Уникальную горючую смесь, сегодня используют для приведения в движение автомобилей с установленным двигателем внутреннего сгорания. Впервые бензин появился на территории современной России в 1823 году. Тогда его начали производить на примитивных перегонных установках, больше похожих на самогонный аппарат.
После удачных попыток переработки и ряда уникальных экспериментов, в городе Моздок был открыт первый завод по изготовлению бензина, керосина и других продуктов нефтехимии. С того момента, началась стремительно развиваться нефтепромышленность и каждый желающий имел возможность заправить свой автомобиль высококачественным бензином. И при каждой заправке своего автомобиля, посмотрев на это уникальное топливо, задаешь себе вопрос: «Так как же делают бензин?»
Из чего делают бензин?
Для производства бензина нужно из недр земли добыть чистую не загрязненную нефть. Для этого используют буровые установки и специальное оборудование, которое ее выкачивает на поверхность и заполняет цистерны для хранения. С помощью транспортных средств или трубопровода ее оправляют на специальный завод по переработке. Нефть проходит несколько этапов очистки и отделения от изначальной массы чистого высокооктанового бензина и других компонентов. В результате получают бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Готовый продукт отправляют для продажи во все уголки планеты.
Хранение сырой нефти
На каждом заводе по переработке нефти, имеются специальные резервуары, в которых сырье сохраняется до дня производства бензина. Специальный трубопровод заполняет емкости свежей нефтью из скважин и при полном ее наполнении откачивает на этап очистки.
Очистка сырой нефти
Нефть поступает в специальный аппарат для предварительной очистки от сторонних включений. В сырье добавляют воду и аккуратно перемешивают до получения однородной массы. Через содержимое бака пропускают электричество, в результате чего соли оседают на дно. Во время воздействия электричества, нефть промывается водой и очищается от солей на 90%. Чистую нефть по трубопроводу перегоняют на этап атмосферно-вакуумной перегонки и каталитический крекинг.
Первичная переработка
В аппарате для атмосферно-вакуумной перегонки, сырая нефть под воздействием повышенной температуры нагревается до состояния кипения и разделяется на компоненты.
результате, получают прямогонный бензин, который отправляют на экспорт и сырье, для дальнейшей обработки. После полного разделения, с помощью специальной системы трубопровода, бензин перекачивают на временное хранение, а сырье в вакуумный блок. Кипящее сырье нагревается еще сильнее, чтобы получить светлые нефтепродукты пригодные для дизельного топлива. Для выделения 92 и 95 фракций, сырье отправляют на этап каталитического риформинга и крекинга.
Вторичная переработка
По системе трубопровода, сырье поступает в аппарат каталитического риформинга. В нем происходит очистка от примесей и сторонних включений, в результате чего получают чистые фракции. Им присваивают октановые числа 95 или 92 и отправляют на этап смешивания. В другой части завода проводят процесс каталитического крекинга, в результате которого загрязненное сырье очищается от серы и сторонних включений. После полной очистки, жидкости с двух процессов смешивают и получают бензин.
Проверка качества
В специальной лаборатории проверяют нефть, сырье с разных этапов производства и готовый бензин на качество.
В случае нарушения технологического процесса продукция отправляется на дополнительную очистку или переработку.
Весь процесс переработки нефти заключается в том, чтобы вязкую жидкость расщепить на множество молекул. Легкие молекулы разделяют, в результате чего получают газы, дизельное топливо и бензин.
Источник: kipmu.ru
Как делают бензин в промышленности
Топливо для автомобилей вырабатывается из нефти, которая, в свою очередь, состоит из двух компонентов:
- Углерод — содержание около 85%;
- Водород — содержание около 15%.
Два необходимых компонента тесно связаны между собой. Они соединяются на молекулярном уровне, образуя углеводород. От количества одного из двух компонентов, а также сложности состава зависит категория жидкости.
Бензин из нефти добывают двумя способами — прямой перегонкой или крекингом. Второй процесс является более популярным, равно как и технологически совершенным, поэтому используется в промышленности.
Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти
Один баррель содержит 159 литров. При переработке этого объёма количество нефти увеличивается до 168 литров, из чего можно произвести:
- 102 литра бензиновой смеси;
- 30 л дизельной;
- 25 л авиационного топлива;
- 11 л нефтезаводского газа, получаемого после перегонки;
- 10 л нефтяного кокса — вторичный продукт;
- 5,6 л мазута, который используется для отопления дома или питания кораблей, локомотивов и генераторов;
- 4,5 л сжиженного газа;
- Полтора килограмма древесного угля;
- 12 баллонов газа пропан;
- Литр моторного масла.
Процесс прямой перегонки для создания бензина
Этот способ является самым простым и был открыть раньше других. Такой процесс отличается малым КПД перегонки нефти в топливо, но может быть воспроизведён самостоятельно.
Суть перегонки заключается в нагревании нефти. При высоких температурах по очереди испаряются требуемые элементы, в конечном итоге оставляя бензин. Процесс проходит в закрытой ёмкости, которая имеет особое атмосферное давление. Отвод газов происходит через специальную трубку. От температуры зависит состав получаемой смеси:
- При температуре 35–200°C производится бензин;
- При 150–305°C — керосин;
- При 150–360°C — дизельное топливо.
