Как и из чего делают бензин, переработка нефти

Основные качественные характеристики бензинов

Основным показателем, характеризующим качеством бензинового топлива, является его октановое число, показывающее детонационную устойчивость бензина.

Другими словами детонационные процессы можно описать таким образом: в камере сгорания двигателя образуется топливно-воздушная смесь, пламя в которой распространяется с огромной скоростью — от полутора до двух с половиной тысяч метров в секунду; если значение давления в процессе этого воспламенения слишком большое, то образуются дополнительные перекиси, увеличивающие взрывную силу (детонацию), что крайне негативно сказывается на состоянии поршневой группы.

В настоящее время наибольшее распространение получили бензины, чье октановое число — 92, 95 и 98 единиц.

Стоит сказать, что в процессе эксплуатации детонационные процессы в двигателе могут быть спровоцированы не только топливом низкого качества, но и неисправностями самого двигателя. Неверное  положение заслонки дросселя, неправильно настроенное зажигание, обедненная горючая смесь, перегрев, наличие в топливной системе нагаров и другие неисправности — все это может вызывать детонацию.

Для повышения значения октанового числа используются многочисленные присадки.

Это могут быть алкилы, эфиры,  спирты, а также присадки, которые повышают устойчивость топлива к замерзанию.  Ранее наиболее популярной присадкой был тетраэтилсвинец, который хорошо повышал октановое число, но был  вреден для экологии окружающей нас среды. Оседая в легких человека, он значительно повышал риск возникновения раковых заболеваний. В настоящее время от его применения практически отказались, используя экологически чистые виды присадок.

Как делают бензин в промышленности

Топливо для автомобилей вырабатывается из нефти, которая, в свою очередь, состоит из двух компонентов:

• Углерод — содержание около 85%;
• Водород — содержание около 15%.

Два необходимых компонента тесно связаны между собой. Они соединяются на молекулярном уровне, образуя углеводород. От количества одного из двух компонентов, а также сложности состава зависит категория жидкости.

Бензин из нефти добывают двумя способами — прямой перегонкой или крекингом. Второй процесс является более популярным, равно как и технологически совершенным, поэтому используется в промышленности.

Технология производства

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.

Первичные процессы

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой её физическое разделение на фракции. Сначала промышленная нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей — этот процесс называется первичной сепарацией нефти.

Подготовка нефти

Нефть поступает на НПЗ (нефтеперерабатывающий завод) в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1—С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Атмосферная перегонка

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Материальный баланс атмосферной перегонки западно-сибирской нефти:

Пределы выкипания, °С Выход фракции, % (масс.) Газ Бензиновые фракции Керосин Дизельное топливо Мазут Потери

1,1
менее 62°С	4,1
62—85	2,3
85—120	4,5
120—140	3,0
140—180	6,0
180—240	9,5
240—350	19,0
49,4
1,0

Вакуумная дистилляция

Вакуумная дистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины, и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов.

Процесс прямой перегонки

Это очень древний способ, его изобрели еще на заре бензиновых двигателей. Он если хотите не отличается супер технологиями, и его запросто можно повторить у каждого дома, про это чуть позже.

Сам физический процесс заключается в нагреве нефти и испарению из нее по очереди нужных составов. Процесс происходит при атмосферном давлении и закрытой емкости, в которую установлена газоотводящая трубка. При нагреве из нефти начинают испаряться летучие составы:

• Температура от 35 до 200 °С — получаем бензин
• Температура от 150 до 305 °С — керосин
• От 150 до 360 °С — дизельное топливо.

После чего их просто конденсируют в другую емкость.

Но при таком методе есть очень много минусов:

• Мы получаем очень мало топлива — так из одного литра получается всего 150 мл. бензина.
• Полученный бензин очень низкого октанового числа, примерно около 50 — 60 единиц. Как вы понимаете чтобы его догнать до 92 — 95, нужно много присадок.

В общем, этот процесс безнадежно устарел, в современных условиях он просто коммерчески не выгоден. Поэтому многие перерабатывающие предприятия сейчас перешли на более выгодный, совершенный способ изготовления.

