Klaipėdos Vytauto Didžiojo gimnazija
MAŽEIKIŲ NAFTA
Giedrė Simanauskaitė
Mažeikiai – stambus naftos perdirbimocentras Lietuvoje ir Pabaltijyje
AB “ Mažeikių nafta” įsikūrė Lietuvos Respublikos pakraštyje už 18 km į šiaurės vakarus nuo Mažeikių miesto.Įmonė buvo projektuojama ir statoma ne tik tam, kad aprūpintų naftos produktais Baltijos šalis ir Rusijos Federacijos Kaliningrado sritį, bet ir didelė dalį jų eksportuotų. Todęl jai buvo parinkta vieta, esanti netoli nuo Klaipėdos ir Ventspilio terminalų. Žaliava – Vakarų Sibiro ir Volgos – Uralo naftų mišinys tiekiama naftotiekiu “Družba”, kurio atšaka nutiesta nuo Novopolocko iki Mažeikių.Pirmoji įmonës technologinė eilė, kompleksas LK-6U pastatytas 1980m. ; antroji, tokia pati – 1983m., o 1982m. pastatytas kombinuotas bitumų gamybos įrenginys. Kartu su pagrindiniais technologiniais įrengimais buvo pastatyta daug pagalbinių cechų, būtinų stabiliam įmonės darbui užtikrinti. Tai rezervuarų parkas, remontinis-mechaninis matavimo prietaisų ir automatikos, oro-garo tiekimo, elektros tiekimo, vandens ir kanalizacijos, nutekamųjų vandenų valymo cechai ir laboratorija.Siekiant patenkinti vis didëjantį šviesių naftos produktų : benzino, dyzelinio kuro poreikį, nuspręsta imtis gilesnės naftos konversijos procesų. Pasirinktas mazuto perdirbimo kompleksas KT-1/1. Įrenginys pastatytas ir pradėtas eksploatuoti 1989 metų viduryje. Kartu su šiuo kompleksu pradėti eksploatuoti ir nauji elementarios sieros bei vandenilio gamybos įrenginiai.Visuose šiuose įmonės gamybiniuose objektuose dirba apie 3700 darbuotojų.
“Mažeikių nafta” – šiuolaikinė, besivystanti įmonė
AB “Mažeikių nafta” – moderni, besivystanti įmonė, lanksčiai reaguojanti tiek į perdirbamos naftos, tiek į gaunamų produktų kokybės ir apimties kitimus, vis didėjančius gamtos apsaugos reikalavimus, užtikrinanti maksimalų naftos perdirbimo gilumą.Konkurencija naujose ekonominėse sąlygose verčia įmonės specialistus nuolat vystyti ir modernizuoti bei diegti naujus technologinius procesus, gerinti naftos produktų kokybę bei plėsti asortimentą.Gamyklos perdirbimo pajėgumai siekia 12 mln.tonų naftos per metus. Komplekso sudėtyje pirminis naftos reaktifikacijos benzinų riformingo, žibalo ir dyzelinio kuro hidrovalymo bei dujų frakcionavimo įrenginiai.
1989m. pradėto eksploatuoti mazuto perdirbimo komplekso sudėtyje yra : mazuto vakuuminės distiliacijos, vakuuminio distiliato higrovalymo, katalizinio krekingo bei adsorbcijos ir dujų frakcionavimo įrenginiai. Šiame komplekse yra ir MTBE (metil-tretinio butilo eterio) gamybos blokas. MTBE – didžiaoktaninis benzino komponentas.Tačiau įmonės vystymosi programa nesibaigia šio komplekso statyba. Artimiausioje ateityje planuojama pradėti statyti alkilinimo įrenginą, kuriame bus galimas dar vienas didžiaoktaninis benzino komponentas. Didžiaoktaniniai benzino komponentai būtini, norint paruošti, atitinkantį pasaulinius standartus, neetiliuotą benziną. Savo eilės laukia ir izomerizacijos įrenginys.Parengta 3-jų etapų įmonės vystymo programa, apimanti artimiausių 10 metų laikotarpį.Nuo žaliavos iki prekinių naftos produktų
Naftos perdirbimas prasideda tada, kai pašildyta nafta patenka į pirminį naftos rektifikacijos įrengimą. Nafta – įvairiausių angliavandenilių, turinčių skirtingas virimo temperatūras, mišinys. Remiantis šia savybe, įrenginyje nafta išskirstoma į lengvus ir sunkius komponentus. Distiliacijos produktai yra perdirbami toliau arba maišomi su kitais komponentais.
