. Dieser Vorgang wird Wiederverdampfung genannt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass nur ein kleiner Teil des gesamten Rohölstroms für eine zusätzliche Produktgewinnung wiederaufbereitet werden muss. Es ist nicht erforderlich, das gesamte Öl erneut zu erhitzen, was Energie spart und.

Auch im mittleren Teil der Kolonne können Bewässerung und Nachverdampfung eingesetzt werden, was ebenfalls zu einer effizienten Trennung beiträgt. Die erneut verdampfte Fraktion, die in die Säule gelangt, führt zusätzliche Wärme ein, die den leichten Molekülen hilft, zum oberen Ende der Säule zu gelangen. Ebenso gibt die Bewässerung schweren Molekülen, die höher sind als sie sollten, eine letzte Chance, zu Flüssigkeit zu kondensieren.

Die Zusammensetzung einiger Rohöle kann so sein, dass einige der Böden in der Kolonne nicht genügend Dampf-Flüssigkeits-Gemisch enthalten. In diesen Fällen ermöglichen Bewässerung und erneute Verdunstung eine Anpassung der Durchflussmengen, sodass der Rektifikationsprozess (Trennungsprozess) fortgesetzt werden kann.

Ein grundsätzlich wichtiges Merkmal bei der Analyse des Öldestillationsprozesses sind die Siedegrenzen der Fraktionen. So werden die Temperaturen bezeichnet, bei denen die Destillationsprodukte voneinander getrennt werden. Insbesondere wird die Temperatur, bei der das Produkt (Fraktion, Schultergurt) zu sieden beginnt, als Anfangssiedepunkt (OBP) bezeichnet. Die Temperatur, bei der 100 % einer bestimmten Fraktion verdampft sind, wird als Siedepunkt (BP) dieser Fraktion bezeichnet. Somit hat jede Fraktion zwei Grenzen – TNK und TV.

Wenn wir uns das Diagramm in Abbildung 3.3 noch einmal ansehen, können wir leicht erkennen, dass der Siedepunkt von Naphtha (Naphtha) der Startsiedepunkt für die Kerosinfraktion ist. Das heißt, TNK und TV zweier benachbarter Fraktionen stimmen zumindest nominell überein.

TNCs und TV stimmen jedoch möglicherweise nicht überein – dies hängt davon ab, wie gut die Trennung durch den Gleichrichtungsprozess erfolgt. Vielleicht haben Sie sich beim Betrachten dieses ganzen Systems aus Platten und Glocken die Frage gestellt, wie gut das Ergebnis ist. Natürlich ist der Destillationsprozess unvollkommen und führt zum Auftreten, entschuldigen Sie den Ausdruck, sogenannter Schwänze.

Nehmen wir an, wir analysieren im Labor Naphtha (Naphtha) und Kerosin und haben für jede dieser Fraktionen Beschleunigungskurven erhalten, wie sie in Abbildung 3.9 dargestellt sind. Schauen Sie sie sich genau an und Sie werden feststellen, dass der Siedepunkt von Naphtha bei etwa a liegt

Der Siedepunkt von Kerosin liegt bei etwa 150 °C (305 °F).

Abbildung 3.10 zeigt deutlicher, was Schwänze sind. Diese Abbildung zeigt die Abhängigkeit der Temperatur, diesmal jedoch nicht vom gesamten Volumenanteil des verdampften Öls, sondern vom Volumenanteil des bei dieser bestimmten Temperatur verdampften Öls (für diejenigen, die mit mathematischen Analysen vertraut sind, können wir sagen, dass dies die erste Ableitung ist). der in Abbildung 3.9 gezeigten Umkehrfunktion).

Bei der Destillation fallen fast immer Rückstände an. Dies kommt so häufig vor, dass es als selbstverständlich angesehen wird. Um ihr Leben jedoch nicht zu verkomplizieren, gingen sie einen Kompromiss ein. Als Grenzen der Fraktionen bei der ersten Destillation werden die sogenannten effektiven Grenzen angenommen | Sieden, also die Temperatur, bei der die Fraktionen üblicherweise als getrennt betrachtet werden. Wenn wir künftig von Siedegrenzen sprechen, meinen wir effektive Grenzen.

Reis. 3.10. Ausläufer von Brüchen auf der Beschleunigungskurve.

Festlegung von Fraktionsgrenzen

Wenn wir uns im vorherigen Kapitel die Grenzen der Fraktionen angesehen und sie auch oben besprochen haben, könnte es scheinen, dass diese Werte für jede Fraktion genau festgelegt sind. Tatsächlich können diese Grenzen bei der Anwendung auf eine bestimmte Destillationskolonne etwas verschoben werden. Beispielsweise kann eine Verschiebung der Grenze zwischen Naphtha (Naphtha) und Kerosin folgende Konsequenzen haben. Nehmen wir an, dass sich die Temperaturgrenze von 157 (315) auf 162 °C (325 °F) verschoben hat. Erstens ändern sich die Mengen der Rektifikationsprodukte, die die Kolonne verlassen – Sie erhalten mehr Naphtha und weniger Kerosin. Tatsache ist, dass die zwischen 157 und 162 °C siedende Fraktion nun durch das Naphtha-Loch und nicht durch das Kerosin-Loch austritt.

Gleichzeitig wird die Dichte sowohl von Naphtha (Naphtha) als auch von Kerosin zunehmen. Wie kann das sein? Das Kopfprodukt, das nun in die Naphtha-Fraktion übergegangen ist, ist schwerer als durchschnittliches Naphtha. Gleichzeitig ist es leichter als durchschnittliches Kerosin. Dadurch wurden beide Fraktionen stärker!

Einige andere Eigenschaften werden sich ebenfalls ändern, aber die Dichte ist das Einzige, was anders ist. Ich grabe WE aus

Habe es bisher überlegt. Bei der Erörterung des weiteren Schicksals der Destillationsprodukte in den folgenden Kapiteln werden wir andere erwähnen mögliche KonsequenzenÄnderungen der Siedegrenzen von Fraktionen.

Wenn Sie nun wissen, wohin die bei der Destillation gewonnenen Produkte versandt werden, wird es Ihnen leichter fallen, den Kern der folgenden Kapitel zu verstehen. Die am Kopf der Kolonne (Kopf) austretenden leichten Fraktionen werden der Gasfraktionierungseinheit zugeführt. Straight-Run-Benzin wird zur Compoundierung zur Herstellung von Motorbenzin geschickt. Naphtha (Naphtha) wird der Reformierungseinheit zugeführt, Kerosin wird der Hydrotreating-Einheit zugeführt, leichtes Gasöl wird zum Mischen zur Herstellung von Destillatkraftstoff (Diesel) geschickt, schweres Gasöl dient als Ausgangsmaterial für das katalytische Cracken und schließlich reines Gasöl Der Laufrückstand wird zur Vakuumdestillation geschickt.

