Cracking je 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 krakování, rafinerie pomáhají nejen v benzínu, ale iv dalších petrochemických produktech, které jsou nezbytné v moderním životě. Zajímavým příběhem je původ tohoto způsobu rafinace ropy. Vynálezce tohoto procesu a instalace je považován za ruského vědce a instalace tohoto procesu je velmi jednoduchá a velmi srozumitelná i osobě, která chemii nerozumí.

Co je prasknutí?

Proč je tzv. Cracking tzv. Toto slovo pochází z anglického prasknutí, 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 jsou v důsledku tohoto procesu vyráběny produkty potřebné pro použití v chemickém a petrochemickém průmyslu.

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

Vynález Shukova

Krakování ropy, její historie začíná v roce 1891. Pak inženýr Shukhov VG. A jeho kolega Gavrilov SP Vynalezl průmyslový závod 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 čtvrtině století, byly Shukhovovy technické řešení použity jako základ průmyslového crackeru ve Spojených státech. A v Sovětském svazu se první takové instalace v průmyslovém měřítku začaly vyrábět a vyrábět v závodě Sovetskiy Cracking v roce 1934. Tato továrna byla umístěna v Baku.

Cesta angličtiny chemik Barton

Na počátku dvacátého století byl neocenitelným přínosem pro petrochemický průmysl anglický Barton, který hledal způsoby a řešení pro získání benzinu z ropy. Byl nalezen naprosto dokonalý způsob, tedy reakce praskání, která vedla k největšímu počtu lehkých frakcí benzinu. Před tím 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 Bartonova metoda používána v průmyslových podmínkách, a jen o čtyři roky později 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 parními látkami. Hlavním úkolem anglického lékáren proto bylo zabránit varu a odpařování oleje. Začal celý proces pod vysokým tlakem.

Krakování

Zařízení Burton sestávalo z několika prvků, včetně kotle pracujícího pod vysokým tlakem. Byla vyrobena z poměrně hutné oceli, byla umístěna nad pecí, která byla zase vybavena kouřovodem. Byl směrován 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 topným olejem. Postupně byl topný olej ohříván pecí. Když teplota dosáhla sto třicet stupňů, voda v ní byla odpařena (odpařena). Projíždějící potrubím a chlazením se tato voda dostala do sběrné nádrže a odtud přes potrubí šla dolů. 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 zbavil vody a plynů, byl olej připraven k následnému praskání. Kamna se roztavila silněji, její teplota a kotel se pomalu zvedly, dokud nedosáhly 345 stupňů. V této době došlo k odpaření lehkých uhlovodíků. Projíždějící potrubím do chladiče zůstaly v plynném stavu, na rozdíl od vodní páry. Jakmile byly v sběrné nádrži, tyto uhlovodíky následovaly potrubí, když byl výfukový ventil uzavřen a zabránil jim, aby opustili příkop. Vrátili se přes trubku znovu do kontejneru a pak se znova zopakovali, aniž našli cestu.

Proto se časem staly stále více a více. Výsledkem byl rostoucí tlak v systému. Když tento tlak dosáhl pět atmosfér, lehké uhlovodíky se již nemohly vypařovat z kotle. Uhlovodíky, stlačení, udržovaly jednotný tlak v kotli, potrubí, sběrné nádrži a lednici. Současně se rozštěpení těžkých uhlovodíků začalo kvůli vysoké teplotě. V důsledku toho se změnily na benzin, tedy na lehký uhlovodík. Jeho tvorba začala probíhat asi 250 stupňů, lehké uhlovodíky během oddělování odpařovaly, vytvářely kondenzát v chladicí komoře a shromažďovaly se v sběrné nádrži. Poté potrubím proudil benzín do připravených nádrží, ve kterých byl tlak spuštěn. Tento tlak usnadnil odstraňování plynných prvků. Po uplynutí doby byly tyto plyny odstraněny a hotový benzín byl nalit do nezbytných nádrží nebo nádrží.

Čím více se lehčí uhlovodíky odpařují, tím je pružnější a odolnější vůči 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 do tohoto kompresoru, tlak v něm byl menší. Současně bylo potrubí vedoucí k benzinu zablokováno, aby odpojilo jeho spojení s elektrárnou. Dalšími kroky bylo čekat, až se kotel ochladí a vypustí jej. Pro následné použití byl kotel vyčištěn z usazenin koksu a mohl by být proveden nový proces krakování.

Rafinace ropy a Barton instalace

Mělo by být poznamenáno, že vědci již dlouho věděli, že možnost rozštěpení ropy, tedy praskání alkanu. Nepoužívala se však v konvenční destilaci, 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 etapa v celém průmyslu rafinace ropy. Právě tato metoda anglického chemiků umožnila dosáhnout vyššího výsledku získání benzinu. Výtěžek tohoto produktu rafinace ropy, stejně jako jiných aromatických uhlovodíků, se několikrát zvýšil.

Potřeba praskání

Na počátku dvacátého století byl benzín, můžete říci, zbytečným produktem rafinace ropy. Na tomto typu paliva bylo v této době velmi malá motorová doprava, takže palivo nebylo požadováno. Ale v průběhu času, loďstvo zemí se neustále rozrostlo, a potřeboval benzín. Teprve v prvních deseti až dvanácti letech dvacátého století se zvýšila potřeba benzínu o 115krát!

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

O něco později bylo zjištěno, že krakování ropných produktů může být prováděno nejen na topném oleji nebo naftovém oleji. Jako surovina byla také 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 vyrobený krakováním si zachoval určité uhlovodíky, které jsou během běžné destilace spáleny. Tyto látky, při použití v motorech s vnitřním spalováním, se mohly zapálit a spálit hladce, a proto motory pracovaly 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 praskáním. V ostatních případech je tento proces možný nejen s pomocí vysoké teploty, ale také s přídavkem katalyzátorů. Takový proces se nazývá katalytický.

S použitím posledního způsobu zpracování výrobci dostávají vysoko oktanový benzín.

Předpokládá se, že tento druh je nejdůležitějším procesem, který zajišťuje nejhlubší a nejkvalitnější zpracování oleje. Instalace katalytického krakování, zavedená do průmyslu v třicátých letech minulého století, umožnila výrobcům získat nepochybné výhody pro celý proces. Jedná se o provozní flexibilitu, poměrně snadné vyrovnání s jinými procesy (deasfaltování, hydrogenace, alkylace atd.). Díky této všestrannosti lze vysvětlit významný 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 se nastavuje odlišně a závisí přímo na obsahu kovu. Tento index je navíc ovlivněn také 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.

U některých společností známých na trhu rafinace ropy existuje několik procesů, které provádí, při kterých dochází k praskání těžkých frakcí. Mohou být koksovány na šest až osm procent palivového oleje. Kromě toho mohou být suroviny zbytky hydrokrakování. Nejpravděpodobnější, vzácná a lze říci, že exotická surovina je rozlitý topný olej. Podobná instalace (milisekundová technologie) je k dispozici v Běloruské republice v rafinérii Mozyr Oil.

Doslova až do nedávné doby, kdy se používá katalytické krakování ropných produktů, byl použit amorfní kulový katalyzátor. Byl to míček tři pět milimetrů. Nyní se pro tento účel používají krakování katalyzátorů s objemem ne více než 60-80 μm (mikrosférický katalyzátor obsahující zeolit). Jsou složeny ze zeolitového prvku, který se nachází na hlinito-silikátové matrici.

Tepelná metoda

Jako obvykle se tepelné krakování používá pro zpracování ropných produktů, jestliže je nutné získat produkt s nižší molekulovou hmotností. Mezi takové patří například nenasycené uhlovodíky, ropný koks, lehká motorová paliva.

Směr této metody zpracování oleje závisí na molekulové hmotnosti a povaze surovin, a také přímo na podmínkách, za kterých dochází k praskání. To potvrdili chemici v průběhu času. Jedním 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 vlastností sekundárních reakcí, které, jak bylo zmíněno výše, zahrnují polymeraci a kondenzaci, které jsou doprovázeny praskáním. Reakční rovnice pro tepelný proces je následující: C20H42 = C10H20 + C10H22. Účinek je na výsledek 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. Oxidativní krakování prováděné s použitím kyslíku. Používá se při výrobě a elektrických praskáních. Tímto způsobem výrobci dostanou acetylen průchod elektřinou metanem.