Из чего делают бензин

Практически вся современная техника основана на двигателях внутреннего сгорания. Последние ,в свою очередь, используют в качестве топлива – бензин. Открытие этой горючей жидкости относится к первой половине 19-го столетия, когда необходимые фракции были выделены при помощи дистилляции. Промышленность значительно усовершенствовала технологию переработки сырой нефти, сделав получение бензина более простым и более доступным. Разберемся, из чего делают бензин, как делают бензин и из каких стадий складывается процесс.

Как производят бензин в промышленности

Сырьем для переработки является сырая нефть – полезное ископаемое, которое добывается из месторождений. Исходный компонент подвергается дистилляции с постепенным повышением температуры, благодаря чему нефть удается разделить на группы фракций. Каждая такая группа фракций и является определенным видом топлива – бензин, дизель, нефрасы и др. Основная проблема скрыта в составе нефти, которая представляет собой смесь из нескольких сотен фракций, имеющих одинаковую температуру кипения. Разделить их классической перегонкой достаточно сложно, поэтому применяют другую технологию производства.

Среди наиболее технологичных методов обработки выделяют:

• Высокотемпературный крекинг и крекинг каталитический;
• Крекинг и риформинг при помощи катализаторов;
• Гидрориформинг;
• Платформинг.

Хранение и очистка сырой нефти

После добычи, нефтепродукты собираются в крупные бочки, в которых доставляется до нефтеперерабатывающих предприятий. На них необходимо провести подготовку сырой нефти к дальнейшей переработке. Первый шаг в этом – отделить несколько крупных фракций. Очистка происходит в несколько этапов, в следующей последовательности:

• Термическая фракционная перегонка – сырье кипятят при определенном диапазоне температур, а испарения конденсируют и собирают. Конденсат передают на дальнейшую стадию;
• Химическая фракционная обработка (или конверсия) – под воздействием реагентов, высокомолекулярные углеводороды «дробятся» на более мелкие.

Первичная переработка

Начинается производство бензина с фракционирования под атмосферным давлением. Цель этого физического процесса – это разделение нефти по фракциям. Для этого устанавливается температура в диапазоне 300 – 350 градусов, но давление остается атмосферным (101,3 Па). Перешедшие в пар компоненты конденсируют и собирают для дальнейшей переработки.

Далее требуется проведение вакуумной дистилляции. Два этих технологических процесса проводятся в одном и том же аппарате, который носит название атмосферно-вакуумная трубчатка. Внутри аппарата создается сильное разрежение, а температура возрастает до 600 градусов.

При помощи этих двух процессов удается отделить от бензина фракции мазута и гудрона. Эти компоненты также имеют практическое применение и не являются отходами нефтяного производства.

Вторичная переработка

Этот технологический процесс предназначен для того, чтобы из полуобработанного сырья получить соединение с конкретными заданными значениями. Это могут быть определенные виды моторного топлива, либо глубокая очистка. Суть процесса состоит в химическом взаимодействии с молекулами углеводородов, с приданием им формы, удобной для дальнейшей реакции.

Всего в промышленности применяют только 3 основных типа обработки:

• Для углубления разделения по фракциям, например термический и каталитический крекинг, коксование и др;
• Облагораживание – несколько видов риформинга, изомеризации и др;
• Выделение маслообразных жидкостей и ароматических углеводородов.

Каталитический риформинг

Цель каталитического риформинга – это увеличение количественного содержания соединений ароматического ряда в составе горючего. При помощи такого процесса можно получить:

• Бензин неэтилированного типа с высоким значение ОЧ;
• Выделить в чистом виде соединения аренового ряда (бензол и его производные)4
• Выделить газ.

Жидкая фракция после каталитического риформинга – это основной компонент при производстве бензина. Все дальнейшие манипуляции производятся с ним. Отдельно стоит упомянуть про ценный отход на данной стадии – газообразный водород. Он получается дешевым и способен вторично использоваться на последующих стадиях производства.

Каталитический и термический крекинг

Альтернативным вариантом переработки сырья является каталитический крекинг, когда на сырье воздействует высокая температура в присутствии каталитических добавок на основе алюмосиликатов. На выходе будет получено топливо с высоким октановым числом, газы и газовый бензин.

Это универсальный технологический процесс, который можно гибко подстроить под задачи производства. В основном применяется для разделения сырой нефти на бензин с высоким октановым числом и активные, горючие газы (пропилен, бутан и т.д.). Легко проходит модификация с дополнительными «классическими» процессами – адсорбционная очистка, алкилирование и т.д.

В процессе каталитического крекинга можно увидеть следующие реакции со сложными углеводородами – гидрирование, полимеризация, циклизация, алкилирование, дегидрирование и др.

Процесс прямой перегонки

Прямая перегонка проводится в колоннах для ректификации нефти. Конструкционно – это высокие аппараты, которые имеют систему нагревания и несколько десяток плоскостей, где пары могут сконденсироваться.

Принцип действия – нефть в нижней части подогревается до выделения паров, которые поднимаются до верхушки аппарата. Чем более легко кипит фракция, тем максимально высоко она поднимается. На каждой плоскости конденсируется фракция с определенно температурой кипения.

Таким образом можно получить около 15% высокочистого бензина, а также сопутствующие соединения – керосин, солярка и др. В нижней части аппарата остаются самые тяжелые фракции, которые постепенно превращаются в мазут.

Изомеризация

Поскольку углеводороды с небольшой молекулярной массой снижают октановое число, требуется повышать концентрацию высокомолекулярных. Это достигается благодаря использованию изомеризации. Это, обычно, происходит при проведении крекинга.

На этой стадии добиваются уменьшения количественного содержания ароматических углеводородов, а также легких фракций с низким значением ОЧ. Обязательно применение катализаторов для активации данного процесса.

Алкилирование

Этот процесс несет в себе превращение в бензин, газа на основе непредельного углеводородного газа. Фактически, это удлинение цепочки соединения, на основании реакции алкана и алкена. Поскольку последние понижают ОЧ, их превращение в алканы достаточно полезно.

Химизм реакции заключается в в реакции между бутиленом и изобутаном в присутствие фтороводородной кислоты и олеума.

Компаундирование

Этим термином называется смешивание различных фракций нефти, происходящее под управлением раздельными потоками. Поскольку при смешивании без контроля, показатели для нефти имеют скачки, то при компаундировании нестабильный поток сглаживается. Это необходимо для:

• Контроля плотности потока;
• Контроля температуры сырья;
• Уточнения параметра расхода нефти.

Лабораторная проверка

Все топливо обязательно проходит сертификацию в лаборатории предприятия-изготовителя на соответствие требованиям нормативной документации и государственным стандартам. Какие показатели подлежат контролю:

• Соответствие характеристик, указанным в нормативах;
• Контроль качественного и количественного состава соединений в бензине;
• Тестовые испытания на возможность повреждения узлов двигателя.

Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти

Для начала определимся, что баррель примерно равен 160 литрам нефти. Из этого объема можно получить примерно 103 литра бензина, 31 литр дизтоплива и 5,6 литров мазута. Примечательно, что меньше всего из этого количества получается моторного масла – всего 1 литр.

Как производят бензин в домашних условиях

В домашних условиях, для изготовления используют аппаратуру, которая по конструкции близка к устройствам для выделения спирта. В основе лежит нагреваемая емкость, к которой подведен холодильник для улавливания паров и тара для сбора конденсата. Важно поддерживать правильную температуру:

• Для получения бензина – не более 250 градусов;
• Для получения дизельного топлива – не более 355 градусов.

Обратите внимание, что в домашних условиях невозможно провести полноценную очистку, соответственно бензин будет низкого качества.