ÜBUNGEN

1. Füllen Sie die Lücken aus, indem Sie Wörter aus der folgenden Liste auswählen:

Benzinofen mit geradem Betrieb

Rohölfraktionierung

Periodisch kontinuierlich

Erhöht verringert sich

Kühlschrank-Luftpolsterkappe mit oberem Schultergurt

A. Wenn Mondschein oben aus der Destille kommt

Kuba muss zuerst durchquert werden

Was soll man abfüllen?

Der B.-Modus ist in der heutigen Zeit nicht sehr effektiv

Ölraffinierung verschieben. Derzeit wird die Rohölrektifikation nur im Modus durchgeführt.

B. Eine Vorrichtung, die die Effizienz des Mischens in einer Destillationskolonne erhöht, wird genannt

TOC \o „1-3“ \h \z d. Die Löcher in den Böden der Destillationskolonne sind mit beiden ausgestattet.

D. Schwänze entstehen, weil man

Fraktionen überschneiden sich

E. Wenn sich der Dampf in der Säule nach oben bewegt, ändert sich seine Temperatur.

G. Wenn der Siedepunkt einer Fraktion in einer Destillationskolonne sinkt, entspricht das Volumen dieser Fraktion der API-Dichte.

2. Der Leiter einer Ölraffinerie hatte die Aufgabe, im Winter 33.000 Barrel Kesselbrennstoff pro Tag zu produzieren. Er weiß, dass er 200.000 Barrel Rohöl pro Tag erhalten wird – 30.000 Bar. aus Louisiana und 170.000 Bar. aus West-Texas. Die Beschleunigungskurven für diese Öle sind unten angegeben. Eine weitere Bedingung ist, dass Sie so viel Kerosin wie möglich erhalten müssen. Das heißt, Sie müssen so viel wie möglich aus dem Öl herauspressen. Der Siedebereich von Kerosin liegt bei 150–275 °C (300–525 °F). ), sind dies die Grenzen der entsprechenden Fraktionen in der Destillationskolonne.

Um schließlich die Produktion von 33.000 Bar/Tag Kesselbrennstoff sicherzustellen, ist es notwendig, bei der Destillation von Rohöl 20.000 Bar/Tag leichtes Straight-Run-Gasöl zu gewinnen

Und weisen Sie es an, um Kesselbrennstoff zu erhalten.

Aufgabe: Welche Temperaturgrenzen sollten für die LPG-Fraktion festgelegt werden, um 20.000 bar/Tag zu erreichen?

Übertaktungsdaten:

Hinweis: Berechnen Sie die Anstiegskurve für Mischöl. TV-Flugzeugtreibstoff ist ein TNP-Anteil von LPG. Es bleibt noch, den TV für den LPG-Anteil so zu berechnen, dass er 20.000 Bar/Tag beträgt.

Bei der Destillation von Öl werden aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte einzelner Komponenten Fraktionen oder Destillate gewonnen.
Jede der Fraktionen kann in engeren Temperaturbereichen dispergiert werden. Die Öldestillation wird durchgeführt Luftdruck. Der Rückstand nach der Öldestillation – Heizöl – kann einer Fraktionierung unter Vakuum unterzogen werden.
In der Tabelle Tabelle 9.1 zeigt die Hauptfraktionen der Öldestillation bei Atmosphärendruck.
Die Benzinfraktion wird als Kraftstoff verwendet und kann als Rohstoff für die Herstellung einzelner Kohlenwasserstoffe dienen.
Tabelle 9.1. Ölfraktionen (Destillate)

Die Kerosinfraktion wird in Form von geklärtem Kerosin als Treibstoff für Flugzeugtriebwerke und als Rohstoff für die Herstellung von Lacken und Farben verwendet.
Solaröl- und Dieselfraktionen dienen als Dieselkraftstoff und Rohstoffe für die Herstellung flüssiger Paraffine durch Entparaffinierung.
Heizöl wird als verwendet Kesselbrennstoff und als Rohstoff in sekundären Verarbeitungsprozessen. Nach der Vakuumdestillation von Heizöl werden Gasöl, Ölfraktionen und Teer gewonnen. Ölfraktionen werden als Rohstoffe für die Sekundärölraffinierung zur Herstellung von Schmierölen, Koks und Bitumen verwendet. Teer wird bei der Herstellung von Asphaltmischungen und bei der Herstellung von Bitumen verwendet.
Die physikalischen und chemischen Destillationsprozesse umfassen zwei Hauptschritte: Erhitzen auf hohe Temperaturen; Produkttrennung.
Die Hauptheizgeräte sind Öfen zum Erhitzen von Rohstoffen und Zwischenprodukten sowie verschiedene Wärmetauscher.
Die Trennung von Öldestillationsprodukten erfolgt in Destillationskolonnen.
Rohröfen sind Geräte, die dazu dienen, die beim Verbrennen von Brennstoff erzeugte Wärme auf das erhitzte Produkt zu übertragen. Es gibt viele Arten von Rohröfen, die in der Primärverarbeitung, beim katalytischen Cracken, beim katalytischen Reformieren, beim Hydrotreating und anderen Prozessen eingesetzt werden.
In Abb. 9.2 und 9.3 zeigen einige charakteristische TypenÖfen, die in Ölraffinerieanlagen verwendet werden.
In Abb. Abbildung 9.2 zeigt einen typischen Zeltrohrofen, der über zwei durch Überführungswände getrennte Brennkammern verfügt. Kraftstoff wird in Brennkammern verbrannt. Entlang der Kammerwände sind Rohre in Form von Decken- und Bodensieben angebracht. Hier wird die Wärme des verbrannten Brennstoffs durch die Strahlung des Brenners, die beim Verbrennen des Brennstoffs entsteht, auf die Rohre übertragen. Zwischen den Übertragungswänden befindet sich eine Konvektionskammer, in der durch direkten Kontakt der Rauchgase Wärme auf das in den Rohren befindliche Produkt übertragen wird. Je höher die Geschwindigkeit der Rauchgase im Ofen und je größer die Oberfläche der Konvektionsstrahlrohre ist, desto effizienter ist die Wärmeübertragung in Konvektionskammern. Die Rohstoffe im Ofen werden zunächst in die Konvektionskammer und dann in die Strahlungskammer geleitet. Der Hauptanteil der Wärme wird in der Strahlungskammer auf das erhitzte Rohmaterial bzw. Produkt übertragen (70-80 %), auf die Konvektionskammer entfallen 20-25 %. Über Düsen wird versprühter Kraftstoff in die Brennräume geleitet.

