какие продукты делают из нефти кроме бензина
Представьте себе гору компьютерных чипов. Если разделить их по типу, то одни отправятся на завод по производству смартфонов, другие — внутрь умных часов, третьи станут вычислительной мощью ноутбуков. Так и сырая нефть содержит десятки важных и нужных человечеству компонентов: их отделяют друг от друга, превращая в продукты, которыми мы пользуемся каждый день.
Завод вчера и сегодня
Отправимся на Московский нефтеперерабатывающий завод (МНПЗ), куда ежегодно поступает более 12 миллионов тонн нефти. За 40 лет эта цифра подросла в 1,25 раза (на три миллиона тонн), а соотношение получаемых из углеводородного сырья продуктов и их число выросло в 1,5 раза. Это значит, что переработка стала эффективней: из того же объема сырой нефти получается больше полезных продуктов.
Самыми востребованными на рынке нефтепродуктами по сей день остаются светлые: бензин, керосин и дизельное топливо. Спрос на мазут — темный продукт — сегодня сокращается: его используют как топливо для судов и тепловых электростанций, но все реже и в меньших количествах. Поэтому показателем эффективности или глубины нефтепереработки для завода является количество оставшегося мазута — чем его меньше, тем глубже считается переработка сырой нефти.
Ксения Дорохова
технолог Московского НПЗЕсли нефтеперерабатывающий завод не выпускает мазут, то глубина переработки нефти близка к 100%. Если 10% поступающей нефти превращается в мазут, то глубина переработки приближается к 90%.
Отделить рок-группу от оркестра
Нефть состоит из множества органических веществ с примесью неорганических, например серы. Основные нефтепродукты — это тоже смеси, но не такие многокомпонентные.
Самые легкие составляющие нефти — это газы вроде пропана и бутана. Их молекулы в атомном мире были бы рок-группами: в молекуле пропана, например, всего три атома углерода. Самые тяжелые составляющие нефти — вязкие смолистые вещества — целые «оркестры», молекулы которых слеплены из 18–35 атомов углерода. Между рок-группами и оркестрами располагаются углеводороды-«ансамбли», содержащие до 11 атомов углерода — из таких молекул состоит бензин и дизельное топливо.
В сырой нефти компоненты бензина, керосина и других продуктов содержатся в готовом виде, их нужно только выделить. Это делают на первой стадии переработки нефти — перегонке.
Перегонка — это ступенчатое нагревание нефти. В основе этого процесса лежат химические свойства молекул: температура кипения и испарения легких компонентов меньше, чем у тяжелых. Сначала нефть нагревают до 30 градусов, отделяют от нее газы (пропан, бутан, пропилен), которые затем собирают и сжижают. После этого оставшуюся нефть продолжают плавно нагревать до 80 градусов, когда вскипают и испаряются компоненты бензина с наименьшим содержанием углерода. Эти пары тоже собирают и конденсируют. Затем наступает черед компонентов бензина с температурой кипения 80–180 градусов: нефть становится почти вдвое горячее кипятка в вашем чайнике (вода кипит при 100 градусах). При дальнейшем нагревании отделяется керосин, а затем дизельное топливо.
Часть комбинированной установки для первичной переработки (перегонки) нефтиКомпоненты бензина после перегонки нужно облагородить: очистить от серы, азота, кислорода, а затем подвергнуть химическим превращениям: изомеризации и риформингу.
При изомеризации молекулы меняют структуру: атомы в них выстраиваются по-новому. Это увеличивает октановое число бензина, чтобы топливо не воспламенялось в камере сгорания двигателя раньше времени. Риформинг позволяет снизить количество парафинов и нафтенов и повысить долю ароматических соединений. Благодаря этому двигатель легко заводится в морозы, а автомобиль резво разгоняется.
После перегонки в нефти остается достаточно компонентов, которые можно превратить в светлые продукты. Но если нагревать дальше, начнутся нежелательные химические реакции. Поэтому вторая остановка на пути превращения нефти в светлые продукты — вакуумная перегонка.
