2. Деструктивная переработка нефти и нефтепродуктов (крекинг)

Для увеличения выхода авиатоплив используется более совершенная (по сравнению с прямой перегонкой) технология переработки нефти, а также химические превращения высококипящих фракций нефти в дефицитные фракции.

Такими методами являются термический крекинг, каталитический крекинг, риформинг, гидрокрекинг.

Крекингом принято называть процесс расщепления высокомолекулярных углеводородов, находящихся в тяжелых фракциях нефти, на более легкие под действием температуры, давления и катализаторов.

Термический крекинг осуществляется при нагревании мазута до температуры 500⁰С и давлении 40..50 атм. Продуктами крекинга является крекинг-бензин, выход которого достигает от 30 до 70%. Крекинг легкого сырья (керосина, газойля) проводится с целью получения высокооктановых бензинов.

Каталитический крекинг отличается от термического тем, что в этом случае процесс расщепления протекает с участием различных катализаторов, которые ускоряют и направляют ход реакции, снижают температуру и давление процесса.

Промышленный каталитический крекинг проводят на 50…70⁰С ниже термического, при более низком давлении (2..3 атм.) и только в паровой фазе. В качестве катализаторов применяют дешевые алюмосиликаты (4SiO₂*Al₂O₃*H₂O), силикаты магния и другие, способствующие расщеплению. Чтобы катализировать изомеризацию, циклизацию и дегидрирование к кислым катализаторам добавляют окисные катализаторы некоторых металлов (Al,Mo,Cr). Эти же катализаторы способствуют превращению серосодержащих соединений в сероводород.

Каталитический крекинг, протекающий с применение платиновых и окисных катализаторов, носит название риформинга.

Риформинг используют для облагораживания низкооктановых бензинов. В процессе риформинга парафины изомеризуются и частично расщепляются. Побочным продуктом является водород.

Разновидностью риформинга являются гидроформинг и платформинг.

Гидроформинг представляет собой каталитический крекинг с присутствием водорода под давление 20…35 атм., при температуре 430…530⁰С, на окисных катализаторах. Гидроформинг применяется для улучшения антидетонационных свойств бензинов и лигроинов.

Платформинг заключается в обработке бензиновых фракций водородом над платино-глинозёмными катализаторами при температуре 500⁰С и давлении водорода 50 атм. При этом высшие парафины изомеризуются и расщепляются. Нормальные парафины превращаются в ароматические соединения, а все серосодержащие соединения восстанавливаются до сероводорода. Октановое число бензинов повышается до 80.

Гидрокрекинг заключается в обработке тяжелых остатков прямой перегонки с температурой выкипания 350…600⁰С водородом при давлении 110 атм., температуре 400⁰С с применение комбинированных катализаторов (алюмо-никель-молибденовый, алюмо-кобальт-молибденовый). Этот процесс является наиболее прогрессивным для получения реактивных топлив и позволяет получать до 80…90% топлива от исходного сырья.

3. Методы очистки топлив

Топлива для авиационных поршневых и реактивных двигателей не должны содержать ненасыщенных соединений, склонных к полимеризации и образованию каучукоподобных веществ. Вредными являются серосодержащие соединения и, особенно, меркаптаны и сероводород, так как их наличие способствует интенсивному протеканию коррозионных процессов. Должны быть удалены и нормальные высшие парафины, способные к кристаллизации при отрицатнльных температурах, а также часть ароматических соединений. Поэтому нефтяные дистилляты, идущие на получение топлив, подвергаются различным видам обработки с целью удаления примесей.

Кислотная очистка заключается в обработке дистиллятов топливных фракций 80..86% H₂SO₄, при этом сернистые, кислородные и азотистые соединения образуют с водным раствором H₂SO₄ прочные соединения и извлекаются из дистиллятов; удаляются также все непредельные углеводороды и часть ароматических.

Щелочная промывка включает обработку топливных дистиллятов 1…3% водным раствором NaOH. Такой метод очистки применяется для извлечения сероводорода, образовавшегося при разложении сернистых соединений в процессе перегонки нефти. Кроме того, при щелочной промывке удаляются меркаптаны и органические кислоты.

После кислотной и щелочной очисток дистилляты отмываются водой до нейтральной реакции среды.

Очистка отбеливающими землями заключается в пропускании паров бензина через слой пористой земли. Действие отбеливающих земель приводит к ускорению полимеризации непредельных углеводородов.

Очистка хлористым цинком, плюмбитом натрия применяется для удаления из топлива меркаптанов.