AB “Mažeikių nafta” gaminamų produktų sąrašas (pagal galiojančius standartus):
Produkcijos rūšis Standarto Nr. Pavadinimas Produkcijos sertif.BenzinasA-76 GOST 2084-77 Automobilinis, neetiliuotas, vasarinis Rusijos sert.A-76 TU 38.401-58-176-96 Automobilinis, neetiliuotas su padidinta pabaigos virimo temperatūra Ukrainos sert.A-80 TU 38.001165-87 Automobilinis, neetiliuotas (eksportinis) Rusijos sert.A-92 TU 38-001165-87 Automobilinis (eksportinis) neetiliuotas Rusijos, Ukrainos s.AI-95 GOST 2084-77 Automobilinis, neetiliuotas, vasarinis Rusijos sert.AI-95 TU 38.401-58-176-96 Automobilinis, neetiliuotas su padidinta pabaigos virimo temperatûra Ukrainos, Rusijos sert.Euro-super -95 TU 38.401-48 Automobilinis, Euro-super-95 Rusijos sert.AI-98 TU 38.401-58-127-95 Automobilinis, “Super plius” Rusijos sert.A-96 TU 38.001165-87 Automobilinis, eksportinis etiliuotas Rusujos sert.Dyzelinis kurasDLE, I rūšis TU 38.401-58-110-94 Dyzelinis eksportinis kuras Rusijos sert.L-0,2-40 I r. GOST 305-82 Vasarinis dyzelinis kuras Rusijos sert.DZp TU 38.101889-81 Žieminis dyzelinis kuras, turintis depresanto TU 38.101656-87 Buitinis krosnių kuras, mažai sieringas Rusijos sert.
Tu 38.101656-87 Buitinis krosnių kuras sieringas TU 38.101567-87 Mažai klampus laivų kuras ŽibalasRT GOST 10227-86 Reaktyvinis variklių kuras, aukščiausios rūšies, turintis antioksidacinio, priešdiliminio ir antistatinio priedų Rusijos sert.KO-25 TU 38.401-58-10-90 Apšvietimo žibalas Rusijos sert.Mazutas40 GOST 10585-75 Labai sieringas, peleningas, 40 markės kūryklų mazutas 40 GOST 10585-75 Sieringas, peleningas, 40 markės kūryklų mazutas 40 GOST 10585-75 Labai sieringas, mažai peleningas, 40 markės kūryklų mazutas Ukrainos sert.40 GOST 10585-75 Sieringas, mažai peleningas, 40 markės kūryklų mazutas 100 GOST 10585-87 Labai sieringas, peleningas, 100 markės kūryklų mazutas Rusijos sert.100 GOST 10585-87 Sieringas, mažai peleningas, 100 markės mazutas 100 GOST 10585-87 Labai sieringas, mažai peleningas, 100 markės kūryklų mazutas Rusijos sert.100 GOST 10585-87 Sieringas, peleningas, 100 markės kūryklų mazutas Rusijos sert.Siera9920 GOST 127.1-93 Gabalinė dujinė techninė siera MTBE TU 38.103704-90 Metil-tretinis butilo eteris BitumasBKK-65 LST 1266-92 Klampusis kelių naftos bitumas BK-120 LST 1266-92 Klampusis naftos bitumas Ukrainos sert.BN 70/30 GOST 6617-76 Naftinis statybinis bitumas BNK 40/180 GOST 9548-74 Naftinis stoginis bitumas BND 130/200 GOST 22245-90 Naftos klampusis kelio bitumas Ukrainos sert.(Gudronas) TU 38.101582-75 Žaliava naftos klampiems bitumams, I rūšis MB-90/75 GOST 6997-77 Mastika kabelių movoms užpildyti, aukščiausia rūšis Dujos TU 38.101491-89 Propano-propileno frakcija eksportui TU 38101490-89 Propano frakcija, A markės TU 38.101498-79 Butano-butileno frakcija, aukðèiausios markės OBBF TU 38.101498-79 Butano-butileno frakcija, OBBF markės TU 38.101497-79 Normalus butanas, aukščiausios markės TU 38.101492-79 Izobutanas, A markės PT GOST 20448-90 Suskystintos angliavandenilinės dujos komunaliniams ir buitiniams poreikiams PBA GOST 27578-87 Suskystintos angliavandenilinės dujos autotransportui Po pirminio naftos perdirbimo likęs sunkus produktas – mazutas toliau nukreipiamas perdirbimui į mazuto perdirbimo kompleksą. Čia iš mazuto gaunamas papildomas lengvų frakcijų: dujų, benzino, dyzelinio kuro, -kiekis. Sunkūs mazuto perdirbimo likučiai naudojami kaip katilų kuro komponentai.Naftos ir jos produktų sandėliavimasir transportavimas
Žaliavinė nafta, prekiniai naftos produktai ir jų komponentai yra kaupiami ir saugomi atskirose 10 tûkst.m3 , 20 tûkst.m3 ir 50 tûkst.m3 tūrio talpose.Prekiniai produktai ruošiami, komponuojant atskirus komponentus sraute.Paruošti prekiniai produktai turi atitikti standartų reikalavimus.Nafta į įmonę tiekiama naftotiekiu, o didžioji prekinės produkcijos dalis išvežama geležinkelio cisternomis. Tuo tikslu įmonėje yra sumontuotos šviesių ir tamsių naftos produktų bei dujų pylimo estakados. Nedidelis produkcijos kiekis išgabenamas autocisternomis.
