В этой статье мы разберем все этапы превращения сырой нефти
в бензин, готовый к использованию в современных автомобилях. От высоких
ректификационных колонн до сложных процессов крекинга и добавления присадок —
вы узнаете, как нефть разделяется на фракции, очищается и модифицируется, чтобы
соответствовать высоким требованиям современных двигателей. Взглянем, так
сказать, на процесс производства топлива, которым заправляем наши автомобили.
Перегонка нефти: от самогонного аппарата до ректификационной
колонны
Процесс перегонки нефти в чем-то похож на работу самогонного
аппарата, только в гораздо большем масштабе и с более сложной технологией.
Сырую нефть нагревают, чтобы вызвать испарение её компонентов. Затем эти
испарения конденсируются при разных температурах, разделяя нефть на различные
фракции.
Подготовка сырья: обессоливание и обезвоживание. Прежде чем
нефть попадет в ректификационную колонну, её необходимо подготовить. Представьте,
что вы кипятите соленую воду в чайнике: на стенках образуется накипь. То же
самое может произойти и в ректификационной колонне. Солевые отложения приводят
к коррозии, загрязнению и снижению эффективности установки.
Чтобы этого избежать, нефть обессоливают и обезвоживают. Для
этого к сырой нефти добавляют воду, которая впитывает в себя соли. Затем эту
эмульсию разделяют при помощи высокого напряжения (более 24 киловольт) на воду
и нефть. Воду сливают, а обессоленную нефть отправляют на перегонку.
Ректификация: разделение на фракции
Очищенная нефть поступает в середину ректификационной
колонны, где начинается процесс испарения. Внутри колонна разделена на
множество сегментов, образованных специальными тарелками, проницаемыми для пара
и жидкости.
Суть ректификации. Ректификация — это процесс обмена теплом
и молекулами между газообразной и жидкой фазами нефтепродуктов. Пары
углеводородов поднимаются сквозь тарелки, постепенно остывая. Охлажденные
углеводороды конденсируются и стекают обратно вниз в виде жидкости. На каждой
тарелке происходит ректификация: более тяжелые молекулы из газообразной фазы
«прилипают» к каплям жидкости на поверхности тарелки, становясь
частью жидкой фракции. Более легкие молекулы, наоборот, испаряются из жидкой фазы
под воздействием тепла и поднимаются вверх.
Температурный градиент и разделение по молекулярному весу.
Температура на разных уровнях колонны различна: чем выше, тем холоднее. Это
позволяет разделять углеводороды по молекулярному весу. В верхней части колонны
конденсируются самые легкие углеводороды, а в нижней — более тяжелые.
Фракции нефти: от газа до мазута. В результате ректификации
нефть разделяется на различные фракции:
-
Газообразные фракции (пропан, бутан, метан): используются
для переработки газа.
- Фракции С5-С10: идут на производство бензина.
-
Более тяжелые молекулы: используются для производства
керосина и газойля (солярки).
-
Мазуты: подвергаются дополнительной переработке, включая
вакуумную перегонку.
Важно отметить, что процесс ректификации зависит от
множества факторов, включая состав сырья и температурный режим. От этих
параметров зависит качество получаемого бензина. Для точной настройки работы
колонны используются приборы КИПиА и автоматика, подключенные посредством
импульсных линий из нержавеющей стали (например, стали S316, устойчивой к
агрессивным средам и высоким температурам).
Каталитический крекинг: повышение октанового числа
Первичная перегонка нефти дает бензин с низким октановым
числом, непригодный для современных двигателей внутреннего сгорания. Октановое
число характеризует стойкость бензина к детонации — самопроизвольному взрыву
под воздействием сжатия. В современных двигателях бензин должен воспламеняться
только от искры свечи. Чтобы повысить октановое число, бензин подвергают
каталитическому крекингу.
Суть каталитического крекинга. Крекинг — это процесс
разложения сложных углеводородов на более простые при помощи катализаторов.
Катализаторы — это вещества, которые не вступают в химическую реакцию с
продуктом, но ускоряют или направляют её.
В процессе каталитического крекинга первичный нефтепродукт
смешивается с катализатором в большой трубе. Происходит каталитическая реакция,
в результате которой образуются различные продукты, включая бензин с высоким
октановым числом, газы и более сложные нефтепродукты. Катализатор отделяется от
продуктов реакции в циклонах с использованием центробежной силы и возвращается
на повторную переработку. Часть катализатора используется для получения тепла,
необходимого для поддержания технологического процесса.
Смешение и присадки: финальные штрихи. После крекинга бензин
с высоким октановым числом смешивают с низкооктановым бензином, получая
различные сорта бензина (95, 98
формируется цена продукта.
В финале в бензин добавляют различные присадки, которые
улучшают его характеристики и защищают двигатель. После контроля качества
партия бензина отгружается на бензоколонки, где мы и приобретаем готовое
топливо для наших автомобилей.
Заключение: от сырой нефти к высокотехнологичному топливу
Производство бензина — это сложный и многоступенчатый
процесс, требующий использования передовых технологий и точного контроля на
каждом этапе. От первичной перегонки в ректификационных колоннах до
каталитического крекинга и добавления присадок — каждый этап играет важную роль
в создании топлива, которое отвечает высоким требованиям современных
двигателей. Надеюсь, эта статья приоткрыла для вас завесу тайны над тем, как из
«черного золота» получается бензин, обеспечивающий движение наших
автомобилей.
Изображение в превью: