В наши дни нефть является важнейшим мировым энергоресурсом, но подробное знакомство с ней начало происходить относительно недавно — около 200 лет назад. О том, что она представляет собой и на какие фракции разделяется, читайте в нашем материале.
Сырая нефть — это многокомпонентная непрерывная смесь углеводородов и гетероатомных соединений. Из нее невозможно получить определенный готовый продукт. Поэтому с помощью технологических процессов такую смесь очищают от воды, газообразных веществ и механических примесей (песок, глина, минеральные соли и др.) и подвергают перегонке для разделения на индивидуальные соединения (фракции).
Перегонка (ректификация, фракционирование)
Сначала нефть разделяют на отдельные фракции или дистилляты, которые являются менее сложными смесями и имеют определенные интервалы температур кипения.
Сам процесс перегонки происходит в ректификационных колоннах. Сырье, подлежащее дистилляции, нагревается до определенной температуры. В результате начинается испарение, а образовавшийся газ поступает в трубопровод, где охлаждается и конденсируется на стенках. Капли собираются и образуют дистиллят.
Фракционный состав является одной из основных характеристик нефти наряду с плотностью и содержанием серы, на основе которых и определяется выбор направления переработки нефти (топливный, топливно-масляный, нефтехимический). В зависимости от месторождений в составе нефти могут преобладать легкокипящие компоненты бензинов или высокая концентрация углеводородов мазутной фракции. Поэтому для разработки наиболее экономически эффективного варианта переработки нефти проводят ее разгонку.
В основе методов определения фракционного состава нефти лежит дистилляция путем постепенного испарения нефти и последующей дробной конденсацией образовавшихся паров. В зависимости от числа ступеней конденсации паров различают три варианта дистилляции нефти:
простую дистилляцию,
дистилляцию с дефлегмацией,
ректификацию.
При исследовании нефти фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками, в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 2177-99 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава».
Существует общемировой стандарт для обозначения видов, согласно их общим химическим свойствам:
легкие — к ним относят бензиновую и петролейную фракции, их общая температура выкипания +140°С;
средние — эту группу составляют дизельная, керосиновая и лигроиновая фракции, они считаются светлыми видами;
тяжелые — они дают нужный продукт нефтепереработки при температуре выше +350°С. Именно из этой группы получают мазут и гудрон, при этом в технологическом процессе задействуют вакуум.
Первые два вида получают при первичной переработке нефти. Остаток, образовавшийся после отбора светлых дистиллятов, называют мазутом, и его разгонка происходит уже под вакуумом. В большинстве случаев фракции, полученные при первичной переработке нефти, подвергаются более глубокой вторичной переработке, для получения необходимых нефтепродуктов конкретного состава. Тяжелые важны тем, что только из них можно получить нефтяные масла.
Петролейная фракция, называется также петролейным эфиром, и является самой легкой фракцией нефти, потому что данное вещество выкипает быстрее всех при разделении нефти на сложные компоненты. Это бесцветная жидкость с небольшой плотностью и масляной консистенцией. Предел температуры выкипания — от +45°С до +100°С, в зависимости от сложности получаемого состава. Нефтепродукт используют как растворитель при экстракции углеводородов, нефти, битумиоидов из горных пород, а также как топливо для каталитических горелок и зажигалок. Эфир помогает растворять жиры, масла, смолы и другие углеводородные соединения.
Бензиновая фракция — более сложная по составу химических и органических соединений. В общей совокупности она содержит свыше 200 разнообразных веществ. В зависимости от видов и сложности структуры углеводородных соединений, определяют и её октановое число. Продукты глубокой переработки из бензиновой фракции получают при интервале температур кипения от +100°С до +140°С. Основное назначение бензиновой фракции — производство топлива для двигателей внутреннего сгорания. Дополнительно фракция используется в качестве сырья в нефтехимической промышленности. Свойства получаемого топлива определяются особенностями нефти, из которой был извлечен дистиллят. Причем далеко не все виды нефти подходят для изготовления бензина высокого качества.
Лигроиновая фракция — в ней в большом количестве содержатся нафтены, соединения серы и ароматические эфиры. Поэтому часто ее называют «нафта» или тяжелый бензин. Предельная температура кипения колеблется от +140°С до +180°С. Позволяет получать сильные растворители и высококачественное топливо с высоким октановым числом. Эта фракция служит компонентом для производства реактивного топлива, товарного бензина, осветительного керосина. Служит в качестве наполнителя бытовой техники.
Для керосиновой фракции диапазон кипения — от +180°С до 315°С. В составе преобладают изопарафины, а вот ароматических соединений почти нет. Керосиновая фракция — это дефицитный нефтепродукт, который используют во многих сферах. Она отвечает строгим требованиям на современные и перспективные реактивные топлива с повышенной плотностью, хорошей термической стабильностью и низкотемпературными свойствами. Дополнительно фракция идет на производство лакокрасочной продукции, применяется как растворитель для краски.
Дизельная фракция является основным сырьем для производства дизтоплива, используемого в быстроходных видах транспорта. Она менее летучая и более вязкая, чем керосиновая. Предельная температура кипения вещества — от +220°С до +350°С. В зависимости от нужного качества нефтепродукта в процессе переработки могут дополнительно добавлять прочие смеси органических соединений. Кроме производства дизтоплива, фракция используется во вторичной переработке. Она позволяет получить керосин, применяемый в лакокрасочной промышленности и приборостроении, изготовлении химии для автотранспорта.
Мазут относится к группе тяжелых фракционных соединений. Его температура извлечения — в пределах от +350°С до +500°С. Обязательным условием получения будет метод перегонки нефти при вакууме. Это не летучая фракция, по консистенции — маслянисто-вязкая. Процесс её застывания начинается при температуре от +10°С до +40°С. В составе мазута в большом количестве есть нефтяные смолы. Мазут используют на тепловых станциях.
Гудрон или гудроновое соединение является самой тяжелой фракцией нефти и получается после того, как прочие фракции уже выделили. В его составе большое количество тяжелых металлов и примесей, незначительное количество ароматических веществ, нафтенов и парафинов. Основная сфера применения гудрона — дорожное строительство. Нефтепродукт служит сырьем для производства битума, из которого изготавливают кровельные материалы, включая мягкую черепицу, рубероид, линокром и пр. Кроме кровельных, выпускаются строительный и дорожный битумы. Не меньшее распространение гудрон получил в производстве кокса.
Несмотря на все плюсы перегонки нефти для её использования в промышленности до сих пор остро стоит проблема воздействия нефти и ее фракций на здоровье людей, так как, попав в живой организм, компоненты нефти способны нарушить его нормальную жизнедеятельность на молекулярном, биохимическом, физиологическом и общеорганизменном уровнях.
При авариях, попадая в окружающую среду, нефть повреждает лесную биоту и прерывает воздухообмен почвы. Легкие фракции нефти, обладая высокой миграционной способностью, легко проникают в почву и грунтовые воды, а также приводят к неблагоприятным перестройкам генофонда популяций растений и животных.
Москва
