Химическая переработка углеводородов нефти

Нефть долгое время применялась только в качестве топлива. В небольших масштабах производилась разгонка ее с отбором легкокипящей фракции — бензина, находившего лишь ограниченное применение, средних фракций — керосина и осветительных масел и, наконец, тяжелых фракций — смазочных масел и вазелинов. Нефтяные остатки от перегонки мазут — опять-таки применялись как топливо. С развитием применения двигателей внутреннего сгорания и их специализацией (авто- и авиамоторы, тракторные двигатели, судовые двигатели и т. п.) возрастала потребность в легкокипящих видах топлива, которые не могли быть получены в достаточном количестве простой разгонкой нефти. Кроме того, возникла необходимость выпуска специальных видов топлива, вообще не получающихся из нефти без химической переработки входящих в нее углеводородов.

В настоящее время нефтеперерабатывающая промышленность должна производить высокооктановые бензины для четырехтактных двигателей, высокоцетановое тяжелое топливо для дизелей, высококалорийное горючее для реактивных двигателей, высококачественные смазочные материалы для быстроходных машин и целый ряд продуктов для химической промышленности (бензол, толуол, циклогексан, бутадиен, низшие олефины и т. д.).

Одним из основных приемов переработки нефти и ее дистиллятов является так называемый крекинг. Это — процесс расщепления высших углеводородов на углеводороды с меньшим молекулярным весом, сопровождающийся процессами частичной полимеризации, дегидрирования, циклизации, изомеризации и т. п. Крекинг ведут при 450—550° С под давлением 7—35 ат, пропуская исходный нефтепродукт через обогреваемые снаружи трубы (термический крекинг). Кроме процессов термического крекинга, применяется каталитический крекинг. Здесь катализатором может служить хлористый алюминий (Н. Д. Зелинский); в настоящее время применяются также различные алюмосиликаты.

Главными преимуществами каталитического крекинга по сравнению с термическим являются: большой выход бензинов и их высокое октановое число, попутное удаление серы из нефтепродуктов (обессеривание) и более ценный состав газов крекинга (больше пропана и бутана, меньше метана и этана). Правда, при каталитическом крекинге требуется периодическая регенерация катализатора, загрязняемого отлагающимся на нем коксом, однако тепло, выделяющееся при выжигании кокса, не теряется, а используется для поддержания высокой температуры процесса крекинга. Между тем в термическом крекинге для ведения процесса при достаточно высокой температуре расходуется ценное топливо.

Возникший за последние два десятилетия огромный спрос на бензины с высоким октановым числом вызвал к жизни целую группу технических процессов каталитического облагораживания (риформинг) низкооктановых бензинов. Риформинг проводится с применением платиновых и окисных катализаторов. В процессе риформинга происходят различные превращения углеводородов, входящих в состав бензинов. Парафины изомеризуются в более разветвленные и частично крекируются. Циклогексаны дегидрируются в ароматические углеводороды, а циклопентаны сначала превращаются с расширением цикла в циклогексаны, которые далее дегидрируются. Одновременно происходит обессеривание бензина.