Производство автомобильного топлива на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) является одним из важнейших процессов нефтехимической промышленности. Нефтепродукты получают путем переработки сырой нефти, добываемой из скважин, и последующей очистки сырья. Из множества продуктов, производимых НПЗ, бензин занимает одно из ключевых мест благодаря своему широкому применению в качестве моторного топлива.
Этапы производства бензина
Процесс превращения сырой нефти в высококачественный автомобильный бензин включает в себя несколько последовательных этапов:
1. Подготовка исходного сырья
Первым этапом любого процесса нефтепереработки является подготовка сырой нефти. Это сырье поступает на завод в сыром состоянии, содержащее примеси воды, солей и механических примесей. Для дальнейшей обработки нефть проходит стадию первичной подготовки, включающую:
- Обессоливание: удаление солевых компонентов путём промывания водой и электродегидратации. Обессоленная нефть становится пригодна для перегонки.
- Дегазация: освобождение нефти от растворённых газов и лёгких углеводородов, таких как метан и этан.
- Удаление механических примесей: очистка нефти от твёрдых частиц и взвесей, оставшихся после добычи.
Эти подготовительные операции необходимы для повышения качества конечного продукта и предотвращения повреждений оборудования в ходе дальнейших технологических операций.
2. Первичная переработка нефти (атмосферная и вакуумная дистилляция)
Подготовленная нефть подвергается процессу атмосферной и вакуумной дистилляции. Эти процессы позволяют разделить сырую нефть на фракции, различающиеся температурой кипения:
- Атмосферная перегонка проводится при температуре около 350°C и нормальном атмосферном давлении. Полученные фракции включают бензины, керосины, дизельное топливо и мазут.
- Вакуумная перегонка применяется для дальнейшего разделения тяжёлых фракций, полученных при атмосферной перегонке. Процесс осуществляется при пониженном давлении (~8 мм рт. ст.) и позволяет выделить масляные компоненты, парафины и остаточные продукты.
Получаемые фракции являются основой для последующего синтеза высококачественных топлив и масел.
3. Вторичные процессы переработки
Фракции, полученные в результате первичных процессов, далее подвергаются вторичным процессам, направленным на улучшение физико-химических свойств продукции. К таким процессам относятся:
Каталитический риформинг
Каталитический риформинг представляет собой важнейший технологический этап, используемый для улучшения октанового числа бензинов и увеличения содержания ароматических соединений. Этот процесс протекает при высоких температурах (около 500°C) и повышенном давлении в присутствии катализаторов платинового типа. Основные реакции каталитического риформинга включают дегидрогенизацию циклогексана, изомеризацию алканов и гидрокрекинг.
Результатом каталитического риформинга является получение высокооктанового компонента бензина, называемого реформатом, который имеет высокое содержание ароматических веществ и отличается высокими антидетонационными свойствами.
Гидроочистка
Гидроочистке подвергают бензиновые фракции, содержащие сернистые соединения, азотистые и кислородные примеси. Она направлена на повышение экологичности конечных продуктов, снижение выбросов вредных веществ и увеличение срока службы автомобильных двигателей. Данный процесс осуществляется при умеренных температурах (~350°C) и давлениях порядка 3-5 МПа в присутствии водорода и специальных катализаторов. Основными реакциями гидроочистки являются гидродеалкализация, гидродесульфурация и гидродеметализация.
Полученный продукт обладает значительно меньшим содержанием сернистых и азотистых соединений, что повышает качество выпускаемого бензина.
Каталитический крекинг
Каталитический крекинг служит для расщепления крупных молекул тяжелых углеводородов на более мелкие молекулы легких олефинов и насыщенных углеводородов. Благодаря этому процессу удаётся увеличить выход светлых нефтепродуктов, включая бензин. Технология заключается в проведении реакций термического распада высокомолекулярных углеводородов при температуре ~500°C и атмосферном давлении над цеолитовыми катализаторами.