|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Proces pękania. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Kraking, proces krakingu - wysokotemperaturowa obróbka oleju i jego frakcji w celu uzyskania z reguły produktów o mniejszej masie cząsteczkowej - paliw silnikowych, olejów smarowych itp., a także surowców dla przemysłu chemicznego i petrochemicznego. Pękanie przebiega z zerwaniem wiązań C-C i utworzeniem wolnych rodników lub karboanionów. Równolegle z zerwaniem wiązań C-C następuje odwodornienie, izomeryzacja, polimeryzacja i kondensacja zarówno substancji pośrednich, jak i wyjściowych. W wyniku dwóch ostatnich procesów, tzw. pozostałość po krakingu (frakcja o temperaturze wrzenia powyżej 350°C) oraz koks naftowy. Pierwsza na świecie instalacja przemysłowa do ciągłego krakingu oleju termicznego została stworzona i opatentowana przez inżyniera V. G. Szuchowa i jego asystenta S. P. Gawriłowa w 1891 r. (Patent Imperium Rosyjskiego nr 12926 z dnia 27 listopada 1891 r.). Przygotowano eksperymentalną konfigurację. Rozwiązania naukowe i inżynierskie V. G. Shukhova zostały powtórzone przez W. Bartona podczas budowy pierwszego zakładu przemysłowego w USA w latach 1915-1918. Pierwsze krajowe instalacje krakingu przemysłowego zostały zbudowane przez W. G. Szuchowa w 1934 r. w sowieckiej krakingu w Baku.
Olej jest oleistą cieczą o charakterystycznym ostrym zapachu i innym kolorze w zależności od miejsca ekstrakcji. Zgodnie ze swoją budową chemiczną jest niezwykle złożoną mieszaniną różnych związków chemicznych, przede wszystkim substancji organicznych – węglowodorów. Węglowodory są tak nazywane, ponieważ są chemicznymi związkami prostych pierwiastków: węgla i wodoru. Oprócz nich w składzie oleju znajduje się siarka, azot, tlen i wiele innych zanieczyszczeń (m.in. woda i piasek). Pomimo tego, że węglowodory zawierają tylko dwa pierwiastki, ich liczba jest ogromna. Wyjaśnia to fakt, że węgiel i wodór mogą łączyć się ze sobą w różnych kombinacjach i proporcjach. Dlatego właściwości węglowodorów są bardzo różne i bada je duża gałąź chemii, chemia substancji organicznych. Węglowodory mogą być ciekłe, gazowe lub stałe. Niektóre są lżejsze od wody i gotują się w niższych temperaturach, podczas gdy inne są cięższe i gotują się w wyższych temperaturach. Ich ciężar właściwy lub gęstość jest bardzo różna (przypomnijmy, że ciężar właściwy to liczba pokazująca, ile razy objętość substancji jest cięższa lub lżejsza niż ta sama objętość wody pobrana pod kątem 4 stopni). Najważniejszą właściwością ropy i jej produktów, na której opiera się pierwotna destylacja ropy, jest ich zdolność do parowania. Skład oleju zawiera takie węglowodory, które zaczynają parować nawet w zwykłych temperaturach. Jeśli olejek pozostawi się mniej więcej w otwartym naczyniu bez podgrzewania, to jego część wyparuje, a reszta stanie się gęstsza i gęstsza. Ze względu na to, że olej zawiera różne węglowodory o różnych temperaturach wrzenia, olej nie ma stałej temperatury wrzenia, tak jak woda. Jeśli zaczniemy podgrzewać wodę w naczyniu, zauważymy następujące zjawisko: termometr zanurzony w wodzie początkowo będzie wykazywał stały wzrost temperatury, ale gdy tylko temperatura osiągnie 100 stopni, wzrost ustanie. I dalej, bez względu na to, jak bardzo nagrzejemy naczynie, temperatura nie wzrośnie, dopóki cała woda nie wyparuje. Wynika to z jednorodności wody, czyli z faktu, że woda składa się z identycznych cząsteczek. Zupełnie inny obraz zaobserwujemy po podgrzaniu w naczyniu z olejem. W takim przypadku bez względu na to, ile ciepła dostarczymy, wzrost temperatury nie ustanie. Ponadto na początku ogrzewania odparują najlżejsze pod względem ciężaru właściwego węglowodory, z których uzyskuje się benzynę, następnie cięższe węglowodory - tworząc naftę, olej napędowy i oleje smarowe. Na tej zasadzie opierała się pierwotna destylacja oleju.