Reis. 9.2. Typischer Zweikammer-Zeltrohrofen:
1- Deckenschirm; 2- Konvektionsrohrbündel; 3-Röhren-Gitter aus Konvektionsbündel; 4- Explosionsfenster; 5-Rohr-Aufhängung; 6- Ofenrahmen; 7- Inspektionsluke; 8- abgehängtes Mauerwerk; 9- Tunnel für Düse;
10-Herd-Bildschirm

Licht sowie die zur Verbrennung notwendige Luft. Der Kraftstoff wird intensiv mit Luft vermischt, was eine effiziente Verbrennung gewährleistet.
Die Temperatur am Rohstoffeintritt in den Ofen hängt vom Nutzungsgrad der Wärme der heißen Abfallprodukte aus den Destillationskolonnen ab und beträgt üblicherweise 180 - 230 °C. Die Temperatur, mit der die Rohstoffe den Ofen verlassen, hängt von der Fraktionszusammensetzung der Rohstoffe ab. Bei der atmosphärischen Destillation von Öl wird die Temperatur bei 330–360 °C und bei der Vakuumdestillation bei 410–450 °C gehalten. Die Temperatur der den Ofen verlassenden und in den Schornstein geleiteten Rauchgase hängt von der Temperatur der in den Ofen eintretenden Rohstoffe ab und übersteigt diese um 100-150 °C. In einigen Fällen werden die Abgase einem Wärmetauscher zugeführt, um ihre Wärmeenergie zu nutzen.
Wärmetauscher erfüllen unterschiedliche Funktionen und verwenden unterschiedliche Kühlmittel. Wärmetauscher machen bis zu 40 % des Metalls aller Geräte in technologischen Anlagen aus.
In Abb. In Abb. 9.4 zeigt den Verdampfer-Wärmetauscher. Derartige Wärmetauscher dienen der Wärmeeinbringung in den Unterboden

a - Zweikammer-Kastentyp mit strahlenden Wänden; b - Zweikammer-Kastenbauweise mit oberem Verbrennungsgasabzug -
tionen und mit doppelseitigen Bestrahlungsschirmen; c - mit volumetrischer Kraftstoffverbrennung

Reis. 9.4. Wärmetauscher mit Dampfraum (Verdampfer):
1- Anschlussstück zum Entfernen des Rohrbündels; 2 - unten; 3 - Mannloch; 4- Körper; 5- Ablaufplatte; b- „schwebender Kopf“; 7-Rohr-Bündel; 8-Verteilerkammer

Teil der Destillationskolonne jener technologischen Anlagen, bei denen keine Erwärmung auf hohe Temperaturen erforderlich ist.
Der Verdampferwärmetauscher besteht aus einem Gehäuse 4, in dem sich ein Rohrbündel 7 mit einem „Schwimmkopf“ 6 befindet. Im Inneren des Gehäuses ist eine Ablaufplatte 5 eingebaut, die auf einer Seite mit einer Verteilerkammer verbunden ist verfügt über eine solide horizontale Trennwand im Inneren. Die Kammer verfügt über zwei Anschlüsse für den Einlass und Auslass des Kühlmittels (Dampf oder heißes Ölprodukt). Am Gehäuse befinden sich drei Anschlüsse: einer für den Einlass des erhitzten Kohlenwasserstoffprodukts, der zweite für den Auslass des gestrippten Erdölprodukts nach der Ablassplatte und der dritte für die Ableitung der Dämpfe und deren Weiterleitung zur Destillationskolonne.
Der Produktspiegel im Verdampfer wird durch eine Ablauftrennwand 5 aufrechterhalten, so dass im Normalbetrieb das Bündel 7 vollständig mit dem verdampften Ölprodukt bedeckt ist. Das Kühlmittel (Sattdampf oder Heißölprodukt) wird durch das Rohrbündel geleitet. Nachdem das Kühlmittel seine Wärme an das erhitzte Medium abgegeben hat, tritt es durch eine weitere Armatur aus.
Seit Anfang der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts. In den Raffinerien begann ein massiver Ersatz von Wasserkühlern durch luftgekühlte Kondensatoren. Ihr Einsatz hat es ermöglicht, die Betriebskosten von Wärmetauschern zu senken und eine Reihe von Problemen zu lösen Umweltprobleme. Luftkühler (ACO) (Abb. 9.5) sind mit Flachrohrbündeln ausgestattet, durch die der gekühlte Strom strömt
Erdölprodukte. Durch diesen Strahl wird ein von einem Ventilator erzwungener Luftstrom geleitet.
Destillationskolonnen sind Geräte zur Trennung von Produkten unterschiedliche Temperaturen Sieden. Meistens sind sie mit Luftpolsterkappen ausgestattet. Eine Destillationskolonne besteht aus mehreren unabhängigen, übereinander gestapelten Installationen mit Probenentnahme entlang der Kolonnenhöhe. Der Destillationsprozess wird in Destillationskolonnen unter Druck durchgeführt (Abb. 9.6).
Rohöl wird zunächst in einem Wärmetauscher auf eine Temperatur von 170–180 °C erhitzt und in einen Rohrofen geleitet, wo das Öl unter etwas Überdruck steht und auf 300–350 °C erhitzt wird. Das erhitzte Dampf-Flüssigkeits-Gemisch wird dem unteren Teil der Destillationskolonne zugeführt. Der Druck nimmt ab, es kommt zur Verdampfung leichter Fraktionen und deren Trennung vom flüssigen Rückstand – Heizöl. Der Dampf steigt zum oberen Ende der Kolonne und kommt mit dem Abwärtsstrom (Rückfluss) in Kontakt. Dadurch konzentrieren sich die leichtesten Stoffe am Kopf der Kolonne, die schwersten am Boden und Zwischenprodukte dazwischen. Während sich die Produkte bewegen, werden sie ausgewählt.
Da leichtere Produkte (Dampf) durch schwerere Produkte (Flüssigkeit) strömen und mit ihnen irgendwo in der Kolonne im Gleichgewicht sein müssen, enthält jeder Strom

Reis. 9.5. Luftkühler mit horizontalen Abschnitten

Reis. 9.6. Destillationskolonne mit Seitenabtriebsteil:
I - Heizofen; 2-Destillationskolonne

Es gibt sehr flüchtige Bestandteile, das sogenannte Überkopföl.
Um leichte Fraktionen aus dem Seitenstrom zu entfernen, ist manchmal eine Strippkolonne (Abschnitt) vorgesehen. Der Seitenstrom gelangt in den oberen Teil des Abtriebsteils, die leichten Fraktionen werden im Gegenstrom mit Dampf ausgestrippt und erneut der Hauptkolonne zugeführt.
Es gibt drei Arten von Abfällen aus der Rohölfraktionierung: Das vor der Rückführung aus dem Überkopfreservoir entnommene Wasser enthält Sulfide, Chloride, Mercaptane und Phenol; Entwässerung aus Ölprobenahmeleitungen. Dieses Wasser enthält eine hohe Ölkonzentration, manchmal in Form von Emulsionen; eine stabile Ölemulsion, die in barometrischen Kondensatoren gebildet wird und zur Erzeugung eines Vakuums verwendet wird.
In modernen Ölraffinerien werden anstelle von barometrischen Kondensatoren Oberflächenkondensatoren verwendet, die aus einer Reihe in Reihe geschalteter Rohrbündelwärmetauscher bestehen, in denen kondensierbare Stoffe gekühlt werden und das Kühlwasser keinen direkten Kontakt mit dem Kondensator hat .

