Proces výroby benzinu v průmyslových podmínkách – technologie, suroviny a vlastnosti.
Destilace je dělení oleje do samostatných frakcí na základě bodu varu. Vstupní olej se v cívce zahřeje na přibližně 320 °C. Zahřáté produkty se přivádějí do středních úrovní v destilační koloně. Takový sloup může mít od 30 do 60 pater a žlabů umístěných v určitém intervalu. Každý z nich má tekutou lázeň. Touto kapalinou procházejí stoupající páry. Které se omývají kondenzátem stékajícím dolů.
Při správném řízení rychlosti zpětného toku (tj. množství destilátů čerpaných zpět do refrakční kolony). Je možné vyrábět hlavový benzin, petrolej a lehké hořlavé destiláty o přesně definovaných rozsazích varu na postupně nižších úrovních. Technologie výroby benzinu, pro zlepšení další separace se destilační zbytek z destilační kolony podrobí vakuové destilaci.
Technologie výroby benzínu zahrnuje;
Tepelné praskání
Tendence těžších frakcí surových olejů dále se rozkládat při zahřátí nad určitou teplotu vedla k velmi důležitým pokrokům ve využití krakovacího procesu. Když dojde k rozkladu vysokovroucích frakcí ropy, uhlíkové a uhlíkové vazby jsou zničeny. Vodík je stripován z molekul uhlovodíků, čímž vzniká širší sortiment produktů, než je složení původní ropy. Například destiláty vroucí v rozmezí teplot 290–400 °C v důsledku krakování produkují plyny, benzín a těžké dehtovité zbytkové produkty. Proces krakování umožňuje zvýšit výtěžnost benzínu z ropy zničením těžších destilátů a zbytků vzniklých v důsledku primární destilace.
Katalytické krakování
Katalyzátor je látka, která urychluje průběh chemických reakcí, aniž by se změnila podstata reakcí samotných. Mnoho látek má katalytické vlastnosti, včetně kovů, jejich oxidů a různých solí.
Goodryho proces. Výzkum E. Goodryho v oblasti žáruvzdorných jílů jako katalyzátorů vedl v roce 1936 k vytvoření účinného katalyzátoru na bázi hlinitokřemičitanů pro proces krakování. Při tomto procesu byly středně vroucí olejové destiláty zahřívány a převáděny do plynného stavu; ke zvýšení rychlosti štěpných reakcí, tzn. krakovacím procesem a změnou povahy reakcí procházely tyto páry vrstvou katalyzátoru. Reakce probíhaly při mírných teplotách 430–480 °C a atmosférickém tlaku, na rozdíl od procesů tepelného krakování, které využívají vysoké tlaky. Goodryho proces byl prvním procesem katalytického krakování, který byl úspěšně implementován v průmyslovém měřítku.
Reformování
Reformace je proces přeměny lineárních a necyklických uhlovodíků na aromatické molekuly podobné benzenu. Aromatické uhlovodíky mají vyšší oktanové číslo než jiné molekuly uhlovodíků a jsou proto preferovány pro výrobu moderních vysokooktanových benzínů.
Existují dva hlavní typy reformování – tepelné a katalytické. V první se odpovídající frakce primární destilace ropy přeměňují na vysokooktanový benzín pouze vlivem vysoké teploty; ve druhém dochází k přeměně původního produktu za současného působení vysoké teploty a katalyzátorů.
Starší a méně účinné tepelné reformování se používá dodnes, ale ve vyspělých zemích byly téměř všechny tepelné reformátory nahrazeny katalytickými reformátory. Pokud je výhodným produktem benzín, pak se téměř veškeré reformování provádí na platinových katalyzátorech nesených na oxidu hlinitém nebo hlinitokřemičitanovém nosiči.
Mezi reakce, které zvyšují oktanové číslo během katalytického reformování, patří:
dehydrogenace naftenů a jejich přeměna na odpovídající aromatické sloučeniny;
- konverze lineárních parafinových uhlovodíků na jejich rozvětvené izomery;
- hydrokrakování těžkých parafinických uhlovodíků na lehké vysokooktanové frakce;
- tvorba aromatických uhlovodíků z těžkých parafinových uhlovodíků odběrem vodíku.
Polymerizace
Kromě krakování a reformování existuje několik dalších důležitých procesů při výrobě benzínu. Prvním z nich, který se stal ekonomicky životaschopným v průmyslovém měřítku, byl polymerační proces, který produkoval kapalné benzinové frakce z olefinů přítomných v krakovaných plynech. Polymerací propylenu, olefinu obsahujícího tři atomy uhlíku, a butylenu, olefinu se čtyřmi atomy uhlíku v molekule, vzniká kapalný produkt, který má vroucí rozmezí jako benzín a má oktanové číslo 80 až 82. Rafinérie využívající polymerační procesy , obvykle pracují na frakcích krakovaných plynů obsahujících olefiny se třemi a čtyřmi atomy uhlíku.
Alkylace
Při tomto procesu reagují isobutan a plynné olefiny působením katalyzátorů za vzniku kapalných isoparafinů, které mají oktanové číslo podobné oktanovému číslu isooktanu. Místo polymerace isobutylenu na isookten a následné hydrogenace na isooktan v tomto procesu isobutan reaguje s isobutylenem za vzniku samotného isooktanu.
Všechny alkylační procesy pro výrobu motorových paliv se provádějí za použití kyseliny sírové nebo fluorovodíkové jako katalyzátoru při teplotách nejprve 0–15 °C a poté 20–40 °C.
Izomerizace
Dalším důležitým způsobem získání vysokooktanové suroviny pro přidání do motorového paliva je proces izomerace za použití chloridu hlinitého a dalších podobných katalyzátorů.
Izomerizace se používá ke zvýšení oktanového čísla přírodního benzínu a naftenů s přímým řetězcem Zlepšené antidetonační vlastnosti jsou výsledkem konverze normálního pentanu a hexanu na isopentan a isohexan.
Izomerizační procesy se stávají důležitými zejména v těch zemích, kde se katalytické krakování za účelem zvýšení výtěžku benzinu provádí v relativně malých množstvích. S další ethylací, tzn. zavedení tetraethylolova, izomery mají oktanová čísla od 94 do 107 (od této metody se nyní upustilo kvůli toxicitě vznikajících těkavých sloučenin alkylolova, které znečišťují přírodní prostředí).
Hydrokrakování
Tlaky používané v hydrokrakovacích procesech se pohybují od přibližně 70 atm. pro přeměnu ropy na zkapalněný ropný plyn (LP-plyn) do více než 175 atm, kde dochází ke kompletnímu koksování a vysoce výtěžné přeměně odpařené ropy na benzín a letecký benzín. Procesy se provádějí s pevnými vrstvami (méně často ve fluidním loži) katalyzátoru. Proces s fluidním ložem se používá výhradně pro ropné zbytky – topný olej, dehet. Jiné procesy také využívaly zbytkové palivo, ale především vysokovroucí ropné frakce a kromě toho nízkovroucí a střední destilační primární frakce.
Katalyzátory v těchto procesech jsou sulfidovaný nikl-hliník, kobalt-molybden-hliník, wolframové materiály a ušlechtilé kovy, jako je platina a palladium na hlinitokřemičitanové bázi. Tam, kde je hydrokrakování kombinováno s katalytickým krakováním a koksováním, se nejméně 75–80 % suroviny přemění na benzín a tryskové palivo. Výroba benzínu a leteckého paliva se může snadno lišit v závislosti na sezónních potřebách. Při vysoké spotřebě vodíku je výtěžnost produktu o 20–30 % vyšší než množství suroviny naložené do zařízení. S některými katalyzátory funguje zařízení efektivně dva až tři roky bez regenerace.
Klasifikace benzinů
Všechny benzíny jsou jiné. Ve složení a vlastnostech. Získávají se nejen jako produkt primární sublimace ropy. Ale také jako produkt souvisejícího plynu (benzínu) a těžkých frakcí ropy (krakovací benzín) Technologie výroby benzínu jsou klasifikovány podle různých základů, včetně rozmezí bodu varu, oktanového čísla, obsahu síry:
- Praskající benzíny
- Benzínový plyn
- Pyrolýzní benziny
- Olovnaté benziny
- Praskající benzíny
Krakované benziny obsahují značné procento těch složek, které po smíchání tvoří motorové palivo. Jejich přímé použití je však v mnoha zemích právně omezeno. Protože obsahují znatelné množství olefinů. Právě olefiny jsou jednou z hlavních příčin vzniku fotochemického smogu. Krakovací benzín je produktem dodatečné rafinace ropy. Konvenční destilací ropy se získá pouze 10–20 % benzínu. Pro zvýšení jeho množství se těžší nebo výše vroucí frakce zahřívají, aby se rozbily velké molekuly. Až do velikosti molekul, které tvoří benzín. Tomu se říká praskání. Krakování topného oleje se provádí při teplotě 450–550°C. Díky krakování je možné z ropy získat až 70 % benzínu.
Benzínový plyn
Plynový benzin je nepochybně produktem zpracování souvisejícího ropného plynu. Obsahující nasycené uhlovodíky s alespoň třemi atomy uhlíku. Existují stabilní (BGS) a nestabilní (BGN) verze benzínu. Existují dva stupně BGS – lehký (BL) a těžký (BT). Používá se jako surovina v petrochemii. V závodech organické syntézy. A také pro míchání motorových benzinů. Výroba benzinu se specifikovanými vlastnostmi smícháním s jinými benziny.
Pyrolýzní benziny
Pyrolýza praská při teplotách 700–800 °C. Krakování a pyrolýza umožňují zvýšit celkový výtěžek benzinu na 85 %. Objevitelem praskání a tvůrcem projektu průmyslového závodu byl v roce 1891 ruský inženýr V.G. Šuchov.
Cena benzínu
Náklady na benzin (AI-92, AI-95), kterým plníme auto, se nerovnají nákladům na ropu. Vyrábí se z něj technologie výroby benzínu. K výrobě benzínu se zpracovává ve speciálních ropných rafinériích. Pokud tedy roste cena ropy, roste i cena benzínu. Všechno se zdá být jednoduché. Ale překvapivě, když cena ropy klesá, z nějakého důvodu cena benzínu neklesá. Proč? Cena benzínu je ovlivněna mnoha faktory.
Destilace je dělení oleje do samostatných frakcí na základě bodu varu. Vstupní olej se v cívce zahřeje na přibližně 320 °C. Zahřáté produkty se přivádějí do středních úrovní v destilační koloně. Takový sloup může mít od 30 do 60 pater a žlabů umístěných v určitém intervalu. Každý z nich má tekutou lázeň. Touto kapalinou procházejí stoupající páry. Které se omývají kondenzátem stékajícím dolů.
Při správném řízení rychlosti zpětného toku (tj. množství destilátů čerpaných zpět do refrakční kolony). Je možné vyrábět hlavový benzin, petrolej a lehké hořlavé destiláty o přesně definovaných rozsazích varu na postupně nižších úrovních. Technologie výroby benzinu, pro zlepšení další separace se destilační zbytek z destilační kolony podrobí vakuové destilaci.
Technologie výroby benzínu zahrnuje;
Tepelné praskání
Tendence těžších frakcí surových olejů dále se rozkládat při zahřátí nad určitou teplotu vedla k velmi důležitým pokrokům ve využití krakovacího procesu. Když dojde k rozkladu vysokovroucích frakcí ropy, uhlíkové a uhlíkové vazby jsou zničeny. Vodík je stripován z molekul uhlovodíků, čímž vzniká širší sortiment produktů, než je složení původní ropy. Například destiláty vroucí v rozmezí teplot 290–400 °C v důsledku krakování produkují plyny, benzín a těžké dehtovité zbytkové produkty. Proces krakování umožňuje zvýšit výtěžnost benzínu z ropy zničením těžších destilátů a zbytků vzniklých v důsledku primární destilace.
Katalytické krakování
Katalyzátor je látka, která urychluje průběh chemických reakcí, aniž by se změnila podstata reakcí samotných. Mnoho látek má katalytické vlastnosti, včetně kovů, jejich oxidů a různých solí.
Goodryho proces. Výzkum E. Goodryho v oblasti žáruvzdorných jílů jako katalyzátorů vedl v roce 1936 k vytvoření účinného katalyzátoru na bázi hlinitokřemičitanů pro proces krakování. Při tomto procesu byly středně vroucí olejové destiláty zahřívány a převáděny do plynného stavu; ke zvýšení rychlosti štěpných reakcí, tzn. krakovacím procesem a změnou povahy reakcí procházely tyto páry vrstvou katalyzátoru. Reakce probíhaly při mírných teplotách 430–480 °C a atmosférickém tlaku, na rozdíl od procesů tepelného krakování, které využívají vysoké tlaky. Goodryho proces byl prvním procesem katalytického krakování, který byl úspěšně implementován v průmyslovém měřítku.
Reformování
Reformace je proces přeměny lineárních a necyklických uhlovodíků na aromatické molekuly podobné benzenu. Aromatické uhlovodíky mají vyšší oktanové číslo než jiné molekuly uhlovodíků a jsou proto preferovány pro výrobu moderních vysokooktanových benzínů.
Existují dva hlavní typy reformování – tepelné a katalytické. V první se odpovídající frakce primární destilace ropy přeměňují na vysokooktanový benzín pouze vlivem vysoké teploty; ve druhém dochází k přeměně původního produktu za současného působení vysoké teploty a katalyzátorů.
Starší a méně účinné tepelné reformování se používá dodnes, ale ve vyspělých zemích byly téměř všechny tepelné reformátory nahrazeny katalytickými reformátory. Pokud je výhodným produktem benzín, pak se téměř veškeré reformování provádí na platinových katalyzátorech nesených na oxidu hlinitém nebo hlinitokřemičitanovém nosiči.
Mezi reakce, které zvyšují oktanové číslo během katalytického reformování, patří:
dehydrogenace naftenů a jejich přeměna na odpovídající aromatické sloučeniny;
- konverze lineárních parafinových uhlovodíků na jejich rozvětvené izomery;
- hydrokrakování těžkých parafinických uhlovodíků na lehké vysokooktanové frakce;
- tvorba aromatických uhlovodíků z těžkých parafinových uhlovodíků odběrem vodíku.
Polymerizace
Kromě krakování a reformování existuje několik dalších důležitých procesů při výrobě benzínu. Prvním z nich, který se stal ekonomicky životaschopným v průmyslovém měřítku, byl polymerační proces, který produkoval kapalné benzinové frakce z olefinů přítomných v krakovaných plynech. Polymerací propylenu, olefinu obsahujícího tři atomy uhlíku, a butylenu, olefinu se čtyřmi atomy uhlíku v molekule, vzniká kapalný produkt, který má vroucí rozmezí jako benzín a má oktanové číslo 80 až 82. Rafinérie využívající polymerační procesy , obvykle pracují na frakcích krakovaných plynů obsahujících olefiny se třemi a čtyřmi atomy uhlíku.
Alkylace
Při tomto procesu reagují isobutan a plynné olefiny působením katalyzátorů za vzniku kapalných isoparafinů, které mají oktanové číslo podobné oktanovému číslu isooktanu. Místo polymerace isobutylenu na isookten a následné hydrogenace na isooktan v tomto procesu isobutan reaguje s isobutylenem za vzniku samotného isooktanu.
Všechny alkylační procesy pro výrobu motorových paliv se provádějí za použití kyseliny sírové nebo fluorovodíkové jako katalyzátoru při teplotách nejprve 0–15 °C a poté 20–40 °C.
Izomerizace
Dalším důležitým způsobem získání vysokooktanové suroviny pro přidání do motorového paliva je proces izomerace za použití chloridu hlinitého a dalších podobných katalyzátorů.
Izomerizace se používá ke zvýšení oktanového čísla přírodního benzínu a naftenů s přímým řetězcem Zlepšené antidetonační vlastnosti jsou výsledkem konverze normálního pentanu a hexanu na isopentan a isohexan.
Izomerizační procesy se stávají důležitými zejména v těch zemích, kde se katalytické krakování za účelem zvýšení výtěžku benzinu provádí v relativně malých množstvích. S další ethylací, tzn. zavedení tetraethylolova, izomery mají oktanová čísla od 94 do 107 (od této metody se nyní upustilo kvůli toxicitě vznikajících těkavých sloučenin alkylolova, které znečišťují přírodní prostředí).
Hydrokrakování
Tlaky používané v hydrokrakovacích procesech se pohybují od přibližně 70 atm. pro přeměnu ropy na zkapalněný ropný plyn (LP-plyn) do více než 175 atm, kde dochází ke kompletnímu koksování a vysoce výtěžné přeměně odpařené ropy na benzín a letecký benzín. Procesy se provádějí s pevnými vrstvami (méně často ve fluidním loži) katalyzátoru. Proces s fluidním ložem se používá výhradně pro ropné zbytky – topný olej, dehet. Jiné procesy také využívaly zbytkové palivo, ale především vysokovroucí ropné frakce a kromě toho nízkovroucí a střední destilační primární frakce.
Katalyzátory v těchto procesech jsou sulfidovaný nikl-hliník, kobalt-molybden-hliník, wolframové materiály a ušlechtilé kovy, jako je platina a palladium na hlinitokřemičitanové bázi. Tam, kde je hydrokrakování kombinováno s katalytickým krakováním a koksováním, se nejméně 75–80 % suroviny přemění na benzín a tryskové palivo. Výroba benzínu a leteckého paliva se může snadno lišit v závislosti na sezónních potřebách. Při vysoké spotřebě vodíku je výtěžnost produktu o 20–30 % vyšší než množství suroviny naložené do zařízení. S některými katalyzátory funguje zařízení efektivně dva až tři roky bez regenerace.
Klasifikace benzinů
Všechny benzíny jsou jiné. Ve složení a vlastnostech. Získávají se nejen jako produkt primární sublimace ropy. Ale také jako produkt souvisejícího plynu (benzínu) a těžkých frakcí ropy (krakovací benzín) Technologie výroby benzínu jsou klasifikovány podle různých základů, včetně rozmezí bodu varu, oktanového čísla, obsahu síry:
- Praskající benzíny
- Benzínový plyn
- Pyrolýzní benziny
- Olovnaté benziny
- Praskající benzíny
Krakované benziny obsahují značné procento těch složek, které po smíchání tvoří motorové palivo. Jejich přímé použití je však v mnoha zemích právně omezeno. Protože obsahují znatelné množství olefinů. Právě olefiny jsou jednou z hlavních příčin vzniku fotochemického smogu. Krakovací benzín je produktem dodatečné rafinace ropy. Konvenční destilací ropy se získá pouze 10–20 % benzínu. Pro zvýšení jeho množství se těžší nebo výše vroucí frakce zahřívají, aby se rozbily velké molekuly. Až do velikosti molekul, které tvoří benzín. Tomu se říká praskání. Krakování topného oleje se provádí při teplotě 450–550°C. Díky krakování je možné z ropy získat až 70 % benzínu.
Benzínový plyn
Plynový benzin je nepochybně produktem zpracování souvisejícího ropného plynu. Obsahující nasycené uhlovodíky s alespoň třemi atomy uhlíku. Existují stabilní (BGS) a nestabilní (BGN) verze benzínu. Existují dva stupně BGS – lehký (BL) a těžký (BT). Používá se jako surovina v petrochemii. V závodech organické syntézy. A také pro míchání motorových benzinů. Výroba benzinu se specifikovanými vlastnostmi smícháním s jinými benziny.
Pyrolýzní benziny
Pyrolýza praská při teplotách 700–800 °C. Krakování a pyrolýza umožňují zvýšit celkový výtěžek benzinu na 85 %. Objevitelem praskání a tvůrcem projektu průmyslového závodu byl v roce 1891 ruský inženýr V.G. Šuchov.
Cena benzínu
Náklady na benzin (AI-92, AI-95), kterým plníme auto, se nerovnají nákladům na ropu. Vyrábí se z něj technologie výroby benzínu. K výrobě benzínu se zpracovává ve speciálních ropných rafinériích. Pokud tedy roste cena ropy, roste i cena benzínu. Všechno se zdá být jednoduché. Ale překvapivě, když cena ropy klesá, z nějakého důvodu cena benzínu neklesá. Proč? Cena benzínu je ovlivněna mnoha faktory.