Этапы развития нефтеперерабатывающей промышленности.

Билет 1

Этапы развития нефтеперерабатывающей промышленности.

1) начальный период: в древних рукописях упоминается выделение НиГ из ГП. Древние применяли их в медицине, в военном деле и в строительстве, как топливо и осветительное средство. В основном применялась светлая нефть. Со временем стало не хватать и стали использовать примитивную перегонку тяжелой нефти. В 1821-23 г братьями Дубиниными была сооружена 1я промышленная установка для перегонки нефти. Основным агрегатом был куб периодического действия, а единственным целевым продуктом – осветительный керосин. Легкую бензиновую фракцию и тяжелый остаток сжигали. На смену кубам в 80-х годах 18в пришли кубовые батареи непрерывного действия (рус инженеры Инчик, Шухов, Елин). В 1876г была изобретена форсунка для сжигания жидкого топлива. Это позволило начать применение мазута, как топлива для паровых котлов. Менделеев обосновал возможность получения из мазута смазочных масел. Позднее появились первые заводы по производству масел из нефти, сначала в России потом в США. В 1890г Шухов, Гаврилов запатентовали трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, состоящую из огневого змеевикового нагревателя, испарителя, ректификационной колонны, теплообменной аппаратуры.

 2) Развитие в 1й половине 20в. Из нефти выделяли только первоначально присутствующие вещества, затем для увеличения выхода и качества начали использовать вторичные продукты переработки нефти. Они характеризуются применением термических химических методов воздействия на первичные выделяющиеся продукты. В 1913г в США введена в эксплуатацию 1я установка термического крекинга газойливых фракций нефти под давлением. В 20-30г 20в в связи с увеличением степени сжатия в автомобильных двигателях повысились требования к антидетонационной стойкости бензина. Для получения высокооктанового бензина предназначается процесс каталитического крекинга средних дистиллятов, алкилирование непредельных УВ, полимеризация алкенов. 3) Со 2й половины 20в в переработку нефти были внедрены новые вторичные процессы – каталитический крекинг, каталитический реформинг на платиновом катализаторе, гидроочистка, дистиллятор. Эти процессы позволили улучшить качество нефтепродуктов, топлив, производство углеводородного сырья. Широкое развитие получило сырье для производства синтетических жирных кислот, синтетического спирта, искусственных волокон, синтетического каучука, минеральных удобрений.

Билеты 2

2) Фракционный состав нефти.

Нефти представляет собой смесь органических соединений. В составе обнаружены УВ различного строения и гетероорганические соединения. Важным показателем качества нефти является фракционный состав, кот определяют путем перегонки нефти на фракции, они отличаются t выкипания. Фракции, выкипающие при t выше 350 - темные; до 350 – светлые. При атмосферной перегонке получаются фракции, название, которых присвоено в зависимости от направления их дальнейшего использования: начало кипения – 140 бензиновая фракция; 140-180 – тяжелая нефть (лигроиновая фракция); 140-220 (180-240) - керосиновая; 180-350(220-350; 240-350) дизельная. Остаток, полученный после отбора светлых дистиллятов называется мазутом, его разгоняют под вакуумом. В зависимости от направления переработки нефти получают следующие фракции. Для получения топлива: З50-500 вакуумный газойль; >500 гудрон (вакуумный остаток); для масел: 300-400 (350-420) - легкая масляная фракция (трансформаторный дистиллят); 400-450 (420-490) - средняя масляная фракция (машинный дистиллят); 450-490 – тяжелая масляная фракция (цилиндровый дистиллят); >490 гудрон.

Мазут и полученные из него фракции называют темными. Нефти различных месторождений заметно различаются по фракционному составу, содержанию светлых и темных фракций. Так, в Ярегской нефти (республика Коми) содержится 18,8 % светлых фракций, а в Самотлорской (Западная Сибирь)—58,8 %.
Основные химические элементы, из которых состоит нефть, — углерод и водород. Содержание углерода в нефти 83—87%, а водорода 11,5—14%. В нефтях содержатся также азот, кислород, сера

Билет 3

Билет 4

Билет 5

Алканы нефти.

Алканы представляют собой газообразные, жидкие и твёрдые вещества. Газообразные соединения содержат в цепи от 1 до 4 атомов углерода. Они входят в состав попутных природных газов. Соединения содержащие С₅-С₁₅ представляют жидкие вещества, начиная с гексадекана (С₁₆) являются твёрдыми, которые при обычной температуре могут находится в растворимом, либо в кристаллическом состоянии в нефти и высоко кипящих фракциях. Содержание алканов в нефти составляет 25-30%. С повышением средней молекулярной массы фракций нефти содержание в них алканов уменьшается. В средних фракциях, перегоняющихся в пределах 200—300°С, их содержится обычно уже не 55—61 %, а к 500°С, как правило, количество этих углеводородов снижается до 19—5% и менее. (искл. высокопарафинистые нефти). Алканы нефти имеют изомеры нормального и разветвлённого строения, их относительное содержание зависит от типа нефти. В нефтях глубокого прев­ращения нормальные алканы составляют 50% и более от всех изомеров, затем следуют изомеры с метильной группой в положении 2, несколько ниже содержание изомеров с заместителем в положении 3. Двузамещенные изомеры имеют симметричное строение, однако имеются исключения, например нефти нафтеновой природы содержат алканы в основном из-за строения, на их долю приходится до 75% и более.

Билет 6

Билет 7

Билет 8

8) Алканы средних фракций нефти.

 На основании анализа керосиновых фракций 77 отечественных и зарубежных месторождений, установлено что в них присутствует 10 изомеров декана. Из УВ С₁₁-C₁₆ найдены ундекан, додекан, (С₁₂Н₂₆). тридекан, тетрадекан, пентодекан, гексодекан (цетан). Из изомеров определены моно- и диметил замещенные изомеры. Содержание метилзамещенного изомера по­нижается по мере перемещения СН₃ группы к центру молекулы. К настоящему времени число выделенных или опре­деленных алканов нефти составляет более 600. Лучше всего изучены нормальные алканы. В нефти установлено присутствие всех нормальных алканов с бутана (t кипения=0.5) до С₃₃Н₆₈ (t кип =475). В некоторых из них выделены с частотой 99%. Содержание нормальных алканов в нефтях понижается с повышением молекулярной массы, количество высших гомологов составляет 0.10 % и ниже.

33) Развитие представления об органическом происхождении нефти.

Гениальная догадка Ломоносова об органическом происхождении нефти начала получать подтверждения в конце 19 нач 20века при проведении экспериментальных химических и геохимических исследований. В 1888 – Энглер при перегонке рыбьего жира получил масло коричневого цвета, горючие газы и воду. В легкой фракции масел содержатся углеводороды от С5 до С9, во фракции выкипающей до 300⁰С однопарные парафины, нафтены, ароматические углеводороды, отсюда возникла гипотеза образования нефти из жиров животного происхождения. В 1919 Зелинский подверг перегонке озерный сопропелевый жир, который почти полностью состоит из растительного материала. Он получил смесь УВ, примерно похожую на природную нефть. Тяжелые фракции обладали оптической активностью. Оптическая активность является одним из фундаментальных свойств общих для живого вещества. При минеральном синтезе УВ возникают рацемические смеси, не обладающие оптической активностью, поскольку они содержат равное количество право- и левовращающихся молекул. Для живых характерна зеркальная ассиметрия. Все биогенные аминокислоты имеют левые изомеры, а сахара – правые. И.М.Губкин: Широкое региональное распределение нефти в осадочных толщах позволяет считать, что источником нефти может быть только широко распространившееся в осадочных породах рассейчнное органическое вещество, растительно-животного происхождения. В нем обычно преобладает сопропелевый материал, состоящий из мельчайших планктоновых водорослей. Особо важное значение имело открытие в нефти унаследования от живого вещества биомолекул или «химических ископаемых». Важным являются многие изопреноидные УВ, особенно фитан С₂₀Н₄₂, пристан С₁₉Н₄₀. Их возникновение связывают с фитолом, представляющим переферийный структурный элемент хлорофилла. Фитан теоретически может иметь 366 тыс изомеров, но в нефти в заметных количествах присутствует только 1 из них. Пристан встречается, как отдельное соединение в некоторых животных. К унаследованным биогенным структурам относятя С₁₇ и выше. Их содержание достигает 10-15% (иногда 30%). Свидетельством образования нормальных алканов из биогенных жирных кислот является случай преобладания в малопреобразованных нефтях нормальных алканов с нечетным числом атомов С над четным. Для живого вещества и органического вещества всегда характерно преобладание жирных кислот с четным числом атомов С.

 

Билет 9

Билет 10

Пиролиз нефтяных фракций.

Основное назначение процесса пиролиза углеводородного сырья – это получение низкомолекулярных алкенов (непредельных углеводородов). Процесс проводят при t=800 – 900⁰С и при давлении близким к атмосферному. При снижении парциального давления углеводородов сырьё обычно разбавляют водяным паром. Оптимальным сырьём при производстве этилена является этан. Выход этилена при этом достигает 80% . Значительный выход этилена наблюдается также при пиролизе алканов нормального строения. Из пропана получают до 48% этилена, из бутана до 45%. При пиролизе разветвлённых алканов образуется преимущественно Алкены С3-С4, а также алкодиены. Выход низкомолекулярных алкенов при пиролизе циклоалканов и аренов незначительно. В России основную часть этилена получают пиролизом прямогонных бензинов и газойлей. При пиролизе керосино – газойльных фракций выход этилена составляет 16-23%, выход пропилена около 15%, в жидких продуктах около 50%. Жидкие продукты содержат алкены, циклоалканы, алкадиены, арены и другие компоненты. В связи с непредельным ростом цен на прямогонные бензины и их недостаточными ресурсами всё более широкое применение, как сырьё пиролиза находит вторичные продукты пиролиза. В балансе сырья производства этилена и пропилена ожидается увеличение доли природного и попутного газа, а также бензиновых фракций, выделившихся из газа конденсатов.

 

Билет 12

Билет 13

Билет 15

Билет 16

16) Плотность нефти и методы определения плотности НП.

Плотность нефти и НП определяют при 20⁰С и относят к плотности воды при 4⁰С. В качестве стандартных в России приняты ареометрический и пикнометрический методы определения плотности. В среднем относительная плотность нефти колеблется от 0,82 – 0,90, однако встречаются нефти с плотностью близкой к 1 и нефти с низкой плотностью вплоть до 0,72. Молекулярная масса важнейшая характеристика нефти – этот показатель даёт среднее значение молекулярной массы вещества, входящих в состав той или иной фракции нефти. Он позволяет сделать заключения о составе НиНП. Молекулярные массы узких фракций (50⁰С) различных нефтей с одинаковыми пределами перегонки имеют достаточно близкие значения. Определение молекулярной массы НП, как и индивидуальных веществ вообще, проводят различными методами, это объясняется разнообразием свойств этих продуктов. В аналитической практике применяют следующие методы определения молекулярной массы: криоскопический, эбуллиоскопический, и реже осмометрический метод. Кроме того существуют приблизительные расчетные методы определения молекулярной массы например по температуре кипения НП.

41) Синтез высокооктановых компонентов топлив.

Для получение высокооктановых бензинов с октановым числом 93-98 катализаторы жесткого реформинга с содержанием аренов 65 – 70% требуется разбавлять разветвлёнными алканами. Такие продукты получают в процессах изомеризации, алкинирования и полимеризации лёгких углеводородов и нефтяных газов. Изомеризация алканов С4-С6. Высокооктановый компонент бензина получают изомеризацией наиболее легкой части бензина прямой перегонки (С4-С6). Изомеризация высших алканов не даёт существенного повышения октанового числа, в тоже время слаборазветвленные алканы с длиной цепью являются желательным компонентом реактивных и дизельных топлив, а также масленых фракций. Они имеют низкую t застывания и хорошие высоко t характеристики, поэтому изомеризация высокомолекулярных алканов повышают количество топлив и масел и в ряде случаев успешно конкурируются с депарафинизацией. Алкинирование. Процесс алкинирования изобутана в нефтеперерабатывающей промышленности проводят с целью получения компонента высокооктанового бензина. Октановое число основного продукта алкилирования изобутана бутенами принято 100. Алкилирование разветвленных алканов алкенами: СnH(2n+2) + CmH2m= C(n+m)H(2n+2m+2).Реакция идет с выделением теплоты Q, поэтому процесс проводят при пониженной температуре. Катализаторы алкилирования: Серная, фтористоводородные кислоты 96-98%. Сырьем является изобутан, бутан-бутиленовая фракция (ББФ) и пропан-пропиленовая фракция(ППФ), полученные в процессах каталитического и термического крекинга. С5-С6 в реакцию не вступают и являются инертными примесями. повышение из концентрации в сырье приводит к снижению скорости реакции. Их содержание должно быть минимальным. Из разветвленных алканов наибольшее значение имеет изобутан. применение в качастве сырья для алкилирования изопентана нецелесообразно, т.к. он является ценным высокооктановым компонентом бензинов и сырьем для производства изопрена. В промышленных условиях в качестве алкенового сырья используется ППФ в смеси с ББФ.

 

Билет17

Билет 18

Билет 19

Гидрокрекинг.

