В корзине 0 товаров на сумму 0

Крекинг

В одной из прошлых статей из цикла «Химия для жизни», мы рассматривали процесс перегонки нефти – самую первую стадию обработки той чёрной вязкой субстанции, которая затем попадает нам в бак.

Перегонкой нефть делится на фракции, смеси различного, но близкого химического состава с более-менее однородными физическими параметрами. Некоторые из них можно использовать непосредственно после конденсации, те же бензин и керосин. Но к сожалению далеко не все.

Начать нужно с того, что нефти разных месторождений имеют различный состав. Какие-то богаты лёгкими фракцими, какие-то – тяжёлыми. Где-то в нефти много серы, где-то в составе много непредельных углеводородов, а то и вообще ароматических. Все нефти разные. Но вот количество целевых продуктов, которые мы хотим получить из них – весьма ограничено.

Давайте рассмотрим для примеру гипотетический НПЗ, перерабатывающий нефть… Ну, пусть будет N-ского месторождения. Эта нефть имеет строго определённый матушкой-природой и геологией состав, изменить его человек не может. Поступила эта нефть в перегонный аппарат, после которого на выходе мы имеем цистерны с готовым продуктом – фракциями. Что делать с ними дальше?

Экономика подсказывает, что их надо продать. Давайте попробуем.

Наибольшую ценность в наши дни имеет бензин – самый массовый продукт, получаемый из нефти. Его продадим сразу, оторвут с руками. Хорошо разойдётся дизтопливо, то есть соряра, хотя количественно мир потребляет его меньше. Но если нефть месторождения тяжёлая, то мы наоборот, будем получать ее больше, нежели бензина, а значит, торговать с дисконтом, снижать цену. Так же худо-бедно продадим керосин – тоже заберут, хотя и без рук и ног. Количество двигателей, его использующих, на порядки меньше, чем потребителей бензина, и по массе его требуется также гораздо меньше, что, несомненно, автоматически сказывается на цене.

Растворители

А что делать с промежуточными фракциями – лигроином, петролейной, гудроном? Какое-то количество заберут нефтехимики, что-то очистят и используют как растворители,  что-то пойдёт на сжигание на самом НПЗ… Но весь объём этих фракций миру просто не требуется. Миру бензин подавай.

Ещё снизить цену? Допустим. Но даже по низкой цене продали что смогли, и ещё осталось. Куда девать? Продавать по цене мазута, только для топок? Ценнейшие углеводороды, с трудом добытые из земли?

Да и взять тот же мазут. Энергетическая ценность гораздо выше, чем у бензина. Есть такая зависимость, чем длиннее углеводородная цепочка, тем больше энергии выделится при сгорании, так что получается, что мазут самый ценный, самый дорогой… А мы его в топку! Или гудрон. Битум. Куда девать битум? А в тяжёлой нефти его много! Асфальтировать дороги? Запросто, особенно если учесть, что цена на него по вышеуказанным причинам упадёт. Ну, заасфальтировали мы все дороги области. И соседние области. И даже всю страну (ну, давайте помечтаем, это же фантазия). А он, зараза, после перегонки образуется и образуется, новый и новый.

А давайте поля асфальтировать! Чтоб колхозные трактора по ним легче передвигались!

…А бензина не хватает. Машины стоят. Люди переходят к лошадиной тяге – она дешевле. Ибо с перегонкой так обстоят дела не только на нашем НПЗ, так везде – ведь человечество по условиям фантазии не умеет перерабатывать нефть дальше…

Вот эту проблему и решает процесс, названный химиками прошлого века словом «крекинг». Суть его в том, что длинная цепочка углеводорода в тяжёлых фракциях расщепляется на две более короткие молекулы. А короткие – значит лёгкие. А лёгкие – значит товарные, которые нужны, которые легко продать.

 

Термический крекинг, то есть разложение нефти под действием температуры, обнаружили и начали использовать ещё в середине 19го века. Установки для оного процесса были простыми – мазут нагревали без доступа воздуха до 440-550 градусов. Лёгкие пары создавали в замкнутом пространстве давление до 5 атмосфер, и в таких условиях происходило расщепление мазута на более лёгкие фракции. В итоге получали в основном керосин. Лёгкие фракции, бензин и прочее, после охлаждения сжигали – они в те годы просто не были востребованы.

В начале 20 века в нефтепереработке произошёл бум, связаный с тем, что в жизнь человечества ворвался автотранспорт. Теперь уже бензин стал целевым продуктом - за первые двенадцать лет прошлого века его потребление выросло в 115 раз. Установки крекинга росли, как грбы после дождя, и тут выяснилась ещё одна немаловажная деталь - полученный крекингом бензин обладал лучшим качеством по сравнению с прямогонным. Автотранспорт на нем работал дольше и меньше ломался. Почему? Потому, что в таком топливе сохранялись некоторые виды углеводородов, которые при обычной перегонке просто сгорали.

Однако при увеличении масштабов производства, на свет «вылезли» новые проблемы. Да, нефть под действием температуры разлагается… Но контролировать количество и качество продуктов тем не менее затруднительно. Нельзя по желанию взять и получить то-то и то-то из того-то и того-то, можно только приблизительно предположить, каков будет выход из такого-то сырья.То есть нельзя взять мазут и гудрон и получить чистый бензин.

А ведь хочется!

Для химиков нет слово «невозможно», и они начали искать. И обнаружили, что если процесс проводить на определённых катализаторах, можно гораздо более уверенно управлять процессом. То есть повышать или понижать количество той или иной фракции по своему выбору. То есть катализатор повышает селективность процесса.

А раз повысилась селективность – значит, мы можем повысить выход узкого диапазона ценнейших веществ, то есть повысить качество отовой продукции. Да того же бензина. Именно этим способом, каталитическим крекингом, и получают бензин с высоким октановым числом. Только  такой процесс позволяет обеспечить наибольшую глубину   нефтепереработки. Первые установки каталитического крекинга стали появляться в промышленности в 30-х годах двадцатого столетия, и сразу доказали несомненные преимущества.

1