Naftos perdirbime, kaip ir kiekviename technologiniame procese, ypač paisoma ekologinių ir gamtosaugos reikalavimų. Nemažos lėšos skiriamos ne tik gamybos vystymui, bet ir aplinkos apsaugai. Įmonės nuotekos išvalomos mechaniniu, fiziko-cheminiu ir biologiniu būdais.Pirmosios sistemos pajėgumas 28 tūkst. kub. m. per parą; antrosios sistemos pajėgumas 12 tūkst. kub. m. per parą. Atskiruose valymo įrenginiuose mechaniniu ir biologiniu metodais valomos ir Mažeikių miesto nuotekos – iki 50 tūkst. kub. m. per parą.Įmonėje įdiegta monitoringo sistema, aplinkos apsaugos specialistai, naudodamiesi moderniais prietaisais, kontroliuoja išmetamų teršalų kiekį įmonės viduje ir už jos ribų.
Naftos paruošimas perdirbimui
Naftos nudruskinimas ir nuvandeninimas. Paskirtis – vandens ir druskų pašalinimas iš naftos prieš paduodant ją į perdirbimą. Efektyvus nuvandeninimas ir nudruskinimas įgalina žymiai sumažinti technologinių įrengimų koroziją, išvengti katalizatorių dezaktyvacijos, pagerinti naftos produktų kokybę. Žaliavinė nafta yra vadinama nudruskinta ir nuvandeninta, kai joje druskų kiekis – ne daugiau 3-4 mg/l ir vandens, ne daugiau 0.1 masės %.Nafta su vandeniu sudaro emulsiją, t. y. sistemą sudarytą iš dviejų, netirpių vienas kitame, skysčių. Naftos emulsijos būna dviejų tipų: “nafta vandenyje” – hidrofilinė ir “vanduo naftoje” – hidrofobinė.Emulsijos tipas nustatomas dviem būdais:1. Tirpimas vandenyje ir benzine. Hidrofilinė emisija tirpsta vandenyje ir nugrimzta benzine ant dugno. Priešingi reiškiniai vyksta su hidrofobine emulsija.
2. Pralaidumas elektros srovei. Ją praleidžia tik hidrofilinės emulsijos.Emulsijos spalva – nuo geltonos iki tamsiai rudos, o konsistencija – nuo grietinės iki mosties tirštumo. Naftos emulsijos klampumas didėja, didėjant vandens kiekiui joje iki 60 – 80%, po to krenta.Emulsijos patvarumas priklauso nuo joje esančio emulsiklio kiekio. Emulsikliai būna:1. Hidrofiliniai – gerai tirpūs vandenyje ir netirpūs naftoje. Jiems priskiriamos naftenų rūgščių, sulforūgščių ir kitos gruskos. 2. Hidrofobiniai – gerai tirpūs naftoje ir netirpūs vandenyje. Šiems emulsikliams priklauso – naftenatai, smulkio molio dalelės, metalų oksidai (Ca, Mg, Fe, Al ), dervingos asfalteninės medžiagos.Emulsijos patvarumo priežastimi taip pat yra statinių elektros krūvių atsiradimas vandens lašeliuose ir kietose dalelėse. Veikiant šiems krūviams vandens lašeliai yra atstumiami.Perdirbti naftą su emulsiją negalima, todėl iš pradžių ją suardo – deemulguoja. Tai reikia atlikti kuo greičiau, nes šviežias emulsijas suardyti lengviau. Emulsijos suardomos tokiais būdais:1. Mechaniniu būdu – nusodinant, centrifuguojant ir filtruojant. Nusodinimas yra pirmoji emulsijų suardymo stadija. Centrifuguojama ir filtruojama dažniausiai laboratorinėmis sąlygomis.2. Terminiu būdu – panaudojant šilumą. Kaitinant emulsiklio plėvelė plečiasi ir sprogsta, o skysčio lašeliai susilieja. Paprastai nusodinama ir kaitinama nafta iki 70 0C temperatūros, bet sutinkamos emulsijos nesuyrančios net 120 0C temperatūroje. Tokiu atveju naudojami kiti metodai.3. Cheminiu būdu – panaudojant deemulsiklį, kuris išstumia emulsiklį arba jį ištirpdo, dėl ko emulsija suyra. Daugiausia naudojami nejonogeninių paviršiaus aktyvių medžiagų tipo demulsikliai, kurie skatina sudaryti priešingo tipo emulsijas. Emulsijų susidarymo savybė paralyžuojama ir emulsija išsisluoksniuoja.4. Termocheminiu būdu – įvedant į pakaitintą naftą deemulsiklio. Procesas vykdomas uždaruose aparatuose iki 0.9 Mpa ir 150 – 155 0C temperatūros emulsijoms išsisluoksniuojant.5. Elektriniu būdu – veikiant emulsiją elektriniu lauku, sukuriama aukštos įtampos kintama srovė. Jos poveikyje plėvelė suyra ir emulsija išsisluoksniuoja.Fiziniai naftos perdirbimo būdai
Naftai perdirbti yra taikomi fiziniai ir cheminiai perdirbimo būdai. Fiziniais būdais vadinami tokie, kai perdirbant naftą nepasikeičia joje esančių angliavandenilių struktūra, pvz., jeigu naftoje yra daugiausia alkanų, tai ir jos produktuose jų liks daugiausia. Cheminiais būdais perdirbant naftą yra pakeičiama angliavandenilių struktūra . Pavyzdžiui, benzine labiau pageidaujami arenai, bet naftoje daugiau yra alkanų. Perdirbant naftą cheminiu būdu, alkanai yra pakeičiami arenais. Nuvandeninus ir nudruskinus naftą yra atliekamas pirminis jos perdirbimas – distiliavimas. Distiliacija – tai naftos perskyrimo procesas, kuris paremtas naftos sudėtyje esančių angliavandenilių atskyrimu vienų nuo kitų pagal virimo temperatūras į frakcijas. Distiliavimas vyksta esant atmosferiniam slėgiui. Geriausias frakcinis perskirimas gaunamas naudojant reaktifikacijos procesą, t. y. distiliaciją su priešpriešinių srautų kontaktu tarp kylančio garų srauto ir besileidžiančios skystos flegmos. Garų ir skysčio kontaktas vyksta reaktifikacijos kolonose ant specialių lėkščių. Šiuolaikinėse technologijose pirminis naftos perdirbimas dažniausiai naudojamas tikslu gauti žaliavą antriniams naftos perdirbimo procesams. Benzino frakcijos toliau paduodamos į riformingą, tikslu gauti aukštaoktaninį benziną. Dyzelinio kuro ir žibalo frakcijos paduodamos į hidrovalymo procesą. Mazutas naudojamas antrinio perdirbimo procesuose – vakuminiame mazuto distiliavime ir tolesniame jo visbrekinge ir kataliziniame krekinge.Vygdant atmosferinę reaktifikaciją (1 pav.) , nafta siurbliu 1 per šildytuvą 2 ir valytuvus 3 paduodama į kaitinimo krsnį 4. Krosnyje ji įkaitinama iki 350 – 380 0C, ir visi angliavandeniliai, kurių virimo temperatūra yra žemesnė nei 380 0C, išgaruoja. Naftos garai ir likęs kondensatas patenka į reaktifikacijos koloną 5, kurioje temperatūra, kylant į viršų, palengva mažėja nuo 380 0C iki 30 0C. Įvairiose kolonos aukščiuose padarytos specialios pertvaros kondensatui surinkti. Garai kildami į viršų palengva atvėsta ir ant atitinkamų pertvarų kondensuojasi. Taip naftoje esantys angliavandeniliai pagal virimo temperatūras išsiskaido į dujų (<30 0C), benzino (30 – 200 0C), žibalo (120 – 320 0C) ir gazolio (160 – 380 0C) frakcijas. Liekana – mazutas (>380 0C). Benzino, žibalo ir gazolio frakcijos, kurių virimo temperatūra iki 350 0C, vadinamos šviesiaisiais naftos produktais.
Cheminiai naftos perdirbimo būdai. Katalizinis krekingas
Reaktifikuojant arba distiliuojant naftą, benzino gaunama nedaug – vos 10-15% nuo perdirbamos naftos. Be to, distiliatas būna labai neatsparus detonacijai, nes naftos lengvosiose frakcijose daugiausia yra oksidacijai neatsparių normaliųjų alkanų. Distiliato benzino oktaninis skaičius neviršija 60 – 70 vienetų, o kokybiškų benzinų jis turi ne mažesnis kaip 90. Daugiau ir geresnės kokybės benzino galima gauti taikant antrinius – cheminius perdirbimo būdus. Cheminiai naftos perdirbimo būdai yra skirstomi į terminius ir katalitinius. Terminiais procesais vadinami tokie, kai naftos distiliatai, perdirbami aukšta temperatūra ir slėgiu, o katalitiniais tokie, – kai procesui paspartinti dar naudojami ir katalizatoriai.Katalizinis krekingas – procesas, kurio tikslas didelės virimo temperatūros frakcijas paversti šviesiaisiais naftos produktais, panaudojant didelę temperatūrą, slėgį ir dalyvaujant katalizatoriui. Proceso tikslas gauti aukštaoktaninį benziną, kurio oktaninis skaičius tiriamuoju metodu yra 90-92. Įmonėje esantis katalizinio krekingo įrenginys – didelio našumo su žaliavos padavimo įrenginiu (S – 100), jame panaudotas reaktorius su į viršų kylančiu žaliavos padavimu, taip pat ceolitinis katalizatorius. Katalizatoriaus regeneracija vykdoma esant padidintai temperatūrai ir slėgiui. Tai – 107 įrenginys. Katalizinio krekingo esmė ta, kad didelio molekulinio svorio žaliaviniai komponentai ardomi į smulkesnes molekules, persiskirstant vandeniliui ryšio C-C nutrūkimo vietoje. Susidaro dujos, benzinas ir koksas, nusėdantis ant katalizatoriaus paviršiaus. Katalizinis krekingas skirstomas į stadijas:1) žaliavos patekimas ant katalizatoriaus paviršiaus;2) chemosorbcija ant aktyvių katalizatoriaus centrų;3) cheminė reakcija ant katalizatoriaus paviršiaus;4) krekingo produktų ir nesureaguojančių žaliavos dalelių desorbcija nuo katalizatoriaus paviršiaus ir dalinai iš vidinių porų;5) krekingo produktų išvedimas iš reakcijos zonos ir tolesnė jų reaktifikacija.Tipiškiausi katalizinio krekingo žaliavos komponentai yra parafinai, kurie krekingo metu yra:C16H34®C8H18 + C8H16 Dažniausiai parafinų molekulė skyla per vidurį. Terminis parafinų stabilumas mažėja didėjant angliavandenilių molekuliniam svoriui. Vykstant normalios struktūros parafininių angliavandenilių krekingui, vyksta ir antrinės reakcijos, suisdarant aromatiniams angliavandeniliams ir koksui. Izoparafininiai angliavandeniliai krekinguojasi lengviau.