Przed wynalezieniem krakingu w dużych zakładach naftowych destylację prowadzono w dużych aparatach destylacyjnych, do których stale w dużych ilościach wpuszczano przegrzaną parę wodną i jednocześnie ogrzewano olej z paleniska pod kotłem, spalając węgiel lub palny gaz. Przechodząc przez olej, para niosła najlżejszy ze związków olejowych o niskiej temperaturze wrzenia i małym ciężarze właściwym. Ta mieszanina nafty i benzyny z wodą została następnie przesłana do lodówki i osadzona. Ponieważ produkty destylacji były znacznie lżejsze od wody, łatwo je od niej oddzielić. Potem nastąpił wyciek. Najpierw spuszczono górną warstwę o ciężarze właściwym do 0,77 - benzynę, która została wysłana do oddzielnego zbiornika. Następnie wlano naftę, to znaczy cięższe węglowodory o gęstości do 0. Tak otrzymana surowa nafta słabo się spaliła. To wymagało czyszczenia. Aby to zrobić, najpierw potraktowano go mocnym (86%) roztworem kwasu siarkowego, a następnie roztworem sody kaustycznej. Rezultatem była rafinowana nafta - całkowicie bezbarwna, bez ostrego zapachu i paląca się równomiernym płomieniem, bez spalania i sadzy. W skład oleju wchodzą również takie ciężkie węglowodory, które przed osiągnięciem temperatury wrzenia zaczynają się rozkładać, a im bardziej olej jest podgrzewany, tym intensywniejszy będzie rozkład. Istotą tego zjawiska jest to, że z jednej dużej cząsteczki ciężkiego węglowodoru powstaje kilka mniejszych cząsteczek o różnych temperaturach wrzenia i różnym ciężarze właściwym. Ten rozkład zaczęto nazywać pękaniem (z angielskiego na pękanie - pękanie, dzielenie). Tak więc kraking należy rozumieć jako rozkład pod wpływem wysokiej temperatury (a nie tylko temperatury, rozkład może nastąpić np. z wysokiego ciśnienia iz jakichś innych powodów) złożonych i dużych cząstek węglowodorów na prostsze i mniejsze. Istotna różnica między procesem krakingu a destylacji pierwotnej polega na tym, że podczas krakingu szereg węglowodorów ulega przemianie chemicznej, podczas gdy podczas destylacji pierwotnej następuje proste oddzielenie poszczególnych części lub, jak to się mówi, frakcji ropy naftowej, w zależności od ich punkty wrzenia.
Zjawisko rozkładu oleju zauważono dawno temu, ale w zwykłej destylacji oleju taki rozkład był niepożądany, dlatego zastosowano tutaj przegrzaną parę, która przyczyniła się do odparowania oleju bez rozkładu. Przemysł rafineryjny przeszedł kilka etapów swojego rozwoju. Na początku (od lat 60. XIX w. do początku XX w.) rafinacja ropy naftowej miała wyraźny charakter nafty, to znaczy nafta była głównym produktem rafinacji ropy naftowej, która przez pół roku pozostawała głównym źródłem światła. wiek. Na przykład w rosyjskich rafineriach lżejsze frakcje powstałe podczas destylacji traktowane były jako odpady: były spalane w dołach lub wrzucane do zbiorników. Intensywny rozwój transportu drogowego położył jednak inne akcenty. Jeśli w USA w 1913 r. Było 1 milion 250 tysięcy samochodów, to w 1917 r. - około 5 mln, w 1918 r. - 6 mln, a w 25 r. - już 1922 mln. Benzyna, która w XIX wieku znalazła bardzo małe zastosowanie i była prawie niepotrzebny odpad, stopniowo stał się głównym celem destylacji. Od 1900 do 1912 światowe zużycie benzyny wzrosło 115 razy. Tymczasem podczas destylacji nawet oleju bogatego we frakcje lekkie benzyna stanowiła tylko około 1/5 całkowitej produkcji. Wtedy pojawił się pomysł poddania ciężkich frakcji uwolnionych po destylacji pierwotnej krakingowi i tym samym uzyskania z nich lżejszych frakcji benzynowych. Wkrótce okazało się, że surowcem do krakingu mogą być nie tylko frakcje ciężkie (olej napędowy czy olej opałowy), ale także ropa naftowa. Okazało się również, że krakowana benzyna jest lepszej jakości niż ta otrzymywana przy konwencjonalnej destylacji, ponieważ zawiera węglowodory, które spalają się płynnie w cylindrach silnika bez wybuchów (detonacji). Silnik pracujący na takiej benzynie nie puka i działa dłużej. W krakingu cieczowym głównymi punktami, które określają istotę całego procesu, są: temperatura i czas, w którym produkt znajduje się pod wpływem tej temperatury. Olej zaczyna się rozkładać już przy 200 stopniach. Co więcej, im wyższa temperatura, tym intensywniejszy rozkład. Podobnie im dłużej trwa pękanie, tym większy uzysk lekkich frakcji. Jednak przy zbyt wysokiej temperaturze i długim czasie pękania proces wcale nie przebiega zgodnie z wymaganiami – cząsteczki nie są rozdzielane na równe części, lecz rozdrabniane tak, że z jednej strony uzyskuje się zbyt lekkie frakcje, a z drugiej za ciężki. Lub, ogólnie, następuje całkowity rozkład węglowodorów na wodór i węgiel (koks), co oczywiście jest bardzo niepożądane. Optymalne warunki do krakingu, dające najwyższą wydajność lekkich frakcji benzynowych, znalazł na początku XX wieku angielski chemik Barton. W 1890 roku Barton był zaangażowany w destylację pod ciśnieniem rosyjskich ciężkich olejów (oleju opałowego) w Anglii, aby uzyskać z nich naftę, a w 1913 roku wykupił amerykański patent na pierwszą w historii metodę produkcji benzyny z ciężkich frakcji ropy naftowej. Po raz pierwszy proces krakingu metodą Bartona w warunkach przemysłowych przeprowadzono w 1916 roku, a do 1920 roku wyprodukowano ponad 800 jego jednostek. Najkorzystniejsza temperatura do pękania to 425-475 stopni. Jeśli jednak ropa naftowa zostanie po prostu podgrzana do tak wysokiej temperatury, większość z niej wyparuje. Kraking produktów w stanie gazowym był nieco trudny, więc celem Bartona było zapobieganie parowaniu oleju. Ale jak osiągnąć taki stan, aby po podgrzaniu olej się nie zagotował? Jest to możliwe, jeśli cały proces prowadzony jest pod wysokim ciśnieniem. Wiadomo, że pod wysokim ciśnieniem jakakolwiek ciecz wrze w temperaturze wyższej niż w normalnych warunkach, a ta temperatura jest tym wyższa, im większe ciśnienie.
Instalacja posiadała następujące urządzenie. Kocioł ciśnieniowy (1) został umieszczony nad piecem (1a) wyposażonym w rurę ogniową (4). Kocioł został wykonany z dobrego, mocnego żelaza o grubości ścianki około 2 cm i był starannie nitowany. Rura wznosząca (5) prowadziła do chłodnicy wody (6), skąd rurociąg (7) prowadził do zbiornika zbiorczego (8). Po przejściu krakowanego produktu przez urządzenie do zliczania cieczy (10), rura (9) znajdująca się na dnie tego zbiornika rozgałęziła się na dwie boczne rury (lOa i lOb). Każda rura boczna była dostarczana z zaworem sterującym; jeden z nich prowadził do rury 10, a drugi do rury 10. Na początku krakingu kocioł (1) został napełniony olejem opałowym. Ze względu na ciepło paleniska (1a) zawartość kotła powoli nagrzewała się do około 130 stopni. Jednocześnie z oleju opałowego wyparowały resztki zawartej w nim wody. Skondensowana w lodówce (6) woda spływała następnie do zbiornika (8), z którego spływała rurą (21) do rowu (22). W tym samym czasie z oleju opałowego wydostało się powietrze i inne gazy. Dostały się również przez chłodnicę do zbiornika (8) i przez rurę (14a) zostały odprowadzone do rurociągu (16). Po pozbyciu się z oleju opałowego wody, powietrza i rozpuszczonych w nim gazów, był gotowy do krakingu. Palenisko zostało wzmocnione, a temperatura w kotle powoli wzrosła do 345 stopni. W tym samym czasie rozpoczęło się parowanie lekkich węglowodorów, które nawet w lodówce pozostały w stanie gazowym. Wpadały do zbiornika (8), a następnie rurą 14a (której kurek wylotowy był zamknięty) do rurociągu (17), rurki (14) iz powrotem do zbiornika (8). Ponieważ te lekkie frakcje gazowe nie znalazły ujścia, ciśnienie wewnątrz zakładu zaczęło rosnąć. Gdy osiągnął 5 atm, lekkie węglowodory nie mogły już wydostawać się z głównego kotła. Te sprężone gazy utrzymywały takie samo ciśnienie w kotle (1), chłodnicy (6) i zbiorniku (8). Tymczasem pod wpływem wysokiej temperatury miał miejsce proces rozszczepiania ciężkich węglowodorów, które przekształciły się w lżejsze, czyli w benzynę. W temperaturze około 250 stopni odparowywały, wpadały do lodówki i tutaj skraplały się. Z lodówki benzyna płynęła do zbiornika (8) i rurą 9, a następnie 11 lub 12 weszło do specjalnych szczelnych kotłów. Tutaj, pod zmniejszonym ciśnieniem, rozpuszczone w nim lekkie węglowodory gazowe odparowują z benzyny. Gazy te były stopniowo usuwane z kotłów, a powstałą surową benzynę wlewano do specjalnych zbiorników. W miarę parowania lekkich frakcji wraz ze wzrostem temperatury zawartość kotła (1) stawała się coraz bardziej odporna na ciepło. Praca została przerwana, gdy tylko ponad połowa jej zawartości została przerobiona na benzynę i przepuszczona przez lodówkę. (Ta ilość była łatwa do obliczenia dzięki licznikowi cieczy (10).) Następnie połączenie z rurociągiem (17) zostało przerwane, a zawór rurociągu (14a), podłączony do sprężarki, został otwarty i gaz powoli uciekł do sprężarki niskociśnieniowej (jednocześnie zamknięto rurociąg (9), przerywając połączenie instalacji z odbieraną benzyną). Palenisko zostało wygaszone, a gdy zawartość kotła (1) ostygła, została opróżniona. Następnie kocioł został oczyszczony z osadów koksu i przygotowany do kolejnego uruchomienia.
Opracowana przez Bartona metoda krakingu zapoczątkowała nowy etap w przemyśle rafinacji ropy naftowej. Dzięki niemu udało się kilkukrotnie zwiększyć uzysk tak cennych produktów naftowych, jak benzyna i węglowodory aromatyczne. Autor: Ryzhov K.V.
▪ Zmywarka
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Recykling jednorazowych masek na paliwo ▪ Dwukołowy samochód elektryczny ▪ Stacja robocza Toshiba Tecra W50 Ultra HD 4K ▪ Telefon komórkowy na komputer stacjonarny
▪ sekcja witryny Warsztat domowy. Wybór artykułów ▪ artykuł Miltona Friedmana. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Co to jest katar sienny? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł na cieście. Opis pracy ▪ artykuł Systemy fotowoltaiczne z baterią. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Komentarze do artykułu: Анатолий Destylację oleju w aparatach destylacyjnych o działaniu okresowym rozpoczęli bracia Nobel w Baku, a udoskonalili je Inchik, Tavrizov i Dmitrij Mendelejew. Następnie, w 1885 r., VG Shukhov i F. A. Inchik opracowali nową metodę ciągłej destylacji w nieruchomych bateriach z kolumną destylacyjną (ten schemat jest błędnie wskazywany jako kraking oleju). Nigdzie i nigdy olej nie był poddawany pękaniu. W 1891 r. V. G. Shukhov wraz z S. P. Gavrilovem opatentował schemat termicznego krakingu nie ropy, ale produktów naftowych (patent nr 12926 z dnia 27 listopada 1891 r.). To najbardziej pomysłowy wynalazek Szuchowa, który został przechwycony przez Amerykanów i który wciąż dla nich pracuje. Ciężkie pozostałości, lekkie destylaty i gaz poddawane są krakingowi, który łączy się w ODDALNEJ KOMORIE REAKCJI, gdzie zachodzą głębokie przemiany ciężkich surowców w wyniku krakingu produktów lekkich destylatów i pirolizy gazu. Gaz i benzyna z tej unikalnej instalacji charakteryzują się wysoką wydajnością węglowodorów nienasyconych, w tym węglowodorów dienowych, które są surowcami petrochemicznymi. Krakingowa pozostałość trafia do destylacji próżniowej, olej napędowy do hydrorafinacji. Stany Zjednoczone starannie ukrywają schemat prostego i taniego procesu i w każdy możliwy sposób reklamują kraking katalityczny i hydrokraking, które znacznie przewyższają kraking Szuchowa zarówno pod względem operacyjnym, jak i zwłaszcza pod względem kosztów kapitałowych. A prymitywny VISBREKING, sztucznie wprowadzony do schematu naszych rafinerii, o wysokich kosztach eksploatacji ze względu na małe przebiegi i wysokie koksowanie, wygląda kompletnie upokarzająco.
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony