Krakování je to co? Krakování ropy, ropných produktů, alkanů. Tepelné trhliny

Není tajemstvím, že benzín je vyráběn z ropy. Většina motoristů se však ani sama neptá, jak se tento proces přeměny ropy na palivo pro své oblíbené vozy děje. Nazývá se praskání, s pomocí rafinérií jsou nejen benzín, ale i další nezbytné v moderním životě petrochemii. Historie původu této metody je zajímavá rafinace ropy.

Co je prasknutí?

Proč je tzv. Cracking tzv. Toto slovo pocházelo z anglických trhlin, což znamená rozštěpení. Ve skutečnosti je to proces rafinace ropy, stejně jako frakce, které jsou jeho součástí. Vyrábí se za účelem získání produktů, které mají menší molekulovou hmotnost. Ty zahrnují mazací olej, motorové palivo a podobně. Kromě toho se v důsledku tohoto procesu vyrábějí produkty potřebné pro použití v chemickém a petrochemickém průmyslu.

Krakování alkanů zahrnuje několik procesů, mezi nimi kondenzaci a polymeraci látek. Výsledkem těchto procesů je tvorba ropného koksu a frakce, která se vaří při velmi vysoké teplotě a nazývá se zbytkem krakování. Bod varu této látky je více než 350 stupňů. Je třeba poznamenat, že kromě těchto procesů existují i ​​další - cyklizace, izomerizace, syntéza.

Vynález Shukhov

Cracking oil, jeho historie začíná v roce 1891. Pak inženýr Shukhov VG. a jeho kolega Gavrilov S.P. vynalezl průmyslové zařízení pro kontinuální tepelné krakování. Byla to první instalace svého druhu na světě. Vynálezci v souladu se zákony Ruské říše patentovali v autorizovaném orgánu své země. Samozřejmě, byl to experimentální model. Později, po téměř čtvrt století, byly Shukhovovy technické řešení použity jako základ pro průmyslové cracker ve Spojených státech. A v Sovětském svazu začaly první takové instalace v průmyslovém měřítku vyrábět a vyrábět v závodě Sovetskiy Cracking v roce 1934. Tato továrna byla umístěna v Baku.

Cesta angličtiny chemik Barton

Na počátku dvacátého století v petrochemickém průmyslu neocenitelným přínosem byl anglický Barton, který se zabýval hledáním způsobů a řešení pro získání benzinu z ropy. Byl nalezen naprosto dokonalý způsob, tedy reakce praskání, která vedla k největšímu počtu lehkých frakcí benzinu. Předtím se anglický chemik zabýval zpracováním ropných produktů, včetně topného oleje, k extrakci petroleje. Po vyřešení problému získání benzinových frakcí Barton patentoval jeho způsob získání benzinu.

V roce 1916 byla metoda Burton aplikována v průmyslových podmínkách a jen čtyři roky poté více než osm set jejích instalací již podnikům tvrdě pracovalo.

Závislost teploty varu látky na tlaku na ní je dobře známa. To znamená, že pokud je tlak na nějakou kapalinu velmi vysoký, pak bude teplota vaření vysoká. Se sníženým tlakem na tuto látku může docházet k varu už při nižší teplotě. Právě toto znalosti používal chemik Barton, dosáhl nejlepší teploty pro reakci praskání. Tato teplota je od 425 do 475 stupňů. Samozřejmě, že při tak vysokém teplotním působení na olej se bude odpařovat a je obtížné pracovat s látkami s výparem. Proto hlavním úkolem anglického chemiků bylo zabránit varu a odpařování oleje. Začal celý proces pod vysokým tlakem.

Krakování

Zařízení Burton se skládalo z několika prvků, včetně kotle pracujícího pod vysokým tlakem. Byla vyrobena z poměrně husté oceli, která se nacházela nad pecí, která byla zase vybavena kouřovodem. Byla směrována směrem vzhůru ke chladiči sběrače vody. Poté byl celý potrubí nasměrován do kontejneru pro sběr kapaliny. Na dně nádrže byla rozvětvená trubka, z níž každá trubka měla ovládací ventil.

Jak došlo k prasknutí

Krakování probíhalo následovně. Kotel byl naplněn olejem, zejména palivovým olejem. Postupně byl topný olej ohříván pecí. Když teplota dosáhla sto třicet stupňů, voda obsažená v kotli byla odpařena z obsahu kotle. Poté, co procházel potrubím a ochlazoval, se tato voda dostala do sběrné nádrže a odtud opět prošla potrubím. Současně pokračoval proces v kotli, během něhož z hořlavého oleje zmizely další složky, vzduch a jiné plyny. Projížděli stejnou cestou jako voda a mířily k potrubí.

