Metode chimice de prelucrare a uleiului

TEHNOLOGIA CHIMICĂ GENERALĂ

Baza teoretică a procesului

Pentru studenții care studiază în instrucțiunile 240500 - "Tehnologie chimică

compuși cu un conținut ridicat de molecule și materiale polimerice ", 240800 -" Procesele de economisire a energiei și a resurselor în tehnologia chimică, petrochimie și biotehnologie ","







240900 - "Biotehnologie" (specialități 240502 - "Tehnologia prelucrării masei și elastomerilor din plastic", 240801 - "Mașini și dispozitive de producție chimică", 240902 - "Biotehnologia alimentară"). Se intenționează să se consolideze teoretic

cunoașterea disciplinelor ciclului CPD. Acesta poate fi folosit pentru instruirea inginerilor de mediu în direcția 280200 - "Protecția mediului" (specialitatea 280201 - "Protecția mediului și utilizarea rațională a resurselor naturale").

atunci când studiază disciplina "Ecologie industrială"

Principala sursă de hidrocarburi lichide și solide utilizate în procesele de sinteză organică și alte industrii este uleiul.

Uleiul brut este un lichid uleios de la maro inchis la verde sau aproape incolor. Ulei constă în principal din alean (hidrocarbură saturată) având o liniară, ramificată și structuri ciclice având un număr de carbon de la 5 la 40. alcanii titlu industrial structură liniară - parafine, cicloalcani - naftaline. În plus, compoziția uleiului include hidrocarburi aromatice, compuși conținând oxigen și compuși cu sulf.

Formulele generale ale compușilor cu punct de fierbere scăzut (până la 360 ° C) sunt prezentate mai jos:

- hidrocarburi aromatice biciclice.

Cele cu punct de fierbere ridicat includ hidrocarburi parafinice de mare moleculară, hidrocarburi ciclo-carafinice mono-, bi- și triciclice, hidrocarburi aromatice bi- și triciclice etc.

În formă brută, uleiul este folosit puțin. Este procesată, împărțită în mai multe componente. Compoziția fracționată este determinată de temperatura de început și de sfârșitul fierberii fracțiilor.

Fracțiunea de gaz este cel mai simplu alcani - etan, propan, butan. Această fracție are numele comercial de petrol și gaze poate fi folosit ca un combustibil gazos sau supus unei lichefiere sub presiune pentru a produce gaz petrolier lichefiat, care este utilizat drept combustibil lichid sau ca materie primă pentru producerea de etilenă în cracare.

Fracțiunea de benzină este un amestec de diferite hidrocarburi, inclusiv cu catenă liniară și alcani ramificați și utilizate pentru a obține diferite grade de combustibil pentru motor, care este utilizat drept combustibil pentru motoarele alternative cu aprindere prin benzină scânteie (aeronave, vehicule etc.). O astfel de benzină trebuie să aibă anumite proprietăți (compoziția fracționată, presiunea vaporilor de rezistență suficientă detonație, stabilitatea chimică, absența coroziunii a aparatului).

Rezistența la detonație este o caracteristică importantă a benzinei. eficiență Cu cât este mai mare rata de compresie a amestecului de vapori de benzină și aerul din cilindru, cu atât este mai mare motorul cu ardere internă. Cu toate acestea, raportul de comprimare este limitat de caracterul arderii amestecului de vapori din cilindru. La unele rapoarte de compresie, are loc detonarea, la care viteza de propagare a flăcării crește brusc (până la 2500 m / s). Acest lucru este însoțit de un bate în cilindru, supraîncălzirea, fumul negru de pe eșapament.

Nafta. Majoritatea naftei obținute prin rectificarea uleiului este supusă unei prelucrări ulterioare pentru a produce hidrocarburi gazoase nesaturate utilizate în sinteza organică și o cantitate suplimentară de benzină.

Cherosina. Această fracțiune constă din alcani, naftalenă și hidrocarburi aromatice. Cea mai mare parte a acestei fracții este folosită drept combustibil pentru aeronavele cu reacție. O parte din acesta este purificată pentru a fi utilizată ca sursă de hidrocarburi saturate - parafine, iar cealaltă este cracată pentru a produce benzină.

Motorină (distilată solară). Fracțiunea se numește motorină și este utilizată drept combustibil pentru motoarele diesel. Uleiul de gaz este folosit ca combustibil pentru cuptoarele industriale, o parte a fracțiunii fiind cracată pentru a produce gaze și benzină.

Ulei de combustibil. Cea mai mare parte este folosită ca combustibil lichid pentru încălzirea cazanelor și producerea de abur în instalațiile industriale. Unele dintre păcură sunt supuse unei distilații sub vid în vederea producerii de distilate, din care se obțin ulterior uleiuri lubrifiante și ceruri de parafină după purificare.

Folosind procesul de cocsificare (descompunerea termică fără acces la aer la 450-500 ° C), este posibil să se obțină din combustibil lichid o anumită cantitate de combustibil lichid (benzină etc.) și cocs de petrol fără cenușă.

Metodele de procesare a petrolului și a produselor petroliere lichide pot fi împărțite în fizică și chimică. Etapa inițială de rafinare este o distilare drept la presiune atmosferică (distilare atmosferică) la care uleiul separat de fracție, benzina, nafta, kerosen, motorină gazos. Reziduul de la distilarea atmosferică (ulei) a fost supus distilării în continuare în vid pentru a se obține un distilat de ungere uleiuri (solyarovoe, ax, mașină, cilindru ușor cilindru greu), reziduul de la distilarea păcurii - nămol (Tabelul 1).

Tabelul 1 - randamentul distilatului în două etape atmosferice-

unități de distilare sub vid

În literatura tehnică pentru procedeele de separare a uleiului de mai sus, se folosește în mod tradițional termenul "distilare". Cu toate acestea, termenul "rectificare" reflectă mai corect esența proceselor care apar. Rectificarea este un proces continuu de evaporare multiplă a unui lichid urmat de condensarea acestuia. Numărul de vapori este determinat de proiectarea coloanei de distilare (numărul plăcilor din coloană). Continuitatea procesului este principala caracteristică distinctivă a rectificării din procesul de distilare. Rectificarea uleiului combustibil în condiții de vid (P = 0,01 MPa) este efectuată pentru a reduce punctul de fierbere al hidrocarburilor care intră în compoziția uleiului combustibil. În același timp, este posibilă efectuarea procesului la temperaturi mai mici decât cele din rectificare (400-420 ° C). În astfel de condiții, probabilitatea ca reacțiile adverse să conducă la distrugerea termică adâncă să fie redusă.







Metodele fizice se bazează pe diferența de proprietăți fizice care compun hidrocarburile sale - fierbere și cristalizare, solubilitate.

Metodele chimice se bazează pe capacitatea hidrocarburilor care alcătuiesc petrolul să sufere transformări chimice profunde sub influența temperaturii, presiunii și catalizatorilor.

Echipamentul utilizat pentru procesele fizico-chimice de rafinare a petrolului ar trebui, în primul rând, să încălzească materia primă la o temperatură ridicată, la care se obține o viteză suficientă a procesului și, în al doilea rând, separarea produselor obținute. Încălzirea uleiului se efectuează în principal în cuptoare tubulare, iar separarea produselor de rafinare a uleiului se efectuează în coloane de distilare. Coloanele cu capace de barbotaj au fost cele mai utilizate pe scară largă. Procesele catalitice se realizează în dispozitive de contact de diferite modele.

Uleiul brut și produsele prelucrate sunt adesea poluanți de mediu. Ca ultimul poate fi:

- Uleiuri provenite din accidente;

- monoxid de carbon (II). Se formează prin combustia incompletă a diferitelor tipuri de combustibili în aer. Monoxidul de carbon (II) se conectează ferm cu hemoglobina din sânge, împiedicând saturația acestuia cu oxigen, are un efect toxic;

- nu hidrocarburi complet arse. Acestea sunt formate cu arderea incompletă a combustibililor. În lumina puternică a soarelui, acestea pot conduce la formarea de smog fotochimic;

compuși de plumb. Acestea intră în atmosferă datorită utilizării de plumb tetraetilic ca aditiv antiknock la benzină;

- particule solide de carbon și hidrocarburi incomplete arse, intră în atmosferă ca urmare a arderii incomplete a combustibililor și pot participa la formarea smogului;

- oxizi de azot și sulf. Compușii de azot și sulf sunt prezenți ca impurități în multe tipuri de combustibili hidrocarbonați. Ei reacționează cu oxigenul în aer și formează oxizi acide, care sunt cauza precipitării ploii acide.

Metode chimice de prelucrare a uleiului

Metodele chimice de prelucrare a țițeiului includ procesele de crăpare și reformare.

Cracking este procesul secundar de rafinare a produselor petroliere, efectuat pentru a crește randamentul global al benzinei. Utilizarea proceselor secundare în rafinarea petrolului face posibilă creșterea cu 30-35% a randamentului produselor ușoare (combustibili), creșterea proprietăților antiknock și a stabilității termice și extinderea gamei de materii prime chimice produse prin prelucrarea țițeiului. În procesul de cracare, moleculele mari de fracțiuni de țiței cu punct de fierbere ridicat sunt împărțite în molecule mai mici. Capacitatea de a se descompune sub influența temperaturii este determinată de dependența de temperatură a potențialului de formare izobaric-izotermic. Potențialul izobaric-izotermic al transformării reciproce este legat de constanta de echilibru prin ecuație

și poate fi determinată din diferența dintre ordonatele liniilor corespunzătoare. Din moment ce sistemul tind să intre într-o stare cu cea mai mică energie, de exemplu, la 700 ° C (Figura 1), benzenul este cel mai stabil, apoi ciclohexanul, hexenul și hexanul.