Сила пустоты
На уроках физики детям показывают любопытный опыт. Под стеклянным колпаком стоит стакан с водой, из-под колпака откачивают воздух, и вода вскипает при комнатной температуре. Дело в том, что при падении давления температура кипения жидкости снижается. Этим и пользуются при вакуумной перегонке нефти. В вакууме можно испарить и отделить вещества, которые не кипят при атмосферном давлении. Из современных установок можно откачать больше газообразных углеводородов, чем 40 лет назад, то есть создать в них более высокий вакуум и повысить эффективность переработки.
В ходе вакуумной перегонки нефть разделяется на легкий вакуумный газойль, тяжелый вакуумный газойль и гудрон. И легкий, и тяжелый газойль — желтые жидкости легче воды, но молекулы тяжелого газойля длиннее, чем у легкого. Гудрон — черная смолистая масса, на грани между очень вязкой жидкостью и твердым веществом. Из него делают битум, который используется при строительстве дорог, создании кровельных и других строительных материалов.
Легкий газойль после очистки в основном идет на производство дизельного топлива. Тяжелый газойль в чистом виде не используется: его превращают в бензин с помощью крекинга.
Обрывки молекул
В процессе крекинга (от английского cracking — расщепление) длинные молекулы тяжелого газойля рвутся на несколько более коротких — составляющих бензина. Чтобы молекулы разорвались, оставшуюся после перегонки нефть нагревают в присутствии цеолитного катализатора. Это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом в ней не участвует.
«Цеолитный катализатор — это материал с пористой структурой, его можно сравнить с губкой. Такая конфигурация нужна для увеличения поверхностной площади катализатора. Чем она больше, тем на большее число реакций может повлиять катализатор», — рассказывает технолог Ксения Дорохова.
Примерно 54% смеси, попавшей на каталитический крекинг, превращается в бензин. Малая доля приходится на газы и дизельное топливо. Все остальное — мазут, состоящий из тяжелых многоатомных молекул.
Для превращения тяжелого газойля в бензин используют особые катализаторыМожно ли сделать крекинг таким, чтобы мазута не оставалось совсем? Да, если увеличить температуру. Но тогда начнут разваливаться молекулы бензина, а основным продуктом станут газы. Температура крекинга подобрана так, чтобы выход востребованного нефтепродукта — бензина — был максимальным.
В 1980 году на Московском НПЗ выпускали сухой лед и изделия из полипропилена: от садового инвентаря до приборных панелей для автомобилей. Сейчас эти производства остановлены ради выпуска более востребованных продуктов.
До чего дошел прогресс
40 лет назад из тонны нефти получали только 173 килограмма бензина, сегодня почти в полтора раза больше — 241 килограмм. Все благодаря более глубокому вакууму при вакуумной перегонке: в 1980-м эту технологию еще не применяли, как и установку для крекинга с использованием катализаторов, — ее построили в 1983-м.
Изменение процесса облагораживания бензина привело к появлению премиального бензина с октановым числом 100: его стали выпускать в 2020 году.
Выход дизельного топлива увеличился с 205 до 327 килограммов. В основном это продукт перегонки нефти, но свой вклад вносят и вакуумная перегонка, и крекинг. Технологии производства дизельного топлива зависят от времени года. Зимой на МНПЗ выпускают зимнее дизельное топливо с низкой температурой замерзания, меняя структуру парафиновых углеводородов, — благодаря этому они не кристаллизуются и не твердеют на холоде.
Еще один полезный продукт нефтепереработки — смесь пропана и пропилена, изготавливаемая с помощью крекинга. После перехода на каталитический крекинг производство этой смеси выросло с двух килограммов на тонну нефти до 12.
Несколько иначе производится авиационный керосин. Это продукт прямой перегонки нефти: ни вакуумная перегонка, ни крекинг в его производстве не участвуют. Тем не менее, выход продукта по сравнению с 1980 годом увеличился с 45 до 71 килограммов на тонну нефти.
Из тяжелого остатка крекинга на МНПЗ производят 15 марок битума, от кровельных до дорожных. В битум превращается 129 килограммов из каждой тонны нефти, а в 1980 году было 28 килограммов — больше из мазута извлечь не получалось. Сорок два года назад при переработке тонны нефти на Московском НПЗ получалось 440 килограммов мазута, сегодня гораздо меньше — 173 килограмма. Все остальное превращается в более ценные продукты.
К 2025 году на заводе планируют построить комплекс глубокой переработки нефти, который поможет расщеплять ее тяжелые компоненты. Из самых неуступчивых веществ будут делать кокс, который применяется в металлургии, а глубина переработки нефти достигнет почти 100%.
Как получить нефть из угля. Жми!
В современном мире цены на бензин уверенно поднимаются вверх, несмотря на то, что стоимость нефти постоянно падает.
В связи с этим многие начинают задумываться над тем, возможно ли в домашних условиях изготовить бензин и как это сделать.
Ведь принято считать, что бензин можно изготавливать только на огромных промышленных заводах. В данной статье постараемся разобраться с вопросом поподробнее.
Получение из угля
Существует два эффективных и проверенных способа. Оба этих способа были разработаны германскими ученными в начале прошлого века.
В годы великой отечественной войны практически вся немецкая техника передвигалась при помощи угольного топлива.
Ведь, как известно, в Германии нет месторождений нефти, зато налажена добыча угля. Из бурого угля немцы изготавливали дизельное и бензиновое синтетическое топливо.
Как это ни удивительно, с точки зрения химии уголь не так сильно отличается от нефти, как многие полагают. Основа у них одна — это водород и горючие соединения углерода. Правда, водорода в угле поменьше. Горючую смесь можно получить, уровняв показатели водорода.
Сделать это можно следующими способами:
- гидрогенизация или по-другому ожижение;
- газификация.
Что собой представляет гидрогенизация
Приблизительно 80 кг бензина можно будет получить из одной тонны угля. При этом в угле обязательно должно содержаться 35% летучих веществ.
Для начала переработки, уголь мелко перемалывают до пылевидного состояния. Затем угольную пыль тщательно просушивают. После этого ее смешивают с мазутом или маслом до получения пастообразной массы.
Гидрогенизация — это добавление в угольную смесь недостающего водорода. Помещаем сырье в специализированный автоклав и нагреваем его. Температура в нем должна находиться на отметке 500 градусов, а давление 200 Бар.
Для того чтобы образовался бензин требуется пройти две фазы:
- жидкую фазу;
- паровую фазу.
В автоклаве протекает несколько достаточно сложных химических реакций. Уголь насыщается необходимым водородом, а входящие в его состав сложные частицы распадаются на простые.
В итоге мы получаем дизельное топливо или бензин. Это будет зависеть от самого процесса.
Еще раз весь процесс гидрогенизации по пунктам:
- измельчение угля до состояния пыли;
- добавление в него масла;
- нагрев в автоклаве при большой температуре.
Очень важно сделать подходящее оборудование. Дома самостоятельно изготовить его достаточно сложно, ведь давление в автоклавах выше, чем в кислородных баллонах.
[warning]Это важно: помните о технике безопасности. Сам процесс достаточно взрывоопасный. Ни в коем случае не курите возле установки и не разводите огня.[/warning]
Не рекомендуется делать бензин своими руками в квартире. Лучше всего для изготовления бензина подходит дача или на крайний случай гараж.
Газификация
Газификация это разложение твердого топлива на газы.
Позже к полученным газам добавляют недостающие вещества и трансформируют в жидкое состояние для получения бензина.
Существует несколько способов переработки угля в бензин методом газификации.
Первый способ теоретически можно использовать дома. Называется он метод Фишера-Тропша. Но данный способ достаточно трудоёмок в исполнении, требует слишком сложного оборудования, а в итоге оказывается нерентабельным, поскольку тратится много угля и готовый бензин получается дешевле.
