Переработка топлива – это сложный, высокотехнологичный процесс, который основан на использовании природного или вторичного сырья. В результате: получается продукт для получения энергии, оптимизируются ресурсы, причём наносимый окружающей среде вред минимизируется.
Жидкие нефтепродукты
Дизтопливо, высокооктановый бензин, хозяйственный и авиационный керосин и иные виды горючего, получаемого из нефти-сырца, являются главным источником энергии для большинства транспортных средств и спецтехники, многих производственных отраслей, энергетики. Переработка сырья по физической или химической технологии даёт возможность получить востребованные энергетические ресурсы.
Физический способ
Прямая перегонка, которую также называют атмосферной дистилляцией, подразумевает физическую сепарацию нефти-сырца. Как это происходит? Нефть нагревают, постепенно доводя её температуру до +350 ° C. Лёгкие углеводородные фракции испаряются, а тяжёлые сохраняют жидкую консистенцию. С помощью данной технологии атмосферной дистилляции вырабатывают авиационный и хозяйственный керосин, дизтопливо, бензин.
Также получается ещё и мазут – остаточный продукт тёмно-коричневого или чёрного цвета. Он используется для отопления различных объектов и в качестве сырья для последующей переработки.
Физический способ прост и надёжен. Но он морально устарел и не является выгодным и эффективным, так как из остающихся тяжёлых фракций нельзя выделить достаточный объём лёгких компонентов, а из сырца получается всего 25% горючего.
Крекинг
Метод химического расщепления тяжёлых углеводородов на лёгкие помогает произвести значительный (по сравнению с физическим способом) объём ценных нефтепродуктов, например, бензина. Основные его принципы – это:
- Глубокая переработка, позволяющая получить из 100 литров сырья 70 литров высококачественного ДТ или бензина с октановым числом выше 92;
- Ускорение реакции и повышение качества топлива с помощью катализаторов;
- Расщепление длинных углеводородных цепочек на короткие при высоких температурах (до +600 ° C).
Сracking бывает двух типов:
Во-первых, гидрокрекинг. В данной технологии применяется водород, который разрушает тяжёлые углеводородные молекулы. Для увеличения скорости процесса используют катализаторы. По этому методу производят авиационный керосин с низким процентом серы, предназначенный для летательных аппаратов, которые эксплуатируются в экстремальных условиях, например, на Крайнем Севере, и для самолётов турбореактивного типа. Этот метод эффективен и даёт возможность сократить выбросы вредных веществ в атмосферу.
Во-вторых, каталитический крекинг. По данной технологии получают качественный авиационный керосин, бензин с высоким октановым и ДТ с высоким цетановым числом. Каталитический метод хорош тем, что в получаемом горючем содержится минимальное количество серы и других нежелательных примесей. И кроме того, сырьём может выступать не только нефть, но и мазут.
Переработка твёрдого топлива
Все виды угля, а также антрацит и торф наряду с нефтепродуктами широко используются в энергетике и промышленности. Новые технологии переработки помогают в полной мере использовать энергетический потенциал сырья, а также вырабатывать востребованные побочные товары со значительной добавленной стоимостью.
К ключевым способам переработки твердотопливного сырья относятся:
- Коксование, а также полукоксование – это нагревание угля в первом случае до температуры около +1000 ° C, во втором – около + 600 ° C при ограниченном доступе кислорода. Получаемый кокс отличается высокой теплоёмкостью, применяется в чёрной металлургии на доменном производстве для подготовки шихты. В процессе, кроме кокса, образуются также такие востребованные продукты, как: аммиак, бензол и ряд других.
- Гидрогенизация – это растворение горючей части твёрдого сырья угля и насыщение её водородом при температуре 400-500 ° С в присутствии органических растворителей и катализаторов. Так получают солярку или синтетическую нефть с невысоким процентом серы. Данный метод является оптимальным в государствах со значительными залежами угля и с ограниченной по разным причинам добычей нефти-сырца.
- Газификация подразумевает преобразование сырья в синтетическое газовое топливо. Процесс производится при экстремальных температурах до +1200 ° C. Каменный уголь при такой температуре вступает в реакцию с ограниченным количеством окислителей, например, с кислородом, с диоксидом углерода, с водным паром либо со смесью данных окислителей.
- Получаемый синтез-газ применяется для выработки электрической и тепловой энергии, в синтезе аммиака и метанола, в технологии по Фишеру-Тропшу для переработки в жидкотопливные продукты. Причём можно использовать не только высокосортный уголь, но и низкокачественный.
Переработка газообразного горючего
В качестве ключевых методов переработки применяют:
- Разделение сырья на фракции по технологии низкотемпературной ректификации;
- Каталитический способ для получения промышленных газов, таких как: метанол, водород или аммиак;
- Абсорбцию — поглощение некоторых составляющих газовой смеси с помощью абсорбента (масла, или воды, или серной кислоты) и выделение пригодных для последующего использования углеводородов из различных газовых смесей.
Природный газ после переработки применяется в отопительных системах для нагрева теплоносителя, как автомобильное топливо для ДВС, работающих на пропане и метане, для выработки тепловой и электроэнергии.
Утилизация топлива
Главными способами утилизации топлива являются:
- Экстракция, в процессе которой происходит растворение горючего в органических растворителях. Так топливная смесь очищается и из неё выделяют полезные фракции. Метод применяется главным образом для обработки небольших объёмов углеводородных продуктов.
- Механическая обработка для сепарирования нефтепродукта на пригодную к использованию фракцию, осадок, воду. Выполняется с помощью сепараторов, центрифуг и других устройств.
- Биологический метод для очищения воды и почвы. Этот экологичный способ основан на переработке топлива с помощью микроорганизмов, превращающих углеводороды в углекислый газ и воду.
- Термическая утилизация для полного разрушения углеводородов при нагревании свыше +1000 ° C. Метод хорош тем, что практически не имеет отходов, полностью уничтожает опасные соединения и даёт тепловую энергию.
Важно! Переработка, утилизация продуктов переработки нефти, приводящие к вреду для окружающей среды, категорически запрещены Законом. Любые обращения с горючим разрешены только предприятиям, которые имеют соответствующую лицензию.
Значение утилизации углеводородов
Переработка топлива очень важна как в плане решения экологических задач, так и для повышения экономической эффективности его использования. Что она даёт?
- Снижение выбросов в атмосферу парниковых газов;
- Минимизацию объёма токсичных отходов;
- Получение широкого ассортимента полезной продукции из вторсырья: пластмассы, каучука, удобрений и т.д.
Технологии не стоят на месте, и сегодня наряду с традиционными методами переработки используются микробные консорциумы, инновационные термические установки, высокотехнологичные устройства для сепарации продукта на особо чистые фракции.
Достижения науки в этой области помогают снизить затраты на энергоресурсы, сделать переработку высокоэффективной, позволяя извлечь из исходного нефтепродукта 95% полезных фракций, а также снизить вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
