Как и из чего делают бензин? Как сделать бензин в домашних условиях: способы получения топлива из нефти Технология производства бензина из нефти схема.
Владимир Хомутко
Время на чтение: 4 минуты
А А
Как проходит процесс получения бензина из нефти?
Нефть является сложной смесью углеводородных соединений. В сыром виде она практически не применяется, и для того, чтобы получить нефтепродукты, пригодные для использования, её необходимо переработать. Суть заключается в разложении её на фракции и в дальнейшей их переработке.
Происходит переработка нефти с целью получения высококачественного топлива на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях, называемых НПЗ. Многим интересно было бы узнать, можно ли воспроизвести процесс получения бензина из нефти в домашних условиях и вообще, каким образом получают это топливо в современных условиях. Об этом мы и расскажем в этой статье.
Стоит сразу отметить, что помимо бензина из нефти получают еще много практически необходимых продуктов. К ним относятся дизельные моторные топлива, керосины, мазуты, смазочные и другие масла и многое, многое другое. Можно сказать, что это полезное ископаемое в современном мире используется со всей максимально возможной эффективностью.
Химически нефть на 80-85 процентов состоит из углерода и на 12-14-ть – из водорода. Остальное – это сернистые и азотистые соединения, немного кислорода и металлических примесей.
Углеводородные нефтяные соединения делятся на легкие и тяжелые, нафтеновые, парафиновые и ароматические, и так далее.
Нефть перегоняют в бензин с помощью целой серии химических температурных процессов. Так называемый прямогонный бензин получают путем прямой перегонки нефтяного сырья, и в дальнейшем полученные в результате этого технологического процесса фракции поступают на вторичную переработку, видов которой – достаточно много (каталитический риформинг, гидрокрекинг, каталитический и термический крекинг и так далее). Но – обо всем по порядку.
С помощью такой методики бензин начали получать на заре развития автомобилестроения. Сам процесс происходит в так называемых ректификационных колоннах, однако прямую перегонку можно осуществить и в домашних условиях, о чем мы поговорим несколько позднее.
Суть этого процесса заключается в том, что сырую нефти нагревают, и с постепенным повышением температуры она разделяется на фракции, имеющие различную температуру кипения.
Процесс может происходить как при атмосферном значении давления, так и в вакууме различной глубины.
В процессе ректификации из нефти при разных температурах испаряются летучие фракции, такие, как:
- бензиновая фракция (испаряется первым при температурах до 180-ти градусов);
- керосин (испарение происходит в температурном диапазоне от 150-ти до 305-ти градусов);
- дизельное топливо (температуры выкипания – от 180-ти до 360-ти градусов и выше).
Полученные бензиновые и другие пары охлаждаются и конденсируются обратно в жидкое состояние.
Сразу оговоримся, что такой способ обладаем массой существенных недостатков. К ним относятся:
- мало количество получаемого топлива (из одного литра сырья бензина таким образом выходит всего порядка 150-ти миллилитров);
- качество прямогонного бензина – очень низкое, с октановым числом в пределах от 50-ти до 60-ти единиц;
- чтобы довести прямогонный бензин до приемлемых качественных характеристик (до октанового числа выше 90-та единиц), необходимо большое количество разного рода присадок.
В настоящее время для получения бензина высокого качества используются другие, более совершенные методики. Наиболее популярными из них являются каталитический и термический крекинги.
Каталитический и термический крекинг
Сразу оговоримся – в домашних условиях эти процессы воспроизвести нельзя, поскольку они достаточно сложны и требуют специального технологического оборудования. Чтобы не загружать вас сложной физико-химической терминологией, постараемся описать эти процессы, с помощью которых нефть перерабатывают в нефтепродукты, как можно более простым и понятным языком.
Суть любого крекингового процесса заключается в разложении нефтяных компонентов на составляющие под действием высоких температур и с применением катализаторов. Другими словами, сложные углеводородные соединения разлагаются на более простые, с меньшей молекулярной массой (например, бензины).
Несомненными достоинствами таких технологий являются:
Нередко крекинговые процессы в технологических линиях используют с другими современными технологиями – каталитическим риформингом, гидрокрекингом, изомеризацией и так далее. Все эти технологии преследуют одну цель – получение наиболее качественного топлива и увеличение глубины переработки нефтяного сырья.
Основные качественные характеристики бензинов
Основным показателем, характеризующим качеством бензинового топлива, является его октановое число, показывающее детонационную устойчивость бензина.