Die Ölanteile werden im Labor bestimmt, da das Produkt organische Stoffe mit unterschiedlichen Sättigungsdampfdrücken enthält. Es ist unmöglich, über den Siedepunkt als solchen zu sprechen, aber der Startpunkt und die Grenze werden berechnet. Ein bestimmter Siedebereich des Öls liegt bei +28–540 °C. Es wird verwendet, um die fraktionierte Zusammensetzung von Öl zu bestimmen. Es wird durch die Norm GOST 2177-99 geregelt. Als Siedebeginn gilt die Temperatur, bei der die Kondensation auftritt. Als Ende des Siedevorgangs gilt der Zeitpunkt, an dem die Dämpfe nicht mehr verdampfen. An Destillationsapparaten werden Labortests durchgeführt, bei denen stabile Messwerte aufgezeichnet und durch Destillation eine Siedepunktkurve abgeleitet wird. Die Trennung von Erdöl und Erdölprodukten in Fraktionen bis +200°C erfolgt bei Atmosphärendruck. Der Rest wird bei höheren Temperaturen unter Vakuum gebracht, um eine Zersetzung zu verhindern.

Methoden zur Bestimmung der fraktionalen Zusammensetzung von Erdölprodukten

Die Ölfraktionierung ist notwendig, um Richtungen für die Verarbeitung der Rohstoffbasis auszuwählen und den genauen Gehalt an Grundölen bei der Öldestillation herauszufinden. Auf dieser Grundlage werden alle Eigenschaften von Brüchen klassifiziert.

• Methode A ist die Verwendung automatischer Geräte zur Bestimmung der fraktionalen Zusammensetzung von Öl und einzelnen Pseudokomponenten. Die Flaschen bestehen aus hitzebeständigem Glas, deren Boden und Wände gleich dick sind.
• Methode B – Verwendung eines Geräts mit vier oder sechs Steckplätzen. Flaschen mit rundem Boden und einem Fassungsvermögen von 250 cm3. Die Methode wird nur zur Destillation dunkler Erdölprodukte verwendet.

Arten und Eigenschaften von Ölfraktionen

Die fraktionierte Zusammensetzung des Öls wird nach dem russischen Destillations- oder Rektifikationsstandard bestimmt, der der Egler-Destillation entspricht. Es basiert auf der Aufteilung der komplexen Zusammensetzung von Kohlenhydratgasen in Zwischenelemente. Basierend auf hohen Siedetemperaturen werden 3 Arten der Ölraffination klassifiziert.

• Einfache Destillation – beim Verdampfen kondensiert Dampf.
• Rückfluss – nur hochsiedende Dämpfe geben Kondensat ab und kehren als Rückfluss in die Gesamtmischung zurück. Leichtsiedende Dämpfe verdampfen vollständig.
• Rektifikation ist der Prozess der Kombination der beiden vorherigen Verarbeitungsarten, bei dem die maximale Konzentration und Kondensation niedrigsiedender Dämpfe erreicht wird.

Bei der Bestimmung der Fraktionszusammensetzung von Öl und Erdölprodukten sowie ihrer Eigenschaften werden diese in folgende Fraktionstypen unterteilt:

• Leicht (Benzin und Erdöl zählen zu diesem Typ) – kommen bei Atmosphärendruck bei Temperaturen bis zu 140 °C aus;
• Medium (dazu gehören: Kerosin, Diesel, Naphtha) bei Atmosphärendruck im Temperaturbereich 140-350°C;
• Bei der Vakuumverarbeitung und Temperaturen über 350 °C fallen Fraktionen an, die als schwer bezeichnet werden (Vakuumgasöl, Teer).

Fraktionen werden auch in helle (dazu gehören leichte und mittlere) und dunkle oder Heizöl (das sind schwere Fraktionen) unterteilt.

Tabelle der Ölfraktionen

Und nun mehr zu den wichtigsten Arten von Ölfraktionen:

Erdölfraktion

Sherwood-Äther oder -Öl ist eine farblose Flüssigkeit, die aus Pentan und Hexan besteht. Bei niedrigen Temperaturen verdunstet es sofort. Es ist ein Lösungsmittel zur Herstellung von Extrakten, Brennstoff für Feuerzeuge und Brenner. Es wird bei Temperaturen bis + 100°C gewonnen.

Benzinanteil

Der Benzinanteil des Öls basiert auf komplexes Schema Kohlenstoffverbindungen, die bei einer Temperatur von + 140°C verdampfen. Hauptanwendungsgebiet ist die Gewinnung von Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren und als Rohstoff in der Petrochemie. Die Benzinfraktion basiert auf Paraffinsubstanzen: Methylcyclopentan, Cyclohexan, Methylcyclohexan. Benzin enthält flüssige Alkane – natürliche, assoziierte und gasförmige. Sie werden auch in verzweigte und unverzweigte unterteilt. Die Zusammensetzung hängt vom qualitativen Verhältnis der Bestandteile der Rohstoffe ab. Dies deutet darauf hin, dass nicht alle Ölsorten gutes Benzin ergeben. Der Wert der Art liegt darin, dass bei der Zersetzung in Verbindungen aromatische Kohlenwasserstoffe entstehen, deren Anteil im Rohstoff katastrophal gering ist.

Naphtha-Fraktion

Die Unterart umfasst schwere Elemente. Sättigung aromatische Kohlenwasserstoffe mehr als andere Verbindungen. Es ist eine Komponente für die Herstellung von kommerziellem Benzin, Kerosin für die Beleuchtung, Kerosin und einem organischen Lösungsmittel. Wirkt als Füllstoff Haushaltsgeräte. Chemische Zusammensetzung: polyzyklische, zyklische und ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Das Vorkommen von Schwefel ist unterschiedlich, der prozentuale Anteil an der Gesamtmasse hängt von der Lagerstätte, der Vorkommenshöhe und der Qualität des Rohstoffs ab.