Metode chimice de prelucrare a uleiului

După cum se poate observa în figura 1, la temperaturi scăzute, stabilitatea scade în serie:

parafine> naftene> olefine> hidrocarburi aromatice.

La temperaturi ridicate comanda se modifică:

hidrocarburi aromatice> olefine> naftene> parafine.

În consecință, la temperaturi ridicate, hidrocarburile parafinice și naftenice sunt distruse în primul rând și hidrocarburile aromatice sunt acumulate în produsele de cracare.

Rata de cracare este aproximativ descrisă de ecuația de ordinul întâi

unde kcp este constanta vitezei medii a reacției; x este gradul de expansiune.

KSR medie scade constant cu adâncirea procesului, ceea ce se explică prin încetinirea moleculelor de materiale rezistente la digestie.

Cracarea produselor petroliere poate fi termică și catalitică.

Cracarea termică este împărțită în fază lichidă (curge în sistemul de vapori lichizi) și fază de vapori (în fază de vapori). Faza lichidă se efectuează la o temperatură de 470-540 ° C și o presiune de până la 7 MPa, fază de vapori la o temperatură mai mare de 550 ° C și o presiune apropiată de presiunea atmosferică.

Tabelul 2 - Compararea condițiilor de flux și formate

450-520 С Р = 0,2 MPa

în gazul de mult hidrogen, puțin etilenă, fracțiunea lichidă conține o mulțime de parafine de medicamente și hidrocarburi aromatice

Cracarea termică determină hidrocarburile să se descompună de-a lungul legăturii CC și următoarele clase de compuși sunt supuse unor modificări:

- hidrocarburile de parafină se descompun în hidrocarburi limitate și nesaturate:

- hidrocarburile naftenice sunt hidrocarburi aromatice dehidrogenate:

- din hidrocarburile aromatice ramificate formate în procesul de cracare, lanțurile laterale sunt scindate pentru a forma olefine:

- Compușii nesaturați dehidrogenați pentru a forma dieni:

- hidrocarburile dienice reacționează cu olefinele pentru a forma hidrocarburi aromatice:

- formarea de funingine are loc ca rezultat al descompunerii hidrocarburilor la o hidrocarbură elementară:

- cocsul se obține prin condensarea profundă a compușilor aromatici cu eliminarea hidrogenului (dehidrocondensarea) de tipul:

.

benzine de cracare termică au cifră octanică relativ mic (70) și au o rezistență chimică scăzută (datorită numărului mare de hidrocarburi nesaturate) și nu pot fi utilizate direct în motoarele de automobil. Aceasta necesită prelucrarea și stabilizarea suplimentară a benzinei crăpate.

Secvența reacțiilor în condiții de cracare catalitică: conversia olefinelor → nafentelor → hidrocarburilor aromatice în lanțurile laterale.

Dependența randamentului de benzină de cracare catalitică asupra duratei de rezidență a materiei prime din reactor și a temperaturii este prezentată în figura 2.

Metode chimice de prelucrare a uleiului

Figura 2 - Dependența randamentului benzinei la timpul de rezidență

materia primă din reactor (1) și temperatura (2)

Gradul de transformare într-o singură trecere nu poate fi atins în legătură cu dependențele observate de x # 964; și t este mai mare de 50-70% per trecere. În acest sens, apare nevoia de a organiza un proces ciclic cu retragerea produselor formate din zona de reacție și reciclarea materiilor prime neconvertite.

Randamentul relativ al produselor lichide (benzină sau crăparea reziduuri sau piroliză gudron) și gaz (gaz de cracare și gaz de piroliză) și un reziduu solid (cocs sau funingine) depinde de trei factori principali: tipul de materie primă (Figura 3), temperatura (Figura 4) și timpul de contact (Figura 5).

Metode chimice de prelucrare a uleiului

Astfel, în funcție de procesul de destinație materii prime selectate, temperatura și timpul de contact țintă, cocs produs din reziduuri grele la o temperatură de 500-550 ° C și sub o presiune de lungă durată.

Pentru benzina sau taxa olefinic fracție de mijloc conduce procesul la 500-550 ° C și un timp de contact, pentru a asigura conversia-vayuschim numai parțială urmată de reciclare.

Piroliza, destinată preparării olefinei inferioare, este efectuată la 800-900 ° C și un timp de contact scurt, cu diluarea materiei prime cu vapori de apă. Ca materie primă, poate fi folosit un interval de la etan la țiței.

Cocsificabil - procesul de descompunere termică a reziduurilor petroliere (păcură, bitum, gudron, reziduuri de cracare etc.) Fără acces de aer la o temperatură de 450-500 ° C Cocsificarea reziduurilor petroliere se efectuează pentru a obține o cantitate suplimentară de combustibil lichid și un cocs de petrol fără cenușă, care servește drept combustibil, materii prime în prepararea electrozilor, etc.

Reformarea catalitică, utilizată pentru prelucrarea fracțiilor petroliere ușoare, este realizată, spre deosebire de cracare, sub presiune într-un mediu cu hidrogen, în prezența unui catalizator.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: