Методы и способы переработки топлива
Переработка твердого топлива занимает важное место в цепочке производства готового продукта для дальнейшего использования и потребления клиентами. Переработка нефти, как и переработка ядерного топлива, может происходить как физическим, так и химическим путём. Физически топливо можно переработать путём прямой перегонки. Химический путь предполагает множество вариантов:
- Гидрокрекинг;
- Термический крекинг;
- Пиролиз;
- Каталитический крекинг;
- Каталитический риформинг.
Все эти методы используются в разных условиях и для определенного сырья, каждый метод дает свой собственный эффект и создает при этом разные вторичные продукты.
Производство нефтепродуктов с помощью прямой перегонки
Сама нефть содержит в себе широкий спектр углеводородов. Они все отличаются по строению, то есть по количеству атомов в молекуле. Из-за такого сильного разброса по её составу, температура кипения нефти не имеет точного значения, и разные углеводороды выкипают при разной степени нагревания. Таким образом, самые тяжёлые молекулы долго задерживаются, а лёгкие наоборот выкипают при температуре в 30-50 градусов по Цельсию. Получается, что каждая фракция может быть легко отделена от других и конденсирована. Таким методом твердый продукт приходится разделять на части и к дальнейшей обработке.
Прямая перегонка предполагает жёсткое разделение углеводородов по температуре кипения. На нефтеперерабатывающий завод жидкое сырьё поступает непрерывно с помощью крупных насосных установок. Это делается, чтобы производство продукта шло постоянно, и не было никаких проблем с поставками. Сырьё закачивается в трубчатые печи, где происходит нагревание под температурой около 350 градусов. После этого горячий продукт попадает в ректификационную колонну, где и происходит её разделение на фракции. Мазут остаётся внизу, а пары углеводородов испаряются вверх, лёгкие конденсируются на верхних частях колонны, тяжёлые на низших, а самые лёгкие выходят сверху колонны в виде пара. Таким образом, физически происходит переработка нефти в дизельное топливо, мазут, керосин и некоторые виды бензина.
Процесс термического крекинга
Производство нефти методом термического крекинга представляет собой расщепление молекул на более твёрдые или более лёгкие части. Этот процесс происходит искусственно с дальнейшим получением фракция дизеля, бензина и керосина. Эти методы переработки топлива относят к химическому пути нефтепереработки.
Классификация термического крекинга выделяет жидкофазный и парофазный способы. К первому виду относится нагрев нефти до температуры около 500 градусов при высоком давлении в 20-50 атмосфер. Сейчас это основной способ переработки нефти. При парофазном крекинге происходит нагрев до 550 градусов, но при низком давлении. Сейчас этот метод не используют, из-за большого количества смесей, смол и низкой эффективности.
Сейчас жидкофазный крекинг – это наиболее технологичный источник основных фракций . Он активно используется, чтобы получать автобензин, авиакеросин и дизельное топливо, а также является источником мазута, как побочного материала.
Каталитический крекинг
Одним из новейших способов переработки топлива является крекинг с использованием катализаторов. Так же, как и при любом другом крекинге, здесь происходит расщепление молекул с при высокой температуре. В отличие от термического, давление здесь близко к атмосферному, а не превышает его. Важнейшим фактором этого способа является использование особых катализаторов, обычно это алюмосиликаты. Благодаря им, в нефти происходит процесс изомеризации и фракции становятся более устойчивы с химической стороны.
При каталитическом крекинге 78 процентов получаемого вещества составляет бензин, что весьма высоко. Сам бензин получается более качественным, устойчивым к детонации и примесям. Сейчас это наиболее эффективный способ получения топлива, который основывается на природе строения молекул углеводорода и новейших открытиях науки. Его изобретение имело большое значение для всей нефтяной индустрии, начав новый этап в производстве светлых нефтепродуктов.
Гидролитический крекинг
Это особый вид каталитического крекинга, при котором сырьё расщепляется с использованием водорода при температуре в 500 градусов и давлением в 200 атмосфер. Катализаторами здесь обычно выступают вольфрам или платина. Такой метод используется только для производства турбореактивных двигателей.
