АдукацыяНавука

Крэкінгу - гэта што такое? Крэкінгу нафты, нафтапрадуктаў, алкана. тэрмічны крэкінгу

Не сакрэт, што бензін атрымліваюць з нафты. Аднак большасць аўтааматараў нават не задаюцца пытаннем аб тым, як адбываецца гэты працэс ператварэння нафты ў паліва для іх любімага аўтатранспарту. Ён завецца крэкінгу, з яго дапамогай нафтаперапрацоўчыя заводы атрымліваюць не толькі бензін, але і іншыя неабходныя ў сучасным жыцці нафтахімічныя прадукты. Цікавая гісторыя ўзнікнення гэтага спосабу перапрацоўкі нафты. Вынаходнікам гэтага працэсу і ўстаноўкі лічыцца рускі навуковец, а сама ўстаноўка для гэтага працэсу вельмі простая і гранічна зразумелая нават не разбіраюцца ў хіміі чалавеку.

Што ўяўляе сабой крэкінгу

Чаму так называецца крэкінгу? Гэтае слова паходзіць ад ангельскага cracking, які пазначае расшчапленне. Па сутнасці гэта працэс перапрацоўкі нафты, а таксама ўваходзяць у яе склад фракцый. Ён вырабляецца для таго, каб атрымаць такія прадукты, якія маюць больш маленькую малекулярную масу. Да такіх адносіцца змазачныя алей, маторнае паліва і іншае падобнае. Акрамя гэтага, у выніку такога працэсу вырабляецца прадукцыя, неабходная ў выкарыстанні хімічнай і нафтахімічнай галін.

Крэкінгу алкана ўключае адразу некалькі працэсаў, сярод якіх кандэнсацыя і полімерызацыя рэчываў. Вынікам гэтых працэсаў становіцца адукацыю нафтавага коксу і фракцыі, закіпае пры вельмі высокай тэмпературы і званай крэкінгу-астаткам. Тэмпература кіпення гэтага рэчыва складае больш за 350 градусаў. Варта адзначыць, што, акрамя названых працэсаў, адбываюцца і іншыя - циклизация, ізамерызацыі, сінтэз.

вынаходніцтва Шухава

Крэкінгу нафты, яго гісторыя пачынаецца ў 1891 годзе. Тады інжынер Шухов В.Г. і яго калега Гаўрылаў С.П. вынайшлі прамысловую ўстаноўку для бесперапыннага тэрмічнага крэкінгу. Гэта была першая ўстаноўка падобнага роду ў свеце. Вынаходнікі ў адпаведнасці з законамі Расійскай Імперыі запатэнтавалі яе ва ўпаўнаважаным органе сваёй краіны. Вядома ж, гэта была эксперыментальная мадэль. Пазней, праз практычна чвэрць стагоддзя, тэхнічныя рашэнні Шухава былі пакладзены ў аснову прамысловай ўстаноўкі для крэкінгу ў Злучаных Штатах. А ў Савецкім Саюзе першыя такія ўстаноўкі ў прамысловым маштабе сталі вырабляць і выпускаць на заводзе «Савецкі крэкінгу» ў 1934 годзе. Гэты завод размяшчаўся ў Баку.

Спосаб ангельскага хіміка Бартана

У пачатку дваццатага стагоддзя ў нафтахімічную галіну неацэнны ўклад унёс ангелец Бартон, які займаўся пошукам спосабаў і рашэнняў для атрымання бензіну з нафты. Ім быў знойдзены абсалютна ідэальны спосаб, гэта значыць рэакцыя крэкінгу, у выніку якой выходзіла найбольшая колькасць палегчаных бензінавых фракцый. Да гэтага англійская хімік займаўся перапрацоўкай нафтапрадуктаў, у ліку якіх быў мазут, для здабывання газы. Вырашыўшы праблему з атрыманнем бензінавых фракцый, Бартон запатэнтаваў свой спосаб атрымання бензіну.

У 1916 году спосаб Бартана быў ужыты ў прамысловых умовах, а ўсяго праз чатыры гады пасля гэтага больш за васемсот яго установак ўжо на ўсю моц працавалі на прадпрыемствах.

Агульнавядомая залежнасць тэмпературы закіпання рэчывы ад ціску на яго. Гэта значыць, калі ціск на нейкую вадкасць, досыць высокае, то, адпаведна, будзе высокай і тэмпература яе закіпання. Пры паніжэнні ціску на гэта рэчыва, яно можа закіпець ўжо пры больш меншай тэмпературы. Менавіта гэтыя веды выкарыстаў хімік Бартон, дамагаючыся найбольш лепшай тэмпературы, каб адбылася рэакцыя крэкінгу. Гэтая тэмпература складае ад 425 да 475 градусаў. Вядома, пры такім высокім тэмпературным уздзеянні на нафту яна будзе выпарацца, а працаваць з парападобны рэчывамі даволі складана. Таму галоўнай задачай ангельскага хіміка стала недапушчэнне закіпання і выпарэння нафты. Ён стаў праводзіць увесь працэс пад высокім ціскам.

Ўстаноўка для крэкінгу

Прылада Бартана складалася з некалькіх элементаў, у ліку якіх быў кацёл, які функцыянуе пад высокім ціскам. Выраблены ён быў з даволі тоўстай сталі, размяшчаўся над топкай, тая, у сваю чаргу, была ўкамплектавана дымогарных трубой. Яна была накіравана уверх да вадзяніку калектару-ахаладжальніка. Затым увесь гэты трубаправод накіроўваўся да ёмістасці, прызначанай для збору вадкасці. Унізе рэзервуара размяшчалася разгалінаваная труба, кожная трубка якой мела кантрольны вентыль.

Як ажыццяўляўся крэкінгу

Крэкінгу-працэс адбываўся наступным чынам. Кацёл запаўняўся нафтапрадуктаў, у прыватнасці, мазутам. Паступова мазут награваўся за кошт топкі. Калі тэмпература даходзіла да ста трыццаці градусаў, з змесціва катла выдалялася (выпаралася) наяўная ў ім вада. Праходзячы па трубе і астуджаючыся, гэтая вада трапляла ў зборны рэзервуар, а адтуль ізноў па трубе ішла ўніз. У гэты ж час у катле працягваўся працэс, падчас якога з мазуту знікалі іншыя складнікі - паветра і іншыя газы. Яны праходзілі той жа шлях, што і вада, накіроўваючыся ў трубаправод.

Пазбавіўшыся ад вады і газаў, нафтапрадукт быў гатовы да наступнаму крэкінгу. Печ запальвалi ў мацней, тэмпература яе і катла павольна павышалася, пакуль не дасягала 345 градусаў. У гэты час адбывалася выпарэнне палегчаных вуглевадародаў. Праходзячы па трубе да ахаладжальнік, яны нават там заставаліся ў стане газу, у адрозненне ад вадзяных пар. Патрапіўшы ў зборную ёмістасць, гэтыя вуглевадароды вынікалі ў трубаправод, так як выпускны вентыль закрываўся і не даваў ім уцячы ў канаву. Яны вярталіся праз трубу зноў у ёмістасць, а затым зноў паўтаралі ўвесь шлях, ня знаходзячы выхаду.

Адпаведна, з цягам часу іх станавілася ўсё больш і больш. Вынікам было расце ціск у сістэме. Калі гэта ціск даходзіла да пяці атмасфер, лёгкія вуглевадароды ўжо былі няздольныя выпарацца з катла. Вуглевадароды, сціскаючыся, падтрымлівалі раўнамернае ціск у катле, трубаправодзе, зборнай ёмістасці і халадзільніку. Адначасова пачыналася з-за высокай тэмпературы расшчапленне цяжкіх вуглевадародаў. У выніку яны ператвараліся ў бензін, то ёсць у лёгкі вуглевадарод. Яго адукацыю пачынала адбывацца прыкладна пры 250 градусах, лёгкія вуглевадароды пры расшчапленні выпараліся, ўтваралі кандэнсат ў ахаладжальнай камеры, які збіраецца ў зборным рэзервуары. Далей па трубе бензін перацякаў у падрыхтаваныя ёмістасці, у якіх ціск быў паніжаным. Такі ціск спрыяла выдаленні газападобных элементаў. З цягам часу такія газы выдаляліся, а гатовы бензін пераліваўся ў патрэбныя рэзервуары або бакі.

Чым больш лёгкіх вуглевадародаў выпараецца, тым больш пругкім і стойкім да тэмпературнага ўздзеяння станавіўся мазут. Таму пасля ператварэння паловы змесціва катла ў бензін далейшая праца прыпынялася. Дапамагаў у устанаўленні колькасці атрыманага бензіну спецыяльна ўстаноўлены ў ўстаноўку лічыльнік. Печка гасілася, трубаправод перакрываўся. Вентыль трубаправода, які злучаў яго з кампрэсарам, наадварот, адкрываўся, пары перамяшчаліся ў гэты кампрэсар, ціск у ім было менш. Паралельна з гэтым перакрывалася труба, якая вядзе да атрыманага бензіну, каб абарваць сувязь яго з устаноўкай. Далейшыя дзеянні складаліся ў чаканні астывання катла, сліве з яго рэчыва. Для наступнага выкарыстання пасля гэтага кацёл зачышчаюць ад налёту коксу, і можна было праводзіць новы крэкінгу-працэс.

Этапы перапрацоўкі нафты і ўстаноўка Бартана

Варта адзначыць, што магчымасць расшчаплення нафты, гэта значыць крэкінгу алкана, ужо даўно была заўважаная навукоўцамі. Аднак яна не ўжывалася пры звычайнай перагонцы, так як гэта расшчапленне ў такой сітуацыі было непажаданым. Для гэтага ў працэсе быў задзейнічаны перагрэты пар. З яго дапамогай нафту не расшчапляецца, але выпаралася.

За ўвесь час свайго існавання нафтаперапрацоўчая галіна перажыла некалькі этапаў. Так, з шасцідзесятых гадоў XIX стагоддзя да пачатку мінулага стагоддзя нафту падвяргалася перапрацоўцы з мэтай атрымання толькі газы. Ён быў тады матэрыялам, рэчывам, з дапамогай якога людзі атрымлівалі асвятленне ў цёмны час. Характэрна, што падчас такой перапрацоўкі, якія атрымліваюцца з нафты палегчаныя фракцыі, лічыліся адкідамі. Яны выліваліся ў канавы і знішчаліся спальваннем ці іншым спосабам.

Ўстаноўка крэкінгу Бартана і яго метад паслужылі асноватворным этапам усёй нафтаперапрацоўчай сферы. Менавіта гэты спосаб ангельскага хіміка дазволіў дамагчыся больш высокага выніку атрымання бензіну. Выхад гэтага прадукту нафтаперапрацоўкі, а таксама іншых араматычных вуглевадародаў ўзрос у некалькі разоў.

Патрэба ва ўжыванні крэкінгу

У пачатку дваццатага стагоддзя бензін быў, можна сказаць, непатрэбным прадуктам нафтаперапрацоўкі. Аўтатранспарту, які працуе на гэтым выглядзе паліва, у той час было вельмі мала, таму і паліва было не запатрабаванае. Але з цягам часу аўтапарк краін няўхільна рос, адпаведна, патрабаваўся і бензін. Толькі за першыя дзесяць-дванаццаць гадоў дваццатага стагоддзя патрэба ў бензіне ўзрасла ў 115 разоў!

Які атрымліваецца шляхам простай перагонкі бензін, а, дакладней, яго аб'ёмы не задавальнялі спажыўца, ды і саміх вытворцаў. Таму было вырашана выкарыстоўваць крэкінгу. Гэта дазволіла нарасціць тэмп вытворчасці. Дзякуючы гэтаму ўдалося павялічыць колькасць бензіну для патрэб дзяржаў.

Крыху пазней было ўстаноўлена, што крэкінгу нафтапрадуктаў можна было праводзіць не толькі толькі на мазуце або салярцы. У якасці зыходнага сыравіны для гэтага цалкам была прыдатная і сырая нафта. Таксама вытворцамі і спецыялістамі ў гэтай галіне было вызначана, што бензін, атрыманы спосабам крэкінгу, з'яўляўся больш якасным. У прыватнасці, пры яго выкарыстанні ў аўтамабілях яны працавалі больш спраўна і даўжэй, чым звычайна. Гэта было звязана з тым, што атрыманы шляхам крэкінгу бензін захоўваў некаторыя вуглевадароды, згарае пры звычайнай перагонцы. Гэтыя рэчывы, у сваю чаргу, пры выкарыстанні ў рухавіках унутранага згарання мелі ўласцівасць запальвацца і гарэць больш плаўна, у выніку рухавікі працавалі без выбухаў паліва.

каталітычны крэкінгу

Крэкінгу - гэта працэс, які можна падпадзяліць на два выгляду. Ён ужываецца для выпрацоўкі паліва, напрыклад, бензіну. У адных выпадках можа праводзіцца шляхам простай тэрмічнай апрацоўкі нафтапрадуктаў - тэрмічны крэкінгу. У іншых жа выпадках магчыма ажыццяўленне гэтага працэсу не толькі пры дапамозе высокай тэмпературы, але і з даданнем каталізатараў. Такі працэс называецца каталітычным.

Выкарыстоўваючы апошні названы спосаб перапрацоўкі, вытворцы атрымліваюць высокаактанавы бензін.

Лічыцца, што гэты від з'яўляецца самым важным працэсам, які забяспечвае найбольш глыбокую і якасную перапрацоўку нафты. Ўстаноўка каталітычнага крэкінгу, ўкаранёная ў прамысловасць ў трыццатых гадах мінулага стагоддзя, дазволіла атрымаць вытворцам несумнеўныя перавагі для ўсяго працэсу. Да такіх можна аднесці эксплуатацыйную гнуткасць, адносную прастату сумяшчэння з іншымі працэсамі (деасфальтизация, гідраачысткі, алкирование і т. Д.). Менавіта дзякуючы гэтай універсальнасці можна растлумачыць значную долю выкарыстання каталітычнага крэкінгу ва ўсім аб'ёме перапрацоўкі нафты.

сыравіна

У якасці сыравіны пры каталітычным крэкінгу выкарыстоўваецца вакуумны газойль, які ўяўляе сабой фракцыю, якая мае межы кіпення ад 350 да 500 градусаў. Пры гэтым канчатковая кропка кіпення усталёўваецца па-рознаму і наўпрост залежыць ад утрымання металаў. Акрамя таго, на дадзены паказчык ўплывае і коксуемость сыравіны. Яна не можа быць больш за тры дзесятых працэнта.

Папярэдне патрабуецца і вырабляецца гідраачысткі такой фракцыі, у выніку якой выдаляюцца разнастайныя сярністыя злучэння. Таксама гідраачысткі дазваляе знізіць коксуемость.

У некаторых вядомых на нафтаперапрацоўчым рынку кампаній існуе некалькі ажыццяўляюцца імі працэсаў, пры якіх адбываецца крэкінгу цяжкіх фракцый. Да іх можна аднесці коксуемый да шасці-васьмі адсоткаў мазут. Акрамя гэтага, сыравінай могуць быць рэшткі гідракрэкінгу. Самым, напэўна, рэдкім і, можна сказаць, экзатычным сырцом лічыцца прамагонны мазут. Такая ўстаноўка (тэхналогія мілісекунд) маецца ў Рэспубліцы Беларусь на Мазырскім нафтаперапрацоўчым заводзе.

Літаральна да апошняга часу, калі выкарыстоўваўся каталітычны крэкінгу нафтапрадуктаў, прымяняўся аморфны шарыкавы каталізатар. Ён уяўляў сабой трох-пятимиллиметровые шарыкі. Зараз жа для гэтай мэты прымяняюцца каталізатары крэкінгу аб'ёмам не больш 60-80 мкм (цеолитсодержащий микросферический каталізатар). Складаюцца яны з цеолитного элемента, які размяшчаецца на алюмосиликатной матрыцы.

тэрмічны спосаб

Зазвычай, тэрмічны крэкінгу выкарыстоўваецца для перапрацоўкі нафтапрадуктаў, калі трэба атрымаць у выніку прадукт з больш маленькай малекулярнай масай. Напрыклад, да такіх можна аднесці непредельные вуглевадароды, нафтавай кокс, лёгкія маторныя паліва.

Кірунак гэтага спосабу перапрацоўкі нафты знаходзіцца ў залежнасці ад малекулярнай масы і прыроды сыравіны, а таксама непасрэдна ад умоў, пры якіх адбываецца сам крэкінгу. Гэта было пацверджана хімікамі з цягам часу. Аднымі з самых галоўных умоў, якія ўплываюць на хуткасць і кірунак праходжання тэрмічнага крэкінгу, лічацца тэмпература, ціск і працягласць працэсу. Апошні атрымлівае бачную фазу пры трохстах-трыста пяцідзесяці градусах. Пры апісанні гэтага працэсу выкарыстоўваецца кінетычныя раўнанне крэкінгу першага парадку. На вынік крэкінгу, а дакладней, на склад яго прадуктаў аказвае ўплыў змена ціску. Прычынай гэтаму служыць перамена хуткасці і характарыстык другасных рэакцый, да якіх ставяцца, як ужо згадвалася раней, полімерызацыя і кандэнсацыя, якімі суправаджаецца крэкінгу. Раўнанне рэакцыі тэрмічнага працэсу выглядае так: С20Н42 = С10Н20 + С10 Н22. Ўплыў аказвае на вынік і вынік яшчэ аб'ём рэактываў.

Трэба заўважыць, што крэкінгу нафты, які ажыццяўляецца пералічанымі спосабамі, не з'яўляецца адзіным. У вытворчай дзейнасці нафтаперапрацоўчыя прадпрыемствы выкарыстоўваюць і многія іншыя віды гэтага працэсу перапрацоўкі. Так, у пэўных выпадках выкарыстоўваецца так званы акісляльных крэкінгу, які ажыццяўляецца з выкарыстаннем кіслароду. Ўжываецца ў вытворчасці і электрычны крэкінгу. З дапамогай гэтага метаду вытворцы атрымліваюць ацэтылен шляхам пропуску скрозь электрычнасць метану.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.birmiss.com. Theme powered by WordPress.