Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf

углеводороды. Одним из путей их утилизации является переработка в жидкие топлива или их компоненты.

Наиболее широко используют в процессах алкилирования газо­ образные углеводороды олефинового характера. Реакция алкилирова­ ния в этом случае сводится к присоединению олефинового углеводоро­ да к парафиновому или ароматическому с образованием насыщенной молекулы более высокого молекулярного веса.

В нефтеперерабатывающей промышленности осуществлены различ­ ные модификации процесса алкилирования как с целью получения изопарафинов, так и для производства алкилароматических углеводо­ родов. Наиболее распространены установки для алкилирования изо­ бутана олефинами (в основном бутиленами) с получением широкой бензиновой фракции — алкилата. Алкилат является высококачествен­ ным компонентом автомобильных бензинов. В качестве катализатора в реакциях алкилирования парафиновых углеводородов наиболее часто применяют серную кислоту и фтористый водород.

С помощью реакции алкилирования могут быть получены индиви­ дуальные углеводороды с высокими эксплуатационными свойствами (неогексан, диизопропил и др.).

При алкилировании бензола чистыми газообразными олефинами или олефинсодержащими газами в присуствии катализаторов образу­ ются алкилароматические углеводороды, среди которых преобладают моноалкилароматические.

При алкилировании бензола этиленом получают этилбензол, при алкилировании пропиленом — изопропилбензол (кумол). В промыш­ ленных условиях для алкилирования применяют газы крекинга или пиролиза, в состав которых входит смесь олефиновых углеводородов. При таком процессе образуется смесь алкилированных ароматических углеводородов, которая получила название алкилбензол. Состав алкилбензола разнообразен и зависит от состава газов, взятых на алки­ лирование.

Кроме алкилирования, в процессах переработки газов используют реакцию полимеризации.

Полимеризацией называют химическую реакцию соединения двух или большего числа одинаковых молекул в одну более крупную молекулу. При этом отщепления каких-либо атомов от молекул, вступающих в реакцию, не происходит.

В реакции полимеризации способны участвовать лишь непредель­ ные углеводороды, поэтому сырьем для промышленной полимеризации служат заводские газы, богатые олифеновыми углеводородами. Про­ цесс полимеризации используют для получения полимербензина — продукта полимеризации фракции, содержащей углеводороды с тремя и четырьмя, иногда с тремя, четырьмя и пятью атомами углерода в мо­ лекуле. Наиболее распространенным катализатором реакции поли­ меризации является фосфорная кислота.

Продукты переработки нефти, прежде чем пойти на приготовле­ ние товарных топлив и масел, проходят специальную очистку.

13

§ 2. ОЧИСТКА ТОПЛИВ И МАСЕЛ

I' Выбор того или иного метода очистки зависит от исходного качества очищаемого продукта и от требований к эксплуатационным свойствам тех товарных топлив и масел, которые необходимо получить в резуль­ тате очистки. Качество топлив и масел в значительной степени опре­ деляется способами и глубиной их очистки.

Очистка щелочью применяется для удаления из нефтяных дистиллятов кислых кислородных соединений (нефтяных кислот, фе­ нолов), некоторых сернистых соединений (сероводорода, меркаптанов, элементарной серы), а также для нейтрализации серной кислоты и продуктов ее взаимодействия с углеводородами (сульфокислот, эфиров серной кислоты), остающихся в нефтепродукте после его сернокислотной очистки.

При добавлении щелочи в очищаемый нефтепродукт происходят следующие реакции:

RCOOH + NaOH -> RCOONa +■ Н20

ROH + NaOH -> RONa + Н20

фенолы феноляты

Образующиеся вещества растворимы в воде и удаляются из нефте­ продукта вместе с водным раствором щелочи. Кроме того, остатки про­ дуктов, образовавшихся при очистке, и оставшиеся следы щелочи уда­ ляют из нефтепродуктов последующей водной промывкой.

Обработка водными растворами щелочи в нашей стране является наиболее распространенным видом очистки нефтепродуктов. Ее исполь­ зуют при производстве автомобильных бензинов, дизельных топлив и некоторых видов масел.

Очистка серной кислотой применяется для удаления непредельных углеводородов, смолистых, азотистых и сернистых соединений. Серно­ кислотную очистку применяют только при производстве масел. Топ­ ливные дистилляты очистке серной кислоты не подвергаются.

Для очистки масел используют серную кислоту крепостью 92— 96%. Такая кислота реагирует с асфальтосмолистыми веществами мас-

... и теми непредельными углеводородами, которые в небольшом коли­ честве образуются в процессах выделения масляных фракций. После обработки серной кислотой очищенное масло отделяют от густой смолистой массы (кислого гудрона), обрабатывают щелочью и промыва­ ют водой. Расход серной кислоты для очистки зависит от качества неф­ тяного дистиллята и иногда достигает 15—25% от количества масла.

14

Очистка при помощи растворителей (селективная очистка) основа­ на на различной растворяющей способности некоторых веществ в отно­ шении углеводородов различного строения и неуглеводородных при­ месей. Ее применяют только для очистки масел, при этом извлекают такие нежелательные элементы, как асфальтосмолистые вещества, полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями, часть сернистых соединений, непредельные углеводороды и т. д.

Эффективность такой очистки зависит от качества применяемого растворителя. Растворитель должен как можно более полно извлекать и растворять в себе нежелательные компоненты и как можно меньше затрагивать основные полезные углеводороды масла. Это свойство растворителя называют избирательностью или селективностью, а сам процесс — селективной очисткой.

При промышленном производстве масел наиболее широкое приме­ нение в качестве селективных растворителей получили фенол, фур­ фурол, крезолы и некоторые другие вещества. В некоторых случаях используют растворители, состоящие из двух компонентов и более.

После селективной очистки получают очищенное масло, назы­ ваемое рафинатом, и раствор извлеченных из масла веществ в селек­ тивном растворителе, который принято называть экстрактом. После удаления селиктивного растворителя экстракт на многих заводах используют в качестве добавки в трансмиссионные масла, а рафинат идет на приготовление масел.

При получении высококачественных масел из тяжелых остатков типа полугудронов и гудронов перед селективной очисткой применяют процесс деасфальтизации. Сущность процесса деасфальтизации состо­ ит в том, что некоторые растворители способны вызывать осаждение асфальтосмолистых веществ при растворении основной массы высоко­ молекулярных углеводородов. В качестве такого растворителя наи­ большее распространение в промышленности получил пропан. Пропан при температуре 40—60° С хорошо растворяет углеводороды и очень слабо асфальтосмолистые вещества. Последние осаждаются при добав­ лении пропана в виде вязкого осадка. После отделения осадка пропан из масла легко отгоняется. Процесс деасфальтизации ведут при добав­ лении шести —восьми частей пропана на одну часть масла, при этом да­ же из высоковязких остатков смолистых нефтей удается получить около 50—60% хорошего остаточного масла.

В промышленных условиях иногда применяют совмещенный про­ цесс деасфальтизации и селективной очистки. При этом используют пропан, растворяющий желательные компоненты масел, и смесь фе­ нола и крезола для растворения нежелательных компонентов.

Депарафинизация. В высококипящих фракциях некоторых нефтей содержится большое количество углеводородов, которые при охлажде­ нии переходят в кристаллическое состояние. Образующаяся при этом кристаллическая решетка вызывает общую потерю подвижности неф­ тепродукта, или, как принято говорить, приводит к застыванию неф­ тепродукта. В дизельных фракциях к таким углеводородам относятся парафиновые углеводороды нормального строения, в масляных фрак­ циях, кроме парафиновых углеводородов (парафины и церезины),

15

кристаллизуются и циклические углеводороды с длинными боковыми цепями нормального или слаборазветвленного строения.

Процесс удаления из нефтепродуктов углеводородов с высокой тем­ пературой застывания называют депарафинизацией. Депарафинизацию в промышленности применяют при производстве дизельных топлив

и масел.

Депарафинизация масел основана на их охлаждении до низкой тем­ пературы с последующим отделением твердых кристаллов парафина

ицерезина на специальных фильтр-прессах. Так как при низких тем­ пературах вязкость масла становится очень большой, что затрудняет

иобразование кристаллов и их отделение от масла, то на практике охлаждают не чистое масло, а раствор его в каком-либо маловязком растворителе. Для этой цели применяют: жидкий пропан, смесь аце­ тона или метилэтилкетона (МЭК) с бензолом и толуолом, смесь ди­ хлорэтана с бензином и др. Процесс депарафинизации состоит из-сме- шения масла с растворителем, небольшого нагрева раствора (до 50— 70° С), постепенного охлаждения его до температуры примерно—30е С, отделения твердых углеводородов путем фильтрации охлажденного раствора, отгонки растворителя от депарафинизированного масла.

Впоследние годы получила распространение депарафинизация неф­ тепродуктов карбамидом (мочевиной) без применения холода. Этот метод основан на свойстве карбамида образовывать комплексные сое­ динения с парафиновыми углеводородами. Процесс депарафинизации

вэтом случае состоит из обработки нефтепродуктов карбамидом,

отделения образовавшихся комплексов от остальных углеводородов, разложения комплексных соединений и регенерацией карбамида и растворителей.

Применение карбамида дает больший эффект при депарафинизации газойле-соляровых дистиллятов, чем масляных дистиллятов. В связи с этим карбамидная депарафинизация находит все большее применение при производстве дизельных топлив зимних сортов.

Адсорбционная очистка. Некоторые высокопористые вещества обла­ дают способностью удерживать на поверхности нежелательные приме­ си, содержащиеся в нефтепродуктах. Такие вещества называют ад­ сорбентами, а способ очистки — адсорбционным.

Адсорбционная очистка получила наибольшее распространение при производстве масел. В масляном производстве в качестве адсорбентов используют отбеливающие земли — зикеевскую землю, гумбрин, нальчикии, саратовскую опоку и др. Отбеливающие земли эффективно ад­ сорбируют высокомолекулярные смолистые вещества и нафтеновые кислоты. Обработка масел адсорбентами чаще всего применяется для их доочистки от нежелательных компонентов и остатков реагентов от других видов очистки. В этом случае отбеливающие земли адсорбиру­ ют из масел соли нафтеновых кислот и сульфокислот, кислые гудроны, остатки селективных растворителей, серной кислоты и т. д.

Масла отбеливающими землями в заводских условиях очищают чаще всего контактным способом. Масло смешивают с отбеливающей землей тонкого помола, нагревают и затем отработанную землю отде­ ляют от масла фильтрованием.

19