Aby se zbavilo vody a plynů, byl olej připraven k následnému praskání. Pece se roztavila silněji, její teplota a kotel se pomalu zvedl, dokud nedosáhl 345 stupňů. V této době došlo k odpaření lehkých uhlovodíků. Projíždějící potrubím do chladiče zůstaly v plynném stavu, na rozdíl od vodní páry. Jakmile do sběrné nádrže, těchto uhlovodíků následoval v potrubí, když byl uzavřený výfukový ventil a zabránil jim, aby opustili příkop. Vrátili se přes trubku znovu do kontejneru a pak se zopakovali celou cestu a nenalezli žádnou cestu ven.

Proto se časem stávaly čím dál víc. Výsledkem byl rostoucí tlak v systému. Když tento tlak dosáhl pět atmosfér, lehké uhlovodíky se již nemohly vypařit z kotle. Uhlovodíky, smršťování, je rovnoměrný tlak byl udržován v kotli potrubí a sběrné nádoby chladničce. Současně došlo k rozštěpení těžkých uhlovodíků kvůli vysoké teplotě. V důsledku toho se změnily na benzin, tedy na lehký uhlovodík. Jeho tvorba začne nastat při asi 250 °, jsou lehké uhlovodíky štěpením odpaří, kondenzát vytvořený v chladicí komoře, shromažďují ve sběrné nádrži. Dále podél potrubí proudil do připravených nádrží, ve kterých byl tlak spuštěn. Tento tlak usnadnil odstraňování plynných prvků. V průběhu času byly tyto plyny odstraněny a hotový benzín byl nalit do nezbytných nádrží nebo nádrží.

Čím více lehkých uhlovodíků se odpařuje, tím je pružnější a odolnější teplotním účinkům. Proto, po otočení poloviny obsahu kotle na benzín, byla další práce pozastavena. Pomohl při stanovení množství přijatého benzínu speciálně instalovaného v instalaci měřiče. Trouba byla zhasena, potrubí bylo zablokováno. Potrubní ventil, který je připojil k kompresoru, naopak otevřel, výpary se přesunuly k tomuto kompresoru, tlak v něm byl menší. Současně bylo potrubí vedoucí k benzinu zablokováno, aby se odpojilo spojení s instalací. Další opatření měla počkat na to, aby se kotel ochladil a vysušil z něj látku. Pro následné použití byl kotel vyčištěn z usazenin koksu a mohl by být proveden nový proces krakování.

Rafinace ropy a Barton instalace

Je třeba poznamenat, že vědci již dlouho věděli, že možnost rozštěpení ropy, tedy praskání alkanu. V konvenční destilaci se však nepoužívala, protože toto rozštěpení bylo v této situaci nežádoucí. Za tímto účelem byla v procesu použita přehřátá pára. S jeho pomocí nebyl olej rozdělen, ale odpařen.

Během své existence se v průmyslu rafinace ropy setkal několik etap. Takže od šedesátých let 19. století do začátku minulého století se ropa zpracovávala za účelem získání pouze kerosenu. Byl to pak materiál, látka, díky níž lidé v temnotě osvítili. Je třeba poznamenat, že při tomto zpracování byly lehké frakce získané z oleje považovány za odpad. Vlila do příkopů a byla zničena spálením nebo jinými prostředky.

Instalace krakování Bartona a jeho metody sloužila jako základní fáze celého rafinérského průmyslu. Právě tato metoda anglického chemiků umožnila dosáhnout vyššího výsledku získání benzinu. Výtěžek tohoto rafinovaného produktu, stejně jako další aromatických uhlovodíků se několikrát zvýšil.

Potřeba praskání

Na počátku dvacátého století byl benzin, možná byste řekl, zbytečný produkt rafinace ropy. Na tomto typu paliva pracovalo velmi málo, takže palivo nebylo požadováno. Ale v průběhu času se automobilový park zemí stále rozrůstal, a proto byl požadován benzin. Pouze v prvních deseti až dvanácti letech dvacátého století se zvýšila potřeba benzínu o 115krát!

Benzín získaný jednoduchou destilací a přesněji jeho objemy nesplňoval spotřebitele ani samotné výrobce. Proto bylo rozhodnuto použít praskání. To nám umožnilo zvýšit tempo produkce. Díky tomu bylo možné zvýšit množství benzinu pro potřeby států.

O něco později bylo zjištěno, že krakování ropných produktů může být prováděno nejen na topném oleji nebo naftovém oleji. Jako surovina pro tento účel byla rovněž vhodná ropa. Také výrobci a specialisté v této oblasti zjistili, že benzín vyrobený krakováním je kvalitativnější. Zejména, když byly používány v automobilech, pracovaly častěji a častěji než obvykle. To bylo způsobeno skutečností, že benzín vyráběný krakováním si zachoval určité uhlovodíky, které při běžné destilaci spálily. Tyto látky, při použití v motorech s vnitřním spalováním, se mohly plynule vznítit a spálit, v důsledku toho pracovaly motory bez výbuchů paliva.

Katalytické krakování

Cracking je proces, který lze rozdělit na dva typy. Používá se k výrobě paliva, například benzínu. V některých případech se může provádět jednoduchým tepelným zpracováním ropných produktů - tepelným krakováním. V ostatních případech je tento proces možný nejen s pomocí vysoké teploty, ale také s přídavkem katalyzátorů. Takový proces se nazývá katalytický.

S použitím posledně zmíněného způsobu zpracování produkují výrobci vysoko oktanový benzín.

Předpokládá se, že tento druh je nejdůležitějším procesem, který zajišťuje nejhlubší a nejkvalitnější zpracování oleje. Katalytického krakování zavedena do průmyslu v třicátých letech minulého století, to umožnilo výrobcům získat určité výhody pro celý proces. Jedná se o provozní flexibilitu, poměrně snadné vyrovnání s jinými procesy (deasfaltování, hydrogenace, alkylace atd.). Díky této všestrannosti lze vysvětlit značný podíl použití katalytického krakování v celém objemu rafinace ropy.

Suroviny

Jako surovina pro katalytické krakování se používá vakuový plynový olej, který je frakce s rozmezí teploty varu od 350 do 500 stupňů. Konečný bod varu je stanovena různými způsoby a přímo závisí na obsahu kovů. Tento index je navíc ovlivněn schopností koksování surovin. Nemůže to být více než tři desetiny procenta.

Předběžně se požaduje a tato frakce se hydrogenuje, což vede k odstranění všech druhů sloučenin síry. Také hydrolýza umožňuje snížit schopnost koksování.

Některé společnosti známé na trhu rafinace ropy mají několik procesů, které provádějí, v nichž jsou prasklé těžké frakce. Mohou být koksovány na šest až osm procent mazutu. Kromě toho mohou být suroviny zbytky hydrokrakování. Nejpravděpodobněji vzácnou a možná exotickou surovinou je vyliata topná hmota. Podobná instalace (milisekundová technologie) je k dispozici v Běloruské republice v rafinérii Mozyr Oil.

Doslova až do nedávné doby, když je používán katalytické krakování ropných produktů byl použit amorfní sférický katalyzátor. Byly to tři až pět milimetrů kuliček. Nyní se pro tento účel používají krakování katalyzátorů s objemem ne více než 60-80 μm (katalyzátor mikrosfér obsahujícího zeolit). Skládají se ze zeolitového prvku, který se nachází na aluminosilikátové matrici.

Tepelná metoda

Jako obvykle se tepelné krakování používá pro zpracování ropných produktů, pokud chcete získat produkt s menší molekulovou hmotností. Můžete například zahrnout nenasycené uhlovodíky, ropný koks, lehké motorové palivo.

Směr této metody zpracování oleje závisí na molekulové hmotnosti a povaze surovin a také na podmínkách, za kterých dochází k praskání. To potvrdili chemici v průběhu času. Jednou z nejdůležitějších podmínek, které ovlivňují rychlost a směr tepelného krakování, je teplota, tlak a doba trvání procesu. Ten druhý dostává viditelnou fázi v rozmezí tři sta až tři sta padesát stupňů. Při popisu tohoto procesu se používá kinetická rovnice prvního řádu krakování. Výsledek praskání, nebo spíše, složení jeho výrobků je ovlivněn změnami tlaku. Důvodem je změna rychlosti a charakteristik vedlejší reakce, mezi které patří, jak již bylo uvedeno, polymerace a kondenzace, které je doprovázené praskání. Reakční rovnice Tepelný proces vypadá takto: C20H42 = C10H20 + C10 H22. Účinek je na výsledku a výsledkem je stále objem reagencií.

Je třeba poznamenat, že praskání ropy, provedené uvedenými metodami, není jediné. Ve výrobní činnosti rafinérie ropy využívají mnoho dalších typů tohoto procesu zpracování. Takže v některých případech se používá tzv. Oxidační krakování, které se provádí s použitím kyslíku. Používá se při výrobě a elektrických praskání. Tímto způsobem výrobci získají acetylen průchod elektřinou methanu.