Переработка нефти

ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ 
   Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой. В различных отраслях народного хозяйства применяются как сырая нефть, так и различные продукты, получаемые из нее в результате переработки. 
 
   В настоящее время из нефти путем сложной многоступенчатой переработки извлекается много составных частей. 
 
   В процессе первичной переработки из нефти удаляют пластовую воду и неорганические вещества. Перед перегонкой в ректификационной колонне нефть нагревают до 350°С, перед этим отогнав из нефти летучие углеводороды. Первыми переходят в парообразное состояние  и отгоняются углеводороды с небольшим количеством атомов углерода. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. При такой перегонке получают следующие фракции (смесь жидкостей с близкими температурами кипения, полученная в результате первичной перегонки)  
. 
 
1.      Газолиновая фракция, собираемая от 40 до 200°С, содержит углеводороды от   до  ; при дальнейшей перегонке получают газолин, бензин и т.д. 
 
2.      Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250°С, содержит углеводороды от   до  ; лигроин применяется как горючее для тракторов. 
 
3.      Керосиновая фракция, собираемая от 180 до 300°С, содержит углеводороды от   до  ; керосин после очистки используется как горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет. 
 
4.      Газойлевая фракция, собираемая свыше 275°С; газойль – дизельное топливо – используется в дизельных двигателях. 
 
5.      Остаток после перегонки нефти – мазут. Мазут – это масло, состоящее из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода. Температура кипения мазута – свыше 350°С. При его повторной перегонке получают смазочные масла, парафиновый воск и асфальт (битум). Смазочные масла – смесь нелетучих жидкостей, полученных при перегонке мазута в вакууме. Парафиновый воск – мягкое твердое вещество, которое отделяют от смазочного масла после перегонки мазута в вакууме. Битум – жидкость, которая остается после перегонки мазута в вакууме. Это деготь, черное, полутвердое при температуре 20°С вещество. 
 
   Главный недостаток перегонки нефти – малый выход бензина (не более 20%). Его выход можно увеличить с помощью крекинга и риформинга. Крекинг – это реакция, при которой разрываются длинные цепи алканов и образуются более легкие алканы и алкены. Риформингом называется процесс облагораживания бензина, в котором бензин получается из легких фракций путем разрыва прямой цепи молекул алканов и преобразования их в молекулы с разветвленными цепями. Крекинг проводится при высокой температуре (термический крекинг) или в присутствии катализатора (каталитический крекинг). Бензин, полученный с помощью каталитического крекинга, обладает большей детонационной стойкостью, потому что в нем содержится большое количество разветвленных углеводородов. Такой бензин более устойчив при хранении. Качество бензина определяется по его октановому числу. Оно изменяется от 0 до 100 и увеличивается при использовании антидетонаторов, например, тетраэтилсвинец  . 
 
   При температуре 700°С и выше происходит пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха. Главными продуктами пиролиза являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (толуол, бензол и др.)  углеводороды.

 

 

 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ

 

   Главнейшим свойством нефти, принесшим  им  мировую  славу  исключительных

энергоносителей, является их способность выделять при сгорании  значительное

количество теплоты. Нефть и ее производные  обладают  наивысшей  среди  всех

видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг,  бензина

– 42 МДж/кг. Важным показателем  для  нефти  является  температура  кипения,

которая  зависит  от  строения  входящих  в  состав  нефти  углеводородов  и

колеблется от 50 до 550°С.

   Нефть, как и любая жидкость,  при  определенной  температуре  закипает  и

переходит в газообразное состояние. Различные компоненты нефти  переходят  в

газообразное состояние при различной температуре. Так,  температура  кипения

метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С,  пентана  36,1°С.  Легкие  нефти

кипят при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.

   Различие температур кипения  углеводородов  используется  для  разделения

нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до  180–200°С  выкипают

углеводороды бензиновой фракции, при 200–250°С – лигроиновой, при  250–315°С

– керосиново-газойлевой и при  315–350°С  –  масляной.  Остаток  представлен

гудроном. В состав бензиновой и  лигроиновой  фракций  входят  углеводороды,

содержащие  6–10   атомов   углерода.   Керосиновая   фракция   состоит   из

углеводородов с [pic], газойлевая – [pic] и т.д.

   Важным является свойство  нефтей растворять углеводородные газы.  В  1  м3

нефти может раствориться до 400 м3 горючих  газов.  Большое  значение  имеет

выяснение условий растворения нефти  и  природных  газов  в  воде.  Нефтяные

углеводороды растворяются в воде крайне незначительно. Нефти различаются  по

плотности. Плотность нефти, измеренной  при  20°С,  отнесенной  к  плотности

воды, измеренной при 4°С, называется относительной.  Нефти  с  относительной

плотностью 0,85 называются легкими, с относительной плотностью  от  0,85  до

0,90 – средними, а с относительной  плотностью  свыше  0,90  –  тяжелыми.  В

тяжелых нефтях содержатся в основном циклические  углеводороды.  Цвет  нефти

зависит от ее плотности: светлые  нефти  обладают  меньшей  плотностью,  чем

темные. А чем больше в нефти смол и асфальтенов, тем выше ее плотность.  При

добыче  нефти  важно   знать   ее   вязкость.   Различают   динамическую   и

кинематическую  вязкость.  Динамической  вязкостью   называется   внутреннее

сопротивление отдельных частиц жидкости движению  общего  потока.  У  легких

нефтей  вязкость  меньше,  чем  у   тяжелых.   При   добыче   и   дальнейшей

транспортировке  тяжелые   нефти   подогревают.   Кинематической   вязкостью

называется  отношение  динамической  вязкости  к  плотности  среды.  Большое

значение имеет знание поверхностного натяжения  нефти.  При  соприкосновении

нефти и  воды  между  ними  возникает  поверхность  типа  упругой  мембраны.

Капиллярные явления используются при добыче нефти. Силы взаимодействия  воды

с горной породой больше, чем у нефти. Поэтому вода способна вытеснить  нефть

из мелких  трещин  в  более  крупные.  Для  увеличения  нефтеотдачи  пластов

используются специальные поверхностно-активные вещества (ПАВ).  Нефти  имеют

неодинаковые  оптические  свойства.  Под  действием  ультрафиолетовых  лучей

нефть способна светиться. При этом легкие  нефти  светятся  голубым  светом,

тяжелые – бурым и желто-бурым. Это  используется  при  поиске  нефти.  Нефть

является диэлектриком  и  имеет  высокое  удельное  сопротивление.  На  этом

основаны электрометрические методы установления в разрезе, вскрытом  буровой

скважиной, нефтеносных пластов.