Недостатки прямой перегонки нефти:
- Малый объём полученного топлива. Из одного барелля подготовленной нефти можно произвести примерно 25 л бензина — около 15% от изначального объёма.
- Полученное горючее имеет низкое октановое число (показатель, который говорит о способности топлива сопротивляться воспламенению при сжатии. Чем больше коэффициент, тем более устойчиво к детонации топливо) — порядка 50–60 единиц. Для его повышения до привычных 92–95 понадобится добавить множество присадок и спиртов.
Процесс перегонки давно устарел — для массового производства такой способ невыгоден. Тем не менее, этот процесс можно повторить самостоятельно, ведь он не требует дорогого оборудования и особых умений.
Риформинг
Высокотехнологический процесс, который используется для получения высококачественного бензина и прочего топлива, а также ароматических углеводородов. Он является очень сложным, но принцип таков: нефть разделяют на составляющие части с помощью химических реакций, уменьшая в ней количество воды и избавляясь от тех или иных соединений, делая смесь более простой, что и образует топливо.
Преимущества риформинга:
- Высокий КПД — бензина на выходе получается до 40–50% от первоначального объёма нефти. Это в среднем в три раза более эффективно, нежели перегонка. Так, из барреля получается около 80 литров горючего, что позволяет рациональнее расходовать ограниченную в количестве нефть.
- Более высокое октановое число, достигающее 80 единиц. Разумеется, такой бензин не может быть использован сразу, но он требует меньшего количества присадок, что позволяет сократить расходы при производстве, а сам бензин сделать более качественным и «натуральным».
Современные специалисты в области обработки нефти стремятся прийти к полному отказу от использования присадок. Для этого разрабатываются технологии вроде крекинга, платформинга и прочих.
Недостаток способа в плане производства бензина самостоятельно лишь один. Этот процесс является очень сложным, требуя точного контроля и серьёзной подготовки — оборудования и знаний.
Октановое число топлива
Чем больше показатель ОЧ, тем более безопасным для топливной системы является бензин. Горючее очень плохого качества создаёт риск взрыва двигателя. Для повышения октанового числа используются дополнительные компоненты:
- Спирты;
- Эфиры;
- Алкилы;
- Присадки, повышающие стойкость к замерзанию.
Ранее также использовался тетраэтилсвинец. Он отлично справлялся с работой, но негативно влиял на здоровье водителей и природы в целом, оседая в лёгких и вызывая рак. Разрешённые присадки позволяют создавать безопасное как для двигателя, так и для экологии топливо как в лаборатории, так и самостоятельно.
Контроль качества. Проверка топлива
На территории каждого производства есть лаборатория. В ней отслеживается качество нефти и продуктов, получаемых из неё. Контролю подлежит каждый этап создания топлива от завоза сырья до окончательной смеси.
Конечная проверка бензина в лаборатории занимает три часа. Эксперты ориентируются на цвет, а также состав — топливо не должно содержать воду и примеси в количествах, превышающих норму. На вид бензин должен быть прозрачным и без осадка. Дизельное топливо может иметь желтоватый цвет.
Керосин проходит наиболее серьёзную проверку. Этот вид топлива используется в авиации, поэтому должен иметь высшее качество. Производство посещает военный представитель, который следит за анализом керосина.
После лабораторных анализов топливо подвергается испытанию в специальном двигателе. Исследуемое топливо сравнивается с эталонным, которое имеет октановое число 100. В зависимости от того, насколько хорошо работает испытательный двигатель относительно эталонного, получают ОЧ произведённой партии топлива.
Самостоятельное производство бензина
Изучив процесс перегонки нефти можно понять, что необязательно обладать заводом и лабораторией для создания топлива. Его можно сделать на даче или в любом другом месте, используя простой агрегат и минимальные знания. Разумеется, начальное качество такого горючего оставит желать лучшего — его придётся доводить до кондиции различными присадками.
Что потребуется:
- Герметичная ёмкость с газоотводящей трубкой. Подойдёт любая железная бочка с плотной крышкой и приваренным отводом;
- Промышленный термометр, который будет следить за температурой внутри этого сосуда;
- Конденсатор — любая ёмкость, в которую при перегонке будет поступать газ из первой;
- Дистиллятор (подойдёт обыкновенный самогонный аппарат);
- Нагревающий элемент — подойдёт даже кухонная электрическая плита;
- Третья ёмкость, которая выполняет функцию водяного затвора;
- Нефть или отходы нефтепереработки (в том числе старые покрышки или отработанное масло).
Сбор установки
Подготовив все три ёмкости можно приступить к сборке.
рвый сосуд (реторта) соединяется со вторым (конденсатором) посредством газоотводящей трубки. Эта конструкция является основной в процессе перегонки. Ёмкость конденсатора должна иметь шланг, который подсоединяется к трубке водяного затвора (одной из двух) — обе они располагаются под уровнем воды. Вторая трубка гидрозатвора соединяется с печью, на которую и ставится реторта. Такая конструкция является замкнутой и позволяет производить перегонку нефтепродуктов. Процесс должен проходить на открытом воздухе либо в помещении с мощной вытяжкой — пары бензина взрывоопасны!
В случае если обычную нефть найти не удалось, подойдут вторичные продукты. Это может быть мазут, отработанное машинное масло, старые покрышки и прочие отходы. Разумеется, используя такие материалы, итоговое количество топлива составит даже менее 15% от первоначального объёма.
Как использовать аппарат для перегонки
В реторту помещается нефть или её вторичные продукты. Ёмкость ставится на нагревание (если используется кухонная плита, то она обязательно должна иметь электрические конфорки — газовые создают риск воспламенения паров бензина). Конденсатор необходимо поставить в прохладное помещение (около +5°С). Если нет такой возможности, то нужно как минимум обложить трубку, соединяющую реторту и конденсатор обложить льдом.
Первую ёмкость необходимо нагреть в диапазоне температур 35–200°С. При превышении двухсот градусов получится не бензин, а другой вид топлива — дизельное или керосин. Через трубку в охлаждённую вторую ёмкость будет поступать газ, который при конденсации превращается в жидкость — основу бензина. Его пары поднимаются над нефтепродуктами в результате нагревания, так как они легче остальных веществ. В реторте останутся высококипящие составы: керосин, нефтяное масло и прочее.
В процессе работы аппарата образуется не только газ, являющийся основой бензина, но и метан (а также пропан и бутан в меньших количествах). Именно поэтому нужна трубка, которая либо выводит углеводородные газы, либо направляет их в печь, если используется система сгорания.
Для того чтобы получить больше жидкости, следует остатки после первого процесса поместить в толстостенную герметичную ёмкость и нагреть до 450 градусов. Тяжёлые составляющие нефтепродуктов разложатся, а полученная субстанция может быть перегнана ещё раз. Этот процесс является упрощённой версией крекинга, который используют в промышленности.
Повышение октанового числа
Формально, жидкость, получаемая в конденсаторе, является бензином. Она имеет недостаточное октановое число, поэтому в качестве топлива не подходит. Так, бензин прямого перегона следует обогатить присадками (подойдёт даже тетраэтилсвинец — в малых количествах, которые требуются для работы одного автомобиля, он не представляет опасности). Полученный в итоге бензин можно использовать по прямому назначению, но он, скорее всего, не подойдёт для машин с чувствительной топливной системой — малое ОЧ вкупе с примесями просто испортит дорогое транспортное средство.
Что касается использования в простых и недорогих автомобилях, которые имеют непривередливую топливную систему — самодельный бензин отлично для них подходит. Повышение октанового числа до нужного показателя происходит методом проб и ошибок, поэтому не стоит экспериментировать на чувствительных машинах.
Получение дизельного топлива и керосина самостоятельно происходит точно таким же образом, за исключением температуры нагрева в реторте. Эти виды горючего требуют 300 и 350 градусов по Цельсию соответственно.
Источник: carsbiz.ru
Термический крекинг
Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырых нефтей при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод и углеродные связи разрушаются. Водород отрывается от молекул углеводородов и тем самым получается более широкий спектр продуктов по сравнению с составом первоначальной сырой нефти. Например, дистилляты, кипящие в интервале температур 290–400° С, в результате крекинга дают газы, бензин и тяжелые смолоподобные остаточные продукты. Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензина из сырой нефти путем деструкции более тяжелых дистиллятов и остатков, образовавшихся в результате первичной перегонки.
Каталитический крекинг
Катализатор – это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие вещества, включая металлы, их оксиды, различные соли.
Процесс Гудри. Исследования Э. Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 году эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса. Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, т.е. крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах 430–480°С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах.
Риформинг
Риформинг — это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина. Существуют два основных вида риформинга – термический и каталитический. В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии как высокой температуры, так и катализаторов.
Более старый и менее эффективный термический риформинг используется до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга. Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминий оксидный, или алюмосиликатный носитель. Реакции, в результате которых при каталитическом риформинге повышается октановое число, включают:
- дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения;
- превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры;
- гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;
- образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода.
Полимеризация
Кроме крекинга и риформинга существует несколько других важных процессов производства бензина. Первым из них, который стал экономически выгодным в промышленных масштабах, был процесс полимеризации, который позволил получить жидкие бензиновые фракции из олефинов, присутствующих в крекинг-газах. Полимеризация пропилена – олефина, содержащего три атома углерода, и бутилена – олефина с четырьмя атомами углерода в молекуле дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82. Нефтеперерабатывающие заводы, использующие процессы полимеризации, обычно работают на фракциях крекинг-газов, содержащих олефины с тремя и четырьмя атомами углерода.
Алкилирование
В этом процессе изобутан и газообразные олефины реагируют под действием катализаторов и образуют жидкие изопарафины, имеющие октановое число, близкое к таковому у изооктана. Вместо полимеризации изобутилена в изооктен и затем гидрогенизации его в изооктан, в данном процессе изобутан реагирует с изобутиленом и образуется непосредственно изооктан.
Все процессы алкилирования для производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0–15° C, а затем 20–40° С.
Изомеризация
Другой важный путь получения высокооктанового сырья для добавления в моторное топливо – это процесс изомеризации с использованием хлорида алюминия и других подобных катализаторов.
Изомеризация используется для повышения октанового числа природного бензина и нафтенов с прямолинейными цепями.Улучшение антидетонационных свойств происходит в результате превращения нормальных пентана и гексана в изопентан и изогексан.