Это каталитический процесс, предназначенный для получения светлых нефтепродуктов (бензин, керосин, дизтопливо), а также для получения сжиженных газов составом С₃-С₄. Процесс проводят в атмосфере Н2 под давлением. Гидрокрекинг позволяет получить широкий ассортимент нефтепродуктов, практически из любого сырья путем подбора соответствующих катализаторов и условий проведения процесса. Процесс гидрокрекинга является обним из самых эффективных и гибких процессов нефтепереработки. Химические основы процесса: Характеристики продуктов гидрокрекинга в значительной степени определятся свойствами катализатора, а имено его гидрирующей и кислотной активностью. Катализатор гидр-да можно разделить на катализатор имеющий высокую гидрирующую и относит низкую кислотную активность, и катализатор, имеющий относительно невысокую гидрирующую и высокую кислотную активность. Превращение алканов: CnH_2n+2+H₂==CmH_2m+2+ C(n-m)H₂(n-m)+2

Превращение аренов: C₆H₆=^+H₂=C₆H₈=^+2H₂=C₆H₁₂

 Билет 20

Билет 21

21. Определение содержания углерода, водорода и серы в НП. Различают несколько видов анализа НиНП. А именно: элементарный анализ, индивидуальный, групповой и структурно-групповой. Элементарный анализ на С и Н₂ основан на сжигании органической массы НП в атмосфере О₂ до образования СО₂ и Н₂О. Образованные продукты улавливают и по их кол-ву рассчитывают содержание указанных элементов. Необходимо, чтобы горение было полным, продукт сгорел и был очищен от оксидов S, галогенов и др примесей. Определение серы - можно провести различными методами: для легких НП применяют ламповый метод, либо метод сжигания в кварцевой трубке. Для средних и тяжелых НП пригоден метод смыва конденсата при сжигании образца в калометрической бомбе. Сущность лампового метода заключается в сжигании нефтепродуктов некоптящим пламенем в специальной лампе и в последующем улавливанием образованного газа SO₂ в адсорберах, заполненном раствором соды(Na₂CO₃₎. Затем раствор адсорбера титрируют и вычисляют содержание серы по формуле.

Билет 22

Билет 23

Билет 24

Билет 25

Билет 26

ИЛИ

Билет 1

Этапы развития нефтеперерабатывающей промышленности.

1) начальный период: в древних рукописях упоминается выделение НиГ из ГП. Древние применяли их в медицине, в военном деле и в строительстве, как топливо и осветительное средство. В основном применялась светлая нефть. Со временем стало не хватать и стали использовать примитивную перегонку тяжелой нефти. В 1821-23 г братьями Дубиниными была сооружена 1я промышленная установка для перегонки нефти. Основным агрегатом был куб периодического действия, а единственным целевым продуктом – осветительный керосин. Легкую бензиновую фракцию и тяжелый остаток сжигали. На смену кубам в 80-х годах 18в пришли кубовые батареи непрерывного действия (рус инженеры Инчик, Шухов, Елин). В 1876г была изобретена форсунка для сжигания жидкого топлива. Это позволило начать применение мазута, как топлива для паровых котлов. Менделеев обосновал возможность получения из мазута смазочных масел. Позднее появились первые заводы по производству масел из нефти, сначала в России потом в США. В 1890г Шухов, Гаврилов запатентовали трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, состоящую из огневого змеевикового нагревателя, испарителя, ректификационной колонны, теплообменной аппаратуры.

 2) Развитие в 1й половине 20в. Из нефти выделяли только первоначально присутствующие вещества, затем для увеличения выхода и качества начали использовать вторичные продукты переработки нефти. Они характеризуются применением термических химических методов воздействия на первичные выделяющиеся продукты. В 1913г в США введена в эксплуатацию 1я установка термического крекинга газойливых фракций нефти под давлением. В 20-30г 20в в связи с увеличением степени сжатия в автомобильных двигателях повысились требования к антидетонационной стойкости бензина. Для получения высокооктанового бензина предназначается процесс каталитического крекинга средних дистиллятов, алкилирование непредельных УВ, полимеризация алкенов. 3) Со 2й половины 20в в переработку нефти были внедрены новые вторичные процессы – каталитический крекинг, каталитический реформинг на платиновом катализаторе, гидроочистка, дистиллятор. Эти процессы позволили улучшить качество нефтепродуктов, топлив, производство углеводородного сырья. Широкое развитие получило сырье для производства синтетических жирных кислот, синтетического спирта, искусственных волокон, синтетического каучука, минеральных удобрений.

12345Следующая ⇒

Поделиться: