Фракційна перегонка нафти
У людей, далеких від хімії, слово “вуглеводень”, швидше за все, асоціюється з нафтою і газом. Дивного в цьому нічого немає, оскільки, нафта і природний газ на початок 21-го століття продовжують залишатися основними світовими енергоносіями і сировиною для хімічної промисловості.
Якщо ви чули з екрану телевізора словосполучення “природні вуглеводні”, то з імовірністю 99% можна сказати, що мова йде саме про нафту або газ.
Так уже склалося, що за свою геологічну історію, яка складає близько 4,5 млрд. років, наша планета накопичила в своїх надрах колосальні обсяги нафти, яку люди назвали “чорним золотом”, бо нафта є сировиною для колосального кількості продуктів, без яких сучасне життя просто немислиме – це різноманітні:
- Синтетичні спирти; Миючі засоби; Гуми; Пластмаси; Розчинники; Хімічні волокна і т. д. (список можна продовжувати до нескінченності).
У цьому списку ми не згадали бензин, на якому працюють мільярди двигунів внутрішнього згоряння, встановлених на:
- Автомобілях; Літаках; Кораблях; Інших механізмах.
Саме завдяки великим нафтовим родовищам деякі середньоазіатські держави за короткий час перетворилися з країн “третього світу” в справжні квітучі оазиси сучасної цивілізації.
За своєю суттю нафта є осадовим матеріалом тваринного і рослинного походження, який знаходився сотні мільйонів років в земній корі. З хімічної точки зору нафта представляє складну суміш вуглеводнів, які мають різні значення молекулярної маси – в рідкій суміші розчинені легкі і важкі вуглеводні.
Для того, щоб нафта стала “чорним золотом”, необхідно виділити з чорної рідини її цінні складові компоненти або, кажучи науковою мовою, зробити рафінування (очищення) сирої нафти.
Даний процес здійснюється на спеціальних нафтоочисних або нафтопереробних заводах (НПЗ), де проводиться промислове очищення нафтової суміші і її окремих з’єднань, з яких потім отримують паливо і сировину для хімічної промисловості.
Таке очищення складається з кількох процесів, першим з яких йде фракційна перегонка сирої нафти.
В основі фракційної перегонки нафти лежить процес конденсації нагрітої пари на більш холодних поверхнях.
Наприклад, найпростішим прикладом перегонки є процес самогоноваріння.
Процес перегонки можна використовувати для відділення і очищення суміші, оскільки, в першу чергу, буде закипати та складова рідкої суміші, яка має найменшу температуру кипіння – пари цієї складової будуть конденсуватися в рідину, яку потім можна збирати, отримуючи вже чистий компонент. Потім, буде закипати складова з вищою точкою кипіння і т. д.
Аналогічний метод використовується при очищенні нафти (фракційна перегонка), коли нафтова суміш нагрівається, після чого здійснюється виділення і збір різних фракцій сирої нафти.
Фракцією називають групу вуглеводнів, які мають однакову точку кипіння.
Сира нафта нагрівається в спеціальній печі, що призводить до її випаровуванню – гаряча нафтова пара направляється в величезну колонну фракційної перегонки, де, власне, і відбувається поділ її на фракції.
Найбільш легкі вуглеводні (мають низьку молекулярну масу) піднімаються у верхню частина колони, відповідно, найбільш важкі вуглеводні (мають високу молекулярну масу), збираються в нижній частині колони. У міру того, як кожна фракція досягає своєї точки кипіння, здійснюється її збір і відведення з колони фракційної перегонки.
Всі вуглеводні, які входять в одну фракцію, подібні за розмірами і складністю, тому використовуються в хімічній промисловості для одних і тих же цілей.
Прийнято виділяти наступні фракції перегонки:
Перша фракція (гази) має точку кипіння до 40°C. Основним компонентом першої фракції є газ метан CH4. Також продуктами першої фракції є гази:
- Пропан C3H8; Бутан C4H10.
Дані гази знайшли широке застосування в якості палива, крім цього, нафтопродукти першої фракції використовуються у виробництві різних пластмас.
Друга фракція (бензини) має точку кипіння 40-180°C. Починається друга фракція пентаном C5H12 і закінчується деканом C10H22. Шляхом повторної перегонки з нафтопродуктів другої фракції отримують:
- Петролейний ефір (40-70°C); Авіаційний бензин (70-100°C); Автомобільний бензин (100-120°C).
Третя фракція (гас) має точку кипіння 180-270°C. У третю фракцію входять вуглеводні в діапазоні від C10H22 до C16H34. Нафтопродукти третьої фракції використовуються в якості ракетного палива.
Четверта фракція (солярові масла) має точку кипіння 270-360°C. У четверту фракцію входять вуглеводні в діапазоні від C12H26 До C20H42. Нафтопродукти четвертої фракції використовуються в якості сировини для отримання мастил і дизельного палива.
П’ята фракція (мазут) має точку кипіння 360-550°C. У п’яту фракцію входять вуглеводні від C20 до C36, які є сировиною для отримання:
- Важких мастил; Мінеральних масел; Вазеліну; Парафіну.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)