Процессы изомеризации приобретают важное значение, особенно в тех странах, где каталитический крекинг с целью повышения выхода бензина проводится в относительно незначительных объемах. При дополнительном этилировании, т.е. введении тетраэтилсвинца, изомеры имеют октановые числа от 94 до 107 (в настоящее время от этого способа отказались ввиду токсичности образующихся летучих алкилсвинцовых соединений, загрязняющих природную среду).
Гидрокрекинг
Давления, используемые в процессах гидрокрекинга, составляют от примерно от 70 атм. для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм., когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков – мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном – высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и средне-дистиллятные прямогонные фракции.
Катализаторами в этих процессах служат сульфидированые никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе. Там, где гидрокрекинг сочетается с каталитическим крекингом и коксованием, не менее 75–80% сырья превращается в бензин и реактивное топливо. Выработка бензина и реактивных топлив может легко изменяться в зависимости от сезонных потребностей. При высоком расходе водорода выход продукции на 20–30% выше, чем количество сырья, загружаемого в установку. С некоторыми катализаторами установка работает эффективно от двух до трех лет без регенерации.
Классификация бензинов
Все бензины отличаются друг от друга. По составу, так и по свойствам. Их получают не только как продукт первичной возгонки нефти. Но и как продукт попутного газа (газовый бензин) и тяжелых фракций нефти (крекинг-бензин). Бензины классифицируют по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы:
- Крекинг-бензины
- Бензин газовый
- Пиролизные бензины
- Этилированные бензины
- Крекинг-бензины
Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо. Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается. Поскольку они содержат заметное количество олефинов. А именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога. Крекинг-бензин представляет собой продукт дополнительной переработки нефти. Обычная перегонка нефти дает всего 10–20% бензина. Для увеличения его количества более тяжелые или высококипящие фракции нагревают с целью разрыва больших молекул. До размеров молекул, входящих в состав бензина. Это и называют крекингом. Крекинг мазута проводят при температуре 450–550°С. Благодаря крекингу можно получать из нефти до 70% бензина.
Бензин газовый
Бензин газовый представляет собой продукт переработки попутного нефтяного газа. Содержащий предельные углеводороды с числом атомов углерода не менее трех. Различают стабильный (БГС) и нестабильный (БГН) варианты газового бензина. БГС бывает двух марок – легкий (БЛ) и тяжелый (БТ). Применяется в качестве сырья в нефтехимии. На заводах органического синтеза. Также для компаундирования автомобильного бензина. Получения бензина с заданными свойствами путем его смешивания с другими бензинами.
Пиролизные бензины
Пиролиз – это крекинг при температурах 700–800°С. Крекинг и пиролиз позволяют довести суммарный выход бензина до 85%. Первооткрывателем крекинга и создателем проекта промышленной установки в 1891 году был русский инженер В.Г. Шухов.
Стоимость бензина
Стоимость бензина (АИ-92, АИ-95), которым мы заправляем машину, не равняется стоимости сырой нефти. Бензин делают из нё. Чтобы получился бензин, ее перерабатывают на специальных нефтеперерабатывающих заводах. Так, если цена сырой нефти поднимается, следовательно, поднимается и стоимость бензина. Вроде бы все просто. Но, удивительно: когда цена на сырую нефть падает, почему-то стоимость бензина не уменьшается. Почему? На стоимость бензина влияет куча факторов.
Источник: gasoil-center.ru
Бензин на нефтезаводах
Итак, сразу стоит сказать, что процесс производства бензинового топлива — это длительный, требующий терпения и знания химии процесс.
Производством бензина в России занимаются 32 нефтеперерабатывающих завода. Такое количество промышленных мощностей позволяет Российской Федерации поддерживать высокую марку топлива. Из чего делают бензин? Конечно же, начальным сырьем для производства этого горючего топлива является сырая нефть. Для примера можно взять 1 баррель нефти. Чтобы было понятнее, 1 баррель — это 159 литров. Также важно отметить, что при переработке сырой нефти ее объем постоянно увеличивается и достигает 168 литров. В итоге из этого объема можно получить следующее количество топлива:
- 102 литра обычного бензина.
- 30 литров дизельного топлива.
- 25 литров топлива, используемого авиацией.
- 11 литров нефтезаводского газа, который получается путем перегонки нефти.
- 10 литров вторичного продукта — нефтяного кокса.
Как делают бензин
Для того чтобы получить топливо, необходимо провести некоторое количество операций с сырой нефтью. Все дело в том, что начальный продукт состоит из смеси различных углеводородов. Также важно понимать, что каждая молекула этого вещества содержит различное количество именно атомов углерода. Если объяснять просто, то каждая из этих молекул имеет свой рост и вес.
Чтобы получить молекулы бензина, которые являются наиболее простыми и легкими, необходимо нагревать сырую нефть до тех пор, пока более сложные и тяжелые частицы не разорвутся до более простых — бензиновых. Другими словами, если отвечать на вопрос о том, как делают бензин, можно сказать, что его получают путем термообработки сырой нефти. Однако к этому процессу стоит добавить еще некоторые более мелкие процессы, вроде очистки и переработки.
Процесс производства
Если ответить на вопрос о том, из чего делают бензин, простым ответом — из нефти, то это не совсем верное утверждение, так как в этом топливе имеются и некоторые примеси, однако об этом позже.
Для получения топлива в первичном виде необходимо подвергнуть сырье первичной обработке. Под этой обработкой понимают очистку нефти от солей, а также примеси воды. Эти процессы осуществляются под воздействием электрического поля. Результатом этой процедуры является отделение воды от нефти, а также обессоливание до необходимого показателя. После окончания этой процедуры переходят к термической обработке нефти. Именно после таких процедур получаются такое топливо — бензин, газ, дизель.
Далее следует процедура каталитического риформинга. В течение именно этой процедуры полученный бензин после первичной обработки превращают в топливо, характеризующееся высоким октановым числом. Однако такие марки бензина, как 92-й или 95-й, получают путем смешивания разных компонентов, которые были получены в результате разных процессов переработки сырой нефти.
Октановое число
Если с вопрос о том, из чего делают бензин, стало все более-менее понятно, то, что такое октановое число знают совсем немногие. Всем известно, что название каждой марки бензина содержит буквенное, а также цифровое обозначение. Такие буквы, как А или же АИ, и указывают на метод определения октанового числа. А — моторный процесс, АИ — исследовательский. А вот цифры, которые идут после, и показывают на количественное содержание октанового числа в топливе.
Всем известно, что и нефть, и бензин — взрывоопасные вещества. Так как бензин из нефти получается путем ее переработки, то это свойство никуда не девается. Октановое число указывает на стойкость топлива к детонации. Другими словами, чем оно выше, тем выше безопасность марки топлива. Однако стоит понимать, что показатель этот относительный, и любая искра все равно станет причиной взрыва.
Основные свойства бензина
К основным свойствам бензина можно отнести такие его характеристики, как химический состав, а также способности к испарению, горению, воспламенению. Кроме этого можно еще выделить стойкость к детонации и активность коррозии.
Важно знать, что все физические и химические свойства бензинового топлива будут изменяться в зависимости от того, какое количество углеводородов и каких именно углеводородов в нем содержится. Для более наглядного примера можно взять за основу температуру замерзания для бензина. При обычной обработке показатель замерзания этой жидкости составляет -60 градусов по Цельсию. Однако при использовании дополнительных компонентов, эта цифра может достигать -71 градуса по Цельсию. Температура же испарения бензина — это 30 градусов. Чем выше поднимается этот показатель, тем быстрее будет происходить испарение. Также важно отметить, что количество паров топлива от 74 граммов до 123 граммов и более на один кубический метр уже будут образовывать взрывоопасную смесь.
Химические свойства
Для того чтобы рассматривать химические свойства и их стабильность у бензина, необходимо основываться на важнейшем показателе — времени, которое эти свойства остаются неизменными. Этот показатель является наиболее важным, так как при длительном хранении топлива наиболее легкие углеводороды начинают испаряться, что сильно снижает эксплуатационные характеристики жидкости в целом. По государственным стандартам Российской Федерации следует, что химический состав любой марки бензина от 92-й до 98-й оставался без изменений в течение пяти лет. Данный срок прописан с учетом хранения взрывоопасного топлива по всем правилам.
Мини-НПЗ
В настоящее время вопрос с производством и покупкой топливо стоит достаточно остро, так как ресурсы истощаются, а из-за этого цена на этот продукт все время увеличивается. В свете этих событий возникает вопрос, что же выгоднее покупать — бензин и другое топливо — или производить его самостоятельно. Важно понимать, что для большинства предприятий и компаний и расходы на топливо являются наиболее обширными. Именно в такой ситуации многие и приходят к рассмотрению идеи о мини-НПЗ. Этот вариант не кажется таким уж плохим, особенно если учитывать стоимость топлива и стоимость мини-НПЗ. Приобрести такой мини-завод может практический каждый крупный предприниматель, что уже говорить о, допустим, регионе целой страны.
Виды НПЗ
В настоящее время на рынке можно приобрести мини-завод по переработке нефти практически любого типа. Это является наиболее важным критерием, так как эксплуатировать эти промышленные мощности приходится в самых различных климатических условиях. По этой причине рынок насыщен самыми разными видами НПЗ. Присутствуют любые экземпляры, начиная от жаровыносливых и коррозионностойких, до «арктических» установок. Большой выбор среди мини-НПЗ позволяет осуществлять переработку сырого продукта практически в любых условиях.
Стоит отметить, что сами по себе нефтеперерабатывающие заводы также могут работать на разном топливе. Для их функционирования можно использовать природный или сжиженный газ, дизельное топливо, мазут, сырую нефть. Такой выбор топлива для работы самой фабрики предоставляет широкий спектр возможностей для эксплуатации объекта, а также позволяет удовлетворить какие-либо индивидуальные предпочтения по выбору рабочего горючего продукта.
Источник: FB.ru
Как делают бензин в России
Омск — замечательный город, не понимаю, почему некоторые блогеры так на него ополчились. Зелёный, спокойный, с живописными видами и приветливыми жителями. Жители прилегающих областей Казахстана ездят в Омск как петербуржцы в Финляндию — культурно провести время, затариться на пару недель вперёд хорошими продуктами.