Другими словами детонационные процессы можно описать таким образом: в камере сгорания двигателя образуется топливно-воздушная смесь, пламя в которой распространяется с огромной скоростью – от полутора до двух с половиной тысяч метров в секунду; если значение давления в процессе этого воспламенения слишком большое, то образуются дополнительные перекиси, увеличивающие взрывную силу (детонацию), что крайне негативно сказывается на состоянии поршневой группы.
В настоящее время наибольшее распространение получили бензины, чье октановое число – 92, 95 и 98 единиц.
Стоит сказать, что в процессе эксплуатации детонационные процессы в двигателе могут быть спровоцированы не только топливом низкого качества, но и неисправностями самого двигателя. Неверное положение заслонки дросселя, неправильно настроенное зажигание, обедненная горючая смесь, перегрев, наличие в топливной системе нагаров и другие неисправности – все это может вызывать детонацию.
Для повышения значения октанового числа используются многочисленные присадки.
Это могут быть алкилы, эфиры, спирты, а также присадки, которые повышают устойчивость топлива к замерзанию. Ранее наиболее популярной присадкой был тетраэтилсвинец, который хорошо повышал октановое число, но был вреден для экологии окружающей нас среды. Оседая в легких человека, он значительно повышал риск возникновения раковых заболеваний. В настоящее время от его применения практически отказались, используя экологически чистые виды присадок.
Производство бензина из нефти в домашних условиях
Для получения домашнего бензина идеально подходит самогонный аппарат. Проблема остается одна – где взять сырую нефть? Этот вопрос оставим без ответа, а суть процесса перегонки нефти такова:
- берется герметичная емкость, оборудованная сверху газоотводной трубкой и высокотемпературным термометром для измерения внутренней температуры среды в емкости;
- сырая нефть заливается в емкость, которую герметично закрывают крышкой (газоотводная трубка должна быть опущена в другую емкость);
- емкость с сырьем начинают нагревать (лучше всего использовать электрические нагревательные приборы, поскольку использование газа чревато воспламенением горючей нефтяной смеси и взрывом);
- вторая емкость ставится в холодное помещение, температура в котором должна быть примерно + 5 градусов Цельсия (если такого помещения нет, тогда газоотводную трубку необходимо охладить (например, с помощью льда);
- поскольку либо вторая емкость, либо трубка значительно холоднее проходящих через неё нефтяных паров, происходит их конденсация, и во вторую емкость стекает уже жидкий бензин.
Вот и весь процесс получения прямогонного бензина.
Напоминаем, что его качество будет очень низким, и без добавления присадок использовать его по назначению нельзя.
Было бы здорово, если бы для заправки автомобиля достаточно было выкачать нефть из земли, залить в бак, и поехать. На самом деле чтобы сырая нефть стало пригодным топливом для наших машин, ей предстоит пройти ряд химических трансформаций.
Об описании технического процесса производства бензина написаны тома литературы, и без специального образования их содержание не понять. Но мы остановимся на нескольких научно-популярных аспектах, чтобы понять до конца, как и из «черного золота» делают бензин.
Процесс производства бензина долгий и сложный. Без участия нефтеперерабатывающего завода никак не обойтись. На завод нефть попадает по-разному: это может быть как нефтепровод, если полезные ископаемые добываются в непосредственной близости. Или же транспортировка при помощи автомобильного и железнодорожного транспорта.
Сырая нефть, попав в стены заводы, перво-наперво обезвоживается и обессоливается. В резервуары добавляется вода, а потом подается электричество. После такого воздействия лишние соли опускаются на дно или оседают на стенках.
Следующий этап – нефть проходит атмосферно-вакуумную перегонку. После нее топливо будет рассортировано для производства разного класса топлива. В зависимости от температуры нагревания, что-то из этой партии станет бензином, что-то дизельным топливом, а какая-то часть превратиться в авиатопливо. Но это еще не тот бензин, который нам нужен для заправки авто. Этот прямогонный бензин в большинстве случаев идет на экспорт. А наш получится в процессе дальнейшей переработки нефти.
Нефть перерабатывают и очищают в гигантских специально сконструированных емкостях, способных выдержать ряд химических реакций. Так, например, для изготовления партии бензина не обойтись без каталитического риформинга и крекинга. После этих сложных физико-химических процессов бензин делится на фракции и получает свою октановую нумерацию. Это уже 92 или 95 или 98 марки бензина. Из сырья выделяются также газы, и дизельная фракция. Дальше запускается система очистки топлива от серы. Потом виды бензина смешивают еще с рядом компонентов, улучшающих качество с прок хранения. Проводят первые экспертизы и пробы.
Вкратце и не вдаваясь в подробности – это все. Стоит лишь добавить, что из одной тонны нефти после переработки в топливо превратиться около 72 процентов сырья. Из этого объема около 30 процентов станет дизельным топливом, около 35 процентов получится бензина, авиатопливо и газ получатся в объемах 11 и 6 процентов соответственно. Все остальное станет мазутом.
Большинство предприятий проходят постоянную модернизацию, поэтому на самих передовых из них за процессом можно наблюдать сидя перед монитором. Операторы и технологи, помимо прочего, тщательно следят за давлением в резервуарах, потому как недосмотр в этой части может привести к самым трагическим последствиям. Особое внимание уделяется качеству полученного продукта. После ряда экспертиз бензин, наконец попадает в резервуары для хранения и ожидает дальнейшей транспортировки.
В современном мире трудно себе представить жизнь без транспорта, ну а транспорт - не транспорт без топлива. Одним из самых распространенных видов топливных жидкостей является бензин. Какова же технология производства бензина - столь популярного вида топлива.
Как знают многие из школьной программы, основным сырьем для производства бензина считается нефть. Нефть добывается при помощи специальных бурильных скважин и, в дальнейшем, через нефтепроводы, либо путем железнодорожного или водного транспорта направляется на нефтеперерабатывающие заводы, где хранится в специально подготовленных резервуарах. В России официально зарегистрировано тридцать два нефтеперерабатывающих предприятия, благодаря которым нефтяная промышленность остается на высоком уровне.
Бензин является одной из самых легких молекул из всех фракций нефти, поэтому, прежде чем получить бензин, нефть должна пройти несколько переработок, то есть из нее должно выработаться несколько видов фракций.
|
|
Первичная переработка включает в себя очищение нефти от солей и примеси воды. Для того, чтобы очистить нефть от солей, на резервуары с жидкостью воздействуют электрическим током, в результате возникает реакция оседания соли на дне резервуара и испарение воды.
Далее нефть начинают подвергать первичной термической обработке, в результате которой и выделяется бензин с низким октановым числом (около 40- 60). Данный вид бензина не подходит для двигателей транспорта, он как правило идет на экспорт, либо для дальнейшей переработки. После дальнейшего термического воздействия, такая фракция преобразуется уже в дизельное топливо, может использоваться для многих видов транспорта.
Чем меньше коксовых продуктов и серы при переработке нефти, тем выше октановое число, и, соответственно, качество бензина. Поэтому для повышения октанового числа бензина используют процессы каталитического крекинга и риформинга.
Суть процессов в максимальном расщеплении тяжелых молекул фракций нефти до более легких. При помощи данных процессов получают большую часть всего бензина, используемого на мировом рынке. В специальных реакторах, нефтяные фракции нагреваются до температуры примерно 500 градусов и преобразуются в легкие водородные молекулы при помощи катализаторов.
В качестве катализаторов используются многокомпонентные алюмосиликаты. Примерное время, затраченное на изготовление высококачественного высокооктанового бензина, около шести-семи часов.
Видео - как производят бензин:
|
Высококачественный бензин - это бензин чистый, без желтого оттенка, не мутный, без дополнительных примесей. Только после тщательной проверки и анализа, готовый высококачественный бензин отправляется на продажу.
Нефтеперерабатывающая промышленность не стоит на месте, пока развивается транспортная промышленность. С развитием транспорта увеличивается производство такого необходимого топлива как бензин. Все больше нефтеперерабатывающих предприятий делают акцент на улучшение техники и технологий выработки нефти для того, чтобы бензин соответствовал всем стандартам качества и был востребован на рынке.
В России стоимость бензина с начала текущего года постоянно растет. Цены на автомобильное волнуют многих Россиян, так же как и качество продукта, который мы покупаем на АЗС. Для того чтобы узнать, как из «черного золота» производят 95-ый и 92-ой, давайте посетим Московский нефтеперерабатывающий завод.
Коротко о заводе
Сначала завод предназначался для получения топлива из бакинской нефти, затем прошла реконструкция, и было установлено новое оборудование. Сегодня производственная мощность предприятия составляет 12 млн тонн нефти ежегодно.
По всей территории предприятия (350 гектаров) и даже под землей протянуты трубы, по которым течет вода, нефть и другие необходимые компоненты. На заводе пропускной режим, выдается спецодежда, новичкам читается лекция по технике .
Не на все объекты предприятия открыт доступ журналистам и гостям, поэтому процессы переработки нефти можно увидеть далеко не всем.
Технология производства бензина
Схема производства бензина
Нефть проходит атмосферно-вакуумную перегонку, после чего и распределяется на процессы. Одна часть перерабатывается в бензин для экспорта, другая — дизель класса "Евро-3", а также для реактивных двигателей. Производство бензина делится на каталитический риформинг и крекинг, далее он перемешивается и разделяется на соответствующие виды.
Переработка и очистка нефти происходит в специальных резервуарах, а процесс этого отображается на компьютерных мониторах специалистов, которые следят за всем происходящим в своих комнатах. Каждые два часа оператор проверяет технику и приборы, так как могут сработать датчики давления , а на мониторе это не отразится.
На предприятии есть резервуарный парк с четырьмя базовыми хранилищами для сырья и четырьмя дополнительными меньшего размера. Остальные баки предназначены для товарной продукции и полукомпонентов, например, для мазута.
Резервуары для хранения нефти
Здесь хранится нефть, поступающая на предприятие по двум нефтепроводам, которая смешивается и немного отстаивается.
После смешивания и отстаивания «черное золото» подвергается первичной обработке, то есть обессоливанию и обезвоживанию. Для этого в резервуар добавляется вода, а потом на него воздействуют электричеством, благодаря чему лишние соли оседают на дно или стенки, то есть нефть промывается.
Система первичной переработки. Атмосферно-вакуумная перегонка
Далее идет атмосферно-вакуумная перегонка, где нефть подогревается и разделяется на виды. После первичного отбора выделяется прямогонный бензин, который экспортируется. Остальное сырье перерабатывается дальше. Остатки от такой перегонки поступают в вакуумный блок. Работа должна сопровождаться в спецодежде, перешив здесь на джаном .
Стоит заметить, что на таком топливе машина еще не поедет.
Система первичной переработки включает множество ячеек с очень узкими трубами. После вакуумной и термической обработки из них выходят газы, дизель, бензин и другие компоненты.
В вакуумном блоке все кипящие компоненты снова подвергаются воздействию высоких температур, результатом чего становится выход светлых нефтепродуктов, которые пригодны для дизельного топлива.
Здесь будущий бензин снова очищается, после чего выходят фракции 92-ой и 95-ый. Однако это еще не последний этап производства.
Каталитический риформинг и крекинг
В установке каталитического риформинга бензиновым фракциям присваиваются октановые числа , то есть ярлыки 92 и 95.
Итак, начинается вторичная перегонка и каталитический риформинг. Большая часть продукта после атмосферно-вакуумной обработки поступает в систему каталитического крекинга. Данный процесс заключается в том, что тяжелая нефть (вяжущая смесь мутно-зеленоватого цвета) расщепляется. В жидкости со множеством молекул связи разрываются, и получаются вещества, где молекул немного, и они очень легкие. Из них выходят газовые фракции дизельного топлива и бензина.
Таким образом, в двух разных системах завода на нефть одновременно воздействуют химические процессы, относящиеся к вторичной переработке. При этом выделается дизель, бензин и газы.
Крекинг очищает нефть от серы, а риформинг наделяет жидкость октановым числом.
По специальным расчетам виды бензина и несколько компонентов перемешиваются между собой, и получается конечный продукт. По времени это примерно 6 часов, а со всеми необходимыми проверками — сутки.
Из 1 тонны нефти после переработки всего 72% продается, остальное называется мазутом. Из 72% примерно 30% приходится на дизель, 24% — на бензин, 11% — на авиационное топливо, 8% — на газ.
Контроль и проверка
На территории предприятия есть своя лаборатория, где проверяется и нефть, и продукты ее переработки. Специалисты лаборатории проверяют не только поступающее на завод сырье, но и продукты каждой стадии переработки.
Анализ бензина, например, занимает примерно три часа. Специалисты заявляют, что проверить качество бензина на запах невозможно, нужно в первую очередь обращать внимание на отсутствие примесей и воды.
Бензин должен быть прозрачный и чистый. А вот у дизельного топлива допускается слегка желтоватый оттенок.
Строже всего проверяется керосин. Для его контроля на завод приезжает военный представитель, ведь керосин используется и для военной техники, и в авиации.
Определить качество дизельного топлива или бензина на глаз практически невозможно. Специальные аппараты способны за несколько минут определить состав пробы.
В заключении
Еще один важный момент: в производственном ассортименте данного предприятия нет бензина Аи-98.
Они поставляют компаниям лишь 92 и 95, а те в свою очередь нелегально повышают его до 98.
Что касается экологичности дизеля, она уже соответствует всем требованиям и нормам «Евро-4». С 2012 года это будет применяться и к бензину. По словам представителей МНПЗ, переход на «Евро-5», станет возможным лишь к 2015 году, так как для этого требуется очень дорогостоящее оборудование.
Уникальную горючую смесь, сегодня используют для приведения в движение автомобилей с установленным двигателем внутреннего сгорания. Впервые бензин появился на территории современной России в 1823 году. Тогда его начали производить на примитивных перегонных установках, больше похожих на самогонный аппарат.
После удачных попыток переработки и ряда уникальных экспериментов, в городе Моздок был открыт первый завод по изготовлению бензина, керосина и других продуктов нефтехимии. С того момента, началась стремительно развиваться нефтепромышленность и каждый желающий имел возможность заправить свой автомобиль высококачественным бензином. И при каждой заправке своего автомобиля, посмотрев на это уникальное топливо, задаешь себе вопрос: «Так как же делают бензин?»
Интересный факт : в конце 19 века в Европе был создан первый двигатель внутреннего сгорания. Его создатель Готлиб Даймлер в тот момент начал настоящую революцию, в результате которой мы можем видеть каждый день такое разнообразие автомобилей и средств передвижения.
Из чего делают бензин?
Для производства бензина нужно из недр земли добыть чистую не загрязненную нефть . Для этого используют буровые установки и специальное оборудование, которое ее выкачивает на поверхность и заполняет цистерны для хранения. С помощью транспортных средств или трубопровода ее оправляют на специальный завод по переработке. Нефть проходит несколько этапов очистки и отделения от изначальной массы чистого высокооктанового бензина и других компонентов. В результате получают бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Готовый продукт отправляют для продажи во все уголки планеты.
Интересно:
Особенности Нового года в России
На каждом заводе по переработке нефти, имеются специальные резервуары, в которых сырье сохраняется до дня производства бензина. Специальный трубопровод заполняет емкости свежей нефтью из скважин и при полном ее наполнении откачивает на этап очистки.
Нефть поступает в специальный аппарат для предварительной очистки от сторонних включений. В сырье добавляют воду и аккуратно перемешивают до получения однородной массы. Через содержимое бака пропускают электричество, в результате чего соли оседают на дно. Во время воздействия электричества, нефть промывается водой и очищается от солей на 90%. Чистую нефть по трубопроводу перегоняют на этап атмосферно-вакуумной перегонки и каталитический крекинг.
Первичная переработка
В аппарате для атмосферно-вакуумной перегонки, сырая нефть под воздействием повышенной температуры нагревается до состояния кипения и разделяется на компоненты. В результате, получают прямогонный бензин, который отправляют на экспорт и сырье, для дальнейшей обработки. После полного разделения, с помощью специальной системы трубопровода, бензин перекачивают на временное хранение, а сырье в вакуумный блок. Кипящее сырье нагревается еще сильнее, чтобы получить светлые нефтепродукты пригодные для дизельного топлива. Для выделения 92 и 95 фракций, сырье отправляют на этап каталитического риформинга и крекинга.
Вторичная переработка
По системе трубопровода, сырье поступает в аппарат каталитического риформинга. В нем происходит очистка от примесей и сторонних включений, в результате чего получают чистые фракции. Им присваивают октановые числа 95 или 92 и отправляют на этап смешивания. В другой части завода проводят процесс каталитического крекинга, в результате которого загрязненное сырье очищается от серы и сторонних включений. После полной очистки, жидкости с двух процессов смешивают и получают бензин.
Интересный факт : на одного человека на планете, на один день жизни уже добыто и переработано 2 литра сырой нефти, которую без проблем можно купить в виде бензина и заправить свой автомобиль.
Проверка качества
В специальной лаборатории проверяют нефть, сырье с разных этапов производства и готовый бензин на качество.