Nafteniniai angliavandeniliai yra idealūs katalizinio krekingo komponentai, nes naftenų krekingas vyksta dideliais greičiais su didesne benzino išeiga ir mažesniu dujų susidarymu.Vykstant krekingui gali vykti alkanų, naftenų ir nesočių junginių izomerizacija. Tai yra antrinės reakcijos, tačiau šios reakcijos yra pageidaujamos, nes tokiu būdu padidėja benzino oktano skaičius ir izobutano išeiga. Izobutanas toliau naudojamas MTBE gamyboje kaip žaliava.Olefinų polimerizacija yra svarbi proceso reakcija, nes toliau vykstant krekingui susidaro olefinai ir parafinai:CH2 = CH2 + CH2 = CH2 ®CH3-CH = CH-CH3Tačiau gilios polimerizacijos metu susidaro sunkūs produktai, kurie adsorbuojami ant katalizatoriaus paviršiaus, kur virsta į koksą ir dujas. Geriausiu šalutinių reakcijų intensyvumo kriterijumi yra benzino ir kokso išeigų santykis. Didelis santykis nurodo, kad vyksta daugiau pageidaujamos reakcijos. Mažas santykis rodo, kad intensyviai vyksta šalutinės reakcijos.Todėl išvadas galime suformuluoti taip:1. Sunki žaliava sàlygoja didelę benzino išeigą ir mažą dujų išeigą.2. Iš aromatinės žaliavos gaunamos didžiausios kokso ir mažiausios benzino išeigos.3. Iš nafteninės žaliavos gaunamos didžiausios benzino ir mažiausios kokso išeigos, lyginant su aromatine ir parafinine žaliava.4. Iš žemos virimo temperatūros žaliavos galima gauti didelio oktaninio skaičiaus benziną, o iš aukštos virimo temperatūros žaliavos – mažo oktaninio skaičiaus benziną.5. Iš žaliavos su didele sieros koncentracija gaunamas mažo oktaninio skaičiaus benzinas.6. Iš žaliavos, kurios aukšta virimo temperatūra ir didelis kokso kiekis, gaunama didelė kokso išeiga, kuri riboja sekcijos pajėgumą, nes kitaip yra perkraunamas regeneratorius.Katalizinio krekingo procesui svarbiausi yra šie veiksniai:– katalizatoriaus savybės;– proceso temperatūra;– katalizatoriaus cirkuliacijos kartotinumas;– žaliavos ir katalizatoriaus kontakto trukmė;– krekinguojamos žaliavos kokybė.Katalizatorius, naudojamas kataliziniam krekingui, privalo pasižymėti:1) dideliu aktyvumu;2) dideliu selektyvumu;3) stabilumu;4) geromis regeneruojančiomis savybėmis.Pakrautas mikrosferinis ceolitinis katalizatorius pasižymi visomis išvardintomis savybėmis.Didinant žaliavos padavimo tūrinį greitį į reaktorių, sumažėja žaliavos perdirbimo gilumas ir kokso išeiga. Temperatūra reaktoriuje krenta dėl per didelio šilumos sugėrimo, išgarinant papildomą žaliavos kiekį. Didinant katalizatoriaus cirkuliacijos kartotinumą, padidėja perdirbimo gilumas. Didinant žaliavos temperatūrą, išauga twmperatūra regeneratoriuje, sulėtėja katalizatoriaus cirkuliacija ir mažiau nusėda kokso ant regeneruoto katalizatoriaus.Mažesnis katalizatoriaus ir žaliavos santykis atitinka žemesnį anglies nusėdimą ant katalizatoriaus, tai susidaro mažiau kokso, mažesnis žaliavos perdirbimo gilumas. Padidunus paduodamo į regeneratorių oro kiekį, didėja temperatūra regeneratoriuje, todėl yra per didelis oro kiekis, gali vykti CO virtimas iki CO2 (degimas) regeneratoriuje ir tai sudarys avarinę situaciją. Kad nesusidarytų CO, į verdantį katalizatoriaus sluoksnį numatyta įvesti kietą platininį oksidinimopromotorių.Šilumos reakcijos efektas lygus:1) šviežiai žaliavai – 65 kcal/kg; 2) antrinei žaliavai – 31 kcal/kg.Visbrekingas
Naftos terminio apdirbimo procesas, kuriame kaip žaliava naudojamas aukštesnėje kaip 560 0C virimo temperatūros gudronas, vadinamas visbrekingu.Atskirų klasių angliavandenilių reakcijos terminio krekingo metu vyksta nevienodai. Lengviausiai ardomi alkanai. Termiškai patvariausi – aromatiniai angliavandeniliai. Nafteniniai angliavandeniliai užima tarpinę padėtį. Tos pačios klasės angliavandeniliai suyra tuo greičiau, kuo didesnis molekulinis svoris. Todėl pramoniniuose įrenginiuose lengva žaliava suyra esant griežtesniam temperatūriniam režimui:– 530 – 540 0C – ligroinas (žibalas).– 510 0C – dyzelinė frakcija, vakuuminio distiliato frakcija.– 470 – 490 0C – mazutas.Alkanų krekingo procesui būdingos jų irimo reakcijos į mažesnių molekulinių svorių komponentus, susidarant alkenui ir alkanui.Nafteniniai angliavandeniliai labiau termiškai stabilūs, tačiau su ilgomis šoninėmis grandinėmis elgiasi taip pat kaip alkanai. Didėjant jų šoninės grandinės ilgiui, jų patvarumas mažėja.Aromatiniai angliavandeniliai dideliais kiekiais kaupiasi skystuose krekingo produktuose. Paprastai aromatiniai angliavandeniliai, kaip ir alkilinti angliavandeniliai su trumpomis šoninėmis grandinėmis, beveik nesuyra. Vienintelė jų kitimo kryptis – kondensacija, išsiskiriant vandeniliui. Tokiu būdu kaupiasi policikliniai angliavandeniliai. Jei vyksta įvairių ciklinių angliavandenilių kondensacijos reakcijos, tai susidaro daug karboidų (kokso). Ši angliavandenilių savybė nepageidautina.
Svarbiausiais faktoriais, kad vyktų lengvas terminis krekingas, yra: slėgis, temperatūra, krekingo trukmė, turbulizatorių padavimas ir krekingo produktų recirkuliacija.Slėgis. Visbrekingo procesui didesnės įtakos neturi, jei sunkių produktų krekingas vyksta skystoje fazėje 420 – 480 0C temperatūroje. Procesas vyksta 2.5 – 5.0 MPa slėgyje.Temperatūra ir kontakto trukmė. Didindami krekingo temperatūrą ir mažindami proceso kontakto trukmę, aukštų temperatūrų zonoje galima pasiekti tokį patį žaliavos ardymo gilumą, kaip ir žemesnėje temperatūroje ilgiau tęsiantis krekingui. Nuo krekingo temperatūros priklauso gaunamo krekingo likučio klampumas. Turint galvoje visbrekingo proceso mechanizmą, numatytos priemonės kokso susidarymui mažinti:– įvesti didelio aromatingumo produktą į gudroną.– kaip turbulizatorių naudoti visbrekingo benziną, paduoti į reakcinį krosnies gyvatuką vandens garą.– polimetiloksaninio priedo įvedimas į žaliavą.– atšaldytos iki 2300C temperatūros frakcijos >3500C padavimas išėjime iš reaktorių į kolonos K – 701 apačią, kad nevyktų kokso susidarymas vamzdynuose ir kolonos apačioje.Benzininių frakcijų recirkuliacija ir turbulizatorių naudojimas neleidžia susidaryti koksui proceso metu. Praskiesdama žaliavą, benzino frakcija sumažina asfaltenų koaguliaciją ir sutankėjimą, tokiu būdu sumažindama kokso susidarymą ir turbulizuodama srautą bei neleidžia nusėsti produktams ant vamzdynų ir aparatų sienelių. Benzinas taip pat sumažina žemo oktaninio skaičiaus benzino išeigą ir jų sąskaita padidina dujinių alkenų išeigą.Kai į visbrekingo žaliavą įvedamos aromatizuotos medžiagos, tai suyrančias dervų molekules pakeičia priedo molekulės. Dėl to asfaltenai būna dispersinėje būklėje ir reaguoja produkto masėje, sudaro karboidų daleles, kurių skersmuo mažesnis ir išbūna pakibusioje būsenoje, sumažindami kokso nusėdimą. Be to , sunkios katalizinio krekingo frakcijos įvedimas sumažina katalitinio kuro klampumą ir užšalimo temperatūrą, daro jį stabiliu sandėliuojant, transportuojant, deginant, mažindamas nuosėdų nusėdimą rezervuaruose, degikliuose.Kokybės kontrolės metodai
Benzino ir dyzelinio kuro kokybės rodikliai bei jų nustatymo būdai:1. Švino kiekis.Tai rodiklis benzino toksiškumui įvertinti. Švinas į benziną patenka su antidetonatoriumi tetraetilšvinu, kuris yra ne tik labai nuodingas, bet didina ir nuodegų kiekį degimo kameroje, gadina deginių katalitinius neutralizatorius. Todėl jo kiekis yra ribojamas ir kaskart vis mažinamas.Švino kiekiui nustatyti iš pradžių tetraetilšvinas suskaidomas druskos rūgštimi, po to – kompleksonometriškai nutitruojamas.2. Dervų kiekis. Tai rodiklis degalų oksidacijos mastui įvertinti. Tai dervų kiekis esantis 100 cm3 degalų tikrinimo metu. Lyginant su leistinuoju jų kiekiu, galima spręsti apie degalų kokybės pokytį. Ypač greitai degalų terminio ir katalitinio krekingo komponentai, turintys nesočiųjų angliavandenilių.3. Merkaptanų kiekis. Tai rodiklis merkaptanų kiekiui degaluose įvertinti. Norint, kad nekoroduotų variklių degalų aparatūra, merkaptaninės sieros kiekis degaluose neturi viršyti 0.01%. Merkaptanų kiekis nustatomas potenciometriniu metodu ir apskaičiuojamas procentais.4. Bendras sieros kiekis. Tai rodiklis deginių koroziniam aktyvumui įvertinti. Sudegus bet kokiems sierosjunginiams, susidaro SO2 ir SO3 deginiai, kurie koroduoja variklio degimo kameros ir išmetimo trakto detales. Sieros kiekis nustatomas lempiniu metodu.5. Bandymas vario plokštele. Tai rodiklis visų sieros junginių koroziniam aktyvumui įvertinti. Koroziją sukelia merkaptanai, vandenilio sulfidas ir elementinė siera. Švariai nušlifuota varinė plokštelė laikoma 3h šiltuose degaluose. Bandymo rezultatas laikomas teigiamu, jeigu ant plokštelės neatsiranda tamsių dėmių ir apnašų. Taip būna, kai degaluose vandenilio sulfido kiekis neviršija 0.0003%, elementinės sieros – 0.0015 ir merkaptanų – 0.005%.6. Tankis. Jis nustatomas dalijant medžiagos masę iš jostūrio išmatuoto 200C temperatūroje.7. Detonacinis stabilumas. Benzino atsparumas detonacijai įvertinamas oktaniniu skaičiumi. Benzino oktaninis skaičius yra nustatomas benziną lyginant su etaloniniais degalais specialiame vieno cilindro karbiuratoriniame variklyje. Etaloniniai degalai sudaromi iš dviejų komponentų, kurių vienas yra labai atsparus detonacijai, o antras neatsparus detonacijai. Etaloninių degalų sudėtisparenkama taip, kad jų antidetonacinės savybės nesiskirtų nuo tiriamo benzino. Atsparaus detonacijai komponento tūris (procentais) etaloniniuose degaluose rodo benzino oktaninį skiačių. Oktaninis skaičius gali būti nustatytas tiriamuoju ir varikliniu metodu. Tiriamasis metodas atitinka tolygų nepkrauto variklio darbą, o variklinis – apkrauto variklio darbą. Šiais metodais nustatyti oktanų skaičiai gali skirtis iki 15 punktų.
8. Frakcinė sudėtis. Šis rodiklis parodo, kokioje temperatūroje kiek išgaruoja degalų. Ji nustatoma degalus distiliuojant. Frakcinė sudėtis yra labai svarbi degalų charakteristika. Nuo benzino frakcinės sudėties priklauso variklio paleidimo lengvumas, garų kamščių susidarymo galimybė tiekimo vamzdeliuose, paleisto variklio įšilimo ir automobilio įsibėgėjimo greitis, nuodegų kiekis, variklio ekonomiškumas ir išdilimas, degalų nuostoliai laikant.9. Sočių garų slėgis. Tai rodiklis garų kamščių susidarymo galimybei tiekimo vamzdeliuose įvertinti. Kad vasarą benzino tiekimo vamzdeliuose nesusidarytų garų kamščių, benzino sočiųjų garų slėgis yra ribojamas.10. Klampa. Tai rodiklis skysčio vidaus trinčiai įvertinti. Tai skysčio vidaus trinties koeficientas. Dyzeliniam kurui nustatoma kinematinė klampa. Ji nustatoma kapiliariniu viskozimetru, kuriuo išmatuojama nustatyto kiekio skysčio ištekėjimo trukmė per kapiliarą.11. Filtravimosi ribinė temperatūra. Tai tokia žemiausia temperatūra, iki kurios atšaldytų degalų tekėjimo greitis per filtrą, esant pastoviam slėgiui, pasidaro lygus ribinei reikšmei. Iš tikrųjų degalų filtravimosi ribinė temperatūra varikliuose būna žemesnė, negu nurodyta standartinė. Ji yra artima degalų stingimo temperatūrai ir priklauso nuo degalų kokybės ir variklio maitinimo sistemos konstrukcijos.12. Peleningumas. Tai rodiklis nedegančių medžiagų kiekiui naftos produktuose įvertinti. Pelenais yra vadinama tai, kas lieka sudeginus medžiagą. Prie tokių priemaišų priklauso silicio, geležies, aliumunio ir kitokių metalų oksidai bei įvairios neorganinės druskos. Degalų, kuriuose nėra priedų, peleningumas nustatomas juos sudeginant. Po to apskaičiuojamas pelenų kiekis. Jei pelenų kiekis neviršija 0.002%, laikoma, kad jų nėra.13. Koksingumas. Tai rodiklis vertinti naftos produktų polinkį sudaryti variklio degimo kameroje nuodėgas. Koksingumui nustatyti degalai pirmiausia distiliuojami tol, kol liekanos sumažėja iki 10%. Po to liekana, kaitinama be oro 800 – 9000C temperatūroje, suskaidoma ir paverčiama koksu. Koksingumas apskaičiuojamas procentaisdalijant kokso masę iš pradinės liekanos masės ir dauginant iš 100.14. Benzino spalva. Tai rodiklis parodantis degalų kokybę. Benzino spalva turi būti bespalvė arba šviesiai geltona. Tiriamo kuro spalva lyginama pagal standartinių spalvų skalę ir įvertinama spalvos intensyvumo skaičiumi.15. Vandenyje tirpių rūgščių ir šarmų kiekis. Šis rodiklis naudojamas vandenyje tirpių rūgščių ir šarmų buvimui naftos produktuose vertinti. Vandenyje tirpios rūgštys ir šarmai koroduoja metalus. Ypač pavojingos mineralinės rūgštys – sieros, azoto, druskos ir kt. , kurių vandeniniai tirpalai ardo beveik visus metalus. Organinės rūgštys veikia tik spalvotuosius metalus, kuriuos, be to, veikia ir šarmų – kalio KOH, natrio NaOH, ličio LiOH vandeniniai tirpalai. Todėl tiek mineralinių, tiek vandenyje tirpstančių organinių rūgščių, yiek šarmų naftos produktuose neturi būti.16. Cetaninis skaičius. Norint nustatyti degalų cetaninį skaičių, dyzeliniai degalai irgi būna lyginami su etaloniniais degalais. Tiriama specialiame vieno cilindro dyzeliniame variklyje. Etaloniniai degalai ruošiami iš dviejų komponentų, kurių vienas užsidega labai lengvai, antras – labai sunkiai. Etaloninių degalų sudėtis parenkama taip, kad jų užsidegamumas nesiskirtų nuo bandomų dyzelinių degalų. Lengvai užsidegančio komponento tūris etaloniniuose degaluose rodo dyzelinių degalų cetaninį skaičių.17. Rūgštumas. Tai rodiklis organinių rūgščių bendram kiekiui naftos produktuose įvertinti. Be grynų angliavandenilių, naftos produktuose būna ir deguoninių junginių – organinių rūgščių, fenolių ir dervų. Nustatant rūgščių kiekį, jos yra ištirpinamos 85% etanolio tirpale, ir ekstraktas titruojamas 0.05 normalingumo kalio šarmo tirpalu etanolyje. Taip neutralizuojamos nafteninės rūgštys, kurios patenka į naftą.18. Indukcijos periodas. Tai laikas, per kurį benzinas, būdamas 0.7 MPa slėgio deguonies aplinkoje 1000C temperatūroje, nesioksiduoja. Kuo indukcijos periodas ilgesnis, tuo benzinas yra stabilesnis. Šiuo rodikliu įvertinamas benzino polinkis oksiduotis.19. Stingimo temperatūra. Tai rodiklis ribiniam naftos produktų tekumui žemoje temperatūtroje apibūdinti. Iš jo sprendžiama apie naftos produktų išpilstymo, transportavimo ir naudojimo galimybes žiemą. Tai tokia temperatūra, iki kurios atšaldžius naftos produktus, jie pasidaro nepaslankūs.20. Mechaninių priemaišų kiekis. Jis įvertina naftos produktų švarumą. Mechaninėmis priemaišomis vadinamos pašalinės priemaišos, kurios netirpsta tirpikliuose ir, filtruojant naftos produktus, lieka ant filtrų. Mechaninių priemaišų kiekis degaluose nustatomas filtruojant degalus per membraninį filtrą, 0.5 l degalų košiama per nitroceliuliozės filtrą. Alyva tirpinama benzine ir skiedinys filtruojamas. Ant filtrų likusios mechaninės priemaišos išdžiovinamos ir pasveriamos. Jų kiekis apskaičiuojamas procentais nuo naftos produkto masės. Jei priemaišų kiekis ne didesnis kaip 0.001%, laikoma, kad jų nėra.