Kerosin-Fraktion

Der Kerosinanteil im Öl dient vor allem als Treibstoff für Flugzeugtriebwerke. Es wird bei der Herstellung von Farben und Lacken verwendet und als Lösungsmittel Wand- und Bodenanstrichen zugesetzt. Fungiert als Rohstoff bei Prozessen der Stoffsynthese. Verbindungen von Kohlenhydraten mit erhöhter Inhalt Paraffin Der Gehalt an aromatischen Kohlenhydraten ist gering. Die Kerosinfraktion wird bei atmosphärischer Destillation bei + 220 °C freigesetzt.

Dieselfraktion

Die Unterart wird bei der Herstellung von Dieselkraftstoff für Hocverwendet und wird auch als verwendet Sekundärrohstoffe. Bei der Verarbeitung wird Kerosin freigesetzt, das in der Farben- und Lackindustrie, im Instrumentenbau und bei der Herstellung von Chemikalien für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Die Vorherrschaft von Naphthen-Kohlenwasserstoff-Gemischen. Um einen Kraftstoff zu erhalten, der bei -60 °C nicht erstarrt, wird die Zusammensetzung einer Harnstoff-Entparaffinierung unterzogen. Dabei werden alle Komponenten 1 Stunde lang gemischt und anschließend durch einen Büchner-Trichter filtriert.

Heizöl

Qualitative Zusammensetzung der Mischung: Harzöle, organische Verbindungen mit Spurenelementen. Kohlenwasserstoffkomponenten: Asphalten, Carben, Carboid. Bei der Vakuumdestillation aus Heizöl entstehen Teer, Paraffin und technische Öle. Die Hauptanwendung ist flüssiger Brennstoff für Kesselhäuser aufgrund seiner Viskositätseigenschaften. Heizöl wird in drei Haupttypen unterteilt: Marineöl, Mittelkesselöl und Schweröl. Letzteres wird in Wärmekraftwerken eingesetzt, mittlere Ansicht- in Kesselhäusern von Unternehmen. Die Flotte ist ein wesentlicher Bestandteil des Schiffstransportbetriebs.

Teer

Die prozentuale Qualität der Komponenten wird wie folgt bestimmt:

• Paraffin, Naphthen – 95 %.
• Asphalten – 3 %.
• Harze – 2 %.

Als Ergebnis aller Trenn- und Destillationsprozesse wird Vakuumteer gewonnen. Siedepunkt + 500°C. Das Ergebnis ist eine zähflüssige schwarze Konsistenz. Die flüssige Zusammensetzung wird im Straßenbau eingesetzt. Daraus wird Bitumen hergestellt Dachmaterialien. Teer ist notwendig, um Koks herzustellen – ein Produkt strategisches Ziel. Die Komponente wird bei der Herstellung von Kesselbrennstoff verwendet. Es enthält den größten Anteil an Schwermetallen, die im Öl enthalten sind.

Rohstoffindikatoren für Erdölprodukte hängen von der Tiefe und Art der Lagerstätte ab. Dies wird bei der Bildung der Ölfraktionen und der Ermittlung des Komponentenanteils berücksichtigt.

in Fraktionen durch wiederholtes Verdampfen und Kondensieren von Dämpfen, durchgeführt bei normalem (atmosphärischem) Druck.

Erster von zwei Prozessen primäre Ölraffinierung .

Technologischer Prozess

Öl, das in einem speziellen Verfahren hergestellt wird (siehe. Öl zum Raffinieren vorbereiten) wird in einem speziellen Ofen auf eine Temperatur von etwa 380 °C erhitzt. Das Ergebnis ist eine Mischung aus Flüssigkeit und Dampf, die dem Boden der Destillationskolonne zugeführt wird – der Haupteinheit der atmosphärischen Destillation von Öl.

Die Destillationskolonne ist ein beeindruckend großes Rohr (bis zu 80 Meter hoch und bis zu 8 Meter im Durchmesser), das im Inneren vertikal durch sogenannte Böden mit speziellen Löchern begrenzt wird. Wenn das erhitzte Gemisch in die Kolonne eingespeist wird, strömen leichte Dämpfe nach oben, der schwerere und dichtere Teil wird abgetrennt und sinkt zu Boden.

Die aufsteigenden Dämpfe kondensieren und bilden auf jeder Platte eine etwa 10 cm dicke Flüssigkeitsschicht. Die Löcher in den Platten sind mit sogenannten Blasenkappen ausgestattet, durch die die aufsteigenden Dämpfe durch diese Flüssigkeit sprudeln. In diesem Fall verlieren die Dämpfe Wärme und übertragen sie auf die Flüssigkeit, und einige der Kohlenwasserstoffe gehen in einen flüssigen Zustand über. Dieser „Blubbern“-Prozess ist die Essenz der Berichtigung. Dann steigen die Dämpfe zur nächsten Platte auf, wo es erneut zu Blasenbildung kommt. Darüber hinaus ist jede Platte mit einem sogenannten Drain Cup ausgestattet, der überschüssige Flüssigkeit auf die untere Platte abfließen lässt.

So wird durch atmosphärische Destillation das Öl abgetrennt Fraktionen(oder Schultergurte). Für eine effizientere Trennung werden jedoch die folgenden technologischen Methoden verwendet.

Um zu vermeiden, zu bekommen schwere Produkte Am oberen Ende der Kolonne werden die Dämpfe regelmäßig zum Kühlschrank geleitet. Die in den Kühlschränken kondensierten Stoffe werden auf eine der unteren Platten zurückgeführt. Dieser Vorgang wird aufgerufen Bewässerung Destillationskolonne.

Andererseits können einige leichte Kohlenwasserstoffe zusammen mit dem Flüssigkeitsstrom im unteren Teil der Kolonne landen. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass Flüssigkeit an einer bestimmten Stelle der Säule entnommen und erneut durch den Erhitzer geleitet wird. Somit kehren leichte Kohlenwasserstoffe in Form von Dampf zur Kolonne zurück. Der beschriebene Vorgang wird aufgerufen erneute Verdunstung.

Fraktionen, die einem beliebigen Teil der Säule entnommen werden, können einer Bewässerung und erneuten Verdampfung unterzogen werden. Durch diese Prozesse wandern einige Moleküle mehrmals durch die Säule, verdampfen und kondensieren wieder. Dieser Ansatz gewährleistet die effizienteste Trennung von Öl, und die Destillationskolonne ist im Wesentlichen ein Komplex aus miteinander verbundenen Destillationsgeräten.

Siedegrenzen von Fraktionen

Das grundlegend wichtige und Hauptmerkmal von Fraktionen ist ihre Siedegrenzen– Temperaturen, bei denen die Destillationsprodukte voneinander getrennt werden.

Start-Siedepunkt (TNK) – Temperatur, bei der die Fraktion zu sieden beginnt

Siedepunkt (Fernseher) ist die Temperatur, bei der diese Fraktion vollständig verdampft ist.

Nominell sollte der Siedepunkt einer Fraktion der anfängliche Siedepunkt der benachbarten, schwereren Fraktion sein. In der Praxis ist der Gleichrichtungsprozess jedoch nicht ideal und in den meisten Fällen (wenn nicht immer) stimmen TV und TNC benachbarter Brüche nicht überein. Solche Überlappungen werden üblicherweise als „Schwänze“ bezeichnet und sind am deutlichsten auf den Beschleunigungskurven zu erkennen.

Zur Vereinfachung wurde das Konzept eingeführt effektive Siedegrenzen, d.h. Temperaturen, bei denen die Fraktionen üblicherweise als getrennt betrachtet werden.

	Überlappende Kerosin- und Naphtha-Beschleunigungskurven

Die Auswahl der Fraktionen auf verschiedenen Ebenen der Destillationskolonne erfolgt über Seitenauslässe. Schwere Fraktionen werden am unteren Ende der Säule ausgewählt, leichtere Fraktionen (oberer Streifen) – am oberen Ende. Dabei können die Siedegrenzen der Fraktionen je nach Bedarf eingestellt und angepasst werden.

	Schema der Trennung von Öl in Fraktionen während der atmosphärischen Destillation

Fast alle leichten atmosphärischen Destillationsprodukte werden sofort weitergeleitet Recycling und der Direktrückstand (Heizöl) - zu

Öl und Erdölprodukte, ihre Anwendung

Öl ist eine ölige Flüssigkeit von gelber oder hellbrauner bis schwarzer Farbe mit einem charakteristischen unangenehmen Geruch. Öl ist leichter als Wasser und darin unlöslich. Es ist an vielen Orten zu finden Globus, durchnässt porös Felsen in unterschiedlichen Tiefen.

Öl hat die erstaunliche Fähigkeit, die dünnsten Filme auf der Wasseroberfläche zu bilden: Um 1 km 2 mit einem Mikrofilm zu bedecken, werden nur 10 Liter Öl benötigt.

Die Verschmutzung von Gewässern mit Öl und Ölprodukten verursacht großen Schaden.

Verbindung:

Öl ist eine Mischung aus gasförmigen, flüssigen und festen Kohlenwasserstoffen. Neben Kohlenwasserstoffen enthält Öl auch geringe Mengen organischer Verbindungen, die O, N, S usw. enthalten. Es gibt auch solche Verbindungen mit hohem Molekulargewicht in Form von Harzen und Asphaltstoffen.

(mehr als 100 diverse Anschlüsse)

Die Zusammensetzung des Öls hängt auch vom Feld ab. Aber sie alle enthalten normalerweise drei Arten von Kohlenwasserstoffen:

-Paraffine, hauptsächlich aus normaler Verbindung,

-Cycloparaffine,

-aromatische Kohlenwasserstoffe.

Nach Ansicht der meisten Wissenschaftler handelt es sich bei Öl um die geochemisch veränderten Überreste von Pflanzen und Tieren, die einst auf der Erde lebten. Das Theorie des organischen Ursprungs von Öl Dies wird durch die Tatsache gestützt, dass Öl einige stickstoffhaltige Substanzen enthält – Abbauprodukte von Substanzen, die in Pflanzengeweben vorhanden sind. es gibt auch Theorien über den anorganischen Ursprung von Öl: seine Entstehung durch die Einwirkung von Wasser in der Erdoberfläche auf heiße Metallkarbide (Verbindungen von Metallen mit Kohlenstoff) mit anschließender Veränderung der resultierenden Kohlenwasserstoffe unter dem Einfluss hoher Temperaturen, hoher Druck, Kontakt mit Metallen, Luft, Wasserstoff usw.
Bei der Gewinnung aus ölführenden Formationen in Erdkruste Manchmal gelangt Öl in mehreren Kilometern Tiefe entweder unter dem Druck der darauf befindlichen Gase an die Oberfläche oder wird von Pumpen abgepumpt.

Die Ölindustrie ist heute ein großer nationaler Wirtschaftskomplex, der nach seinen eigenen Gesetzen lebt und sich entwickelt. Was bedeutet Öl heute für die Volkswirtschaft des Landes? Öl ist ein Rohstoff für Petrochemikalien bei der Herstellung von synthetischem Kautschuk, Alkoholen, Polyethylen, Polypropylen, einer breiten Palette verschiedener Kunststoffe und daraus hergestellter Fertigprodukte sowie künstlichen Stoffen; Quelle für die Herstellung von Kraftstoffen (Benzin, Kerosin, Diesel und Flugzeugtreibstoffe), Ölen und Schmiermitteln sowie Kessel- und Ofenbrennstoff (Mazut), Baumaterialien (Bitumen, Teer, Asphalt); Rohstoffe für die Herstellung einer Reihe von Proteinpräparaten, die als Zusatzstoffe in Viehfutter verwendet werden, um deren Wachstum zu stimulieren.
Öl ist unser nationaler Reichtum, die Machtquelle des Landes, die Grundlage seiner Wirtschaft. Der russische Ölkomplex umfasst 148.000 Ölquellen, 48,3.000 km Hauptölpipelines, 28 Ölraffinerien mit einer Gesamtkapazität von mehr als 300 Millionen Tonnen Öl pro Jahr große Menge andere Produktionsstätten.
Die Unternehmen der Ölindustrie und ihrer Dienstleistungsbranchen beschäftigen etwa 900.000 Arbeitnehmer, davon etwa 20.000 Menschen im Bereich Wissenschaft und wissenschaftliche Dienstleistungen. In den letzten Jahrzehnten kam es zu grundlegenden Veränderungen in der Struktur der Brennstoffindustrie, verbunden mit einem Rückgang des Anteils der Kohleindustrie und dem Wachstum der Öl- und Gasproduktions- und -verarbeitungsindustrien. Betrugen sie 1940 noch 20,5 %, waren es 1984 75,3 % der Gesamtproduktion mineralischer Brennstoffe. Kommt jetzt in den Vordergrund Erdgas und Tagebaukohle. Der Ölverbrauch für Energiezwecke wird sinken, im Gegenteil, seine Nutzung als chemischer Rohstoff wird zunehmen. Derzeit machen Öl und Gas in der Struktur der Brennstoff- und Energiebilanz 74 % aus, während der Anteil von Öl abnimmt und der Anteil von Gas zunimmt und etwa 41 % beträgt. Der Kohleanteil beträgt 20 %, die restlichen 6 % stammen aus Strom.