Необходимое оборудование

Чтоб организовать завод по производству разного топлива, в первую очередь необходимо закупить дорогостоящее оборудование.

«Чеченский» вариант

Данные установки представляют собой перегонный куб. Во время его эксплуатации очередную порцию сырья заливают внутрь оборудования, после чего нагревают при помощи открытого огня. Пары светлых фракций отводят по специальной длинной трубе. В это же время происходит охлаждение продуктов до оптимальной температуры. В процессе данной перегонки сначала получают бензин, потом дизтопливо. Остатками переработки сырья является мазут, который считается непригодным для дальнейшего использования. Его необходимо утилизировать любым доступным методом.

Октановое число топлива

Ещё один показатель, с которым приходилось сталкиваться каждому водителю, это так называемое «октановое число». На бензоколонках можно увидеть различные числа, например, 76, 92, 95 и так далее. Главным определением этого понятия является сопротивляемость горючего к детонации. Чем более высоким оно будет, тем длительнее будет процесс возгорания, а, значит, тем больше можно сжать топливо перед воспламенением. Это повышает его эффективность, поскольку в таких случаях от топлива можно получить больше энергии.

Выпускаются автомобильные двигатели, которые специально рассчитаны на бензин, который можно долго сжимать, без риска его взрыва. Процесс этот осуществляется прямо в камерах сгорания. Такое топливо принято называть высокооктановым и получают его на промышленном производстве бензина путем добавления в него специальных присадок.

Замерить октан-число можно при помощи специального измерительного устройства, которое называется октанометром. Однако этот показатель будет только приблизительным. Для профессионального замера необходимы лабораторные исследования. Это может осуществляться одним из 2-х методов:

• исследовательским, при котором топливо сравнивается по его показателям с эталоном;
• моторным — в этом случае используется одноцилиндровый силовой агрегат внутреннего сгорания, который может изменять степень сжатия.

Как может влиять октановое число при производстве бензина в нефть на показатели работы двигателя? Бензин с небольшим числом будет воспламеняться быстрее, а это приводит к его повышенному расходу и малой эффективности движка. Противоположными качествами обладает топливо с высоким числом октана: КПД мотора возрастает, расход снижается, хотя и незначительно. Многое зависит от расчетных значений, на которые предназначен тот или иной силовой агрегат. Если автомобиль, к примеру, рассчитан на 95-й бензин, а его заправили 92-м, то потребление горючего будет выше. В обратной ситуации автолюбитель не получит никакого ощутимого выигрыша.

Для того чтобы понимать целесообразность использования более дорогого высокооктанового горючего, можно обратить внимание на такой показатель как уровень сжатия двигателя. Нет смысла заправляться высокооктановым топливом, если автомобиль не рассчитан на него конструктивно. Единственным следствием станет перенастройка системы впускных и выпускных газов.

Технологии производства бензина, повышения его характеристик, непрерывно совершенствуются. Они необходимы ещё и потому, что производители автомобилей разрабатывают более инновационные, экономичные двигатели, которые требуют для своей работы эффективного топлива.

Что такое метанол и как его изготовить

Метанол — ядовитый бесцветный растворитель со вкусом питьевого спирта, октановое число которого равняется 150. По сути, то же горючее. Хотя от автомобильного бензина отличается тем, что после заливки:

1. Повышает мощность двигателя на 20%, срок службы в несколько раз
2. Не выделяет вредные компоненты при выхлопах включенного мотора. Значит, является экологически чистым продуктом.

Как сделать бензин из метанола в кустарных условиях? Можно по технологии самогоноварения либо денатурации (добавление лигроина, керосина). Процесс перегонки метанола — поэтапный, чем и отличается от перегонки самогона. На выходе должно получиться чистое горючее с наименьшим количеством воды. При производстве потребуется монтировать к агрегату очищающие фильтры, которые будут выводить излишки жидкости из топливного спирта.

