Топливная промышленность

Топлива, получаемые в результате переработки нефти, имеют решающее значение для всех аспектов современного индустриального общества. Нефть необходима для функционирования многих отраслей промышленности, а также играет роль очень важного геополитического фактора. Так же, как и природный газ, она принадлежит к натуральным углеводородам, месторождения которых встречаются в разных уголках мира. Это сырье перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах в разные продукты, такие как:

a) Сжиженный газ (LPG)

b) Моторные топлива (бензин, керосин, дизельное топливо)

c) Топливные масла

d) Дорожный и промышленный асфальт

e) Углеводородное сырье для синтеза других продуктов

f) Нефтяной кокс

g) Твердые нефтяные углеводороды (напр. парафин)

Кроме того, продукты топливной промышленности выступают в качестве сырья для получения разных химических продуктов, в том числе лекарственных препаратов (парафин, получаемый из тяжелых фракций нефти, используется в качестве слабительного), искусственных удобрений (фенол применяют для производства средств защиты растений), растворителей (экстракционный бензин и ацетон) и пластмасс (полиолефины).

Процессы переработки нефти

В промышленности более 90% нефти перерабатывают в бензин, масла и асфальт. Огромное значение в этом процессе имеет раствор гидроксида натрия, т.е. натровый щелок. Он используется для удаления примесей, таких как соединения серы и диоксид углерода. Их удаление является ключевым этапом процесса переработки нефти, необходимым для соблюдения требований законодательства, касающихся содержания этих соединений. Натровый щелок используется также во время рафинирования конечных продуктов, полученных в результате переработки нефти. Выделяют несколько основных процессов ее переработки:

a) Дистилляция – процесс, основанный на разделении нефти на фракции с разными температурными интервалами выкипания. Таким образом получают несколько видов сырья, таких как: сухой и мокрый газ, бензин, керосин, дизельное топливо, мазут или же гудрон.

b) Каталитический крекинг – заключается в разделении тяжелых фракций нефти с целью получения более легких фракций под действием катализатора (в основном цеолитов). Таким путем получают относительно большое количество бензина высокого качества.

c) Каталитический риформинг – основан на каталитической переработке низкооктанового бензина в бензин с высоким октановым числом в присутствии платинового катализатора. Основными продуктами риформинга являются: водород, рафинерный газ, сжиженный нефтяной газ (LPG), изо- и н-бутан.

d) Гидрокрекинг – заключается в каталитической переработке тяжелых фракций нефти,
а также мазута и гудрона под давлением водорода в более легкие топлива. Таким путем получают фракции бензина, керосина и дизельного топлива.

e) Пиролиз – процесс, основанный на разложении тяжелых фракций нефти в присутствии водяного пара. Таким образом получают пиролитический бензин, масло и смолу.

f) Алкилация – заключается в реакции олефинов с изобутаном, в результате чего образуются изопарафины с более высокой молекулярной массой и октановым числом. Этот процесс включает в себя реакцию, проводимую при низкой температуре
и в присутствии катализатора. Наиболее широко используемым катализатором является серная кислота. В Группе PCC серную кислоту получают контактным методом, что позволяет достичь очень высокой чистоты продукта. Таким путем полученная серная кислота может быть использована в процессах очистки масел, керосина, парафина и осушения газов.

Виды топлива

Топлива можно разделить в зависимости от их происхождения (натуральные и искусственные), теплотворную способность (высоко- и низкокалорийные), а также от агрегатного состояния (жидкие, газообразные и твердые). Каждый тип характеризуется своими свойствами
и областью применения.

Жидкое топливо – бензин

К наиболее важным видам жидкого топлива, получаемого из нефти, относятся: бензин, керосин, дизельное топливо и топливные масла. Бензин – это фракция нефти, которая кипит при температуре примерно от 40 до 200oC. Это топливо используется в основном для приведения в движение двигателей с искровым зажиганием. Может также выполнять роль растворителя (напр. экстракционный бензин). Бензин состоит в основном из алифатических углеводородов, содержит также некоторое количество ароматических и ненасыщенных углеводородов. Основными характеристиками бензина являются: октановое число (т.е. сопротивление детонационному горению), способность создавать горючие смеси, а также склонность к образованию смолистых отложений. Выделяют несколько типов бензина:

a) Свинцовый бензин – этилированный. Применялся до середины 80-х годов. Содержал
в себе тетраэтилсвинец, который при сгорании в двигателе приводил к образованию токсичных оксидов свинца

b) Бензин 95 – более дешевая разновидность неэтилированного бензина, октановое число которого составляет 95.

c) Бензин 98 – более дорогая разновидность бензина с октановым числом 98.

