Резюме - Въглеводороден състав на бензини от права дестилация
Федерална агенция за образование
Държавна образователна институция за висше професионално образование
"ТОЛИАТТИ ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ"
По дисциплина: "Химия на нефта"
По темата: "Въглеводороден състав на бензин от права дестилация"
1. Производство на нефтени въглеводороди
2. Състав на суровия нефт
3. Сепариране на суров нефт
4. Получаване на базови бензини
5. Фракционен състав на нефта
6. Методи за изследване на състава на бензиновите фракции
7. Индивидуален въглеводороден състав
Бензинът (от френски бензин) е смес от леки въглеводороди с точка на кипене 30 - 205 ° C. Прозрачна течност с плътност 0,70-0,78 g / cm3. Произвежда се чрез смесване на компоненти от първичната (директна) дестилация на масло, крекинг продукти на неговите отделни фракции и добавки.
За отделните групи въглеводороди, които изграждат бензините, могат да се направят следните кратки изводи за тяхната стабилност.
Алкани с нормална структура: като се започне от пентана, въглеводородите от тази серия се характеризират с много ниско октаново число и колкото по-високо е тяхното молекулно тегло, толкова по-ниски са октановите числа. Съществува почти линейна зависимост от молекулното им тегло. Разклонени алкани: разклоняването на молекулите на ограничаващата серия рязко повишава тяхната устойчивост на детонация, така че октанът има октаново число 20, а 2,2,4 има триметилпентан 100. Най-високите октанови числа се отбелязват за изомери със сдвоени метилови групи при един въглеводороден атом (неохексан, триптан, референтен изооктан), както и за други триметилоктани е омери. Поради високите антидетонационни свойства на изоалканите, те са много желани компоненти на бензина.
Алкени: външен виддвойната връзка в молекула на нормалните въглеводороди причинява значително увеличение на устойчивостта на детонация в сравнение със съответните наситени въглеводороди.
Горните данни помагат да се разберат детонационните характеристики на типичните съставни компоненти. А именно: бензините от директна дестилация на нефт съдържат много парафинови въглеводороди с леко разклонена структура с ниска устойчивост на удар; октановите числа на такива бензини са ниски. Само от отделни "подбрани" масла могат да се получат бензини за права дестилация с октаново число А-70. Директните дестилационни бензини и техните главни фракции се използват в малък обем за получаване на автомобилен бензин А-76.
1. Производство на нефтени въглеводороди
Суровините, необходими за химическата промишленост, се получават от нефт по два начина. Един от начините е, че веществото, което вече присъства в суровия нефт, се отделя от него или се концентрира чрез чисто физически методи, като дестилация, екстракция с разтворител или кристализация. Вторият начин е извършването на определени химико-технологични операции, чието използване в момента непрекъснато се разширява в рафинериите. Тези операции позволяват да се получат наситени и ароматни въглеводороди като основни продукти, които присъстват в суровия нефт само в малки количества, и като странични продукти, ненаситени въглеводороди, които обикновено отсъстват в оригиналния нефт.
2. Състав на суровия нефт
Нефтът се състои главно от метан, нафтенови и ароматни въглеводороди. Нафтеновите въглеводороди са хомолози на циклопентан и циклохексан или въглеводороди с кондензирани пет- и шестчленни пръстени. Наличие в маслотоциклопропан, циклобутан, циклохептан и висши нафтенови въглеводороди не са установени. Олефини, диолефини и ацетиленови въглеводороди напълно отсъстват. Ароматните въглеводороди са представени главно от бензенови производни; в няколко случая нафталин, тетралин и техните заместители също са изолирани от нефта.
В зависимост от това кои въглеводороди преобладават в суровите нефти, последните могат да бъдат разделени на масла от метан, нафтенови или ароматни бази. От самото начало трябва да е ясно, че в маслените фракции с висока температура на кипене въглеводородите от всички тези три серии присъстват едновременно, а понякога молекулите на маслените въглеводороди са със смесен характер. По правило ароматните и нафтеновите въглеводороди почти винаги имат странични вериги под формата на алкилови радикали; в допълнение, една въглеводородна молекула може да се състои от ароматни и нафтенови цикли, полиядрени или кондензирани.
Тази класификация не включва асфалтови масла, т.е. масла, богати на асфалти или битуми, които обикновено са свързани по структура с ароматни въглеводороди. На практика маслата винаги са смеси от въглеводороди, принадлежащи към поне два от тези четири основни типа. В табл. 3 показва класификацията на маслата, предложена от Sahanen.
Маслото се състои главно от въглеводороди, но някои масла съдържат и малко количество органични съединения, съдържащи сяра, азот или кислород. Нефтът винаги е придружен от природен газ, т.е. нисши газообразни парафини.
Първичното отделяне на маслото се извършва чрез дестилация; течните дестилационни продукти кипят в широк температурен диапазон и винаги се състоят от смес от отделни съединения. Дестилацията дава следнотоосновни фракции:
Смазочни масла Над 300
(може да се дестилира само във вакуум)
Средният състав на бензините при права дестилация, определени по този метод (крайна точка на кипене 150-200°), т.е. бензини, изолирани от нефт чрез проста дестилация и не получени чрез термична или каквато и да е химическа обработка на нефт, е даден по-долу:
Бензинът се състои от въглеводороди, съдържащи от 4 до 12 въглеродни атома в молекула. Керосиновите въглеводороди съдържат от 9 до 16 въглеродни атома. Въглеводородите, присъстващи в газьола, вероятно имат 15-25 въглеродни атома на молекула. Анализът по метода на Waterman показа, че газьолите, кипящи в диапазона 260-382°, се състоят от 43-74% парафини, 19-35% нафтени и 7-22% ароматни въглеводороди. Молекулното тегло на смазочните масла е в диапазона 300-1000, което съответства на наличието на въглеводороди с 20-70 въглеродни атома в тях. Фракциите на смазочното масло съдържат твърд парафин и ароматни въглеводороди, които обикновено се отстраняват по време на процеса на рафиниране.
Във въглеводороди, смазващи парафинови и ароматни въглеводороди. Това води до заключението, че фракциите на смазочните масла съдържат въглеводороди с кондензирани пръстени. Типично смазочно масло (индекс на вискозитет 100), получено от метаново базово масло, е смес от мастно-ароматни и мастно-нафтенови въглеводороди, в които 25% от въглеродните атоми попадат в дела на ароматни и нафтенови цикли, а 75% от въглеродните атоми - в дела на парафини (вероятно под формата на алкилни странични вериги). В смазочно масло с индекс на вискозитет 30, получено от нафтеново базово масло, съотношението на въглеродните атоми на парафиновите странични вериги е 45%, а 55% се падат на дела на нафтеновите и ароматните цикли. И в двата случая отстранинаситените вериги вероятно са разклонени.
Изследователите обърнаха най-голямо внимание на изясняването на състава на бензините, както поради сравнителната простота на такава задача, така и поради връзката между състава на бензина и неговото октаново число. В литературата могат да се намерят описания на подробни изследвания на американски, съветски и други бензини с права прогонка. В табл. Фигура 5 изброява въглеводородите, открити в американския депентанизиран бензин с права дестилация, получен от нефт от находището в Понка Сити (точките на кипене на по-ниските въглеводороди са изброени в Приложение, стр. 411 чрез дестилация, също извършена под налягане. Тези газове обикновено се наричат "течни газове".
Химическата употреба на нисши парафини, получени от природен газ, е описана подробно в следващите четири глави. Етанът се използва почти изключително за производството на етилен чрез пиролиза. Пропанът се пиролизира, за да се получат етилен и пропилен, и се окислява с въздух до смес от кислородсъдържащи продукти. Около две трети от общите бутани се дехидрогенират до бутилени, а останалата трета се окислява с въздух. Използването на природен газ за получаване на всички изброени продукти е изгодно само в близост до местата на неговото производство или на места, разположени на такова разстояние, когато цената на изпомпването му през тръбопровода все още се оправдава икономически.
3. Сепариране на суров нефт
Първичната дестилация на суров петрол за получаване на шест доста широки фракции е само много грубо разделяне. Опростена диаграма на такава първична дестилация е показана на фиг. 1.
Ориз. 1. Първична дестилация на суров нефт
Първият етап на дестилацията се нарича стабилизация. Състои се в отстраняване на част от бутаните и всички пропан, етан и метан, които иначеВ този случай те могат да дадат на бензина нежелано високо налягане на парите. Тази операция обикновено се извършва при умерено налягане (3-5 atm) и се получава течен дестилат, състоящ се от пентани и по-леки въглеводороди. Дестилатът може от своя страна да бъде стабилизиран чрез рефракционирана дестилация; в същото време в ДДС остатъка се получават нормални пентан и изопентани.
Вторият етап на дестилация на маслото се извършва при атмосферно налягане. Както е показано на фиг. 1, няколко фракции се вземат от колоната; След това остатъците от ДДС се разделят чрез дестилация във вакуум, понякога с пара, на висококипящи фракции и недестилируеми тежки остатъци. На фиг. 1 до името на фракцията е долната граница на нейната точка на кипене; в последната колона налягането при посочените температури е 50 - 75 mm Hg. Изкуство.
Продуктите от първичната дестилация на суров нефт, както може да се очаква при възприетия метод на нейното изпълнение, са смеси от въглеводороди. Индивидуалните най-прости въглеводороди, присъстващи в първите фракции, могат да бъдат изолирани само с помощта на по-напреднали методи за ректификация.
Точките на кипене на нисшите парафини, нафтени и ароматни въглеводороди са изброени в приложението. Повечето от въглеводородите, изброени в приложението, вече са открити в някои проби от суров нефт. Производните на циклопропан и циклобутан не са включени в това приложение, тъй като няма доказателства за тяхното присъствие в суровия нефт и следователно във всеки рафиниран продукт.
Всички нисши парафини до и включително пентани могат да бъдат разделени един от друг чрез фракционирана дестилация. В случай на въглеводороди с шест или повече въглеродни атома, броят на изомерите нараства бързо с увеличаване на молекулното тегло; предвид това, а и във връзка с наличието средвъглеводороди с шест или повече въглеродни атома, в допълнение към парафините, както и нафтенови и ароматни въглеводороди, простата дестилация става неефективна. Трябва да се подчертае, че изолирането на висшите членове на хомоложната серия въглеводороди с прости физически средства е почти невъзможно поради големия брой изомери. По този начин сложните въглеводороди трябва да бъдат синтезирани от по-прости; това е една от причините, които определят значението на ниските парафини и олефини за индустрията на химическото рафиниране на нефт. Броят на възможните изомери в трите разглеждани реда въглеводороди (с изключение на геометричните изомери) е посочен в табл. 9.
нефтен въглеводороден дестилационен бензин
4. Получаване на базови бензини
По-голямата част от високооктановия бензин, както автомобилния, така и авиационния, е смес от преобладаващия по обем основен (базов) бензин и високооктанови компоненти (един или повече). Като базови бензини се използват бензини от директна дестилация на нефт, каталитичен реформинг, каталитичен крекинг, хидрокрекинг и в по-малка степен бензини от термични процеси.
Директна дестилация на масло
Ресурсите от масла, които правят възможно получаването на бензини с права прогонка с добро (над 70) и дори задоволително (65-70) октаново число по моторен метод, са много ограничени. Те включват някои масла от Азербайджан, Централна Азия, Краснодарски край, Сахалин и др. (Таблица 5).
Дори при тези масла се наблюдава повече или по-малко бързо намаляване на октановото число на фракциите с увеличаване на края на кипене, което ограничава използването на цялата бензинова фракция (до края на кипене 180 - 185 ° C, определено от стандарта) или изискваповишено потребление на високооктанови компоненти при производството на търговски бензин. Въпреки това, за маслата, дадени в табл. 5, има много по-плавно намаляване на октановото число с повишаване на температурата за избор на фракция, отколкото при масла от преобладаващ тип, което в някои случаи позволява използването на цялата бензинова фракция (до 180 ° C).
Почти всички масла от басейна на Урал-Волга, Казахстан, както и повечето масла от изследваните находища в Западен Сибир, се характеризират с преобладаване на нормални парафинови въглеводороди в бензиновите фракции и, следователно, ниско октаново число на бензина.
В табл. 6 показва октановите числа на бензиновите фракции на най-типичните масла от тези находища.
Рязкото намаляване на октановото число с претеглянето на фракциите (на това масло) се дължи на наличието в тези бензини на така наречените детониращи центрове, т.е. нормални парафинови въглеводороди със съответните точки на кипене (например n-хептан).