Этанол — растворитель. Станет смывать разъеденную грязь с топливных линий в цилиндры. Значит, именно фильтры послужат отделителем сора и воды от бака с горючим.

Пошаговые действия по изготовлению самодельного бензина из метанола:

1. Выбор изначального сырья для изготовления затора (пшеница, кукуруза, просо, топинамбур).
2. Соединение продуктов с сахаром, чтобы начался процесс ферментации, затем — брожения для добычи спирта.
3. Подбор агрегата из нержавеющей стали, можно железа. Для получения 3 л бензина за 1 час достаточно подобрать медные тонкие трубки следующих габаритов: ширина-30 см, длина-50 см, высота-20 см, диаметр-75 мм. В качестве краника подойдет капиллярная трубка от отработанного холодильника, а редукционный клапан — от газового баллона.
4. Установка смесителя с реактором по горизонтали для нагрева.
5. Подключение конструкции к водопроводу с разделением на 2 потока. Один будет проходить в холодильник через краник и отверстие. Другой — входить в смеситель через кран с отверстием.

Вода пойдет сквозь отверстие, начнет охлаждаться, превращаться в конденсат и синтез-газ. Природный газ, подсоединенный к трубопроводу — выходить в смеситель, перемешиваться с паром воды, нагреваться до t +120 гр. с помощью горелки

Краник важно отрегулировать сразу. Так в конденсаторе будет поддерживаться оптимальное давление. Нельзя закрывать его полностью. Достаточно приоткрыть, чтобы начала поступать вода. Когда температура в реакторе будет доведена до +250, то стоит еще немного приоткрыть краник, чтобы пошел бензин тонкой струйкой. Еще приоткрыть слегка в случае просачивания горючего с примесями газа.

Агрегат подключается к газовой горелке, настраивается на высокую производительность. Важно, чтобы в смесителе образовывался пар в наименьшем количестве, а в горючем на выходе практически не оставалось воды. Проверить содержание можно спиртометром. На конденсатор к отверстию крепится манометр для удержания под контролем давления в пределах 10 атм.

В составе водопроводной воды — хлор. Значит, мгновенно приведет к отравлению катализатора второго реактора. Именно поэтому многие народные умельцы заливают в установку (реактор) дистиллированную воду. Также в газ входят примеси серы и активные органические соединения. Для достижения лучших результатов лучше использовать моноэтаноламинную очистку газа.

Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти

При переработке барреля нефти (159 л) объем нефти увеличивается на 9 л (до 168 л). Из этого количества сырья производят:

• бензина — 102 л;
• дизельного топлива — 30 л;
• авиационного бензина — 25 л;
• газа после перегонки — 11 л;
• кокса — 10 л;
• мазута — 5,6 л;
• сжиженного газа — 4,5 л;
• древесного угля — 1,5 кг;
• газа пропан — 12 баллонов;
• моторного масла — 1 л.

Получение газового бензина

Как отмечалось ранее, бензин является легчайшей фракцией сырой нефти. Но получить его можно как из этого вещества, так и из попутного газа. Такой произведенный бензин будет называться газовым. Тем более что в промышленных условиях бензин создают из тяжёлых фракций нефти, такой бензин будет называться крекинг-бензином.
Газовый бензин может быть нестабильным и стабильным, тяжёлым и лёгким. Такой бензин применяется как сырьё в химической промышленности.
До применения технологии крекинга, из одной тонны нефти можно было получить только около 200 литров бензина. Когда её стали применять, то получилось повысить её количество до 700 литров. Суть технологии состоит в высоком разогревании мазута, до 500 градусов Цельсия. А как стала использоваться технология “пиролиза”, то из сырой нефти выход бензина повысился до 800 литров с тонны.
В наше время мы знакомы с бензином за счет использования автомобилей. Какие-то авто смогут завестись при А-80 и А-76, а другие — лишь при Аи-95 и Аи-92, а есть и такие автомобили, которые заводятся только при Аи-98. Чем больше октановое число бензина, тем выше будет уровень его очистки. Хотя многие марки данного топлива можно получить за счет смешивания разнообразных компонентов. Но также часто используются и бензогенераторы, перебытывающие топливо в электическую энергию.
Таким образом производство бензина один из важнейших технологических процессов современного мирового производства.
 

Как произвести бензин дома — инструкция

Знаете, мой дед бы легко и просто сделал бы бензиновое топливо у себя дома! Все потому что самогонный аппарат как нельзя кстати, подходит для этого мероприятия. Остается найти где-то сырую нефть!

ИТАК, процесс по пунктам:

1. Ищем герметичную емкость, обязательно должна быть сверху газоотводящая трубка, которая будет идти в другую емкость. Также должен быть установлен высокотемпературный термометр, который будет контролировать температуру внутри.
2. Теперь наливаем нефть в первую емкость, ставим на нагрев (можно даже на газ, но это взрывоопасно, ведь получаем бензин), лучше использовать электрический вариант. Вторую емкость ставим в холодное помещение, около + 5 градусов, если это не возможно тогда трубку, которая идет до емкости помещаем в холод, да хоть льдом от холодильника обкладываем.
3. В первой емкости у нас начинается нагрев, а как мы уже разобрали сверху нам достаточно температуры в 35 — 200 градусов, чтобы легкие фракции (бензин), начали испаряться. Обычно достаточно уже 100 — 120 градусов. Нагреваем и так как у нас через трубку пары поступают в холодную емкость или трубку, они конденсируются — выпадают в жидкое состояние, во вторую емкость.

Наше топливо готово! По сути, это есть метод прямой перегонки нефти. Однако он будет низкого октанового числа, как я уже указывал сверху около 50 — 60 единиц, для того чтобы его использовать нужно добавить присадки — спирты, алкилы, эфиры. Таким образом, мы получим нужный нам 92 — 95 показатель. Конечно, дома это достаточно сложно сделать, но методом проб и ошибок можно добиться до вполне рабочей формулы. Если честно, то метод прямой перегонки, простой как «три копейки».

Кстати если нагревать оставшиеся фракции при большей температуре (+ 300, + 350 градусов), то мы уже получаем керосин и дизель.

Кто производит бензин в России

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.

Рост цен на топливо в целях жёсткой экономики

Много вопросов возникает по поводу роста цен на бензин: несмотря на то, что стоимость барреля нефти падает, цена на заправочных станциях не снижается. Сколько же будет повышаться цена на бензин и дизель?

Топливные компании России работают за счёт кредитов. Но не наших отечественных, которые снимают от 15–30% годовых, а западных — их процентная ставка всего 5%. Такие кредиты, соответственно, в долларах и евро, а при нынешнем падении рубля производство несёт не малый убыток. Упадок цен на нефть в долларах не влияет на её стоимость для автомобилистов.

Результат: все займы за полгода выросли на 40%, также себестоимость по оборудованию в районе 40–50%, ещё плюс санкции, да и налоги, к сожалению, никак не падают.

За 2015 год цены на бензин поднялись на 4,8%, а на дизель — 3,4%. Средняя стоимость на период января 2016 года за литр составила — 34,89 рубля, а цена на дизтопливо составила — 35,54 рубля за литр. Нефть продолжает дешеветь, снизившись до отметки в 34 доллара за баррель.

Что же надо сделать в такой ситуации? Либо повышать цены, чтоб хоть какими-то частями отдавать деньги за кредиты, либо отдавать банкам месторождения, заводы и производства, под которые они брались, что недопустимо.

Какой выход? Для того чтобы розничные цены на топливо приостановили свой рост, надо, чтоб понизилась стоимость оптовых партий. Но производители к такому шагу не готовы.

Как бы то ни было, приходится ждать лучших времён с надеждой, хоть сколько бы такая ситуация не длилась. Ведь то, что наши любимые автомобили хотят кушать всегда, не изменить, разве только пересесть на велосипед.

Теперь мы знаем, как делают бензин из нефти. Понимаем всю сложность процедуры по его добыче, все расчёты и время, сколько людей и их труда потрачено, для того чтобы наш железный конь всегда был сытый.