Для того, чтобы бензин стал коммерческим продуктом, необходимо также введение в его состав целого ряда присадок, задачей которых является предотвращение неблагоприятных и нежелательных явлений при хранении, эксплуатации и транспортировке топлива.

Присадки в бензин

К самым важным присадкам для бензина относятся ингибиторы окисления. Ввиду того, что бензин, как продукт, представляет собой смесь углеводородов, то во время хранения он может подвергаться процессу окисления. Это приводит к ухудшению свойств топлива из-за снижения его октанового числа. Как правило, в состав ингибиторов окисления входят ароматические амины и фенолы.

Следующей группой добавляемых веществ являются деактиваторы металлов. Их задача состоит в поддержке ингибиторов окисления путем противодействия каталитическому воздействию металлов на реакции окисления бензина. Их действие заключается в образовании защитных слоев на поверхности металлов.

Необходимыми присадками являются также диспергирующе-эмульгирующие соединения, задачей которых является поддержание отложений и продуктов коррозии в дисперсном состоянии. Группой продуктов, которые могут выполнять такие функции, являются ROKAmer-ы. Эти продукты относятся к группе неионогенных ПАВ типа блок-сополимеров окиси этилена и пропилена. Эта особенность отличает группу продуктов серии ROKAmer на фоне других неионогенных ПАВ и определяет их антипенные свойства.

Еще одну группу присадок создают смазочные вещества. Они предотвращают быстрый износ элементов топливного насоса, который требует соответствующей смазки. Примерами таких соединений могут быть, напр.: карбоновые кислоты, сложные эфиры или же амины. Вода из бензина удаляется с помощью деэмульгаторов, благодаря чему выделяется как отдельная фаза в баке. Это особенно важно, например, при перекачивании топлива. Для противодействия этому явлению применяются именно присадки, называемые деэмульгаторами.

Большинство установок в нефтяной промышленности изготовлено из стали, что в присутствии воды может привести к их коррозии и, как следствие, к опасности разгерметизации и утечки. Поэтому, в рамках противодействия, используют ингибиторы коррозии. Они взаимодействуют с поверхностью металла, образуя защитный барьер, тем самым предотвращая воздействие агрессивных факторов. Обычно это соединения, основанные на аминах, амидах или же аммонийных солях.

Последней, однако не менее важной, особенностью современных бензиновых двигателей является их способность поддержания в чистоте топливной системы (в частности, впускного коллектора) и камеры сгорания двигателя. Для этого используют облагораживающие присадки, называемые детергентами. Для этой цели прекрасно подойдет продукт Группы PCC Petrotex DF30. Это желтая маслянистая жидкость, применяемая в качестве компонента диспергирующих, а также эмульгирующих композиций. Наиболее важной особенностью этого продукта являются его моющие способности. Petrotex DF30 в основном используется в качестве моющего средства для очистки впускных и выпускных клапанов цилиндров.
В качестве добавки для приготовления средств, чистящих топливную систему, идеально подходит также додецилфенол. Это густая, вязкая жидкость с желтым оттенком и запахом фенола. Додецилфенол используется для производства пропоксилатов, составляющих синтетические компоненты пакетов присадок в топливо.

Жидкое топливо – дизельное топливо

Дизельное топливо – это топливо, предназначенное в основном для дизельных двигателей, работающих по принципу самовоспламенения. Оно представляет собой смесь парафиновых, нафталиновых и ароматических углеводородов, выделенных из нефти в процессе перегонки. Это фракция нефти, кипящая при температуре 180-350oC. Важнейшими параметрами этого жидкого топлива являются: вязкость (распыление), устойчивость к самовозгоранию (цетановое число) и температура затвердевания, а также содержание серы. Из-за того, что дистилляты дизельного топлива имеют большое содержание соединений серы, необходимо их удаление путем гидрорафинирования.

Присадки для дизельного топлива

В настоящее время используемое дизельное топливо требует применения разных облагораживающих присадок. Большинство из них выполняет похожие функции, как те, предназначенные для бензина. Однако, ключевым в случае дизельного топлива является использование антипенных и антиэлектростатических присадок, а также модификаторов, повышающих цетановое число.

Противопенные модификаторы имеют задачу предотвращать образование пены во время подготовки топлива и наполнения баков. Некоторые виды дизельного топлива имеют также тенденцию к пенообразованию в процессе перекачки, что мешает процессу наполнения бака, приводя к утечкам. Для этой цели отлично подойдут продукты серии ROKamer. Это противопенные средства, которые могут быть использованы в очень широком диапазоне температур. Кроме того, продукты серии ROKAmer характеризуются очень хорошими обезжиривающими свойствами и способностью снижать поверхностное натяжение между жидкостью и воздухом. Таким образом, они улучшают дренаж пены, приводя в результате к ее уменьшению.

Антиэлектростатические присадки предназначены для повышения электропроводимости дизельного топлива, тем самым снижая пожароопасность. Как правило, с этой целью применяют сополимеры олефинов и акрилонитрила в сочетании с полиаминами.

Следующей группой модификаторов являются присадки, повышающие цетановое число. Их задачей является сокращение времени задержки воспламенения и увеличение скорости сгорания. Самыми популярными из них являются 2-этилгексил нитрат (EHN) и ди-трет-бутил пероксид (DTBP).

Важной группой присадок являются также маркеры. Их роль заключается в облегчении идентификации вида топлива. Для того, чтобы отличить дизельное топливо от топливного масла вводят азопроизводные соединения, которые окрашивают топливо в соответствующий цвет. В последнее время очень популярными стали также ароматизирующие присадки, которые применяют там, где запах масла или бензина слишком обременителен. Роль таких модификаторов запаха могут выполнять, напр. сложные эфиры или же терпены.

Жидкое топливо – керосин

Керосин – это топливо, используемое в очень больших количествах, в основном, в авиации в реактивных или же турбовинтовых двигателях. Его используют также в качестве растворителя и компонента косметических составов. Ввиду того, что он имеет низкое октановое и цетановое числа, не может быть использован в двигателях с искровым зажиганием (бензиновые двигатели), а также работающих по принципу самовоспламенения (дизельные двигатели). Керосин является жидкой фракцией нефти, кипящей при температуре примерно 170-250oC. Его производство относительно дешево. Керосин образуется в основном в процессе ректификации нефти. Как правило, для этого типа топлива не применяют присадки и облагораживающие процессы, такие как, например, в случае производства бензина и дизельного топлива. Керосин перерабатывают также в бензин и другие продукты в процессах крекинга и реформинга.

Жидкое топливо – биодизель (биодизельное топливо)

Биодизель – это возобновляемая альтернатива нефтепроизводному дизельному топливу. Его получают из масел растительного или же животного происхождения. Под названием биодизель, как правило, скрываются чистые метиловые эфиры жирных кислот или их этиловые эфиры жирных кислот. Биодизельным топливом часто называют также топливные смеси с дизельным топливом. Их применяют для получения топлива, обеспечивающего лучшие условия работы двигателя. Чистый биодизель негативно влияет на резиновые шланги и топливопроводы. Кроме того, его вязкость сильно меняется во время роста температуры, что может потребовать использования дополнительного радиатора для биодизеля. Еще одним недостатком этого вида топлива является осаждение шлама при низкой температуре, что приводит к засорению фильтров и других элементов двигателя при эксплуатации в зимних условиях. Конечно, биодизель имеет и ряд преимуществ. Прежде всего, он не отравляет воздух соединениями серы, биоразлагаем, не увеличивает концентрацию CO2 в атмосфере, а его производство позволяет на освоение необрабатываемых до сих пор сельскохозяйственных земель.

Присадки для биодизельного топлива

Высококачественные многофункциональные присадки для дизельного топлива позволяют ограничить многие проблемы, связанные со смесями биодизельного топлива, такие как коррозия топливной системы, разделение воды и повышенное вспенивание топлива. С этой целью применяют очень похожие модификаторы, как те, которые добавляют к дизельному топливу. Ключевым и часто вызывающим опасения вопросом использования биодизеля является его влияние на чистоту форсунок и возможность их серьезного закоксовывания, а также загрязнения форсунок. С этой предотвращения этой проблемы применяют средства, называемые диспергаторами. Группа PCC имеет в своем ассортименте серию ROKAcet, продукты которой могут выполнять роль диспергаторов. ROKAcet – это средства общего применения, которые с успехом могут быть использованы в разных промышленных областях.

Смешивание биодизеля с обычными дизельными топливами может дополнительно ухудшить его пенящиеся свойства. Это особенно обременительно во время, например, заправки бака топливом на азс. Чтобы предотвратить это явление, применяют антипенные присадки
в топливо. В этой роли прекрасно подойдут, упомянутые ранее, продукты серии ROKAmer.

0 Буфер обмена