На нефтехимических фабриках имеется установки для разделения газовых смесей. Тут на помощь приходит мороз.
В случае, если смесь газов сжать под давлением в пара воздухов к тому же охладить до —40°, то газообразные углеводороды, в молекуле которых больше двух атомов углерода, превратятся в жидкость. В газовой смеси останутся лишь метан, этилен и этан. А вдруг эти газы охладить до —100°, то этан и этилен также преобразовываются в жидкость. Газообразным остается лишь один метан.
Но жидкий этилен кипит при —104°, а этан при —88°. А вдруг давление расширить до 10 атм, то этилен будет кипеть уже при —56°, а этан при —33°. Исходя из этого смесь жидких газов подогревают. Сначала из нее выкипает этилен, а этан остается.
Установки для разделения газов способом охлаждения — это целые фабрики холода. Они складываются из нескольких колонн, в которых царят низкие температуры. В первой колонне из газовой смеси конденсируют все тяжелые углеводороды, а во второй преобразовываются в жидкость этан и этилен. Эту смесь жидких газов подают в испарительную колонну, где этан и этилен отделяют друг от друга.
Для разделения смеси газов используют кроме этого вещества, каковые отлично поглощают отдельные углеводороды. К примеру, в случае, если газовую смесь ввести в нижнюю часть колонны, а сверху подавать активированный уголь, то он поглотит часть углеводородов.
Вот что приобретают из ацетилена.
Этилен весьма обширно употребляется в химической индустрии. Из него приобретают этиловый спирт, что идет на изготовление каучука и многих вторых продуктов.
Из этилена делают весьма необходимый для индустрии вид пластмассы — полиэтилен. Из окиси и бензола этилена приобретают, например, масло, которое имеет запах розы и идет на производство духов и одеколона.
Но в газах, взятых при крекинге, содержится относительно мало этилена, и его не достаточно. Запрещено ли взять его из вторых углеводородов? Тут на помощь снова приходит крекинг. В случае, если подвергнуть крекингу этан, то из каждых 100 м? его возможно взять более 70 м? этилена. Для получения этилового спирта этилен сжимают до 70 атм и смешивают с водой. После этого при 300° эту смесь в виде паров пропускают через реактор с катализатором — фосфорной кислотой. Оказавшиеся продукты реакции направляют в колонну, разделяют и приобретают этиловый спирт.
При крекинге углеводородов молекулы в большинстве случаев расщепляются. Но время от времени происходит и обратное явление: молекулы соединяются между собой, образуя молекулы-гиганты. Как говорят химики, происходит полимеризация углеводородов.
Так, в случае, если тот же этилен сжать до 1000 атм и нагреть до 200°, то его молекулы соединятся и по окончании охлаждения окажется жёсткое вещество — полиэтилен. Это пластмасса, обширно используемая в индустрии и быту. Но при производстве полиэтилена возможно обойтись без применения таких огромных давлений. Катализатор дает возможность приобрести полиэтилен при давлении не выше 100 атм. К тому же он будет существенно лучшего качества.
Методом крекинга легких углеводородов при 1300° возможно взять второй не меньше ответственный для химии продукт — ацетилен. Это газ, что используют для сварки металлов. Но, помимо этого, из него приобретают неестественный шелк, пластмассу, кинопленку, множество и синтетический каучук вторых продуктов.
В газах перегонки и крекинга нефти содержится довольно много метана. Достаточно его окислить, и вместе с его окислением происходит образование ацетилена. Для этого метан и кислород подогревают до 500° и смешивают. После этого смесь поступает в реактор. В том месте она сгорает. Газы, каковые наряду с этим образуются, охлаждаются водой. А позже в колонне из них отделяют ацетилен.
Из газов крекинга приобретают, помимо этого, разные добавки к бензинам — присадки для улучшения их качества.
Так как продукты перегонки нефти — бензиновая, керосиновая и другие фракции — это еще не моторное горючее. Их сперва очищают от негативных примесей — парафина, кислот, сернистых соединений. После этого из них готовят моторные горючие.
Нефти, каковые добывают в различных районах нашей страны, отличаются друг от друга по собственному составу. Так, в нефтях второго Баку содержится довольно много сернистых соединений. А в некоторых кавказских нефтях довольно много ароматических углеводородов. И продукты крекинга и перегонки различных нефтей — бензиновая, керосиновая и остальные фракции — также отличаются. Исходя из этого авиационные и автомобильные бензины, горючее для тракторов и реактивных самолётов, и смазочные масла приобретают смешиванием различных фракций.
В полной мере быть может, что в недалеком будущем «ядерный крекинг» прекратит быть фантазией.
К авиационным и автомобильным бензинам додают и другие присадки, улучшающие их уровень качества. Смешивая керосино-газойлевые и соляровые фракции, приобретают ДТ. А для реактивных самолетов горючим помогает шепетильно очищенный керосин, смешанный с разными присадками.
В нефти, добываемой на промыслах, растворен так называемый «попутный газ». Он содержит довольно много полезных газообразных углеводородов — пропан, бутан, пентан, изопентан и др. Еще недавно данный газ сжигали в факелах, и миллиарды кубов полезного химического сырья пропадали.
на данный момент для отделения попутного газа от нефти строят установки устройства — и специальные трапы для стабилизации, а для его переработки — газобензиновые фабрики. Нефть из скважины поступает в цилиндрический сосуд-трап, где от нее отделяется часть попутного газа. После этого нефть подогревают до 120-150° и под давлением 6-8 атм подают в колонну-стабилизатор. В том месте из нефти испаряются все газообразные углеводороды и самые лёгкие фракции. Затем газы перекачивают компрессорами по трубопроводам на газобензиновый завод, где из них производят газовый бензин и сжиженный газ. Полученные из попутного газа бутан и пропан применяют при производстве многих синтетических продуктов, а пентан и изопентан — при производстве изопренового каучука, по своим качествам неуступающего натуральному.
В переработке нефти достигнуты громадные удачи, но имеется еще довольно много тайных. Нефть складывается из большого количества самых разнообразных углеводородов, но до сих пор отысканы методы выделения относительно маленького их числа. Громадные возможности для переработки нефти имеет использование ядерной энергии. Ученые поняли, что при действии на углеводороды радиоактивных излучений многие химические реакции проходят более скоро. Радиоактивные излучения на данный момент начинают использовать при получении пластмасс, в частности полиэтилена, и для получения из бензола полезного продукта — фенола.
Еще большее значение имеет радиоактивное излучение в процессах переработки нефти. Изучениями установлено, что это излучение способно информировать молекулам углеводородов много энергии. Так как на данный момент при крекинге для данной цели используют большие температуры, катализаторы и большие давления. В полной мере быть может, что в самом недалеком будущем, используя радиоактивное излучение (в большинстве случаев, гамма-излучение), возможно будет осуществить переработку нефти при давлениях и низких температурах, без катализаторов, и «ядерный крекинг» прекратит быть фантазией.
За работой крекинг-установок и установок для перегонки нефти на нефтехимических фабриках следит довольно много правильных устройств. Они измеряют давление и температуру в разных частях установок, уровень продуктов в колоннах, объём и количество паров и жидкости, поступающих в установки для переработки. Все эти сведенья передаются по проводам на контрольный щит в операторской. Оператор по показаниям этих устройств устанавливает необходимый режим работы.
На современных нефтехимических фабриках установлены автоматы, каковые регулируют и поддерживают заданные давления, температуры и уровень жидкости в колоннах. Громадные возможности в деле полной автоматизации процессов переработки нефти имеет использование электронно-счетных автомобилей. Такая машина на основании показаний устройств, измеряющих температуру, другие параметры и давление, может сама выяснить самый выгодный режим работы установки, вычислить требуемые температуры подогрева продуктов и нужные давления и поддерживать необходимый режим.
Современный нефтехимический завод — это громадный и сложный комплекс разных установок. В большинстве случаев, на каждом таком заводе производится полная переработка нефти, включая подготовку ее к переработке, перегонку, получение смазочных масел, каталитический и термический крекинги и очистку продуктов переработки. Все приобретаемые при переработке нефти химические продукты, о которых мы вам поведали, по особым трубопроводам перекачиваются на химические фабрики, где из них производят пластмассы, синтетические волокна и др.