Как вы, наверное, уже догадались, я навещал Омск скорее в исследовательских, нежели в туристических целях. Меня интересовал город в городе — знаменитый нефтеперерабатывающий завод «Газпром нефти», исполинский Омский НПЗ. Для понимания масштабов: на территории завода вполне мог бы разместиться, например, Ивангород, и там ещё осталось бы место для той самой подмосковной Кубинки, которую так часто показывают по телевизору в связи с военными авиашоу.
Напомню, в прошлый раз мы остановились на том, что поднятая из-под земли нефть очищается от механических примесей, отделяется от газа, обезвоживается и загоняется в трубу «Транснефти»:
https://fritzmorgen.livejournal.com/1344051.html
Преодолев примерно тысячу километров, нефть достигает окрестностей Омска и вливается в резервуары ОНПЗ. На заводе из нефти производят главную жидкость современной экономики — моторное топливо.
Первым делом из нефти удаляют остатки механических примесей. Затем нефть закачивают в установку ЭЛОУ — колбасообразный агрегат, в котором при помощи нагрева, давления и электричества нефть освобождают от остатков соли и воды.
Затем начинается самое интересное: нефть делят на фракции, примерно так, как наших депутатов делят на фракции в Госдуме. Лёгкие фракции, — бензин, дизель и керосин, — стоят дорого, ради них нефть, собственно, и добывают из-под земли. Тяжёлая фракция, мазут, стоит дёшево. Мазут считается отходами производства.
Конечно, мазут тоже можно продать: особенно качественный судовой мазут, на котором работают двигатели больших кораблей. Тем не менее бензин с керосином всё же стоят гораздо дороже, поэтому нефтехимики изо всех сил стараются перерабатывать нефть так, чтобы мазута в итоге оставалось как можно меньше.
На Омском НПЗ сейчас стоит самое современное оборудование, так что мазута в итоге получается всего лишь 8%, что является очень хорошим показателем по мировым меркам. В ближайшее время однако закончится второй этап модернизации завода, и мазута будет оставаться ещё меньше, только 3%. Разумеется, даже эти 3% выкидывать не будут: мазут перерабатывается в особо прочный битум, который используется при строительстве дорог.
Если вы следите за экономическими новостями, вы знаете, что нефть бывает лёгкой (дорогой) и тяжёлой (дешёвой). Теперь вы понимаете, в чём заключается различие: в лёгкой нефти много бензина, а в тяжёлой нефти много мазута.
Пройдя через установку ЭЛОУ, в которой нефть лишается остатков воды и солей, нефть попадает в ректификационную колонну — огромную, высотой с многоэтажное здание, поставленную на попа стальную цистерну.
Вы, конечно же, представляете, как устроен самогонный аппарат. Вода кипит при нагреве до 100 градусов, спирт — при нагреве до 78 градусов. Постепенно нагревая брагу, — забродившую дрянь, служащую сырьём для самогона, — самогонщики получают пар, который состоит сначала из лёгких альдегидов, потом из спирта, а потом из смеси спирта с водой. Этот пар охлаждают в змеевике и разливают по ёмкостям: отдельно ядовитые головы, отдельно самогон, отдельно полуфабрикат, который повторно прогоняют через аппарат.
Примерно так же, хоть и гораздо сложнее, устроена и ректификационная колонна: высокая стальная труба с кучей «тарелок» внутри. Когда на спиртзаводе в колонне нагревают брагу, спирт, вода и прочие её составные части распределяются по этим тарелкам, при этом всего лишь за один прогон удаётся добиться такой чистоты, какой на кухонном аппарате достичь невозможно в принципе, даже за 20 перегонов.
Теперь вы понимаете, что происходит с нефтью. Попав в ректификационную колонну высотой с двадцатиэтажный дом, нагретая до 360 градусов нефть начинает кипеть. Лёгкие фракции нефти, — бензиновая, керосиновая и дизельная, — оседают в тарелках и поступают в ту часть завода, где их доводят до стандартов «Евро-5». Тяжёлая фракция, — прямогонный мазут, — перекачивается в ещё одну ректификационную колонну, на этот раз вакуумную.
Нагревать мазут сильнее, чем до 360 градусов, нельзя, он начинает от этого портиться. Хитрые нефтехимики однако придумали нагревать мазут при пониженном давлении. Как мы знаем из мемуаров альпинистов, температура кипения при этом понижается, и реальные 360 градусов превращаются таким образом в виртуальные 490. В вакуумной колонне кипящий мазут разделяют ещё на две фракции: вакуумный газойль и гудрон.
Нефть отечественной марки Urals можно таким образом разделить на четыре больших части:
1. Бензиновая фракция, кипит от 30 до 200 градусов — до 20%.
2. Дизельная фракция, кипит от 200 до 360 градусов — до 30%.
3. Вакуумный газойль, кипит от 360 до 490 градусов — до 25%.
4. Гудрон, кипит выше 490 градусов — до 25%.
В тяжёлой венесуэльской нефти гудрона больше, а топлива меньше, из-за этого она стоит дешевле нашей. Если бы плохо знакомому с географией стратегу пришла в голову идея возить нефть из Венесуэлы в Омск, ОНПЗ, конечно, смог бы переработать и её, но денег с этой операции заработать удалось бы уже навряд ли. Нам с нашей нефтью, по большому счёту, повезло.
Вооружённый калькулятором читатель наверняка спросит на этом месте: неужели из 100 килограмм российской нефти получается всего лишь около 50 килограмм ценных фракций, бензина и дизеля?
Действительно, в прошлые времена на этом скромном результате и останавливались. Сейчас однако есть способы переработать нефть ещё глубже. Гудрон, например, на некоторых заводах отправляют на установку висбрекинга: его нагревают в специальной трубчатой печи при температуре до 500 градусов и давлении в 5-50 атмосфер. В результате гудрон делится примерно поровну на светлые фракции и на мазут.
На ОНПЗ гудрон перерабатывают на более продвинутом оборудовании, на установке замедленного коксования, где из гудрона делают ещё три компонента:
— нужный для алюминиевых комбинатов кокс;
— бензин;
— газойль, сырьё для дальнейшей переработки.
Газойль, в свою очередь, подвергают каталитическому крекингу: нагревают вместе с катализатором, получая в ходе реакции бензин, керосин и прочие ценные жидкости. Особо любопытных отсылаю к книге «Популярная нефтепереработка» от Леонида Багдасарова и РГУ имени Губкина, там все эти процессы расписаны подробно:
http://mnpz.gazprom-neft.ru/upload/medialibrary/802/populyar…
Пожалуй, неспециалисту и не нужно вникать во все эти тонкости. Достаточно понимать, что чем современнее завод, тем больше ценных веществ он может извлечь из одного и того же количества нефти. Конкретно Омский НПЗ — завод суперсовременный, и я даже немного горжусь тем обстоятельством, что значительная доля его оборудования была сделана на Ижорских заводах Санкт-Петербурга.
Сложность переработки нефти измеряется в индексе Нельсона. Простейшее оборудование по разделению сырой нефти на мазут и керосин имеет по индексу Нельсона единицу. Вакуумная перегонка нефти — двойку. ОНПЗ по индексу Нельсона получают уже внушительные 8.5 баллов. Это много, поэтому завод извлекает из нефти невероятные 71% светлых нефтепродуктов, а остальные 29% также являются, в основном, не отходами производства, а разнообразными ценными веществами типа машинного масла.
Забавная деталь по поводу производства масла. Так как машинные масла разных сортов нежелательно смешивать друг с другом, трубы очищают при помощи специального мягкого поршня, который проходит через все изгибы, оставляя после себя идеально чистую поверхность.
Инженер с завода по производству масел сообщил нам также, что качественные масла разных производителей не особо отличаются друг от друга. Если ваша машина ездит, например, на 10w40 полусинтетике, не так важно, будет ли это «Шелл», «Мобил» или «Газпромнефть». Правило «всегда заливайте одну и ту же марку» придумали маркетологи, навязывающие нам более дорогую продукцию.
История ОНПЗ отсчитывается с 1955 года, однако от советских времён на заводе уже мало что осталось — почти всё оборудование было за последние 10 лет заменено на современные установки, немногочисленные же оставшиеся агрегаты будут модернизированы в ближайшее время, когда глубину переработки нефти будут доводить до целевого показателя в 97%.
Мне очень хочется рассказать и про установку по производству водорода, и про систему извлечения серы, и про остальные интересные вещи, однако если начну делать всё по порядку, моя статья превратится в длинную лекцию по органической химии. Ограничусь поэтому тем, что повторю ещё раз — ОНПЗ представляет собой огромную химическую лабораторию, в которой из нефти делают около 50 нужных стране продуктов. Если вы представляете нефтепереработку по игре «Факторио», которую так любят директора заводов, спешу вас обрадовать — в реальности на заводе происходит значительно больше преобразований, чем это показано в симуляторе.
Кстати, раз уж речь зашла про серу, расскажу, чем топливо «Евро-5» отличается от топлив предыдущих стандартов. Главное отличие — содержание серы, которое должно быть в 50 раз ниже, чем разрешали для «Евро-2». Омский НПЗ по ходу одного из техпроцессов убирает серу почти целиком, поэтому всё топливо на заводе довели до стандарта «Евро-5» ещё во время первого этапа модернизации. В этот этап, кстати, «Газпром нефть» вложила 300 млрд рублей.
Не знаю, как было раньше, но сейчас с точки зрения экологии завод производит весьма приятное впечатление. Территория очень чистая, запах бензина еле уловим. Некоторые установки, правда, издают довольно сильный шум, однако территория завода достаточно велика, чтобы громкие звуки не выходили за её пределы.
Чтобы проиллюстрировать свою реплику про экологичность завода, расскажу про две вещи. Во-первых, на заводе работает закрытый факел на 665 горелок: при необходимости весь лишний газ сжигается внутри установки и не выходит наружу. Во-вторых, абсолютно все коммуникации, связанные с производственным процессом, расположены над поверхностью земли, на виду. Трубы чисты и аккуратно окрашены, так что любая утечка будет сразу же замечена и нейтрализована. Само собой, по заводу постоянно курсируют патрули, которые следят, чтобы все агрегаты работали в штатном режиме.
Условия труда работников также впечатляют. Мы наконец-то доросли до цивилизации: все ходят в касках и защитных очках, порядок и системы безопасности выглядят со стороны идеальными. В столовых кормят с ресторанным качеством, бытовые помещения чисты, как дорогие офисы класса «А». В душевых вместо ожидаемого дешёвого мыла стоят шампуни от «Локситан». Я не шучу: в бытовые секции вполне можно водить экскурсии школьников, раздавая им обещания в духе «когда-нибудь этот шкафчик станет твоим». Собственно, так оно и происходит в реальности: на завод регулярно приезжают экскурсии, чтобы посмотреть, как устроено современное производство.
Средняя зарплата на очень конкурентом уровне. Судя по интеллигентным лицам рабочих, таким образом «Газпром нефть» обеспечивает достаточное давление, чтобы отжать из рынка труда самые лучшие фракции из доступных. Пожалуй, оно и объяснимо: нет смысла экономить на персонале, который работает на современном и дорогом оборудовании.
В начале 1950-х годов завод строили несколько тысяч неквалифицированных рабочих, он перерабатывал тогда 3 млн тонн нефти довольно примитивным и грязным способом. Сейчас завод перерабатывает уже 20 млн тонн нефти, а его работники достаточно обеспечены, чтобы огромная парковка перед проходной была забита бесчисленными автомобилями, исправно потребляющими продукцию завода.
Чтобы закрыть тему условий труда: на заводе работает испанский тренажёрный зал с элементами геймификации, про который, может быть, я как-нибудь напишу отдельно. Только представьте, вместо обычных унылых упражнений вам надо, например, 30 раз попасть мячом в загорающиеся на стене круги! Нужную дозу движений можно получить в ходе игры, без какого-либо напряжения силы воли, которая и так выматывается в течение длинного рабочего дня. В Петербурге подобных высокотехнологичных фитнес-залов я пока что не видел.
Оборудование завода по большей части российского производства. Мало того, катализаторы, которые критически важны для переработки нефти, также производятся на заводе. С 2015 года завод даже расширяет их производство, чтобы российских катализаторов хватало на нужды не только ОНПЗ, но и остальной отечественной нефтехимической промышленности. Если завтра заводу поставят задачу отказаться от импорта полностью, завод задачу с некоторым напряжением сил, но всё же выполнит.
Высокотехнологичная начинка завода также отечественная. Речь идёт и об органических химиках, которые разрабатывают новые технологии, и о современной системе контроля над производством, при помощи которой можно ткнуть на трёхмерной карте в какую-нибудь колонну и тут же получить все её чертежи и спецификации.
Рядом с заводом работает научный центр, в котором делают весьма продвинутые вещи. К некоторым технологиям, таким как обучение операторов работе при помощи очков виртуальной реальности, многие уже привыкли. Цифровые двойники однако пока что ещё не особо распространены на нашей планете.
Суть двойников проста: у каждой реальной установки есть свой двойник в компьютере, который в реальном времени моделирует все происходящие в установке процессы. Управляющая заводом система может точно рассчитать, например, в каком состоянии находится дорогостоящий катализатор. Если раньше катализатор меняли планово, раз в пять лет, то теперь его можно менять гораздо реже: именно в тот момент, когда он действительно перестаёт нормально работать.
Также цифровые двойники позволяют резко повысить КПД установок. Если раньше инженеры управляли процессами «на глазок», руководствуясь неполными данными и фактически угадывая, что там происходит внутри, то теперь компьютер точно просчитывает все возможные варианты и даёт совет, какие вентили покрутить, чтобы выход нужных продуктов был максимальным. Работает система, разумеется, при помощи нейросетей и прочих современных технологий, о которых нам регулярно сообщают научные журналы.
Подведу итог
Когда нам говорят, что в России строится мало заводов, и что наше производство отстаёт от западного, стоит понимать, что речь идёт скорее не о проблемах в промышленности, а о проблемах в редакциях СМИ и в экономических вузах.
Возьмём, к примеру, Омский НПЗ. С точки зрения не владеющего предметом наблюдателя — это построенный чуть ли не при Сталине примитивный «сырьёвой» завод, выполняющий одну операцию низкого передела, преобразование нефти в бензин.
На самом деле, в советские годы на заводе не было даже глубокой переработки мазута, не говоря уже об установке изомеризации и тому подобном хайтеке, который появился только недавно. По сути, ОНПЗ — построенный за последние 10 лет почти с нуля высокотехнологичный завод, куда как более продвинутый, чем те фабрики по сборке айфонов, по которым тоскуют некоторые наивные граждане.
Напомню ещё раз про индекс Нельсона. Переработка нефти в атмосферной ректификационной колонне имеет индекс 1. Если получившийся прямогонный мазут загоняют после этого в вакуумную колонну, добавляется ещё единичка, индекс Нельсона вырастает до двух.
На ОНПЗ индекс Нельсона составляет 8,5 баллов. Это значит, что бензин и прочие вещества, которые выходят с завода являются продукцией высокого передела.
К сожалению, в пост не поместилась куча интересных деталей о производстве бензина, о заводе и о нефти. Тем не менее я готов удовлетворить ваше любопытство: задавайте вопросы в комментариях, чтобы я мог чуть позже ответить на них ещё одним постом.
Источник: pikabu.ru