Primäre Ölraffinierung

Die Brüder Dubinin begannen zunächst mit der Ölraffinierung im Kaukasus. Die primäre Ölverarbeitung umfasst die Destillation. Die Destillation erfolgt nach der Trennung in Ölraffinerien Erdölgase. Das Öl wird in einem Rohrofen auf 350 °C erhitzt, die entstehenden Dämpfe werden von unten in die Destillationskolonne eingeleitet. Die Destillationskolonne hat horizontale Trennwände mit Löchern – Platten.

Aus Öl werden verschiedene Produkte von großer praktischer Bedeutung isoliert. Zunächst werden daraus gelöste gasförmige Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich Methan) entfernt. Nach dem Abdestillieren flüchtiger Kohlenwasserstoffe wird das Öl erhitzt. Kohlenwasserstoffe mit einer geringen Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül, die relativ viele Kohlenstoffatome enthalten niedrige Temperatur Sieden. Mit zunehmender Temperatur der Mischung werden Kohlenwasserstoffe mit einem höheren Siedepunkt destilliert. Auf diese Weise können einzelne Ölgemische (Fraktionen) gesammelt werden. Meistens entstehen bei dieser Destillation vier flüchtige Fraktionen, die dann weiter getrennt werden.

Die wichtigsten Ölfraktionen sind wie folgt:

Benzinanteil, gesammelt bei 40 bis 200 °C, enthält Kohlenwasserstoffe von C 5 H 12 bis C 11 H 24. Bei weiterer Destillation der isolierten Fraktion erhalten wir Benzin (T kip = 40–70 °C), Benzin
(T kip = 70–120 °C) – Luftfahrt, Automobil usw.
Naphtha-Fraktion, gesammelt im Bereich von 150 bis 250 °C, enthält Kohlenwasserstoffe von C 8 H 18 bis C 14 H 30. Naphtha wird als Kraftstoff für Traktoren verwendet. Große Mengen Naphtha werden zu Benzin verarbeitet.
Kerosin-Fraktion umfasst Kohlenwasserstoffe von C 12 H 26 bis C 18 H 38 mit einem Siedepunkt von 180 bis 300 °C. Kerosin wird nach der Reinigung als Treibstoff für Traktoren, Jets und Raketen verwendet.
Gasölfraktion (T kip > 275 °C), sonst genannt Dieselkraftstoff.
Rückstand nach der Öldestillation – Heizöl– enthält Kohlenwasserstoffe mit einer großen Anzahl von Kohlenstoffatomen (bis zu mehreren Dutzend) im Molekül. Auch Heizöl wird durch Destillation unter vermindertem Druck in Fraktionen aufgetrennt, um eine Zersetzung zu vermeiden. Als Ergebnis erhalten wir Solaröle(Dieselkraftstoff), Schmieröle(Automobil, Luftfahrt, Industrie usw.), Vaseline(Technische Vaseline wird zum Schmieren von Metallprodukten verwendet, um sie vor Korrosion zu schützen; gereinigte Vaseline wird als Basis für Kosmetika und in der Medizin verwendet). Aus einigen Ölsorten wird es gewonnen Paraffin(zur Herstellung von Streichhölzern, Kerzen usw.). Nach dem Abdestillieren der flüchtigen Bestandteile aus dem Heizöl bleibt übrig Teer. Es wird häufig im Straßenbau eingesetzt. Neben der Verarbeitung zu Schmierölen wird Heizöl auch als flüssiger Brennstoff in Kesselanlagen eingesetzt.

Thermisches und katalytisches Cracken. Reformieren –

Ölrecycling

Das bei der Erdölraffinierung gewonnene Benzin reicht nicht aus, um den gesamten Bedarf zu decken. Im besten Fall können bis zu 20 % des Benzins aus Öl gewonnen werden, der Rest sind hochsiedende Produkte. In diesem Zusammenhang stand die Chemie vor der Aufgabe, Wege zu finden, Benzin in großen Mengen herzustellen. Ein bequemer Weg wurde mithilfe der von A.M. Butlerov entwickelten Theorie der Struktur organischer Verbindungen gefunden. Hochsiedende Öldestillationsprodukte sind für den Einsatz als Kraftstoff ungeeignet. Ihr hoher Siedepunkt ist darauf zurückzuführen, dass die Moleküle solcher Kohlenwasserstoffe zu langkettig sind. Beim Abbau großer Moleküle mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen entstehen niedrigsiedende Produkte wie Benzin. Diesen Weg beschritt der russische Ingenieur V.G. Shukhov, der 1891 entwickelte Methode zur Spaltung komplexer Kohlenwasserstoffe , später benannt knacken(was Aufspaltung bedeutet).

Das Wesen des Crackens besteht darin, dass beim Erhitzen große Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere gespalten werden, darunter auch die Moleküle, aus denen Benzin besteht. Typischerweise erfolgt die Spaltung etwa in der Mitte der Kohlenstoffkette entlang der C-C-Bindung, zum Beispiel:

C 16 H 34 → C 8 H 18 + C 8 H 16

Hexadecan-Oktan-Okten

Allerdings können auch andere C-C-Bindungen aufgebrochen werden. Daher entsteht beim Cracken ein komplexes Gemisch aus flüssigen Alkanen und Alkenen.

Die entstehenden Stoffe können sich teilweise weiter zersetzen, zum Beispiel:

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8

Oktan Butan Buten

C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4

Butan-Ethan-Ethylen

Dieser Prozess, der bei einer Temperatur von ca. 470°C – 550°C und niedrigem Druck durchgeführt wird, wird als thermisches Cracken. Üblicherweise werden hochsiedende Ölfraktionen, beispielsweise Heizöl, diesem Prozess unterzogen. Der Prozess verläuft langsam und es entstehen Kohlenwasserstoffe mit einer unverzweigten Kette von Kohlenstoffatomen.

Durch thermisches Cracken hergestelltes Benzin ist von schlechter Qualität, nicht lagerstabil und oxidiert leicht, was auf das Vorhandensein ungesättigter Kohlenwasserstoffe zurückzuführen ist. Allerdings ist die Detonationsfestigkeit (Explosionsfestigkeit, charakterisiert durch die Oktanzahl) dieses Benzins aufgrund des hohen Gehalts an ungesättigten Kohlenwasserstoffen höher als die von rein destilliertem Benzin. Bei der Verwendung müssen dem Benzin Antioxidantien zugesetzt werden, um den Motor zu schützen.

