Нафта, її переробка та склад.

Нафта- оліїста рідина, колір якої залежно від родовища цієї природної копалини змінюється від світло-коричневого до темно-коричневого.Густина нафти звичайно становить 0,80 - 0,95 г/см³. У воді нафта практично не розчиняється.

До складу будь-якої нафти входять алкани, циклоалкани і ароматичні вуглеводні. Співвідношення цих сполук різне в різних родовищах нафти. Крім того, нафта містить різноманітні домішки, масова частка яких може досягати 4 -5 %. Найбільш поширені домішки - органічні кислоти, сірководень, сіркоорганічні сполуки. У нафті виявлені в невеликих кількостях сполуки металів (нікелю, магнію, кальцію, ванадію, заліза). Всього до складу нафти входять понад 20 хімічних елементів.

Сира нафта, що добувається , містить багато води, відділивши яку добувають товарну нафту, яка йде на переробку.

Дистиляція, або перегонка, - метод первинної переробки нафти. До проведення перегонки від нафти відділяють гази - пропан і бутан.

Перегонку нафти здійснюють у ректифікаційній установці. Колона установки - це стальна башта, всередині якої розміщені поперечні тарілки з отворами. В кубі нафта нагрівається до температури близько 350С, і пара компонентів нафти з куба надходить в колону. Проходячи крізь отвори в тарілках, пара поступово конденсується. Перш за все конденсуються ті компоненти нафти, які мають найбільшу температуру кипіння. Найбільш легко кипляча фракція нафти - бензин - конденсується в холодильнику і частково повертається в колону, зрощуючи її. Для збільшення ефективності розділення в колону продувають гарячу водяну пару. В міру конденсації пари рідкі продукти поступово відбираються з колоні. Така установка перегонки нафти є безперервно діючою.

В результаті перегонки нафти виділяються такі основні нафтопродукти: а) бензинова фракція, щомістить легкий бензин і лігроїн; б) гасова фракція, що містить гас і газойль; в) мазут, який піддається додатковій перегонці. При дистиляції мазуту утворюються солярові масла, мастила і залишок - гудрон.

У найбільших кількостях народному господарству потрібні більш легкі нафтопродукти. Для їх добування різні фракції перегонки нафти піддають додатковій переробці.

Найціннішими нафтопродуктами є легкі (бензинові) фракції нафти. Для підвищення виходу бензинових фракцій і поліпшення їх якості більш тяжкі нафтопродукти піддають додатковій переробці. Найважливіші способи переробки нафтопродуктів - крекінг, піроліз, риформінг.

Крекінг - це розкладання вуглеводнів нафти на більш легкі. Під час крекінгу відбуваються, наприклад, такі процеси:

Як видно, під час крекінгу поряд з алканами утворюються алкени. Застосовують термічний і каталітичний крекінг.

Термічний крекінг здійснюють при високій температурі, звичайно 450 - 600С, і підвищеному тиску. Процес термічного крекінгу розробив російський інженер В.Г.Шухов у 1891 р. Термічним крекінгом добувають автомобільний бензин, технічний вуглець, газоподібні вуглеводні.

Каталітичний крекінг проводять при більш низькому тиску при наявності каталізаторів. Звичайно як каталізатор використовують суміш оксиду алюмінію, оксиду кремнію (ІV), оксиду заліза (ІІІ), оксиду кальцію. Температура під час каталітичного крекінгу становить 450-525С.Процес каталітичного крекінгу відбувається з вищою швидкістю, ніж термічного. При цьому вуглеводні не тільки розщеплюються, а й піддаються ізомеризації: утворюються вуглеводні з розгалуженими вуглецевими ланцюгами.В результаті каталітичного крекінгу утворюються цінні продукти: вуглеводневий горючий газ, бензин, газойль.

Найважливішим паливним нафтопродуктом є бензин. Паливний бензин - це суміш насичених, ароматичних вуглеводнів. Число вуглецевих атомів у вуглеводняхпаливного бензину становить від 4 до12. Бензин добувають, змішуючи окремі фракції первинної переробки нафти (бензинова, лігроїнова) з продуктами крекінгу і риформінгу. Використовується як паливо для двигунів внутрішнього згоряння в автомобілях і літаках.

Важливою характеристикою бензину є октанове число, яке характеризує стійкість проти детонації (вибуху) палива під час займання від іскри. Октанове число ізооктану прийняте за 100, н-гептану - за 0. Звичайно октанове число автобензинів дорівнює 66-98, авіабензинів - 91-100.

Реактивне паливо використовується у сучасних літальних апаратах. Це продукти легких фракцій прямої перегонки нафти.

Дизельне паливо - це суміш гасу, газеллю з добавкою продуктів каталітичного крекінгу. Це паливо використовується в дизельних двигунах.

Котельне паливо, що використовується як паливо промислових печей і котельних установок,- це суміш мазуту, залишку при крекінгу, кам’яновугільних смол та інших речовин.

Зріджені гази - пропан і бутан, які виділяють при переробці нафти, використовують якпаливо в побуті.