Технология получения бензина
Бензин – самый важный продукт переработки нефти. Его получают путем переработки нефти, газового конденсата, природного газа, угля, торфа и горючих сланцев, а также синтезом из окиси углерода и водорода. Основным сырьем для производства автомобильных бензинов является нефть.
Современное производство бензина включает в себя ряд специальных технологических процессов, проводящихся, в большинстве случаев, на нефтеперерабатывающих заводах.
Основными технологическими процессами производства бензинов является каталитический крекинг и каталитический риформинг. Несмотря на ограничения по содержанию ароматических углеводородов, процесс каталитического риформинга по-прежнему остается определяющим процессом производства бензинов, так как он является основным источником высокооктановых компонентов, а также водорода для установок гидроочистки.
При каталитическом крекинге расщепление тяжелых молекул углеводородов нефти происходит при температуре 430 – 530 ºС, давлении, близком к атмосферному (0,07 – 0,3 МПа), и в присутствии катализатора. В качестве сырья используют газойлевую и соляровую фракции, а в качестве катализатора обычно применяются алюмосиликаты (75 – 80 % окиси кремния – SiO2 и 10 – 20 % окиси алюминия – Al2O3). Бензины каталитического крекинга имеют более высокую детонационную стойкость и химическую стабильность. С помощью каталитического крекинга получают бензин с октановым числом до 85 единиц по моторному методу, который используется при производстве бензина А-76 и керосиногазойлевые фракции, используемые в качестве реактивного и дизельного топлива. Выход бензиновых фракций составляет 40 – 45 %.
Для переработки средних и тяжелых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, не пригодных для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический крекинг в присутствии водорода – гидрокрекинг. Он осуществляется при температурах 350 – 450 ºС, давлении водорода 15 – 17 МПа и расходе его 170 – 350 м³ на 1м³ сырья. Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом. Благодаря этому выход светлых продуктов повышается до 70 %, значительно снижается содержание серы и непредельных углеводородов.
Гидрокрекинг позволяет получить из керосино-соляровых фракций, вакуумных дистиллятов и остаточных продуктов бензины. Октановое число бензиновых фракций составляет 85 – 88 единиц по исследовательскому методу.
Для улучшения одного из важнейших эксплуатационных свойств бензина – стойкости к детонациям – используются процессы риформинга. Различают два вида риформинга: термический и каталитический. Наиболее широкое применение в промышленности нашёл каталитический риформинг, позволяющий из прямогонного бензина получить риформинг-бензин.
Этот бензин содержит значительное количество (65 – 75) ценных ароматических углеводородов, что позволяет использовать их для повышения детонационной стойкости товарных бензинов.
При каталитическом риформинге сырьём является бензиновый дистиллят атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Процесс происходит при температуре 480 – 540 ºС, давление 2 – 4 МПа, в среде водородсодержащего газа и в присутствии катализатора (молибденового или платинового). В результате получают до 80 % бензина, обладающего высокой детонационной стойкостью (октановое число – около 95 единиц по исследовательскому методу) и хорошими эксплуатационными качествами.
Бензин, после перегонки, должен быть очищен от органических (нафтеновых) кислот, смолистых и асфальтовых веществ, сернистых соединений, а также должен быть подвергнут стабилизации для повышения его химической и физической стойкости во время транспортирования, хранения и потребления, тем самым будет улучшено эксплуатационное свойство данного нефтепродукта.
Гидроочистка является одним из самых массовых каталитических методов очистки нефтяных топлив, как прямогонных, так и вторичного происхождения. Использование этого процесса позволяет увеличить выход бензина на 10 %, уменьшить примерно в два раза расход катализатора, снизить в сырье каталитического крекинга содержание ванадия и никеля на 50…70 %, значительно сократить загрязнение окружающей среды оксидами серы: снизить выбросы SO2 и SO3 примерно в 10 раз, утилизировать ценные компоненты нефти (серу, металлы). Процесс гидроочистки применяют также для облагораживания компонентов смазочных масел и парафинов с целью снижения содержания серы.
На современных нефтеперерабатывающих заводах прямая перегонка нефти, каталитический крекинг прямоточного вакуумного дистиллята и гидроочистка служат ведущими технологическими процессами, в результате которых получаются дизельные топлива требуемого качества. При производстве прямогонных дизельных топлив на заводах, где перерабатываются малосернистые нефти, для удаления кислородсодержащих соединений кислого характера применяется щелочная очистка, а для расширения ресурсов зимних дизельных топлив используется депарафинизация (удаление н-парафиновых углеводородов с высокими температурами застывания).