Из чего делается бензин: Как делают бензин из нефти. Сколько можно получить из литра + подробное видео

Содержание

Как делают бензин? Из чего делают бензин в России

Живет легенда, будто бы качественного топлива в принципе не существует. У «НЕФТЬОПТ» оно имеется, и вот как его производят.

Из чего делают бензин

Из нефти – разумеется, если она есть. При отсутствии оной годится и другое углеводородное сырье:

  • природный газ;
  • битум;
  • горючий сланец.

Идея получать жидкое топливо из твердых и газообразных материалов не нова. Так делали еще в первой половине ХХ века в Германии, богатой углем, но не имеющей доступа к нефтяным ресурсам. Технология, которая использовалась (метод Фишера – Тропша), не всегда экономически рентабельна. Существуют и другие способы, производство синтетического топлива занимает определенную нишу в мировой промышленности.

Вот как делают бензин из газа, угля, органических отходов. Нужна смесь водорода (Н) и монооксида углерода (СО) – т.н. «синтез-газ». Его производят путем газификации угля (пропусканием водяного пара) или конверсии метана в присутствии катализаторов. В синтез-газе, в зависимости от содержания СО и Н, можно получить требуемые фракции нефти – бензин, дизель. В реакции также задействован катализатор.

Есть методы, позволяющие изготовить жидкое топливо из природного и сопутствующего газа через стадию синтеза метанола – промежуточного материала. Процесс происходит в одном реакторе, но требует много энергии. Конечный продукт получается вдвое дороже, чем нефтяной бензин. Более рентабельный способ открыли российские ученые: изготавливать топливо через стадию синтеза диметилового эфира. Подробнее – в журнале «Наука и жизнь» (03/2019).

Как из нефти делают бензин

Прямой перегонкой или с использованием продуктов вторичной переработки. Первый метод звучит более привлекательно для обывателя (самый натуральный бензин), но с его помощью практически невозможно обеспечить горючим современные двигатели.

По-рабочекрестьянски ситуация выглядит так. Прямогонный бензин с относительно высоким октановым числом (по моторному методу от 65) получается не из любой нефти. Сырье нужно дважды перегнать, чтобы изготовить немного АИ-76 (использовался ранее). Тогда непонятно, как делают 95 бензин.

На помощь химикам приходят катализаторы. Продукты первичной переработки подвергают следующим процессам:

  • каталитический крекинг;
  • гидрокрекинг;
  • риформинг;
  • алкилирование.

Первый способ предполагает использование синтетических цеолитсодержащих или алюмосиликатных катализаторов. Из тяжелых нефтяных фракций получают топливо с ОЧИ 87…91. Гидрокрекинг – сходный процесс, только под давлением водорода и при высокой температуре. Катализаторы – никель, платина, кобальт и т.д.

Следующие методы помогут найти ответ, как делают 100 бензин. Компоненты, образующиеся при каталитическом риформинге, имеют ОЧИ до 100 и более. При алкилировании также получают высокооктановые вещества.

Конечный продукт изготавливают путем смешивания в нужных пропорциях (компаундирования) прямогонных фракций, вторичных компонентов и присадок.

Как из нефти делают бензин

Производство бензина, описание технологического процесса

Было бы здорово, если бы для заправки автомобиля достаточно было выкачать нефть из земли, залить в бак, и поехать. На самом деле чтобы сырая нефть стало пригодным топливом для наших машин, ей предстоит пройти ряд химических трансформаций.

Об описании технического процесса производства бензина написаны тома литературы, и без специального образования их содержание не понять. Но мы остановимся на нескольких научно-популярных аспектах, чтобы понять до конца, как и из «черного золота» делают бензин.

Процесс производства бензина долгий и сложный. Без участия нефтеперерабатывающего завода никак не обойтись. На завод нефть попадает по-разному: это может быть как нефтепровод, если полезные ископаемые добываются в непосредственной близости. Или же транспортировка при помощи автомобильного и железнодорожного транспорта.

Сырая нефть, попав в стены заводы, перво-наперво обезвоживается и обессоливается. В резервуары добавляется вода, а потом подается электричество. После такого воздействия лишние соли опускаются на дно или оседают на стенках.

Следующий этап – нефть проходит атмосферно-вакуумную перегонку. После нее топливо будет рассортировано для производства разного класса топлива. В зависимости от температуры нагревания, что-то из этой партии станет бензином, что-то дизельным топливом, а какая-то часть превратиться в авиатопливо. Но это еще не тот бензин, который нам нужен для заправки авто. Этот прямогонный бензин в большинстве случаев идет на экспорт. А наш получится в процессе дальнейшей переработки нефти.

Нефть перерабатывают и очищают в гигантских специально сконструированных емкостях, способных выдержать ряд химических реакций. Так, например, для изготовления партии бензина не обойтись без каталитического риформинга и крекинга. После этих сложных физико-химических процессов бензин делится на фракции и получает свою октановую нумерацию. Это уже 92 или 95 или 98 марки бензина. Из сырья выделяются также газы, и дизельная фракция. Дальше запускается система очистки топлива от серы. Потом виды бензина смешивают еще с рядом компонентов, улучшающих качество с прок хранения. Проводят первые экспертизы и пробы.

Вкратце и не вдаваясь в подробности – это все. Стоит лишь добавить, что из одной тонны нефти после переработки в топливо превратиться около 72 процентов сырья. Из этого объема около 30 процентов станет дизельным топливом, около 35 процентов получится бензина, авиатопливо и газ получатся в объемах 11 и 6 процентов соответственно. Все остальное станет мазутом.

Большинство предприятий проходят постоянную модернизацию, поэтому на самих передовых из них за процессом можно наблюдать сидя перед монитором. Операторы и технологи, помимо прочего, тщательно следят за давлением в резервуарах, потому как недосмотр в этой части может привести к самым трагическим последствиям. Особое внимание уделяется качеству полученного продукта. После ряда экспертиз бензин, наконец попадает в резервуары для хранения и ожидает дальнейшей транспортировки.


Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Опросы

 Загрузка ...

Мероприятия

Свежие записи

  • Применение, использование браслетов из винила, силикона
  • Разновидности магнитов
  • Роботы Hobot для уборки
  • Редуктор давления РДФ3-1 (РДФЗ) – особенности применения
  • Железнодорожные грузоперевозки
  • Вакуумное оборудование: бустерные насосы
  • Как выбрать тепловизор для строительства?
  • О поставках ГСМ во все регионы РФ
  • Типы и характеристики погрузчиков для склада
  • Конструкционные особенности и виды шиберных насосов
  • Профессиональный юрист Ирина Якина оформит допуск СРО в Москве
  • Емкостные аппараты ООО «СПЕЦХИММАШ»
  • Global Petroleum Show, Канада, Калгари, 9-11 июня 2020 года
  • Нефть и Газ Каспия, Азербайджан, Баку, 2-4 июня 2020 года
  • Газ. Нефть. Технологии 2020, Уфа, 26-29 мая 2020 года
  • XXVII Международная выставка АЗС 2020, Польша, Варшава, 13-15 мая 2020 года
  • Нефть и газ Узбекистана, Узбекистан, Ташкент, 13-15 мая 2020 года
  • OSEA 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • OGmTech 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • MOGSEC 2020, Малайзия, Куала-Лумпур, 22-24 сентября 2020 года
  • GeoConvention, Канада, Калгари, Calgary Telus Convention Centre, 11-13 мая 2020 года
  • ОТС, США, Хьюстон, NRG Park, 4-7 мая 2020 года
  • Австралийская нефтегазовая выставка-конференция, Австралия, Перт, 11-13 марта 2020 года
  • Выставка по вопросам складских нефтегазовых терминалов, Нидерланды, Роттердам, 10-12 марта 2020 года
  • Oil & Gas World Expo 2020, Индия, Нави Мумбаи, 4-6 марта 2020

Автор сайта

Рубрики

Котировки нефти

Пользуясь данным ресурсом вы даёте разрешение на сбор, анализ и хранение своих персональных данных согласно Правилам.

К сожалению, запрошенная Вами страница не найдена.

Информационный портал NeftOk.ru 2017. Все права защищены.

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Опросы

 Загрузка ...

Мероприятия

Свежие записи

  • Применение, использование браслетов из винила, силикона
  • Разновидности магнитов
  • Роботы Hobot для уборки
  • Редуктор давления РДФ3-1 (РДФЗ) – особенности применения
  • Железнодорожные грузоперевозки
  • Вакуумное оборудование: бустерные насосы
  • Как выбрать тепловизор для строительства?
  • О поставках ГСМ во все регионы РФ
  • Типы и характеристики погрузчиков для склада
  • Конструкционные особенности и виды шиберных насосов
  • Профессиональный юрист Ирина Якина оформит допуск СРО в Москве
  • Емкостные аппараты ООО «СПЕЦХИММАШ»
  • Global Petroleum Show, Канада, Калгари, 9-11 июня 2020 года
  • Нефть и Газ Каспия, Азербайджан, Баку, 2-4 июня 2020 года
  • Газ. Нефть. Технологии 2020, Уфа, 26-29 мая 2020 года
  • XXVII Международная выставка АЗС 2020, Польша, Варшава, 13-15 мая 2020 года
  • Нефть и газ Узбекистана, Узбекистан, Ташкент, 13-15 мая 2020 года
  • OSEA 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • OGmTech 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • MOGSEC 2020, Малайзия, Куала-Лумпур, 22-24 сентября 2020 года
  • GeoConvention, Канада, Калгари, Calgary Telus Convention Centre, 11-13 мая 2020 года
  • ОТС, США, Хьюстон, NRG Park, 4-7 мая 2020 года
  • Австралийская нефтегазовая выставка-конференция, Австралия, Перт, 11-13 марта 2020 года
  • Выставка по вопросам складских нефтегазовых терминалов, Нидерланды, Роттердам, 10-12 марта 2020 года
  • Oil & Gas World Expo 2020, Индия, Нави Мумбаи, 4-6 марта 2020

Автор сайта

Рубрики

Котировки нефти

Пользуясь данным ресурсом вы даёте разрешение на сбор, анализ и хранение своих персональных данных согласно Правилам.

К сожалению, запрошенная Вами страница не найдена.

Информационный портал NeftOk.ru 2017. Все права защищены.

Бензин. Технология производства.

Процесс производства современного бензина далеко не так прост, как иногда кажется. Если просто перегнать нефть, то полученная бензиновая фракция будет обладать крайне низким октановым числом (на уровне 55 – 60 ед. по моторному методу). Этот бензин называется прямогонным и не может быть использован напрямую в автомобильном двигателе как ввиду низкого октанового числа, так и из-за высокого содержания серы, строго нормируемого современными экологическими стандартами.

Такой бензин имеет два пути: его могут отправить на нефтехимические предприятия, где из него после целого ряда превращений будут изготовлены различные полимеры, растворители и химические волокна. Или же бензин может подвергнутся дальнейшим превращениям на специальных установках НПЗ, в результате чего его качество значительно улучшиться. Об этих установках расскажем более подробно:

Риформинг

Сырьем для каталитического риформинга является прямогонная бензиновая фракция, выкипающая в пределах от 80 до 180°С, очищенная от серы. Часто установка гидроочистки комбинируется с установкой риформинга в одну. Переходя через последовательные реакторы, заполненные катализатором с содержанием платины под воздействием высокой температуры 490-530°С и давления до 3 Мпа, образуются высокооктановые ароматические углеводороды – ценный компонент бензина. Также в процессе образуется значительное количество водорода, который используется на НПЗ для очистки от серы не только бензиновых, но и дизельных фракций.

Процесс риформинга долгое время являлся основным процессом для получения высокооктановых бензинов. Но современными экологическими стандартами содержание ароматики в бензине ограничено 35%, поэтому производители топлива вынуждены использовать и другие способы повышения октанового числа.

Изомеризация

Другим распространенным процессом производства высокооктановых фракций является изомеризация алканов. Нормальные неразветвленные алканы обладают намного меньшей детонационной стойкостью, чем алканы с изостроением. Так, например, октановое число н-пентана составляет 61,8 ед. по моторному методу, а его изомер – изопентан имеет октановое число уже 93 ед.! В наиболее часто применяющейся изомеризации с рециклом на специальных катализаторах при давлении 2-3 Мпа и температуре до 400 градусов легкие алканы превращаются в свои изомеры, применяемые для производства бензинов АИ-92 и АИ-95.

Алкилирование

Самым современным процессом для получения высокоокачественных компонентов бензина является алкилирование. Процесс алкилирования направлен на получение высокооктановых компонентов автомобильного бензина из непредельных углеводородных газов. Не смотря на сложность процесса и применение серной или фтористоводородной кислоты в процессе производства, качество получаемого продукта оправдывает все трудности.

Каталитический крекинг

Все перечисленные выше процессы направлены в первую очередь направлены на улучшение имеющегося сырья. Каталитический крекинг в отличие от них позволяет значительно увеличить объем выпускаемого бензина. В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с октановым числом по исследовательскому методу 88-91 единиц. Основной недостаток бензина каталитического крекинга - высокое содержание непредельных углеводородов (до 30%) и серы (0,1-0,5%), что плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов и потому не может применяться без смешения с другими бензиновыми фракциями.

Компаундирование

И вот наконец, когда все нужные компоненты получены, продукты, полученные риформингом, изомеризацией, алкилированием и каталитическим крекингом смешиваются на блоке компаундирования. При этом зачастую полученный товарный бензин имеет октановое число на уровне 89-90 ед. и чтобы получить требуемое значение 92 или 95 используют МТБЭ. После запрета в экологическом классе 5 монометиланилина, метил-трет-бутиловый эфир остается на сегодня единственным проверенным и разрешенным способом поднятия октанового числа.

из чего делают, где производят , технологии производства

Производство бензина — одна из отраслей целой нефтеперерабатывающей промышленности. Бензин используют на производствах для заправки разного оборудования, в промышленности и рядовом потреблении для генераторов электроэнергии. Главное назначение — заправка грузовых и легковых автомобилей.

 

Оглавление:

  1. Немного сухой статистики
  2. Кто производит бензин в России
  3. Из чего делают бензин
  4. Технология производства бензина
  5. Памятка автомобилисту: как определить качество топлива

 

Согласно данным Центрального диспетчерского управления топливно-энергетического комплекса, в Российской Федерации в 2011 году производители в общем выпустили 36 400 000 тонн бензинового топлива. Последующие года, по

данным того же ГП «ЦДУ ТЭК», не отличались кардинальными изменениями объема выпуска — показатели медленно и упорно росли.  
В 2016 году заместитель министра энергетики РФ Кирилл Молодцов сообщил о том, что Минэнерго прогнозирует выпуск 39 800 000 тонн автомобильного топлива. Это больше, чем в 2011 году, потому что спрос потребителей внутри России постоянно растет. Существующие производственные мощности позволяют полностью удовлетворить его. 
Несмотря на то, что в последние 5 лет страна не испытывает дефицита бензинового топлива, цены на него постоянно поднимаются. В период с 10 по 16 июля 2017 года Росстат зафиксировал рост стоимости в разных регионах в среднем на 0,1%. Это кажется незначительным, но за полгода повышение обогнало инфляцию. А агентство «Прайм», ссылаясь на исследование Vygon Consulting, подсчитало, что рост стоимости топлива за 2017 год превысит инфляцию в среднем на 8%.

По данным ГП «ЦДУ ТЭК», 95.3% рынка производства бензина в России принадлежит ВИНК. Аббревиатура расшифровывается как «вертикально интегрированные нефтяные компании». В их числе — всем известные бренды.

ОАО «НК «Роснефть». Фирма занимает первое место по мощностям переработки. Основной пакет акций — у АО «Роснефтегаз». В 2013 году фирма «Роснефть» стала крупнейшим на земле производителем нефти. Сейчас ОАО принадлежит 9 предприятий — рекордный показатель в Российской Федерации. В их числе — 7 НПЗ: Куйбышевский, Саратовский, Ачинский, Комсомольский, Сызранский, Новокуйбышевский, Туапсинский. Также в составе предприятия Ангарская НХК и Рязанская нефтеперерабатывающая компания.

ОАО «Лукойл». Компания заняла второе место в стране по мощностям переработки нефтепродуктов и также же второе место по выручке после «Газпрома», если оценивать статистику за 2014 год. Ее торговая марка вошла в рейтинг 100 крупнейших торговых марок в мире, составленный еще в 2007 году газетой Financial Times из Британии. Сама компания была создана еще в 1991 году — образована из трех крупных фирм. Сегодня в ее составе четыре предприятия: заводы «Лукойл-НОРСИ», «Лукойл-ПНОС», Волгоградский и Ухтинкский нефтеперерабатывающие заводы.

ОАО «Газпром нефть». Компания занимает почетное третье место по мощностям переработки нефтесодержащих продуктов в России, при этом лидирует в производстве бензина — в 2011 году ее доля на общем рынке достигла 9.29%. Основные мощности компании направлены на добычу, переработку, продажу природного газа, но приоритетным направлением деятельности также считается производство бензина. Сама компания создана в 1995 году по указу Бориса Ельцина, Президента РФ. Первичное название — «Сибирская нефтяная компания». Сегодня ОАО «Газпром нефть» принадлежит 2 нефтеперерабатывающим предприятиям: Омский НПЗ и Московский НПЗ. МНПЗ было создано в 1938 году, сегодня основной профиль завода — топливный.

Эти три компании-гиганта занимают большую часть рынка. Остальную долю в 95.3% занимают известные бренды ОАО «НГК «Славнефть», ОАО АНК «Башнефть», ТНК-ВР и ОАО «Сургутнефтегаз». Менее 5% занимают мелкие производственные компании/, не оказывающие особо важного влияния на рынок производства и потребления бензина в России.

Топливную жидкость производят из нефти. Нефть — природная маслянистая жидкость с ярко выраженным специфическим запахом. Цвет продукта обычно темно-черный. Он относится к ископаемым видам топлива. Оно образуется из органического вещества осадочных пород, извлекается на поверхность с помощью специального нефтедобывающего оборудования и позднее перерабатывается.

Нефть не имеет постоянного точного химического состава. Это — многокомпонентная коллоидная система с асфальтенами, карабенами, мицеллами, углистыми и минеральными частицами и водой. Поэтому из-за сложных химических реакций производство бензина из нефти — сложный химический процесс, занимающий не меньше недели только на предприятии.

Для повышения октанового числа или основных технических характеристик жидкого топлива в него добавляют различные присадки или задействуют дополнительные этапы производства. Иногда с НПЗ отгружают моторное топливо с низким октановым числом, а оптовые поставщики сами повышают бензин с помощью специальных средств. Чтобы повысить качество бензина или его октановое число, можно использовать:

  • свинцовые соединения, но с ними работать опасно — они вредны для двигателей и человека;
  • топливные присадки, которые не допускают быстрого осмоления и загрязнения деталей топливной системы;
  • снижение содержания в химическом составе ароматических углеводородов и серы;
  • процесс, приводящий в норму концентрацию фактических смол;
  • деление топлива по фракционному составу и давлению насыщенных паров.

Вне зависимости от характеристик, состава, октанового числа топлива его производят из обычной нефти. Сегодня существует 6 разновидностей моторного топлива — от Нормаль-80 до ЭКТО-100. Октановое число последнего определяется по исследовательскому методу и не может быть меньше 100.

Основные этапы производства бензина из нефти схожи на всех производственных предприятиях. Различия между производственными мероприятиями заключены лишь в используемом оборудовании: кто-то применяет несколько устаревшие, но эффективные методы, кто-то устанавливает современное высокотехнологичное оборудование.

Рассмотрим производство бензина и других продуктов из нефти на примере процессов на Московском нефтеперерабатывающем заводе. Весь процесс делится на девять этапов:

Транспортировка исходного сырья. Нефть доставляют на завод по трубопроводу, железнодорожным или морским транспортом, в зависимости от отдаленности региона поставок.

Хранение. В нескольких больших резервуарах нефть, поступившая по разным нефтепроводам, смешивается и отстаивается. Это нужно для того, чтобы у исходного продукта был одинаковый химический состав — из разных сортов нефти получается топливо с разными техническими характеристиками.

Первичная обработка. Нефть попадает в большой специально оборудованный резервуар, куда добавляют воду. Затем на продукт воздействуют разрядами электрического тока. Благодаря этому соли оседают на стены и дно емкости, нефть очищается. Из нее уходит лишняя вода.

Атмосферно-вакуумная перегонка. Ее называют первичной. Под высоким атмосферным давлением в вакууме, созданном специальным промышленным оборудованием, исходный продукт подогревается, разделяется на несколько видов. Остатки от обработки поступают в отдельную емкость — вакуумный блок. Нужные вещества — газы, бензин, дизель и другие компоненты — поступают на следующий этап производства через множество трубчатых элементов с узкими ячейками.

Переработка отходов в вакуумном блоке. Здесь отходы от первичной прогонки нефти снова нагревают. Из отходов выходят светлые нефтепродукты. Позже их используют для производства дизельного топлива.

Вторичная переработка. В процессе обработки тяжелая нефть расщепляется, поэтому ковалентные связи разрываются, и выделяются газообразные фракции бензина и дизтоплива.

Крекинг и риформинг. Во время крекинга нефть очищается от серы, поэтому ее характеристики улучшаются. В процессе риформинга бензиновое топливо получает определенное октановое число. Что интересно, Московский НПЗ выпускает только АИ-92 и АИ-95.

Заключительный этап. В заключительном процессе производства бензина смешиваются разные виды фракций продукта и несколько дополнительных компонентов. По времени стандартный процесс занимает около 6 часов, а, если учитывать все проверки, проходят сутки. В результате получается готовый к употреблению продукт.

Проверка. На Московском НПЗ, как и на большинстве других заводов, есть собственная лаборатория. В ней обязательно проводят контроль качества готового продукта — бензин проверяют и анализируют, выписывают сертификат качества и только потом отправляют на продажу. Проверки проходят также перед производством — в лаборатории оценивают качество исходного сырья — и на каждом этапе изготовления. Поэтому процесс занимает много времени.

Что интересно, из всей переработанной нефти продается только часть — 72%. Оставшиеся 28% — отходы нефтеперерабатывающего предприятия, которые называются мазутом. Готовые переработанные вещества — это целых четыре категории продуктов: газ, авиационное топливо, бензин, дизтопливо. Причем доля бензина от нефти составляет 24%. Например, при переработке 150 тонн исходного продукта получается всего 36 тонн бензина.

На производстве бензина могут использовать два способа перегонки нефти при первичной и вторичной обработке.

Первый способ основан на принципе фракционного испарения. Исходный продукт постепенно нагревают, но не превышают температуру 350 градусов Цельсия, благодаря чему из него отделяются сначала легкие, потом тяжелые фракции.

Второй способ основан на принципе фракционной конденсации. Продукт быстро нагревают до температуры кипения тяжелых фракций, потом конденсируют в специальных ректификационных колоннах.

Точно определить качество бензина, произведенного в РФ и в любой другой стране, можно только в специальной лаборатории. Но есть косвенные признаки, по которым отличают качественное топливо от некачественного. Обращайте внимание на:

Цвет. Оттенок хорошего бензинового топлива — прозрачный, почти белый, иногда немного желтоватый. Осмотрите топливо: в нормальном бензине не должно быть посторонних примесей, осадков, видимых частиц другого цвета. Его структура должна быть однородного оттенка.

Запах. Запах настоящего качественного бензина сложно описать словами и перепутать с другим ароматом. Если производитель использовал большое количество масел и присадок, запах продукта становится резким, с оттенками аромата бытовой химии и жженой резины.

Стоимость. Хорошее бензиновое топливо не может стоить слишком дешево, поэтому не стоит реагировать на небывалые акционные предложения. Скорее всего, такой бензин негативно скажется на работе двигателя.

Предложим небольшой тест. Капните бензином на лист белой бумаги и дождитесь испарения жидкости. Если после испарения лист остался белым, топливо не содержит посторонних присадок. Кислотные пятна говорят о посторонних добавках, жирное пятно — о повышенном содержании масла. 

Чтобы не беспокоиться о качестве бензина, покупайте его у нас. ООО «Компания «Нипетойл» продает сертифицированный бензин по оптовым ценам. Доставляем продукт на своих бензовозах по Москве, области, иногда в другие города и регионы. Позвоните нам и узнайте подробнее об условиях доставки, оплаты, покупки бензина.

Как делают бензин и масло: дело — труба — журнал За рулем

Горючее, масла, смазки — всё получают из нефти. Автор проследил, как долго топливо и масло находятся в одной емкости и когда их пути расходятся. А начал с поиска места их рождения.

1

Чтобы найти залежи «черного золота», сначала проводят сейсморазведку. Искусственно вызванные сейсмические волны уходят на несколько километров вглубь Земли, часть отражается, наталкиваясь на слои породы, часть преломляется и идет дальше.

2

По поведению волн делают выводы о структуре недр. На разработанном ЛУКОЙЛом Уньвинском месторождении (под Пермью) для возбуждения волн используют взрывы. Территория в 223 км² поделена на квадраты 250×250 м. По продольным линиям бурят скважины для закладки зарядов, поперек прокладывают кабели с сейсмоприемниками, собирающими информацию, которая приходит из-под земли. Мощность каждого заряда, заложенного на глубину несколько метров, — около 400 г.

3

Современные технологии позволяют вести работы без вреда для растений: компактные буровые установки буксируют снегоходами.

4

В районе разведки проложено 750 таких «кос» с датчиками, длина каждой 300 м. Данные поступают в центр обработки, в итоге формируют трехмерную модель структуры почвы.

5

Глубина залегания нефтенесущего пласта меньше, чем длина скважины. Если первый параметр составляет 1700–1900 м, то второй достигает 2500 м. Финальный отрезок, забой, идет горизонтально, вдоль слоя, богатого полезными ископаемыми. Толщина слоя всего несколько метров, и ствол шахты нужно вывести точно в него, пробурив перед этим более 2000 м! Угол наклона набирают постепенно: примерно с 14º на отметке 800 м до 60–70º к 2200 м. Его задают настройками на долоте бура. Сами трубы в стволе также скрепляют под углом. Длина каждой 9–11 м. После спуска в шахту ее прикручивают к предыдущей секции и цементируют по всей длине. Состав раствора зависит от характера породы, в которой останется труба.

6

Никаких подземных озер с «черным золотом», разумеется, нет. Нефть находится в пористой породе, откуда ее вымывают водой под давлением. В добывающих скважинах трудятся мощные электроцентробежные насосы. Штанговые насосы («качалки»), с меньшей производительностью, используют для выкачивания остаточных запасов нефти из слоя. Из-за наклона шахт десяток скважин, занимающих площадь в пару сотен квадратных метров, качает нефть с территории во много раз большей. Такое объединение называют кустом.

7

Нефтяные скважины прокладывают турбобуром. С винтовым, используемым для бытовых скважин, у него мало общего.

24

Установленные на поверхности насосы под давлением подают в агрегат буровой раствор (его состав зависит от типа породы), который, попадая на лопатки, вращает турбину. На ее валу установлено долото (на маленьком фото), прогрызающее породу.

25

Для большей мощности в бур встраивают многоступенчатые турбины, чтобы увеличить крутящий момент. Перемолотая порода подается наверх вместе с отработавшим буровым раствором.

27

9

На Уньвинском месторождении, далеко не самом крупном, 60 кустов. У каждого — групповая автоматическая замерная установка, которая контролирует поочередно добычу каждой скважины. А дальше нефтесодержащая жидкость уже единым потоком идет на станцию очистки.

10

Нефть оставляет на стенках труб асфальтопарафиновые отложения. Для их ликвидации в скважинах используют лебедку Сулейманова. Ее устройство просто: трос опускает на заданную глубину скребок, после чего вытягивает его обратно. Такую механическую обработку повторяют до шести раз в сутки.

12

Поднятая на поверхность нефть первым делом проходит очистку. С помощью двух стоящих друг за другом сепараторов из жидкости выделяют газ, который поступает для дальнейшей обработки на компрессорную станцию. Смесь воды и нефти насосы нагревают в теплообменниках. Без этой процедуры не обойтись, так как добавленный для лучшего расслоения деэмульгатор бессилен при низкой температуре. В отстойниках, каждый объемом 200 м³, жидкость окончательно разделяется: воду используют повторно, а нефть через резервуары-хранилища по трубопроводу отправляют на перерабатывающий завод.

13

Первой поступающее на НПЗ сырье принимает электрообессоливающая установка. Здесь в нефть снова добавляют пресную воду, на сей раз — для растворения солей, вызывающих коррозию оборудования. Начальную грубую очистку будущее топливо прошло еще при добыче, параллельно с обезвоживанием. Электродегидраторы под высоким напряжением отделяют соленую воду от нефти. Для более эффективного расслоения применяют деэмульгаторы.

14

Атмосферно-вакуумная трубчатка (язык сломаешь!) отвечает за разделение нефти на фракции с разными температурами кипения. Используемый метод — многократное испарение и конденсация. Компоненты выделяются путем перегонки в атмосферных и вакуумных колоннах, а нагревают сырье в трубчатых печах. Мощность печей составляет 120 МВт (примерно половина загрузки средней по размерам гидроэлектростанции), а за циркуляцию жидкости отвечают 86 насосов.

16

Попутные нефтяные газы — побочный продукт добычи жидкого топлива. Отдельный блок установок окончательно осушает их и сжимает в компрессорах. В них же газ смешивают с маслом, необходимым для снижения температуры и уплотнения зазоров. Вполне закономерно, что потом летучее топливо вновь ждет очистка в сепараторе. Смазка уходит на очередной круг, а газы, охлажденные до 20–30 ºС, отправляются на завод по изготовлению пропан-бутана.

15

Среднестатистическая городская АЗС имеет емкости на 20 т топлива каждого вида. Ежедневные суммарные продажи — около 25 т. В период паводков топливо стараются закачать под крышку, чтобы обезопасить подземные резервуары от разрушения из-за давления воды и почвы. В двойных стенках прослойка из азота — для лучшей пожаробезопасности. Негерметичность емкости выявляют по изменению давления газа. Контролирующая электроника зафиксирует также наличие воды или изменение уровня топлива. Если топливораздаточная колонка расположена близко к хранилищу, то всасывающий насос установлен непосредственно в ней. В противном случае применяют напорный агрегат.

17

Отбор компонентов происходит в ректификационных колоннах. Внизу емкость с сырьем, по всей высоте — тарелки для сбора жидкости. Нагретая печью нефть начинает кипеть и испаряться. Поднимаясь, пар остывает и конденсируется на тарелках. У каждой фракции своя температурная граница, что и позволяет четко отделить их друг от друга. На практике весь процесс разделения происходит не в одной, а в нескольких колоннах.

18

Компоненты, выделяемые из сырой нефти (слева направо, начиная со второго, первый как раз сырая нефть): гудрон, тяжелый вакуумный газойль, легкий вакуумный газойль, тяжелое дизельное топливо, фракция 300–350º, летнее дизельное топливо, зимнее дизельное топливо, стабильный бензин и три его фракции, отличающиеся друг от друга пределом выкипания.

19

Дальнейший путь у каждого компонента свой: каталитический риформинг, депарафинизация, крекинг, коксование, изомеризация — процессы, нужные для полной очистки и повышения качества фракций. Затем пути моторного масла и топлива расходятся. Естественно, основная часть сырья идет на производство моторного топлива. Кстати, бензин состоит из восьми — десяти различных веществ, дизель — из трех.

20

Контроль топлива на заводе не отменяет аналогичной процедуры на АЗС. Пробы берут непосредственно при сливе топлива и позднее из резервуара. Лаборатория подтверждает качество и для контролирующих органов, и для самого оператора заправки. Замер уровня и объема происходит в автоматическом режиме. Есть и проверенный годами метод — с помощью линейки. Горючее практически прозрачное, поэтому планку покрывают химическим составом, который, реагируя с бензином или дизтопливом, приобретает красный цвет.

21

Канистры для масла изготавливают на месте. Так проще защитить продукт от подделок. Для этих же целей применяют двухкомпонентную крышку, вплавленную в пластик этикетку и индивидуальный номер на каждой таре, по которому определяют дату производства и бригаду. Канистры различаются цветом, который зависит от вязкости масла. При этом бракованный пластик, уходящий на вторичную переработку, сортировать не приходится: его пускают на средний слой, где оттенок не важен. Базовое масло — основа — рождается из российской нефти, а вот присадки к нему в основном импортные. Между сменами типа масла в трубопроводе проводят механическую очистку, чтобы выгнать остатки смазки из системы.

Смешивание компонентов для приготовления топлива доверено точной автоматике. Несмотря на отлаженный процесс и контролируемое качество каждой составляющей, финальные пробы берут регулярно. Готовое топливо поступает в товарные резервуары. Оттуда его забирают железнодорожные и автоцистерны, а часть перекачивают по трубам на многие сотни километров.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

— Первые следы нефтяных промыслов относят к шестому тысячелетию до н. э. Тогда нефть использовали в строительстве как связующий и изолирующий раствор.

— В 1846 году на меcторождении Биби-Эйбат (вблизи Баку) пробурили первую в мире нефтяную скважину. Добыча началась двумя годами позже.

— Температура воздуха в скважине поднимается в среднем на 3 ºС каждые 100 м. e На звание самой глубокой скважины претендуют три объекта, уходящие в глубину более чем на 12 км. Первой появилась Кольская сверхглубокая (12 262 м). В 2008 году ее переплюнула шахта в Катаре — 12 289 м. А с 2011-го первенствует скважина проекта «Сахалин-1» — 12 345 м.

— Подводные нефтехранилища, применяемые при добыче в море, не имеют дна. По сути, это колокола. Нефть удерживается в них благодаря меньшей, чем у воды, плотности.

— НПЗ производят не только различные сорта топлива и масел. Например, серу, получаемую в процессе очистки нефти, отгружают химическим предприятиям в гранулах или в виде серной кислоты.

— Первые стальные резервуары (цилиндрическая форма, диаметр более 3 м) для хранения нефти и других жидкостей сконструировал в конце XIX века известный русский инженер В.Г. Шухов. Основные принципы их построения используются по сей день.

— Первый российский нефтепровод Балаханы — Черный Город (Баку) построили в 1878 году. Он сделал ненужными перевозчиков нефти, которые ранее транспортировали ценный груз в бочках. Для защиты сооружения вдоль него установили караульные будки.

Разбейте его! Как ученые получают топливо из растений · Границы для молодых умов

Аннотация

Когда вы едете в школу утром на автобусе, ваша поездка, вероятно, осуществляется на дизельном топливе или бензине, которые производятся из нефти. Нефть - это ископаемое топливо , что означает, что она производится из разложившихся, окаменелых организмов, таких как древние растения, планктон и водоросли, которые были погребены под поверхностью Земли на протяжении миллионов лет.

Ископаемые виды топлива, такие как нефть, природный газ и уголь, добываются из недр земли и используются для привода автомобилей, обогрева зданий и выработки электроэнергии. Нефть также можно использовать для производства химикатов на нефтяной основе (нефтехимии), которые встречаются во многих повседневных вещах, таких как подошвы вашей обуви или пластиковый чехол сиденья школьного автобуса.

Ископаемые виды топлива хороши тем, что они очень энергоемкие, то есть содержат много энергии на единицу объема.Это означает, что ископаемые виды топлива очень хороши для питания автомобилей и выработки тепла. Не очень хорошо об ископаемом топливе то, что на Земле их ограниченное количество. Поскольку ископаемое топливо формируется в течение миллионов лет, мы в конечном итоге израсходуем его, прежде чем будет произведено больше. Кроме того, при сжигании ископаемого топлива или нефтехимии выделяется углекислый газ (CO 2 ). CO 2 известен как парниковый газ, потому что он может задерживать солнечные лучи в атмосфере Земли, действуя так же, как стеклянная крыша теплицы.Сжигание ископаемого топлива увеличивает концентрацию CO 2 в атмосфере, и это может привести к климатическим нарушениям, включая , глобальное потепление (1).

Из-за этих проблем ученые и инженеры усердно работают над поиском новых видов топлива и химикатов, которые не добавляют CO 2 в атмосферу, и которые могут быть возобновлены, когда запасы истощаются. Топливо и химикаты, отвечающие этим требованиям, обозначаются как «, устойчивое ». С экологической точки зрения материал является экологически безопасным, если его можно использовать в течение длительного времени, без истощения и без общего негативного воздействия на окружающую среду.

Биотопливо - это один из видов топлива, многообещающий для нашего энергетического будущего, поскольку он является возобновляемым и экологически безопасным. Другими словами, биотопливо устойчиво.

Биотопливо обычно производится из растительных материалов, которые не могут быть съедены людьми, таких как стебли кукурузы, травы и древесная щепа. Биомасса - это еще одно название растительного сырья, которое используется для производства биотоплива. Когда биомасса собирается и обрабатывается, ученые могут расщеплять и преобразовывать растительные клетки в возобновляемое топливо или химические вещества.Итак, вместо того, чтобы ждать миллион лет, пока природа превратит растения в ископаемое топливо, ученые пытаются ускорить этот процесс, используя хитроумную химию для производства биотоплива из растений, которые сегодня живы.

А теперь подожди секунду. Если при сжигании ископаемого топлива, которое состоит из древнего органического вещества, в атмосферу выбрасывается CO 2 … не создает ли сжигание биотоплива ту же проблему? К счастью, ответ отрицательный. При сжигании биотоплива действительно выделяется CO 2 , но помните, что растения, используемые в биотопливе, не древние - они жили на Земле в то же время, что и мы с вами. И хотя мы, люди, дышим кислородом, чтобы остаться в живых, растения вместо этого дышат CO 2 . Это означает, что поскольку растения, используемые для производства биотоплива, потребляют CO 2 в процессе своего роста, общего увеличения количества CO 2 в атмосфере при их сжигании не происходит. Они только заменяют то, что взяли. Кроме того, в отличие от нефти, мы всегда можем вырастить новые растения для производства биотоплива, когда они нам понадобятся.

Итак, если биотопливо является устойчивым и экологически чистым, то оно должно быть идеальным решением наших энергетических проблем, верно? К сожалению, процессы, которые ученые используют для превращения биомассы в биотопливо, могут быть очень дорогими.Дорогостоящие химические реакции означают дорогостоящее биотопливо и биопродукты, и большинство потребителей предпочтут обычный бензин или пластик более дорогим «зеленым» продуктам. Кроме того, для некоторых реакций с биотопливом требуются агрессивные химические вещества, которые могут создавать собственные экологические проблемы, возвращая нас к тому месту, где мы начали с точки зрения устойчивости (2).

Чтобы увидеть, как растения превращаются в полезное топливо и химические вещества, мы должны сначала понять, из чего они сделаны. Стенки растительных клеток отвечают почти за весь вес растения и состоят из трех сложных молекул, называемых целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином (рис. 1).

  • Рис. 1. На этом рисунке показана основная структура тканей растения, начиная с уровня листа (вверху: «несъедобные растения») и увеличивая масштаб до клеточного уровня (слева: «клетка растения»).
  • Как видите, на клеточном уровне длинные молекулы целлюлозы (показаны синим) плотно упакованы в пучки, окруженные гемицеллюлозой (оранжевый) и лигнин (зеленый). Эта плотно упакованная структура делает ткани растений прочными и долговечными.

Первые две молекулы, целлюлоза и гемицеллюлоза, разрываются на простые сахарные строительные блоки, связанные вместе в компактную структуру, поддерживаемую третьей молекулой - лигнином (рис. 1).Все три сложные молекулы в растениях должны быть разделены на части, чтобы получить доступ к строительным блокам сахара внутри, которые затем можно превратить в биотопливо.

Один из способов добиться такого разложения биомассы - использовать много агрессивных химикатов для разрушения тканей растений. Однако эти химические вещества могут быть дорогими - даже токсичными (2). В идеале мы хотели бы упростить разрушение растений, чтобы нам не нужно было так сильно полагаться на эти химические вещества.

Одно из возможных решений - использовать растворитель - жидкость с химическими свойствами, позволяющими растворять другие материалы… например, растения.Большинство из нас используют растворители каждый день, даже если мы не подозреваем об этом. Например, вы используете воду в качестве растворителя каждый раз, когда моете руки или готовите горячий шоколад быстрого приготовления.

Иногда с работой можно справиться только с помощью растворителя определенного типа. Например, вода может растворять какао-порошок для приготовления горячего шоколада, но не удаляет лак с ногтей - для этого вам понадобятся химические вещества, называемые ацетон или этилацетат.

К сожалению, до недавнего времени исследователи энергетики не могли найти растворитель, который был бы (а) дешев, (б) устойчив и (в) хорош для разрушения растений.Но теперь мы обнаружили очень интересный новый растворитель, названный γ- валеролактон (сокращенно GVL ), который может сделать производство биотоплива намного дешевле и эффективнее (3). GVL - такой интересный растворитель, потому что он не только дешев - он возобновляемый, потому что он сделан из самой биомассы.

Мы обнаружили, что можем использовать GVL для извлечения более 70% исходных сахаров, захваченных в плотной структуре биомассы, для производства простых сахаров, которые намного легче превратить в топливо.Этот процесс проиллюстрирован на рисунке 2, который показывает химическую реакцию, протекающую внутри реактора биотоплива. Биотопливные реакторы - это металлические сосуды, в которых проходят реакции обработки биотоплива. Они специально разработаны, чтобы выдерживать воздействие тепла, давления и химикатов.

  • Рисунок 2 - Иллюстрация производства сахара на заводах с использованием GVL в качестве растворителя.

Два основных свойства GVL делают его отличным растворителем для экстракции сахара:

(1) GVL дает кислотам большой импульс.

Для начала любой химической реакции участвующие в ней ингредиенты (реагенты) должны сначала собрать достаточно энергии. Наименьшее количество энергии, необходимое для запуска реакции, называется «энергией активации» (рис. 3). В обычных реакциях производства биотоплива много кислот смешивают с водой, чтобы помочь расщепить биомассу. Это может занять некоторое время, особенно для очень жестких или древесных растений, но добавление GVL в реакцию дает кислотам большой заряд энергии. Это ускорение помогает системе быстрее собирать свою энергию активации, поэтому реакция может протекать быстрее (4, 5) (Рисунок 3).

  • Рисунок 3 - Этот график иллюстрирует развитие химической реакции.
  • «Свободная энергия» - это причудливый способ обозначить энергию, имеющую отношение к химической реакции. «Ход реакции» представляет собой состояние, через которое реагенты должны пройти, чтобы превратиться в продукты.

Чтобы проиллюстрировать это явление, представьте, что две девушки, Джемма и Валери, собираются мчаться друг с другом на вершину крутого холма. Обычно оба бегуна должны стоять за линией старта, чтобы убедиться в честности гонки.Но в этой гонке Джемма действительно имеет большую фору: когда срабатывает зуммер, она начинает бежать на полпути вверх по крутому склону, а Валери должна начинать с самого низа. Как вы думаете, кто победит? Как вы уже догадались - Джемма поднимается на вершину холма раньше Валери. Подобно тому, как форсированный старт приближает Джемму к вершине холма по аналогии с гонкой, GVL приближает кислоту к точке реакции с биомассой, позволяя реакции протекать намного быстрее.

(2) GVL избавляет от лигнина.

Для растений лигнин действительно важен: он придает им форму и структуру и помогает им расти здоровыми и сильными. Но для ученых лигнин - всего лишь неприятность. Это прочная и стойкая молекула, которую очень трудно разрушить, и она мешает получению простых сахаров из молекул целлюлозы и гемицеллюлозы. Однажды ученые надеются, что сумеют расщепить лигнин и получить полезные вещества, но пока они просто не хотят, чтобы он мешал. GVL обладает необычной способностью растворять лигнин и препятствовать тому, чтобы он блокировал главный приз: богатые энергией строительные блоки сахара.

Пожалуй, самое лучшее в этом GVL то, что он может быть переработан. В конце реакции биотоплива жидкий CO 2 может быть добавлен в реактор для разделения каждого реагента на отдельный слой (рис. 2). Представьте себе бутылку с необычной заправкой для салата: масло и уксус, вместо того чтобы смешиваться друг с другом, остаются полностью разделенными, пока бутылку не встряхивают. Точно так же, когда CO 2 добавляется в реактор для биотоплива, GVL и раствор сахара становятся точно такими же, как эта заправка для салата.Все сахара переходят в один слой и концентрируются (см. Рис. 2), в то время как GVL образует отдельный слой. Затем GVL можно легко удалить и использовать снова, в то время как раствор сахара, который получают ученые, примерно в пять раз более концентрированный, чем он был бы без GVL. Эта повышенная концентрация очень важна, потому что это означает, что вам нужно тратить меньше энергии на очистку конечного продукта, что делает весь процесс более эффективным и менее расточительным.

После удаления GVL остается концентрированный и очень полезный сахарный раствор.У ученых есть два варианта использования этого энергоемкого раствора:

  • Они могут модернизировать сахара посредством дальнейших химических реакций до других полезных молекул, которые сегодня используются для производства многих продуктов, полученных из нефтехимии. Это означает, что GVL можно использовать для производства экологически чистых альтернатив пластмассам, мылу, краскам и многим другим распространенным материалам.
  • Они могут «кормить» сахаром микроорганизмы, такие как дрожжи или бактерии, которые затем метаболизируют его и производят топливо.Одним из примеров является биотопливный этанол: он может приводить в действие легковые и грузовые автомобили и другие машины почти так же эффективно, как бензин. У некоторых микроорганизмов особенно хороший аппетит к сахару, произведенному с использованием GVL, потому что они не содержат агрессивных химикатов, которые часто используются в других реакциях биотоплива. Тот факт, что микроорганизмы могут не только выживать, но и процветать на сахарах, обработанных GVL, означает, что GVL подходит для использования в других биологических реакциях, а не только в химических. В этой работе микроорганизмы использовались для получения этанола такой высокой концентрации, что очистка этанола до пригодного для использования топлива не стоила очень дорого.

По всем этим причинам использование GVL дает ученым надежду на создание биотоплива и химикатов, которые могут конкурировать с нефтепродуктами на рынке. На протяжении веков люди изобретали новые технологии и развивали промышленность с поразительной скоростью - иногда с серьезной ценой для окружающей среды. Процесс производства биотоплива, отвечающий всем требованиям доступности, возобновляемости и устойчивости, может принести пользу как людям, так и Земле.С открытием роли GVL в переработке биотоплива мы считаем, что на один шаг ближе к устойчивому будущему.

Глоссарий

Биотопливо : Определенные типы растительных веществ (см. Биомассу) можно перерабатывать в жидкое или газообразное топливо, называемое биотопливом. Некоторые виды биотоплива могут быть возобновляемыми альтернативами ископаемым видам топлива, например бензину.

Биомасса : Биомасса - это общий термин, относящийся к любому органическому (углеродсодержащему) материалу, который происходит из живого вещества, например растений.Биомасса растений состоит из трех основных молекул: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Типы биомассы, используемые для биотоплива, включают растения и растительные отходы, такие как травы, стебли кукурузы и древесная щепа.

Ископаемое топливо : Ископаемое топливо образуется под землей в течение миллионов лет и состоит из органического вещества тканей древних растений и животных. Ископаемое топливо включает уголь, природный газ и нефть. Нефть может быть переработана в другие виды топлива, такие как дизельное топливо и бензин.

Глобальное потепление : Когда слишком много углекислого газа (CO 2 ) попадает в атмосферу, он может улавливать солнечные лучи внутри атмосферы. Это явление называется парниковым эффектом, и оно может привести к общему повышению глобальной температуры, называемому глобальным потеплением.

GVL : GVL - сокращение от γ- валеролактона . Это химическое вещество, которое можно легко получить из растений. В нашем эксперименте мы использовали ГВЛ в качестве растворителя для растворения растений.В прошлом GVL использовался в парфюмерной промышленности, потому что он имеет сладкий травяной запах. GVL также использовался в фармацевтических продуктах.

Реакция : Химическая реакция происходит, когда атомы в веществе перегруппировываются, что приводит к химическому изменению вещества. Химическая реакция может начаться только после того, как она накопит достаточно энергии. Это минимальное количество энергии, необходимое для начала реакции, называется энергией активации.

Растворитель : В химии растворитель - это жидкость или газ, способный растворять другое вещество, называемое растворенным веществом.Когда вы добавляете растворитель в растворенное вещество, вы получаете раствор.

Устойчивый : С экологической точки зрения материал является экологически безопасным, если его можно использовать в течение длительного времени, без истощения или общего негативного воздействия на окружающую среду. Например, возобновляемая энергия является устойчивой, потому что мы можем производить ее больше, не нанося значительного ущерба окружающей среде. В более широком масштабе экологическая система является устойчивой, если она может выжить в течение долгого времени при здоровом уровне биоразнообразия, продуктивности и ресурсов.


Первоисточник статья

Лутербахер, Дж. С., Рэнд, Дж. М., Алонсо, Д. М., Хан, Дж., Янгквист, Дж. Т., Маравелиас, К. Т. и др. 2014. Производство неферментативного сахара из биомассы с использованием γ-валеролактона, полученного из биомассы. Наука 343: 277–280. DOI: 10.1126 / science.1246748


Список литературы

[1] Tester, J. W. 2005. Устойчивая энергия. Кембридж, Массачусетс: MIT Press.

[2] Luterbacher, J.С., Мартин Алонсо, Д., Думесик, Дж. А. 2014. Целевое химическое обновление лигноцеллюлозной биомассы до платформенных молекул. Green Chem. 16: 4816–38. DOI: 10.1039 / C4GC01160K

[3] Лутербахер, Дж. С., Рэнд, Дж. М., Алонсо, Д. М., Хан, Дж., Янгквист, Дж. Т., Маравелиас, К. Т. и др. 2014. Производство неферментативного сахара из биомассы с использованием γ-валеролактона, полученного из биомассы. Наука 343: 277–80. DOI: 10.1126 / science.1246748

[4] Меллмер, М. А., Сенер, К., Галло, Дж. М. Р., Лутербахер, Дж. С., Алонсо, Д. М., Дюмесик, Дж. А. 2014. Эффекты растворителя в реакциях конверсии биомассы, катализируемых кислотой. Angew Chem. Int. Эд. 53: 11872–5. DOI: 10.1002 / anie.201408359

[5] Меллмер, М. А., Алонсо, Д. М., Лутербахер, Дж. С., Галло, Дж. М. Р., Дюмесик, Дж. А. 2014. Влияние γ-валеролактона на гидролиз лигноцеллюлозной биомассы до моносахаридов. Green Chem. 16: 4659–62. DOI: 10.1039 / C4GC01768D

Центр данных по альтернативным видам топлива: основы этанольного топлива

Этанол - это возобновляемое топливо, которое производится из различных растительных материалов, известных под общим названием «биомасса».«Более 98% бензина в США содержит этанол, обычно E10 (10% этанола, 90% бензина), который насыщает топливо кислородом, что снижает загрязнение воздуха.

Этанол также доступен в виде E85 (или гибкого топлива), который может использоваться в транспортных средствах с гибким топливом, предназначенных для работы на любой смеси бензина и этанола до 83%. Другая смесь, E15, одобрена для использования в легковых автомобилях 2001 модельного года и более новых.

Сделать этанол доступным в качестве автомобильного топлива необходимо в несколько этапов:

  • Сырье для биомассы выращивается, собирается и транспортируется на предприятие по производству этанола.
  • Сырье превращается в этанол на производственном предприятии, а затем транспортируется на топливный терминал или конечному потребителю по железной дороге, грузовиком или баржей.
  • Этанол смешивается с бензином на топливном терминале для получения E10, E15 или E85, а затем доставляется грузовиком на заправочные станции. E15 поступает либо непосредственно с терминала, либо через насос-блендер из резервуаров E10 и E85 на станции.

Свойства топлива

Этанол (CH 3 CH 2 OH) - прозрачная бесцветная жидкость.Он также известен как этиловый спирт, зерновой спирт и EtOH (см. Поиск по свойствам топлива). У этанола одна и та же химическая формула, независимо от того, произведен ли он из сырья на основе крахмала или сахара, такого как кукурузное зерно (поскольку это в первую очередь в Соединенных Штатах), сахарный тростник (как в основном в Бразилии) или из целлюлозного сырья (например, древесной щепы или растительных остатков).

У этанола более высокое октановое число, чем у бензина, что обеспечивает превосходные свойства смешивания. Требования к минимальному октановому числу бензина предотвращают детонацию двигателя и обеспечивают управляемость.Бензин с более низким октановым числом смешивают с 10% этанолом, чтобы получить стандартное октановое число 87.

Этанол содержит меньше энергии на галлон, чем бензин, в разной степени, в зависимости от процентного содержания этанола в смеси. Денатурированный этанол (98% этанола) содержит примерно на 30% меньше энергии, чем бензин на галлон. Влияние этанола на экономию топлива зависит от содержания этанола в топливе и от того, оптимизирован ли двигатель для работы на бензине или этаноле.

Энергетический баланс этанола

В США 94% этанола производится из крахмала кукурузного зерна.Для превращения любого исходного сырья в этанол требуется энергия. Этанол, произведенный из кукурузы, демонстрирует положительный энергетический баланс, а это означает, что процесс производства этанольного топлива не требует больше энергии, чем количество энергии, содержащееся в самом топливе.

Целлюлозный этанол улучшает энергетический баланс этанола, поскольку исходным сырьем являются либо отходы, побочные продукты другой отрасли (древесина, растительные остатки), либо специальные культуры, такие как просо и мискантус, с меньшими потребностями в воде и удобрениях по сравнению с кукурузой.Когда биомасса используется в процессе преобразования непищевого сырья в целлюлозный этанол, количество энергии ископаемого топлива, используемой в производстве, сокращается еще больше. Еще одно преимущество целлюлозного этанола заключается в том, что он приводит к более низким уровням выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла.

Для получения дополнительной информации об энергетическом балансе этанола загрузите следующие документы:

История и изобретение бензина

Бензин не был изобретен, это естественный побочный продукт нефтяной промышленности, основным продуктом которого является керосин.Бензин получают путем перегонки, отделения летучих, более ценных фракций сырой нефти. Однако были изобретены многочисленные процессы и агенты, необходимые для улучшения качества бензина, что сделало его лучшим товаром.

Автомобиль

Когда история автомобиля шла к тому, чтобы стать средством передвижения номер один. Возникла потребность в новых видах топлива. В девятнадцатом веке уголь, газ, камфен и керосин, полученные из нефти, использовались в качестве топлива и в лампах.Однако автомобильным двигателям требовалось топливо, для которого в качестве сырья использовалась нефть. Нефтеперерабатывающие заводы не могли достаточно быстро перерабатывать сырую нефть в бензин, поскольку автомобили сходили с конвейера.

Растрескивание

Требовалось усовершенствовать процесс очистки топлива, чтобы предотвратить детонацию двигателя и повысить его эффективность. Специально для новых разрабатываемых автомобильных двигателей с высокой степенью сжатия.

Процессы, которые были изобретены для повышения выхода бензина из сырой нефти, были известны как крекинг.В нефтепереработке крекинг - это процесс, при котором молекулы тяжелых углеводородов расщепляются на более легкие с помощью тепла, давления и иногда катализаторов.

Термическое растрескивание: Уильям Мериам Бертон

Крекинг - это процесс номер один в промышленном производстве бензина. В 1913 году Уильям Мериам Бертон изобрел термический крекинг - процесс, в котором использовалось тепло и высокое давление.

Каталитический крекинг

В конце концов, каталитический крекинг заменил термический крекинг в производстве бензина.Каталитический крекинг - это применение катализаторов, которые создают химические реакции, производящие больше бензина. Процесс каталитического крекинга был изобретен Юджином Гудри в 1937 году.

Дополнительные процессы

Другие методы, используемые для улучшения качества бензина и увеличения его поставок, в том числе:

  • Полимеризация: преобразование газообразных олефинов, таких как пропилен и бутилен, в более крупные молекулы в диапазоне бензина
  • Алкилирование: процесс объединения олефина и парафина, такого как изобутан
  • Изомеризация: превращение углеводородов с прямой цепью в углеводороды с разветвленной цепью
  • Риформинг: использование тепла или катализатора для перестройки молекулярной структуры

Хронология усовершенствования бензина и топлива

  • В качестве топлива для автомобилей XIX века использовались дистилляты каменноугольной смолы и более легкие фракции перегонки сырой нефти.
  • 5 сентября 1885 года первый бензонасос был изготовлен Сильванусом Баузером из Форт-Уэйна, штат Индиана, и доставлен Джейку Гамперу из Форт-Уэйна. Цистерна бензонасоса имела мраморные клапаны и деревянные поршни и вмещала одну бочку.
  • 6 сентября 1892 года первый трактор с бензиновым двигателем, произведенный Джоном Фрёлихом из Айовы, был отправлен в Лэнгфорд, Южная Дакота, где он проработал на обмолоте около 2 месяцев. Он имел вертикальный одноцилиндровый бензиновый двигатель, установленный на деревянных балках, и управлял автомобилем J.I. Корпус молотилки. Фрёлих основал компанию Waterloo Gasoline Tractor Engine Company, которая позже была приобретена John Deere Plough Company.
  • 11 июня 1895 года Чарльзу Дурье из Спрингфилда, штат Массачусетс, был выдан первый в США патент на автомобиль с бензиновым двигателем.
  • К началу 20 века нефтяные компании производили бензин в виде простого дистиллята из нефти.
  • В 1910-х годах законы запрещали хранение бензина в жилых помещениях.
  • 7 января 1913 года Уильям Мериам Бертон получил патент на свой процесс крекинга для преобразования нефти в бензин.
  • 1 января 1918 года первый в США бензопровод начал транспортировку бензина по трехдюймовому трубопроводу на расстояние более 40 миль от Солт-Крик до Каспера, штат Вайоминг.
  • Чарльз Кеттеринг модифицировал двигатель внутреннего сгорания для работы на керосине. Однако двигатель, работающий на керосине, вылетел из строя и треснул в головке блока цилиндров и поршнях.
  • Томас Мидгли мл.обнаружил, что причиной детонации были капли керосина, испаряющиеся при сгорании. Мидгли исследовал антидетонационные агенты, в результате чего в топливо добавили тетраэтилсвинец.
  • 2 февраля 1923 года впервые в истории США поступил в продажу этиловый бензин. Это произошло в Дейтоне, штат Огайо.
  • В 1923 году Алмер Макдаффи МакАфи разработал первый в нефтяной промышленности коммерчески жизнеспособный процесс каталитического крекинга, метод, который мог удвоить или даже утроить количество бензина, получаемого из сырой нефти с помощью стандартных в то время методов дистилляции.
  • К середине 1920-х годов бензин был с октановым числом от 40 до 60.
  • К 1930-м годам нефтяная промышленность перестала использовать керосин.
  • Юджин Гудри изобрел каталитический крекинг низкосортного топлива в бензин высокого качества в 1937 году.
  • В 1950-е годы произошло увеличение степени сжатия и увеличение октанового числа топлива. Увеличилось содержание свинца, и начались новые процессы нефтепереработки (гидрокрекинг).
  • В 1960 году Чарльз Планк и Эдвард Розински запатентовали (патент США № 3140249) первый цеолитный катализатор, коммерчески используемый в нефтяной промышленности для каталитического крекинга нефти в более легкие продукты, такие как бензин.
  • В 1970-х годах было введено неэтилированное топливо.
  • С 1970 по 1990 годы производство свинца прекратилось.
  • В 1990 году Закон о чистом воздухе внес серьезные изменения в бензин, законно предназначенные для устранения загрязнения.

Основы

Что такое нефть?

Petroleum - это латинское слово, обозначающее горную нефть, «petro» означает породу, а «oleum» - нефть. Он встречается в естественных условиях в горных породах земли и может вытекать из горных пород, отсюда и название «каменная нефть».Это густая сложная смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов
химическое соединение, которое содержит углерод, водород и другие органические молекулы
углеродсодержащие соединения, которые могут содержать серу, азот, кислород и металлы. Хотя термин "нефть" включает только жидкую сырую нефть в самом строгом смысле, в общем смысле он относится к смеси сырой нефти и природного газа. Другая форма нефти - битум, вязкий, полутвердый.

Возможно, вы слышали, что нефть называют ископаемым топливом.Ископаемое топливо образуется в результате разложения мертвых животных, растений и микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад и обнаружены в отложениях под поверхностью земли. Узнайте больше об ископаемых видах топлива и о том, как они создаются.

Какие элементы чаще всего встречаются в нефти? Какие элементы содержатся в следовых количествах? Переверните таблицу Менделеева, чтобы найти их.

Виды нефтепродуктов

Сырая нефть в жидкой форме

Что такое сырая нефть?

Сырая нефть, представляющая собой жидкую форму нефти, различается по внешнему виду в зависимости от ее химического состава.Обычно он представляет собой вязкую жидкость от темного до желтовато-зеленого цвета. В новостях часто упоминается легкая и тяжелая нефть, а также кисло-сладкая нефть.

В чем разница между тяжелой и легкой нефтью?

  • Light Crude - жидкий и летучий продукт с меньшим содержанием парафина. Поэтому его легче транспортировать или перекачивать.
  • Heavy Crude густая и вязкая с большим содержанием парафина.

Тяжелая и легкая нефть различаются по плотности. Плотность - это масса / объем.. Легкие нефтепродукты имеют плотность менее 1,0 г / куб.см и легко плавают в воде. Напротив, некоторые тяжелые нефти могут быть настолько плотными, что они тонут, а не плавают в воде. Как присутствие масел разной плотности влияет на очистку от разливов нефти? Среда?

Хотя типы и пропорции углеводородов, содержащихся в нефти, сильно различаются, процентное содержание химических элементов во всех маслах одинаково. Массовый состав нефти состоит в основном из углерода и водорода, с меньшим содержанием азота, кислорода и серы.Следы железа, никеля, меди и ванадия составляют менее 2% от веса нефти.

Знаете ли вы, что сырая нефть бывает кислой или сладкой?

  • Sweet Crude содержит лишь небольшое количество серы, менее 0,5%.
  • Sour Crude имеет более высокое содержание серы, 0,5% или больше.

Экономическое влияние

Цена на нефть за баррель относится к светлым сладким маслам. Сладкие масла имеют умеренно сладкий вкус и приятный запах.которые дешевле перерабатывать в такие продукты, как бензин, керосин и дизельное топливо. Правительственные постановления Государственное регулирование осуществляется через Программу содержания серы в транспортных средствах и бензине уровня 2 Агентства по охране окружающей среды США. требуют бензина и дизельного топлива с низким содержанием серы для поддержания стандартов чистоты воздуха. Поскольку эта более качественная нефть пользуется таким высоким спросом, предложение сократилось, а цены выросли. Более тяжелую высокосернистую нефть труднее и дороже переработать в полезные продукты.

Цена на нефть выросла по многим причинам.Изучите этот график Управления энергетической информации, чтобы определить одну причину. Плотность в градусах API - это мера того, насколько тяжелая или легкая нефть сравнивается с водой. По мере того, как масло становится тяжелее, плотность в градусах API уменьшается.

Согласно графику, как изменилось качество сырой нефти с 2000 по 2005 год? Как это изменение повлияет на цену нефтепродуктов?

Источник: Управление энергетической информации, Natural Gas Annual 2008.

Природный газ

Природный газ - это горючая смесь газообразных углеводородов без цвета, запаха и вкуса.Это экологически чистый источник энергии, питающий мировую экономику. Только в Соединенных Штатах более 60 миллионов домов и более 50% предприятий розничной торговли, больниц и офисов используют природный газ в качестве источника энергии. По данным Управления энергетической информации, 24% энергии, использованной в нашей стране в 2008 году, приходилось на природный газ (см. График). Большая часть газа, потребляемого США, производится в пределах их собственных границ, но часть газа импортируется из других стран, все чаще в виде сжиженного природного газа (СПГ).

Природный газ находится в залежах под землей. Называемый «попутным газом», если он обнаружен в месторождениях сырой нефти, природный газ может растворяться в нефти или подниматься с образованием отдельного слоя над нефтью из-за своей низкой плотности. Непопутный газ обнаруживается с небольшим количеством сырой нефти или без нее.

На этой карте показана добыча природного газа (в кубических метрах) в 2006 году. (Серый цвет означает отсутствие данных)

Источник: CIA Factbook Figures, 2006.

Согласно карте, какие страны производят больше всего природного газа?