Кроме этого, выделяется большое количество углекислого газа, процесс переработки становится очень опасным в домашних условиях. Поэтому данный способ мы не станем разбирать подробней.
Также существует термический способ газификации. Он осуществляется при помощи нагрева сырья при полном отсутствии кислорода. Естественно для этого также требуется соответствующее оборудование. Ведь температура разложения угля на газ составляет 1200 градусов.
Основной плюс данного метода заключается в том, что часть газов отправляется на синтез бензинового топлива, а часть на подогрев сырья. Это помогает снизить затраты. Таким образом, уголь сам себя подогревает.
Изготовление бензина из старых покрышек
Изготовить бензин своими руками можно с помощью старых резиновых покрышек.
Для этого потребуются:
- резиновые отходы;
- печь;
- дистиллятор;
- емкости из огнеупорных материалов.
[advice]Совет специалиста: не стоит изготавливать бензин в городской квартире. Процесс сопровождается задымлением с едким запахом резины.[/advice]
Пошаговая инструкция по изготовлению бензина из резиновых покрышек выглядит следующим образом:
- Необходимо приготовить металлическую бочку с плотно закрывающейся крышкой.
Кроме этого потребуется жароустойчивая трубка. Ее необходимо подсоединить сверху к крышке. Таким образом получится самодельный реторт. Затем необходима емкость для конденсата и еще одна небольшая ёмкость с двумя трубками для создания водяного затвора. Одну трубку опускают в воду, а вторую держат над ней.
- Далее надо собрать устройство для выработки углеродов в жидком виде. Для этого к конденсату подсоединяем трубку от нашего реторта. Затем конденсат и водяной затвор также соединяем шлангом. Вторую трубку подсоединяем к печке, на которую устанавливаем реторт. В итоге получается система замкнутого типа для крегинга при высоких температурах.
- Резину закладываем в реторт и плотно закрываем крышкой, затем необходимо нагреть ее на сильном огне. При высокой температуре молекулы резины разрушаются. Происходит возгонка, т. е. переход из твердого состояния в газообразное минуя жидкую стадию. Затем данный газ поступает в наш конденсатор, в котором температура намного ниже. Пары конденсируются, и как итог, мы получаем нефть в жидком виде.
- Полученное вещество необходимо очистить, для того потребуется дистиллятор, который часто применяют при использовании самогонных аппаратов. Взвесь доводится до кипения при температуре 200 градусов, и получается бензин.
[warning]Примите к сведению: избегайте открытого огня при процессе дистилляции. Лучше всего воспользоваться электрической плиткой.[/warning]
Альтернативные способы
Бензин делают не только из угля и резиновых покрышек.
Его можно получить из мусора, дров, пеллетов, листьев, скорлупы орехов, шелухи от семечек, кукурузных стержней, торфа, соломы, камыша, сорняков, тростника, старых шпал, сухого навоза птиц и животных, пластиковых бутылок, медицинский отходов и др.
Процесс производства бензина в домашних условиях, рассмотренный выше, не так сложен, как кажется на первый взгляд. Такие термины, как гидрогенизация, газификация и пр. могут вводить в заблуждение. Но на самом деле наладить производство и изготовить бензин своими руками не так трудно, как кажется.
Предлагаем Вашему вниманию интересный репортаж о том, как сделать бензин в домашних условиях:
- Автор: DmitriiG
- Распечатать
Оцените статью:
(9 голосов, среднее: 4 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Превращение нефти в газ | ScienceIQ.com
от НАСА исследует
Когда вы видите, как все эти автомобили на заправке заправляют неэтилированным бензином, вы не можете перестать думать о том, как этот бензин туда попал. Его не выкачивали из-под земли в таком виде. То же самое касается топлива для реактивных самолетов. Все началось не так — потребовался долгий процесс переработки, чтобы стать топливом. Вы никогда не сможете управлять самолетом на бензине, но эти два продукта происходят из одного и того же источника: сырой нефти. Многие нефтепродукты используются для приведения в движение тех или иных транспортных средств: бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Другие продукты также производятся из нефти. Возможно, вы не удивитесь, узнав, что печное топливо и асфальт сделаны из нефти. Но как насчет мелков, лака для пола, ящиков для льда, туши для ресниц, волейбольных мячей, гитарных струн, колесиков для роликовых коньков, жевательной резинки и оправ для очков? Большинство людей не понимают, что нефть является сырьем для гораздо большего, чем газ.
Сырая нефть выходит из-под земли густой и темной, что-то вроде патоки. Это не что иное, как бензин, который закачивается в вашу машину! По мере его очистки удаляются примеси, а другим продуктам дают отстояться. Процесс рафинирования состоит из трех этапов: дистилляция, конверсия и обработка. Перегонка: Нефть нагревается в больших высоких колоннах. Чрезвычайно высокие температуры разрушают молекулярные цепи углерода в масле, заставляя его разделяться на слои. Более тяжелые элементы, такие как шлам, опускаются на дно, а более легкие газы, такие как пропан, всплывают наверх. Подвешенный посередине, вы найдете масло, которое будет превращено в бензин и топливо для реактивных двигателей. Подобно тому, как приготовление пищи меняет характеристики продуктов, «приготовление» нефти также приводит к изменению молекулярной структуры масла. По мере разделения слоев легких и тяжелых продуктов они направляются по трубам в разные зоны для дальнейшей обработки.
Преобразование: для преобразования нефти молекулы тяжелых углеводородов «расщепляются» на более легкие молекулы меньшего размера. Это делается за счет реакции между маслом и водородом под высоким давлением и теплом. Крекинг расщепляет 70 процентов нефти на бензин, а остальное — на дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Затем продукты смешивают с другими продуктами для получения бензина с различным октановым числом. Преобразование заканчивается перестановкой масла. Для перегруппировки масла из низкооктанового бензина удаляют водород. Очистка: при обработке нефти удаляется еще больше примесей, таких как сера и азот. Они могут вызвать загрязнение воздуха. Азот проходит через процесс, называемый промывкой водой, в ходе которого он превращается в аммиак, который превращается в сельскохозяйственное удобрение.
Факт Кредит
НАСА исследует
НАСА
Превращение сырой нефти в топливо
Вы когда-нибудь задумывались, откуда берется топливо для наших автомобилей? Или вы думали о том, как они превращают сиропообразную черную нефть в чистый бензин и топливо, которые движут нашим обществом? Ну, не думайте больше. Вам предстоит серьезное знакомство с наукой и технологией переработки и транспортировки углеводородов.
Есть два способа узнать здесь: Вы можете просто посмотреть это видео, получившее премию «Эмми», выше или прочитать дополнительную справочную информацию ниже. Выполнение обоих может удвоить ваш интеллектуальный счетчик. Кстати, Национальная академия телевизионных искусств и наук была настолько впечатлена этой постановкой, что наградила ее премией «Эмми» как лучшую серию молодежных образовательных программ на Среднем Западе.
Прежде чем мы начнем, давайте рассмотрим вашу предыдущую базу знаний о нефтяной промышленности. Скорее всего, вы «узнали» больше о нефтяной отрасли из новостей, чем из научных источников. Одно из правил быть ученым — уметь оценивать потенциальную предвзятость ваших источников информации (включая нас). А новости по своей природе фокусируются на негативных событиях, отбрасываемых в экстремальных ситуациях. Поэтому неудивительно, что новости о нефтяной отрасли иногда представляются в негативном свете. Разливы нефти становятся поводом для драматических новостей, но мы редко, если вообще когда-либо, слышим о том, что промышленность играет жизненно важную роль в обеспечении энергией почти каждого сегмента нашего индустриального общества. Без него мы бы практически остановились. Подумайте об этом, когда вы начнете «очищать» свое собственное критическое мышление, исследуя науку и технологии здесь, которые начинают расшифровывать переработку и транспортировку топлива, которое делает возможной нашу современную жизнь.
