פיצוח הוא מה? פיצוח נפט, מוצרי נפט, אלקנים. פיצוח תרמי

אין זה סוד כי בנזין מופק שמן. עם זאת, רוב הנהגים אפילו לא שואלים את עצמם איך זה תהליך של הפיכת שמן לדלק עבור כלי הרכב האהובים עליהם קורה. זה נקרא פיצוח, עם זיקוק העזרה שלה לקבל לא רק בנזין, אלא גם מוצרים פטרוכימיים אחרים הדרושים בחיים המודרניים. סיפור מעניין הוא המקור של שיטה זו של זיקוק נפט. הממציא של תהליך זה וההתקנה נחשב למדען רוסי, וההתקנה לתהליך זה פשוטה מאוד ומובנת ביותר אפילו לאדם שאינו מבין כימיה.

מה זה פיצוח?

למה זה פיצוח שנקרא? מילה זו באה מפיצוח אנגלי, ופירושו פיצול. למעשה, זהו תהליך של זיקוק נפט, כמו גם את השברים המהווים חלק ממנו. הוא מיוצר על מנת להשיג מוצרים בעלי מסת מולקולרית קטנה יותר. אלה כוללים שמן סיכה, דלק מנוע וכדומה. בנוסף, כתוצאה מתהליך זה, המוצרים המיוצרים בשימוש בתעשייה הכימית והפטרוכימית מופקים.

פיצוח של אלקאנים כרוך במספר תהליכים, ביניהם עיבוי ופילמור של חומרים. התוצאה של תהליכים אלה היא היווצרות של קוקה קולה נפט חלק רותחים בטמפרטורה גבוהה מאוד שנקרא שאריות פיצוח. נקודת הרתיחה של חומר זה הוא יותר מ 350 מעלות. יצוין, כי בנוסף לתהליכים אלה, יש גם אחרים - cyclization, isomerization, סינתזה.

המצאתו של שוקוב

פיצוח השמן, ההיסטוריה שלו מתחילה בשנת 1891. אז המהנדס Shukhov VG. ואת עמיתו Gavrilov SP המציא מפעל תעשייתי עבור פיצוח תרמי מתמשך. זה היה ההתקנה הראשונה מסוגה בעולם. ממציאים על פי חוקי האימפריה הרוסית פטנט אותו בגוף מורשה של ארצם. כמובן, זה היה מודל ניסיוני. מאוחר יותר, לאחר כמעט רבע מאה, שימשו פתרונותיו הטכניים של שוקוב כבסיס לקרקר תעשייתי בארצות הברית. ובברית-המועצות החלו לייצר ולהפיק את המתקנים הראשונים בקנה-מידה תעשייתי במפעל הסובייטים ב- 1934. מפעל זה נמצא בבאקו.

דרכו של הכימאי האנגלי ברטון

בתחילת המאה העשרים, תרומה חשובה לתעשייה הפטרוכימית נעשתה על ידי האנגלי ברטון, שחיפש דרכים ופתרונות להשגת דלק מנפט. הוא נמצא בצורה מושלמת לחלוטין, כלומר, התגובה של פיצוח, אשר הביא את המספר הגדול ביותר של שברי בנזין קל. לפני כן עסק כימאי אנגלי בעיבוד מוצרי נפט, כולל מזוט, לשם הפקת נפט. לאחר שפתר את הבעיה של קבלת שברים בנזין, ברטון פטנט השיטה שלו להשיג דלק.

בשנת 1916, שיטת ברטון שימשה בתנאים תעשייתיים, ורק ארבע שנים לאחר מכן, כבר יותר מ -8000 התקנות שלה כבר עובד קשה במפעלים.

התלות של הטמפרטורה של הרתיחה של החומר על הלחץ על זה ידוע. כלומר, אם הלחץ על כמה נוזל הוא גבוה מאוד, ולאחר מכן, בהתאם, הטמפרטורה של הרתיחה שלה יהיה גבוה. עם ירידה בלחץ על חומר זה, הוא יכול להרתיח כבר בטמפרטורה נמוכה יותר. זה היה הידע הזה כימאי ברטון בשימוש, להשיג את הטמפרטורה הטובה ביותר עבור התגובה של פיצוח. טמפרטורה זו היא מ 425 ל 475 מעלות. כמובן, עם השפעה כזו טמפרטורה גבוהה על שמן, זה יהיה להתאדות, וזה די קשה לעבוד עם חומרים אדי. לכן, המשימה העיקרית של כימאי אנגלי היה למנוע את רותח והתאיידות של נפט. הוא החל לבצע את כל התהליך בלחץ גבוה.

מפעל פיצוח

מכשיר בורטון כלל כמה אלמנטים, כולל הדוד פועל בלחץ גבוה. הוא היה עשוי פלדה עבה למדי, היה ממוקם מעל הכבשן, אשר, בתורו, היה מצויד צינור עשן. הוא הופנה כלפי מעלה אל קולט-ספינות המים. לאחר מכן כל הצינור הופנה למיכל לאיסוף נוזלים. בתחתית המיכל היה צינור מסועף, שכל צינורית בעלת שסתום בקרה.

כיצד בוצע פיצוח

תהליך הסדקים התרחש כדלקמן. הדוד היה מלא שמן, בפרט, מזוט. בהדרגה, המזוט היה מחומם על ידי הכבשן. כשהטמפרטורה הגיעה למאה ושלושים מעלות, המים בה התאדו (התאדו). כשעברה דרך הצינור והקירור, נכנסו המים לתוך מיכל האיסוף, ומשם שוב דרך הצינור ירד. במקביל, התהליך נמשך בדוד, שבמהלכו נעלמו מרכב אחר מרכיבים אחרים, אוויר וגזים אחרים. הם עברו את אותו נתיב המים, ופניהם אל הצינור.

להיפטר מים וגזים, השמן היה מוכן פיצוח לאחר מכן. התנור נמס חזק יותר, הטמפרטורה שלה והדוד עלה לאט עד שהגיע ל 345 מעלות. בשלב זה, התאדות של פחמימנים אור התרחשה. הם עברו דרך הצינור למקרר, אבל הם נשארו גם במצב של גז, שלא כמו אדי מים. ברגע שהגיעו למכל האיסוף, הפחמימנים האלה עקבו אחר הצינור, כשמסתם פליטה היה סגור ומנע מהם לעזוב את התעלה. הם חזרו שוב דרך הצינור לתוך המכולה, ואז חזרו שוב ושוב כל הדרך, ולא מצאו מוצא.

לפיכך, עם הזמן, הם הפכו יותר ויותר. התוצאה היתה הלחץ הגובר במערכת. כשהלחץ הזה הגיע לחמישה אטמוספרות, פחמימנים קלים כבר לא הצליחו להתאדות מן הדוד. פחמימנים, סחיטה, שמרו על לחץ אחיד בדוד, בצינור, במיכל האיסוף ובמקרר. בה בעת החל פיצול הפחמימנים הכבדים בגלל הטמפרטורה הגבוהה. כתוצאה מכך, הם הפכו דלק, כלומר, פחמימנים אור. היווצרותו החלה להתרחש בכ -250 מעלות, פחמימנים קלים במהלך ההתפצלות התפוגגה, יצרו עיבוי בחדר הקירור, שנאסף באקווריום. ואז, דרך הצינור, זרם הבנזין לתוך הטנקים המוכנים, שבהם הוריד הלחץ. לחץ זה הקל על הסרת אלמנטים גזיים. עם חלוף הזמן הוסרו גזים כאלה, והבנזין המוגמר נשפך לתוך המאגרים או הטנקים הדרושים.

ככל הידרוקרבונים אור יותר, את עמידות יותר עמיד בפני השפעות טמפרטורה דלק נפט הפך. לכן, לאחר הפיכת מחצית התוכן של הדוד לתוך בנזין, עבודה נוספת הושעה. סייעה בקביעת כמות הבנזין שהתקבלה במיוחד בהתקנה של מטר. התנור כבה, הצינור נחסם. שסתום הצינור שחיבר אותו למדחס, להיפך, נפתח, האדים עברו למדחס זה, הלחץ בו היה פחות. במקביל, הצינור המוביל לבנזין נחסם כדי לנתק את הקשר שלו עם הצמח. פעולות נוספות היו להמתין עד שהדוד יתקרר וירוקן את החומר. לשימוש הבא, הדוד היה אז ניקה של הפקדות קוקה קולה, תהליך פיצוח חדש יכול להתבצע.

שלבי זיקוק נפט ומתקנת ברטון

יש לציין כי האפשרות של פיצול נפט, כי הוא alcananes פיצוח, מזה זמן רב שם לב על ידי מדענים. עם זאת, זה לא היה בשימוש בזיקוק קונבנציונאלי, שכן פיצול זה היה לא רצוי במצב זה. לשם כך נעשה שימוש באדים מחוממים יתר על המידה. בעזרת הנפט שלה לא היה מפוצל, אבל התאדה.

לאורך כל שנות פעילותה, זיקוק הנפט חווה מספר שלבים. לכן, משנות השישים של המאה ה XIX עד תחילת המאה הקודמת, שמן עובדה לצורך השגת רק נפט. הוא היה אז חומר, חומר שדרכו אנשים קיבלו תאורה בחושך. ראוי לציין כי במהלך עיבוד כזה, קל משקל השברים המתקבלים מן הנפט נחשבו פסולת. הם זרמו לתעלות ונהרסו על ידי שריפה או אמצעים אחרים.

התקנה של פיצוח ברטון ושיטתו שימשה שלב בסיסי בכל תעשיית הזיקוק. זו היתה שיטה זו של כימאי אנגלי שאיפשר להשיג תוצאה גבוהה יותר של קבלת דלק. התשואה של מוצר זה של זיקוק נפט, כמו גם של פחמימנים ארומטיים אחרים , גדל מספר פעמים.

הצורך בפיצוח

בתחילת המאה העשרים, דלק היה, אתה יכול לומר, מוצר מיותר של זיקוק נפט. באותה תקופה היה דלק קטן מאוד, שעסק בסוג דלק זה, ולכן הדלק לא היה מבוקש. אבל עם הזמן, צי של מדינות גדל בהתמדה, בהתאמה, נדרש בנזין. רק בעשר הראשונות עד שתים עשרה שנים של המאה העשרים הביקוש לבנזין גדל פי 115!

בנזין שהושג על ידי זיקוק פשוט, ו, ליתר דיוק, הכרכים שלה לא סיפקה את הצרכן, ואפילו המפיקים עצמם. לכן הוחלט להשתמש בסדקים. זה אפשר לנו להגדיל את קצב הייצור. הודות לכך, ניתן היה להגדיל את כמות הדלק עבור הצרכים של המדינות.

מעט מאוחר יותר נקבע כי פיצוח של מוצרי נפט יכול להתבצע לא רק על מזוט או סולר. כחומר גלם לכך, הנפט הגולמי היה גם מתאים. כמו כן, יצרנים ומומחים בתחום זה נקבע כי בנזין המיוצר על ידי שיטת פיצוח היה איכותי יותר. בפרט, כאשר נעשה שימוש במכוניות הם עבדו באופן קבוע יותר ויותר מהרגיל. זאת בשל העובדה כי הבנזין המיוצר על ידי פיצוח שמרו פחמימנים מסוימים שנשרפו במהלך זיקוק רגיל. חומרים אלה, בתורם, כאשר נעשה שימוש במנועי בעירה פנימית היו מסוגלים להצית ולשרוף בצורה חלקה יותר, כתוצאה מכך, המנועים עבדו ללא פיצוצים דלק.

פיצוח קטליטי

פיצוח הוא תהליך שניתן לחלק לשני סוגים. הוא משמש לייצור דלק, למשל, בנזין. במקרים מסוימים, זה יכול להתבצע על ידי טיפול תרמי פשוט של מוצרי נפט - פיצוח תרמי. במקרים אחרים, תהליך זה אפשרי לא רק בעזרת טמפרטורה גבוהה, אלא גם עם תוספת של זרזים. תהליך זה נקרא קטליטי.

באמצעות שיטת העיבוד האחרונה שהוזכרו, היצרנים מקבלים בנזין אוקטן גבוה.