Состав природного газа сильно различается, в основном он содержит метан, и в меньших количествах
этан Этан используется для производства этилена, наиболее производимого органического соединения в мире.Этилен используется для производства самых разных продуктов, таких как пластиковые пакеты, изоляция проводов и кабелей, моющие средства и химическое оружие. Пропан обычно используется для топлива двигателей, переносных печей, барбекю и для обогрева домов. в качестве топлива для приготовления пищи и зажигалок, а также в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках и диоксиде углерода. Он также может содержать небольшое количество кислорода, азота и сероводорода. Прежде чем газ можно будет использовать в качестве источника топлива, необходимо провести обширную переработку.В этом процессе очистки из сырого газа удаляются почти все химические вещества, кроме метана.

В нефтехимической промышленности природный газ используется в качестве основного сырья для многих продуктов, которые мы используем ежедневно, включая одежду, ковры, спортивное оборудование, фармацевтические препараты и медицинское оборудование, компьютеры и автозапчасти. Это также основное сырье для химикатов, пластмасс и удобрений.

Битум полутвердый

Некоторая нефть находится в полутвердой форме, смешанной с песком и водой, и называется сырым битумом или асфальтом.

Битум - это густая, липкая, смолистая форма масла, которая при комнатной температуре похожа на мелассу и должна быть нагрета или разбавлена, чтобы она текла. Большинство битумов содержат серу и тяжелые металлы, такие как никель, ванадий, свинец, хром, ртуть, а также мышьяк, селен и другие токсичные элементы.

В современном обществе битум в основном используется для мощения дорог и гидроизоляции объектов, но в прошлом битум использовался в самых разных целях. Согласно Геродоту (Геродот, книга I, 179), битум использовался в качестве раствора в стенах Ваблилона.Он также использовался в ранних фотографических техниках для водонепроницаемости лодок и звукоизоляции оборудования.

Канада и Венесуэла обладают крупнейшими месторождениями битума. Фактически, огромные месторождения битума в Канаде занимают площадь размером с Англию, что делает Канаду вторыми по величине известными запасами нефти в мире. Ежегодно рабочие выкапывают асфальт или битум на сумму около 50 миллионов долларов.

Можете ли вы найти Канада и Венесуэла на этой карте?

Изучите таблицу, чтобы ответить на эти вопросы :
Какой тип нефти содержит больше всего кислорода? Азот? Сера?
Одинаково ли содержание углерода и водорода во всех образцах?

Элемент Сырая нефть Битум Природный газ
Углерод 65-80% 85% 80.2%
Водород 20-25% 12% 7,5%
Кислород след > 2% 7,6%
Азот 1-15% > 1,5% 1,7%
сера > 0,2% > 3% 3%

От нефти к нефтехимии

Нефтехимия - это химическая продукция, полученная из сырой нефти и природного газа.

Первичные продукты нефтехимии включают олефины. Олефины представляют собой любые ненасыщенные углеводороды, содержащие по меньшей мере одну двойную углерод-углеродную связь, ароматические соединения Ароматические соединения содержат по меньшей мере одно кольцо с шестью атомами углерода, каждое из которых связано по меньшей мере с двумя другими атомами углерода. Каждый углерод соединен с одним соседним углеродом одинарной связью, а с другим соседним углеродом - двойной связью, и метанол - это простейший спирт с одним углеродом и одной гидроксильной группой. Этилен и пропилен являются основными олефинами и из-за их высокой реакционной способности двойной связи могут превращаться во множество различных соединений.Ароматические углеводороды, которые содержат по крайней мере одно шестиуглеродное кольцо, включают такие соединения, как бензол, толуол и ксилолы. Метанол - простейший спирт. Эти первичные нефтехимические продукты используются для производства более 4000 продуктов, включая моющие средства, удобрения, инсектициды, бензин, лекарства, краски, синтетические волокна, синтетический каучук и пластмассы.

Определите эти соединения как метанол , олефин или ароматический . Проверьте свой ответ, перевернув каждую структуру.

Carbon Engineering производит бензин путем улавливания двуокиси углерода из воздуха

Представьте, что вы подъезжаете к местной заправочной станции и можете выбирать между обычным, премиальным или безуглеродным бензином.

Канадская компания Carbon Engineering уже производит жидкое топливо, высасывая углекислый газ (CO2) из ​​атмосферы и объединяя его с водородом из воды. Это технический прорыв по двум направлениям: потенциально рентабельный способ удаления CO2 из атмосферы для борьбы с изменением климата и потенциально экономичный способ производства бензина, дизельного топлива или реактивного топлива, не добавляющего дополнительного CO2. в атмосферу.

«Это не спасет мир от последствий изменения климата, но станет большим шагом на пути к низкоуглеродной экономике», - сказал Дэвид Кейт, профессор прикладной физики из Гарварда и основатель. углеродной инженерии. Кейт сказал, что для улавливания CO2 из воздуха и производства топлива не потребовались научные открытия в размере 30 миллионов долларов, восемь лет инженерных разработок и «миллион мелких деталей», чтобы сделать процесс правильным.

Правильное решение также означало снижение затрат на уровне ниже 100 долларов за каждую тонну CO2, удаленного из атмосферы.Стоимость проектирования и разработки пилотного проекта, который реализуется с 2015 года в Сквамише, Британская Колумбия, была опубликована сегодня в рецензируемом энергетическом журнале Joule . Компания использовала существующие производственные процессы для увеличения масштабов и снижения затрат.

«В нашей статье показаны затраты и проектирование для полномасштабной установки, способной улавливать один миллион тонн CO2 в год», - сказал Кейт.

Удаление углерода: почему это важно

До сих пор считалось, что затраты на удаление CO2 или так называемое «прямое улавливание воздуха» составляли не менее 600 долларов за тонну.Это было слишком много для того, чтобы высасывать из атмосферы большое количество СО2. Ежегодно мир сжигает достаточно ископаемого топлива, чтобы добавить около 40 миллиардов тонн CO2. Однако поддержание глобального потепления на уровне ниже 2 градусов Цельсия (международная цель по предотвращению наиболее опасных воздействий), вероятно, потребует «отрицательных выбросов» - некоторого способа удаления большого количества CO2 из атмосферы и его постоянного хранения, согласно Межправительственному комитету. Группа экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Наручные часы: «Углерод больше не скрывает.«Этот фильм является частью показа короткометражных фильмов, и все высказанные мнения принадлежат создателям фильма.

Тем не менее, даже при цене 100 долларов за тонну сейчас не хватает покупателей CO2. Поэтому компания решила создать жидкость с нейтральным выбросом углерода. Как сказал Стив Олдхэм, генеральный директор Carbon Engineering. Уловленный CO2 объединяется с водородом, который образуется в результате электролиза воды. Хотя для этого процесса требуется много электроэнергии, пилотная установка в Сквамише использует возобновляемую гидроэнергетику. Топливо можно смешивать или использовать отдельно в качестве бензина, дизельного топлива или реактивного топлива.Когда он сгорает, он выделяет то же количество CO2, что и при его создании, поэтому он фактически углеродно нейтральный.

«Сейчас это стоит больше, чем баррель нефти, но в местах, где цена на углерод составляет 200 долларов за тонну, например, в рамках Калифорнийского стандарта низкоуглеродного топлива, мы конкурентоспособны», - сказал Олдхэм в интервью.

Оборудование Carbon Engineering вытягивает углекислый газ из атмосферы на испытательном предприятии в Британской Колумбии.

Фотография: Carbon Engineering

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Цена на углерод - это стоимость, применяемая к отраслям, выбрасывающим углеродное загрязнение. В Британской Колумбии цена на углерод составляет 35 канадских долларов за тонну, а в Канаде в сентябре цена будет составлять 10 долларов, а в 2022 году она вырастет до 50 канадских долларов. Плата за углеродное загрязнение в размере 15 долларов США, если будет принята новая мера голосования. Согласно отчету за 2017 год, США сталкиваются с затратами на климат и загрязнение воздуха, которые составляют не менее 360 миллиардов долларов в год.

«Я в восторге от проекта. Цифры в Джоулях выглядят хорошо », - сказал Клаус Лакнер из Центра отрицательных выбросов углерода при Университете штата Аризона, который в 1990-х годах стал пионером концепции прямого улавливания CO2 в воздухе. «Углеродная инженерия» доказала, что это можно сделать и быть рентабельным, и это очень важный шаг для отрасли, - сказал Лакнер в интервью.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1/14

1/14

Джон Реганольд из Университета штата Вашингтон стоит у глубокого выемки дороги в районе Палауз на востоке Вашингтона, исследуя обнаженные слои древней почвы.

Джон Реганольд из Университета штата Вашингтон стоит у глубокого разреза дороги в районе Палаус на востоке Вашингтона, исследуя обнаженные слои древней почвы.

Фотография Джима Ричардсона, Nat Geo Image Collection

Следующим шагом будет создание ряда заводов в увеличенном масштабе, производящих сотни тысяч баррелей безуглеродного топлива, что позволит еще больше снизить затраты, как на солнечную и ветровую энергию. резко упала за последние десятилетия по мере роста масштабов. По мере падения цен все больше правительств могут поддержать идею удаления CO2 из воздуха.

«Нам понадобится промышленность стоимостью триллион долларов, чтобы [поддерживать потепление ниже 2 градусов C]. Кажется, это много, но сегодня авиационная отрасль больше », - сказал Лакнер.

Carbon Engineering строит более крупный завод, использующий недорогие возобновляемые источники энергии, который будет производить 200 баррелей синтетического топлива в день. По словам Кейта, он должен заработать в 2020 году. Компания также хочет лицензировать свою технологию.

«Мы думаем, что это очень масштабируемое решение, которое будет иметь мировой рынок», - говорит Олдхэм.«Все, что вам нужно, это воздух и вода в качестве сырья и немного электричества». И лицензия на их тех.

Исправление: в предыдущей версии этой истории говорилось, что топливо было конкурентоспособным с ценой на углерод в 20 долларов за тонну, но было исправлено, чтобы указать 200 долларов за тонну.

Откуда берется бензин?

Несмотря на то, что мы зависим от бензина, чтобы добраться из точки А в точку Б, мало кто из нас может сказать, как эта жидкость попадает с земли в наши бензобаки. Покупаем молоко в магазине; получаем топливо на заправке: просто! Но молоко не производилось в магазине, а газ не производился в местной компании ExxonMobil, так как же оно туда попало?

Начнем с основ - то есть бензина, а не молока.

Восходящий, средний, нисходящий поток

Нефтегазовая промышленность делится на три сектора: вверх по течению , мидстрим и вниз по течению . Производственные компании делятся на одну из этих трех категорий, в зависимости от того, где они находятся в процессе.

Фото iStock / Карина Мовсесян
Нефтяные насосы и оборудование для нефтяной промышленности.

Все начинается с операций по разведке и добыче : В эту категорию попадает любая компания, которая участвует в самых начальных этапах процесса добычи нефти.Это включает поиск нефти, бурение разведочных скважин и добычу нефти с земли.

Фотография любезно предоставлена ​​iStock / Willowpix
Полностью загруженный полуприцеп-полуприцеп и железнодорожный грузовой поезд с тремя локомотивами, тянущие цистерны с нефтью на пути к нефтеперерабатывающему заводу.

Как только нефть достанется из-под земли, она передается компаниям среднего звена. Эти специалисты по транспортировке отвечают за транспортировку сырой нефти по железной дороге, цистернам или трубопроводам с места добычи на нефтеперерабатывающий завод , где она может быть преобразована в полезный продукт.

Фотография любезно предоставлена ​​iStock / Art Wager
Группа больших морских нефтеналивных танкеров, пришвартованных у нефтеперерабатывающего завода в Техасе.

Операции по переработке и переработке очищают, распространяют и продают конечные продукты, полученные из сырой нефти. Большинство потребителей будут взаимодействовать исключительно с перерабатывающими компаниями.

Крупная нефтяная компания также может выполнять все эти операции - от добычи до переработки - в качестве интегрированного предприятия , которое занимается бурением, добычей, сбытом и переработкой собственной нефти.

Теперь, когда мы понимаем терминологию, давайте внимательнее рассмотрим последующие операции, в частности процесс переработки .

От сырой нефти к очищенной

Сырая нефть, добытая из земли, сама по себе бесполезна - ее нельзя закачивать прямо в автомобиль или использовать в качестве жизнеспособного топлива. Вместо этого его нужно перегонять в полезные продукты, что происходит на нефтеперерабатывающем заводе .

Фотография любезно предоставлена ​​iStock / halbergman
Аэрофотоснимок нефтеперерабатывающих заводов в порту Лос-Анджелеса.

Нефтеперерабатывающие заводы получают бочки сырой нефти, каждая из которых содержит примерно 42 галлона жидкости, и превращают их в полезные продукты. Например, из одного барреля сырой нефти будет получено 19 галлонов бензина, девять галлонов других видов топлива, таких как дизельное топливо и керосин, а также меньшее количество продуктов, таких как реактивное топливо и жидкая нефть.

Все эти разнообразные продукты создаются переработкой одного и того же барреля сырой нефти . Но как?

Как происходит волшебство

Сырая нефть содержит сотни углеводородов - термин, используемый для описания любой комбинации атомов водорода и углерода.Вместе эти два элемента могут образовывать множество различных соединений, в зависимости от того, сколько водорода и атомов углерода участвует и в какой форме. Метан (Ch5), этан (C2H6), пропан (C3H6) и бутан (C4h20), например, , являются углеводородами , содержащимися в сырой нефти. Но для того, чтобы они были полезными, их нужно разделить на - процесс, который мы называем уточнением. Процесс разделения влажных газов называется «фракционированием».

Нефтеперерабатывающие заводы перегоняют сырую нефть, нагревая ее до все более высоких температур, заставляя углеводороды испаряться.Поскольку они имеют разные точки кипения, углеводороды легко отделяются в процессе нагрева. Более мелкие углеводороды, такие как метан, испаряются при более низкой температуре (менее 104 градусов по Фаренгейту). Более крупные испаряются при гораздо более высокой температуре. Различные пары конденсируются и собираются в виде отдельных полезных компонентов, таких как бензин.

Оттуда бензин готов к транспортировке на терминалы , , где топливо хранится перед распределением. Здесь также отдельные нефтяные компании могут создавать свои уникальные топливные смеси , добавляя в топливо детергенты.

Что такое моющие средства и почему их добавляют в бензин? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно обсудить октановое число .

Октановое число

Что такое октан? С точки зрения химии октаны - это углеводороды, содержащиеся в бензине. Но для остальных из нас октановое число - это система оценки того, насколько хорошо работает двигатель. Это делается путем оценки того, насколько топливо может быть сжато перед воспламенением. Чем выше октановое число, чем выше степень сжатия, тем лучше он будет работать в бензиновых двигателях.

Фотография любезно предоставлена ​​iStock / Pgiam
Старинные бензоколонки на старой заброшенной заправочной станции.

В 1920-е годы General Motors искала способы улучшить характеристики своих двигателей. Они обнаружили, что добавление тетраэтилсвинца в топливо позволило двигателям использовать более высокую степень сжатия, что, в свою очередь, сделало автомобили более мощными. Более высокая степень сжатия = более высокое октановое число = лучшая производительность двигателя.

Так началась эра этилированного газа .

Десятилетия спустя мир осознал, что выброс огромного количества свинца - плохая идея, несмотря на то, насколько это улучшило работу двигателя.Этилированный газ был запрещен в США в 1996 году, но его отсутствие создало новую проблему: как нефтеперерабатывающие заводы могли получить такое же октановое число без использования тетраэтилсвинца?

Этанол

Этанол, неископаемое топливо, является хорошей альтернативой тетраэтилу и смешивается с бензином на нефтеперерабатывающем заводе . Вы, наверное, заметили выбор между топливом E10 и E15 на заправке. Буква «E» обозначает этанол, а цифры 10 и 15 относятся к количеству его, добавленному в бензин - 10 или 15 процентов.

Когда этанол добавляется в бензин, он повышает октановое число, уменьшая при этом загрязнение. Некоторые новые автомобили могут работать даже на топливе, содержащем до 83% этанола .

Но если этанол добавляют в бензин на нефтеперерабатывающем заводе, почему отдельные топливные компании добавляют в свой бензин присадки и детергенты? Они делают это, чтобы сократить расход топлива, очистить впускные клапаны и создать конкурентное преимущество.

Уникальные смеси

Возьмем, к примеру, ExxonMobil.Они создают три уровня газа - это то, что мы бы назвали обычным, средним и премиальным. Для приготовления смесей они добавляют до девяти различных моющих средств и добавок. Деэмульгатор добавок используются для предотвращения скопления воды в вашем бензобаке. Ингибитор коррозии предотвращает ржавчину, а антиадгезионный состав помогает вашему двигателю лучше запускаться при низких температурах.

Некоторые из их моющих средств доступны только в их премиальных смесях, и это то, за что вы платите, покупая более дорогой бензин.

Крупные бренды, такие как ExxonMobil, BP и Shell, имеют свой собственный взгляд на бензин, используя различную комбинацию присадок и моющих средств для создания своей особой смеси.

Наконец, готовый продукт транспортируется - обычно на грузовике - на вашу местную заправочную станцию, где его можно приобрести и безопасно залить в машину.

Dixon Valve участвует практически на каждом этапе этого процесса.

Наша система Boss LPS, система King Crimp, соединения молотов, регулирующие клапаны, системы Holedall, загрузочные рукава и фитинги API используются в процессах выше по потоку и в середине потока .В процессе рафинирования вы можете найти в работе наши муфты с сухим разрывом, кулачок и канавку, сухие разъединители, систему заземления Boss, фитинги API и клапаны. Наконец, для транспортировки готового топлива на заправочную станцию ​​используются защита от перелива Dixon Bayco, переходники, паровые колена, вертлюги, цистерны и стеллажи, а также форсунки .

С учетом всех этих деталей можно с уверенностью сказать, что Диксон сыграла свою роль в заправке вашего топливного бака.

Мы разбираемся в нефтегазовой отрасли и понимаем трудности, с которыми сталкиваются наши клиенты.Если вы ищете решение нефтегазовой проблемы, мы будем рады помочь.

Щелкните здесь, чтобы.


Источники:

10.1. Бензин и дизельное топливо | netl.doe.gov

10.1. Бензин и дизельное топливо

Неустойчивые цены на топливо и стремление к энергетической независимости возродили интерес к другому рынку технологий газификации угля: производству жидкого транспортного топлива, в основном бензина и дизельного топлива. Для Соединенных Штатов способы синтеза жидкого топлива из угля добавляют существенное разнообразие в возможности поставки топлива, большую мощность для производства топлива, учитывая большие объемы внутренних запасов угля, и повышенную энергетическую безопасность, которая сопутствует этим факторам.

Хотя существует ряд различных продемонстрированных технологических маршрутов производства бензина и дизельного топлива из угля, не все из которых включают газификацию угля (например, прямое сжижение угля), наиболее важные методы основаны на производстве синтез-газа (синтез-газа) из угля. газификация угля, который превращается в жидкие углеводороды или спирт для использования в качестве топлива или сырья для переработки топлива. Поскольку сначала уголь газифицируется, а затем синтез-газ превращается в жидкие продукты, эти методы называются методами непрямого ожижения.Поскольку примеси, такие как сера и ртуть, удаляются из синтез-газа до синтеза топлива, в результате получается сверхчистое жидкое топливо, которое сгорает с меньшими выбросами, чем обычный бензин и дизельное топливо. Фактически, южноафриканская компания Sasol производит большое количество этого экологически чистого топлива из угля с 1955 года, при этом 30% потребностей всей страны в бензине и дизельном топливе производится из местного угля. Преобразование угля в жидкое топливо Sasol также включает реактивное топливо, отвечающее строгим требованиям для использования в коммерческих реактивных самолетах.Экологические соображения, национальные энергетические интересы и глобальные нефтяные рынки могут сыграть роль в более широком развитии этих приложений.

Синтез Фишера-Тропша (FT) - очень важная технология сжижения, используемая со времен Второй мировой войны. Катализаторы FT используются для облегчения образования углеводородов или спиртов из монооксида углерода (CO) и водорода (H 2 ) в синтез-газе. Конечные продукты процесса зависят от выбора катализатора, состава сырья и условий в реакторе, таких как внутренняя температура и давление.На стадии синтеза FT получают ряд / смесь линейных насыщенных углеводородов в форме C n H 2n + 2 (называемых парафиновыми углеводородами), ароматических углеводородов, олефинов и других соединений. Из них можно очищать бензин и дизельное топливо. Топливные газы, такие как метан (SNG) и сжиженный нефтяной газ (LPG; в основном пропан и бутан), обычно также образуются при синтезе FT, но обычно их минимизируют или рециркулируют, чтобы получить максимальное количество ценных жидких продуктов. Также образуются воски (длинноцепочечный парафин с 20-40 молекулами углерода, которые являются твердыми при стандартных условиях), но их можно «расколоть» до более коротких жидких форм.

В отличие от синтеза FT, синтез-газ может быть преобразован в метанол, который в дальнейшем может быть преобразован в бензин с помощью процесса ExxonMobil из метанола в бензин (MTG). Разработанный Mobil в 70-х и начале 80-х годов, первый в своем роде завод был построен в Новой Зеландии в 1985 году, где успешно производил бензин в течение 10 лет. С тех пор процесс постоянно совершенствовался до его текущего состояния как жизнеспособная альтернатива обычным источникам бензина. Синтетический бензин, производимый MTG, представляет собой высококачественный бензин с очень низким содержанием серы и бензола, который является ценным компонентом смеси для соблюдения экологических норм, касающихся серы и бензола.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *