Технологии

Как с помощью колонны с «тарелками» превратить нефть в бензин и другие полезные продукты

Автор

София Зорина

Опубликовано

12 июля 2023

Опубликовано

12 июля 2023

«Кем ты хочешь стать, когда вырастешь?» — спрашивали ребят на уроках в школе и подогревали детский интерес к будущей профессии яркими примерами. Некоторые школьники уже тогда знали, кем станут во взрослой жизни, и проявляли свой талант. Молекулы нефти, словно люди, с «рождения» обладают разными «предрасположенностями»: одни могут стать составляющими бензина, другие — авиационного керосина, третьи — дизельного топлива. Достаточно лишь «подогреть интерес» таких молекул и «раскрыть их потенциал» с помощью простого физического процесса — перегонки.

«Талант» углеводородов — молекул, из которых состоит нефть, — определяется их молекулярной массой и физическими свойствами. Углеводороды с близкими массами и похожими свойствами объединяются в «кружки по интересам» — фракции: бензиновая, дизельная, керосиновая и другие. Например, легкая бензиновая фракция, из которой получают самое популярное топливо на планете, кипит при температуре 28–150 градусов, имеет плотность 0,71–0,76 грамма на кубический сантиметр и замерзает при минус 60 градусах.

Чем меньше молекулярная масса углеводородов определенной фракции, тем меньше и ее температура кипения. Этот принцип используется для «записи в кружки по интересам», то есть разделения на фракции методом простой перегонки. Очищенную от попутного нефтяного газа и примесей нефть постепенно нагревают до нескольких сотен градусов и конденсируют пар последовательно выкипающих фракций: сначала легких, затем средних и потом тяжелых.

Впервые процесс перегонки освоили в Древнем Египте, когда получали из кедровой смолы масло для бальзамирования. В Древнем Риме перегоняли вино для получения красителя. Перегонку также называют дистилляцией. Ее применяли александрийские алхимики, а затем освоили средневековые фармацевты. В XIII веке флорентийский медик Тадео Альдеротти впервые разделил жидкость на несколько фракций — он работал с этанолом.

«Уроки профориентации» для фракций нефти

Перегонка нефти играет важную роль в производстве разнообразных нефтепродуктов. В наши дни нефть перегоняют в ректификационной колонне. Это вертикальный цилиндр с перегородками внутри, которые напоминают тарелки. Так как более легкие фракции испаряются из нефти первыми, они поднимаются по колонне выше. Каждую фракцию при этом можно разделить на несколько узких — например, бензиновая состоит из бензольной, толуольной и ксилольной. Чем выше колонна и чем больше в ней «тарелок», тем больше узких фракций можно получить. На современных нефтеперерабатывающих заводах высота колонн превышает 50 метров.

Ректификационная колонна для перегонки нефти

Часть паров, оседающих на «тарелке» или в пространстве колонны, стекает вниз. Эта жидкость встречается с поднимающимся паром. Происходит теплообмен, в результате кипящий при невысокой температуре конденсат снова превращаются в пар и поднимается, а кипящий при более высокой температуре пар, наоборот, конденсируется и стекает. Зачем нужен этот круговорот пара? Так полученные продукты будут разделены на фракции, а не смешаны друг с другом.

Когда в 30+ лет еще не знаешь, кем станешь во взрослой жизни

Не каждый человек с детства понимает, в чем его призвание. Компоненты нефти также могут разделиться на фракции далеко не сразу. Поэтому существует несколько способов перегонки методом ректификации. Кроме однократного испарения в одной ректификационной колонне есть двукратное в двух последовательно расположенных колоннах, а также перегонка с предварительным испарением легких фракций в дополнительной колонне. Это позволяет получить более узкие фракции нефти.

При вакуумной перегонке нефти молекулы проходят через колонны, что позволяет получить различные фракции

Для особо «сомневающихся» углеводородов ректификационные колонны могут быть вакуумными — в них фракции кипят при минимальном давлении и более низкой температуре. Здесь даже самые тяжелые молекулы, которым не «суждено» было стать светлыми нефтепродуктами, могут превратиться в легкий вакуумный газойль (желтая жидкость легче воды) и после очистки стать сырьем для дизельного топлива.

Ректификационная колонна не в силах разделить только тяжелый газойль и гудрон. Из них делают ценные продукты на других установках нефтеперерабатывающих заводов. Гудрон становится битумом — компонентом асфальта или крыши в доме, а длинные молекулы тяжелого газойля помощи каталитического крекинга разделяют на короткие — составляющие бензина. Но это уже совсем другая история.

8
Haha
Haha
1
0
Love
Love
1
1
2
Читать также

В Перми создали компактную установку для переработки пластика в топливо

2 мин. чтения

Через снег, град и песчаные дюны: как прошла разведка маршрута ралли «Шелковый путь»

4 мин. чтения

О чем говорили на Петербургском экономическом форуме и как это скажется на развитии энергетики России

6 мин. чтения

Эксперт оценил созданный в Москве компактный водородный двигатель для транспорта

1 мин. чтения

В Перми создали робота на магнитных колесах для диагностики металлоконструкций

1 мин. чтения

Первые электромобили, созданные российскими атомщиками, произведут в 2025 году

1 мин. чтения

Для первой российской сверхлегкой ракеты построят четыре варианта двигателей

1 мин. чтения

В России будут развивать зеленые грузоперевозки

1 мин. чтения

Эксперт оценил перспективы разработки биотоплива для морских и воздушных судов

1 мин. чтения

Ученые и нефтяники объединились для создания инновационных углеродных материалов

1 мин. чтения