הוא האמין כי מינים זה הוא התהליך החשוב ביותר, המספק עיבוד מעמיק ביותר באיכות גבוהה של שמן. התקנה של פיצוח קטליטיות, שהוכנסו לתעשייה בשנות השלושים של המאה הקודמת, אפשרה ליצרנים לקבל יתרונות ללא ספק לכל התהליך. אלה כוללים גמישות תפעולית, קלות יחסית של יישור עם תהליכים אחרים (deasphalting, hydrotreatment, אלקילציה, וכו '). זה בזכות צדדיות זה כי חלק משמעותי של השימוש פיצוח קטליטי בכל נפח זיקוק הנפט ניתן להסביר.

חומרי גלם

כחומר גלם עבור פיצוח קטליטי, שמן גז ואקום משמש, שהוא חלק בעל טווח רותחים של 350 עד 500 מעלות. נקודת הרתיחה הסופית נקבעת בצורה שונה ותלויה ישירות בתוכן המתכת. בנוסף, מדד זה מושפע גם מיכולת הגלם של חומרי הגלם. זה לא יכול להיות יותר משלוש עשיריות של אחוז.

מקדים נדרש hydrotreated כגון שבר, וכתוצאה מכך כל מיני תרכובות גופרית מוסרים. גם hydrotreatment מאפשר להפחית את היכולת coking.

בחלק מהחברות המוכרות בשוק זיקוק הנפט, קיימים מספר תהליכים שהם מבצעים, כאשר פיצוח של שברים כבדים מתרחש. הם יכולים להיות coke עד 6% עד 8% שמן. בנוסף, חומרי הגלם עשויים להיות שאריות של hydrocracking. ככל הנראה, נדיר, ניתן לומר, חומר גלם אקזוטי נשפך שמן דלק. התקנה דומה (טכנולוגיה millisecond) זמין ברפובליקה של בלארוס בבית הזיקוק מוזיר נפט.

פשוטו כמשמעו עד לאחרונה, כאשר פיצוח קטליטי של מוצרי נפט שימש, זרז כדורית אמורפי שימש. זה היה כדור של שלושה מילימטרים. עכשיו למטרה זו זרזים פיצוח עם נפח של לא יותר מ 60-80 מיקרומטר (זאוליט המכילים זרז microspherical) משמשים. הם מורכבים מרכיב zeolite, הממוקם על מטריקס aluminosilicate.

שיטה תרמית

כרגיל, פיצוח תרמי משמש לעיבוד של מוצרי נפט, אם יש צורך להשיג מוצר עם משקל מולקולרי קטן כתוצאה מכך. לדוגמה, כאלה כוללים פחמימנים בלתי רוויים, פחמימני נפט, דלקים מוטוריים קלים.

הכיוון של שיטה זו של עיבוד שמן תלוי במשקל מולקולרי של הטבע של חומרי הגלם, וגם ישירות על התנאים שבהם פיצוח עצמו מתרחש. זה אושר על ידי כימאים לאורך זמן. אחד התנאים החשובים ביותר המשפיעים על מהירות וכיוון של פיצוח תרמי הוא טמפרטורה, לחץ ומשך של התהליך. האחרון מקבל שלב גלוי בין שלוש מאות לשלוש מאות חמישים מעלות. בתיאור התהליך הזה, נעשה שימוש במשוואה הקינטית הראשונה. תוצאה של פיצוח, או ליתר דיוק, את הרכב מוצריה מושפע משינויים בלחץ. הסיבה לכך היא שינוי המהירות והמאפיינים של תגובות משניות, אשר כאמור, כרוך פילמור ועיבוי, אשר מלווה פיצוח. משוואת התגובה לתהליך התרמי היא כדלקמן: C20H42 = C10H20 + C10 H22. ההשפעה היא על התוצאה והתוצאה היא עדיין נפח של ריאגנטים.

יש לציין כי פיצוח נפט, המתבצע בשיטות המפורטות, אינו היחיד. בפעילות הייצור, בתי זיקוק לנפט משתמשים בהרבה סוגים אחרים של תהליך זה. אז, במקרים מסוימים, מה שנקרא פיצוח חמצון, מתבצע עם השימוש של חמצן, משמש. הוא משמש בייצור פיצוח חשמלי. עם שיטה זו היצרנים לקבל אצטילן על ידי עובר דרך מתאן חשמל.