Углеводородный состав прямогонных бензинов (стр. 2 из 6)

В углеводородах смазочных парафиновых и ароматических углеводородов. Отсюда следует вывод, что фракции смазочных масел содержат углеводороды с конденсированными кольцами. Типичное смазочное масло (индекс вязкости равен 100), полученное из нефти метанового основания, представляет собою смесь жирно-ароматических и жирно-нафтеновых углеводородов, у которых на долю ароматических и нафтеновых циклов падает 25% углеродных атомов, а 75% углеродных атомов — на долю парафинов (вероятно, в виде боковых алкильных цепей). В смазочном масле с индексом вязкости 30, полученном из нефти нафтенового основания, доля углеродных атомов боковых парафиновых цепей составляет 45%, а 55% падает на долю нафтеновых и ароматических циклов. В обоих случаях боковые насыщенные цепи, вероятно, разветвлены.

Больше всего внимания исследователи уделяли выяснению состава бензинов как вследствие сравнительной простоты такой задачи, так и вследствие связи между составом бензина и его октановым числом. В литературе можно найти описания подробных исследований американских, советских и других бензинов прямой гонки. В табл. 5 приведен перечень углеводородов, обнаруженных в американском депентанизированном бензине прямой гонки, полученном из нефти месторождения в Понка-Сити (температуры кипения низших углеводородов помещены в приложении, стр. 411 разгонкой, также осуществляемой под давлением. Эти газы называют обычно «жидкими газами».

Химическое использование низших парафинов, получаемых из природного газа, детально описывается в последующих четырех главах. Этан почти исключительно используют для производства этилена пиролизом. Пропан подвергают пиролизу с целью получения этилена и пропилена, а также окисляют воздухом в смесь кислородсодержащих продуктов. Около двух третей всего количества бутанов дегидрируют в бутилены, а остальную треть окисляют воздухом. Использовать природный газ для получения всех перечисленных продуктов выгодно только вблизи мест его добычи или в местах, расположенных на таком расстоянии, когда стоимость его перекачки по трубопроводу еще оправдывает себя экономически.

3. Разделение сырой нефти

Первичная перегонка сырой нефти с получением шести довольно широких фракций, является лишь очень грубым разделением. Упрощенная схема такой первичной перегонки приведена на рис. 1.

Рис. 1. Первичная перегонка сырой нефти

Первая стадия перегонки называется стабилизацией. Она заключается в удалении части бутанов и всего количества пропана, этана и метана, которые в противном случае могут придать бензину нежелательно высокое давление пара. Эту операцию обычно проводят под умеренным давлением (3 - 5 ата) и получают жидкий дистиллят, состоящий из пентанов и более легких углеводородов. Дистиллят можно в свою очередь подвергнуть стабилизации повторной фракционированной разгонкой; при этом в кубовом остатке получают нормальный пентан и изопентаны.

Вторую стадию перегонки нефти проводят при атмосферном давлении. Как показано на рис. 1, из колонны отбирают несколько фракций; кубовые остатки разделяют затем перегонкой в вакууме, иногда с водяным паром, на высококипящие фракции и на неперегоняющиеся тяжелые остатки. На рис. 1 рядом с названием фракции указан нижний предел ее кипения; в последней колонне давление при указанных температурах равно 50 - 75 мм рт. ст.

Продуктами первичной перегонки сырой нефти, как и следовало ожидать при принятом способе ее осуществления, являются смеси углеводородов. Индивидуальные простейшие углеводороды, присутствующие в первых фракциях, можно выделить, лишь используя более усовершенствованные методы ректификации.

Температуры кипения низших парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов помещены в приложении. Большинство из перечисленных в приложении углеводородов уже было обнаружено в тех или иных образцах сырой нефти. Производные циклопропана и циклобутана не включены в это приложение, поскольку нет никаких доказательств их присутствия в сырой нефти и, следовательно, в каком-либо продукте ее переработки.

Все низшие парафины до пентанов включительно можно отделить друг от друга фракционированной разгонкой. В случае углеводородов с шестью или более атомами углерода число изомеров быстро увеличивается с увеличением молекулярного веса; ввиду этого, а также в связи с присутствием среди углеводородов с шестью и более атомами углерода, помимо парафинов, также нафтеновых и ароматических углеводородов простая перегонка становится неэффективной. Следует особо подчеркнуть, что выделение высших членов гомологических рядов углеводородов простыми физическими средствами почти невозможно из-за большого числа изомеров. Таким образом, углеводороды сложного строения приходится синтезировать из более простых; это одна из причин, определяющих важное значение низших парафинов и олефинов для промышленности химической переработки нефти. Число возможных изомеров в трех рассматриваемых рядах углеводородов (не считая геометрических изомеров) указано в табл. 9.

нефть углеводород перегогка бензин

4. Получение базовых бензинов

Основная масса высокооктановых, бензинов как автомобильных, так и авиационных представляет собой смесь преобладающего по объему основного (базового) бензина и высокооктановых компонентов (одного или нескольких). В качестве базовых бензинов используют бензины прямой перегонки нефти, каталитического ри- форминга, каталитического крекинга, гидрокрекинга, в меньшей степени — бензины термических процессов.

Прямая перегонка нефти

Ресурсы нефтей, позволяющих получать прямогонные бензины с хорошим (выше 70) и даже удовлетворительным (65 - 70) октановым числом по моторному методу, весьма ограничены. К числу их относятся некоторые нефти Азербайджана, Средней Азии, Краснодарского края, Сахалина и др. (табл. 5).

Даже для этих нефтей наблюдается более или менее быстрое снижение октанового числа фракций с повышением конца кипения, что ограничивает использование всей бензиновой фракции (до обусловленного стандартом конца выкипания 180 - 185 °С) или требует повышенного расхода высокооктановых компонентов при получении товарного бензина. Однако для нефтей, приведенных в табл. 5, наблюдается значительно более плавное снижение октанового числа с повышением температуры отбора фракции, чем для нефтей преобладающего типа, что позволяет в некоторых случаях использовать всю бензиновую фракцию (до 180°С).

Почти все нефти Урало-Волжского бассейна, Казахстана, а также большая часть нефтей разведанных месторождений Западной Сибири характеризуются преобладанием в бензиновых фракциях нормальных парафиновых углеводородов и, следовательно, низкими октановыми числами бензинов.

В табл. 6 представлены, октановые числа бензиновых фракций наиболее типичных нефтей указанных месторождений.

Резкое снижение октанового числа с утяжелением фракций (данной нефти) обусловлено наличием в этих бензинах так называемых детонирующих центров, т. е. нормальных парафиновых углеводородов с соответствующими температурами кипения (например, н-гептана).

Таблица 5. Выходы и октановые числа бензиновых фракций некоторых нефтей с пониженным содержанием нормальных парафиновых углеводородов в бензине

Температура отбора, °С	Выход на нефть, % (масс.)	Октановое число (м. м.)*	Температура отбора, °С	Выход на нефть, % (масс.)	Октановое число (м. м.)*
Котуртепинская (Туркмения)			Троицка-анастасиевская (Краснодарский край)
28—62 28—85 28—120 28—180 28—200	1,4 3,4 7,4 15,2 17,9	76,0 73,4 68,2 57,0 51,4(15
			28—85 28—120 28—180 28—200	0,6 1 ,4 6,2 8,2	89,3 85,5 72,0 65,7(19)*
Эхабинская (Сахалин)			Долинская (Украина)
28—85 28—120 28—180 28—200	5,4 11,0 22,9 27,1	78,4 74,3 67,2 64,0(9)	28—85 28—120 28—180 28—200	7,6 14,2 25,2 28,2	72,4 68,7 56,6 50,0(20)
· В скобках дано содержание нормальных парафиновых углеводородов. · ** Сумма нормальных и изопарафиновых углеводородов.

Октановые числа узких бензиновых фракций грозненской пара- финистой нефти приведены на рис. 11. Указанные свойства бензинов нефтей парафинового основания привели еще в 30-х гг. к предложению рационального выбора температуры отбора бензина, исходя из того, чтобы она не совпадала с температурой выкипания соответствующего нормального парафинового углеводорода, т. е. отбирать головную бензиновую фракцию до 90 - 95°С, но не до 100°С во избежание попадания в нее н-гептана, или, если позволяет октановое число, до 120 °С, чтобы компенсировать снижение октанового числа увеличением выхода. Более радикальным методом исправления октанового числа явилось предложение удалять из низкооктановых бензинов детонирующие центры посредством четкой ректификации. Так,, по данным [1], при перегонке с ректификацией бензина с октановым числом 58,5 (м.м.) грозненской парафинистой нефти можно получить, извлекая низкооктановые узкие фракции, 37% бензина с октановым числом 77,4 (м. м.). О возможности подобного облагораживания прямогонных бензиновых фракций упоминается и в более поздних работах.