Давайте начнем с изучения науки о формировании сырой нефти . Знаете ли вы, что сырая нефть образовалась из разложившихся частей тел древних морских организмов? Мы говорим о действительно крошечных вещах, таких как водоросли и другие микроскопические организмы, такие как зоопланктон. Нет, в образовавшейся нефти нет ни сока динозавров, ни древних лесов.
Один из ключей к тому, что эта древняя морская жизнь в конечном итоге превратилась в нефть, заключается в том, что она застряла в осадочном слое. Этот слой также должен был быть без кислорода в «анаэробной» среде
, чтобы предотвратить их поедание падальщиками. По мере того, как все больше накапливающихся слоев отложений погребало части их тел все глубже, давление и тепло фактически «приготовляли» их органическое вещество в углеводороды. Так образовалась сырая нефть. Несмотря на распространенное заблуждение, «нефтяной резервуар» в земле — это не гигантская пещера в земле, заполненная нефтью.
После бурения коллектора и добычи сырой нефти ее необходимо переработать. Сырая нефть прямо из скважины сама по себе ни на что не годится. О, конечно, он сгорит или испортит вашу одежду. Но он точно не будет летать на реактивном самолете или ездить в вашем автомобиле. Вместо того, чтобы пытаться объяснить весь процесс, вам лучше посмотреть видео выше, когда вы присоединитесь к нашей научной группе, изучающей весь процесс на нефтеперерабатывающем заводе Pine Bend, одном из самых сложных нефтеперерабатывающих заводов в Северной Америке. Как вы увидите в видео, с помощью инженеров Flint Hills Resources они раскрывают химический состав сырой нефти и затрагивают вопрос о том, почему она так важна для многих аспектов нашей жизни.
Как вы увидите, одним из первых этапов очистки является процесс «фракционной перегонки», при котором «варятся» различные «фракции» углеводородного топлива. Да, звучит запутанно. Но посмотрите видео, чтобы получить более четкое представление о том, как все это работает. Вы также увидите, как собственная версия управления полетами нефтеперерабатывающего завода управляет этим сложным нефтеперерабатывающим заводом размером с небольшой город. Вы также узнаете, как специалисты по нефтепереработке используют физику и технологии в процессе нефтепереработки для удаления таких примесей, как сера. Они также используют комбинации катализаторов, тепла и давления для усиления химических реакций.
Что общего у Лего с переработкой нефти? Как вы увидите в видеоролике, они помогают концептуализировать процесс переработки «расщепления» более длинных и тяжелых углеводородных цепочек молекул на более короткие цепочки, из которых состоят различные виды топлива, такие как бензин и реактивное топливо.
Как вы также увидите, довольно сложно не заметить пар, выходящий из некоторых башен нефтеперегонного завода. Мы знаем, что пар получается из воды и что пресная вода — ценный ресурс. Так что наши хосты также оправдывают свое имя На открытом воздухе , разобравшись в том, как Flint Hills Resources управляет, перерабатывает и защищает используемые водные ресурсы.
Все эти очищенные виды топлива в конечном итоге должны попасть с нефтеперерабатывающих заводов в отрасли и предприятия, которые их используют, верно? Мы уверены, что сможем заправить наши автомобили на нефтеперерабатывающем заводе. Таким образом, трубопроводы предлагают самый безопасный и надежный способ транспортировки этого топлива ко всем различным точкам распределения в обществе. Вот почему наша команда расшифровывает все соединения трубопроводов с помощью различных инженеров, исследуя физику транспортировки топлива по трубопроводам. Поскольку трубопроводы пролегают на огромные расстояния в самых разных средах, наша видеогруппа также изучает технологии, которые инженеры используют для контроля целостности трубопроводов для предотвращения утечек, и то, как они ремонтируют трубопроводы, требующие внимания.