Eine radikale Verbesserung beim Cracken war die Einführung des Verfahrens in die Praxis katalytische Zersetzung . Dieses Verfahren wurde erstmals 1918 von N.D. Zelinsky durchgeführt.

Das katalytische Cracken ermöglichte die großtechnische Herstellung von Flugbenzin.

Es wird in Gegenwart eines Katalysators (Aluminosilikate: eine Mischung aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid) bei einer Temperatur von 450 – 500 °C und Atmosphärendruck durchgeführt. Typischerweise wird die Dieselfraktion einem katalytischen Cracken unterzogen. Beim katalytischen Cracken, das mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, entsteht Benzin von höherer Qualität als beim thermischen Cracken. Dies liegt daran, dass neben Spaltungsreaktionen auch Isomerisierungsreaktionen von Alkanen normaler Struktur auftreten.

Darüber hinaus entsteht ein geringer Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe, die die Benzinqualität verbessern.

Katalytisch gekracktes Benzin ist während der Lagerung stabiler, da es im Vergleich zu thermisch gekracktem Benzin deutlich weniger ungesättigte Kohlenwasserstoffe enthält und eine noch höhere Detonationsbeständigkeit als thermisch gekracktes Benzin aufweist.

Auf diese Weise, hohe Qualität Durch katalytisches Cracken hergestelltes Benzin zeichnet sich durch das Vorhandensein einer verzweigten Struktur aus Kohlenwasserstoffen und aromatischen Kohlenwasserstoffen in seiner Zusammensetzung aus.

Die Hauptmethode zur Verarbeitung von Erdölfraktionen sind verschiedene Arten des Crackens. Zum ersten Mal (1871–1878) wurde das Ölcracken im Labor- und halbindustriellen Maßstab von A.A. Letny, einem Mitarbeiter des St. Petersburger Instituts für Technologie, durchgeführt. Das erste Patent für eine Crackanlage wurde 1891 von Schuchow angemeldet. Seit den 1920er Jahren ist Cracken in der Industrie weit verbreitet.
Beim Cracken handelt es sich um die thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen und anderen Stoffen KomponentenÖl. Je höher die Temperatur, desto höher ist die Crackgeschwindigkeit und desto höher ist die Ausbeute an Gasen und aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Beim Cracken von Erdölfraktionen entsteht neben flüssigen Produkten ein primärer Rohstoff – Gase, die ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Olefine) enthalten.
Folgende Hauptarten der Rissbildung werden unterschieden:
Flüssigphase(20–60 atm, 430–550 °C), produziert ungesättigtes und gesättigtes Benzin, die Ausbeute an Benzin beträgt etwa 50 %, an Gasen 10 %;
Dampfphase(normaler oder reduzierter Druck, 600 °C), produziert ungesättigtes aromatisches Benzin, die Ausbeute ist geringer als beim Flüssigphasencracken, es entsteht eine große Menge an Gasen;
PyrolyseÖl - Zersetzung organische Substanz ohne Luftzugang bei hoher Temperatur (Normal- oder Unterdruck, 650–700 °C) entsteht ein Gemisch aus aromatischen Kohlenwasserstoffen (Pyrobenzol), die Ausbeute beträgt etwa 15 %, mehr als die Hälfte der Rohstoffe wird in Gase umgewandelt;
zerstörende Hydrierung (Wasserstoffdruck 200–250 atm, 300–400 °C in Gegenwart von Katalysatoren – Eisen, Nickel, Wolfram usw.) ergibt das ultimative Benzin mit einer Ausbeute von bis zu 90 %;
katalytische Zersetzung (300–500 °C in Gegenwart von Katalysatoren – AlCl 3, Alumosilikate, MoS 3, Cr 2 O 3 usw.) erzeugt gasförmige Produkte und hochwertiges Benzin mit einem überwiegenden Anteil an aromatischen und gesättigten Kohlenwasserstoffen mit Isostruktur.

In der Technik ist das sogenannte katalytische Reformierung – Umwandlung minderwertiger Benzine in hochwertige Benzine mit hoher Oktanzahl oder aromatische Kohlenwasserstoffe.

Die Hauptreaktionen beim Cracken sind die Spaltung von Kohlenwasserstoffketten, Isomerisierung und Cyclisierung. Bei diesen Prozessen spielen freie Kohlenwasserstoffradikale eine große Rolle.

Koksproduktion
und das Problem der Beschaffung von flüssigem Kraftstoff

Reserven Kohle in der Natur übersteigen die Ölreserven deutlich. Daher ist Kohle der wichtigste Rohstoff für Chemieindustrie Industrie.
Derzeit nutzt die Industrie verschiedene Methoden zur Verarbeitung von Kohle: Trockendestillation (Verkokung, Halbverkokung), Hydrierung, unvollständige Verbrennung und Herstellung von Calciumcarbid.

Die Trockendestillation von Kohle wird zur Herstellung von Koks in der Metallurgie oder von Haushaltsgas verwendet. Kokskohle produziert Koks, Kohlenteer, Teerwasser und Koksgase.
Kohlenteer enthält eine Vielzahl aromatischer und anderer organischer Verbindungen. Durch Destillation bei Normaldruck wird es in mehrere Fraktionen aufgeteilt. Aus Steinkohlenteer werden aromatische Kohlenwasserstoffe, Phenole etc. gewonnen.
Verkokungsgase enthalten überwiegend Methan, Ethylen, Wasserstoff und Kohlenmonoxid (II). Sie werden teilweise verbrannt und teilweise recycelt.
Die Hydrierung von Kohle erfolgt bei 400–600 °C unter einem Wasserstoffdruck von bis zu 250 atm in Gegenwart eines Katalysators – Eisenoxiden. Dabei entsteht ein flüssiges Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, das meist an Nickel oder anderen Katalysatoren hydriert wird. Minderwertige Braunkohlen können hydriert werden.

Calciumcarbid CaC 2 wird aus Kohle (Koks, Anthrazit) und Kalk gewonnen. Anschließend wird es in Acetylen umgewandelt, das in der chemischen Industrie aller Länder in immer größerem Umfang eingesetzt wird.

Zusätzlich:

Kreative Aufgabe:

Auf den Wappen russischer Städte finden Sie entsprechende Symbole natürliche Quellen Kohlenwasserstoffe und Produkte ihrer Verarbeitung. Versuchen Sie, solche Städte zu finden. Schreiben Sie in einem kurzen Bericht über Ihre Forschung neben dem Wappen und dem Namen der Stadt, was diese Symbole darstellen und warum sie ausgewählt wurden.

(Formatieren Sie die Arbeit in Form einer Präsentation oder Website)