Химическая переработка нефтяного и газового сырья

Для целей нефтехимического производства используют нефтяные и жидкие продукты переработки нефти в виде низкооктановых бензинов прямой перегонки, побочных продуктов, получающихся при производстве бензола, толуола и др., а также сами ароматические углеводороды и прежде всего бензол.

Нефтяное сырье в виде нефтяного газа и жидких нефтепродуктов не может быть прямо переработано в товарные химические продукты. Для такой переработки нужно предварительно получить химически активные, реакционно-способные углеводороды, к которым в первую очередь относятся непредельные углеводороды (олефины). Особое значение для многих химических процессов имеют простейшие олефины: этилен СгН₄, пропилен С₃Н₆ и бутилен С₄Н₈.

Основным промышленным методом получения олефиновых углеводородов является пиролиз различного газообразного и жидкого нефтяного сырья.

Для получения отдельных индивидуальных олефинов (этилена и пропилена) продукты пиролиза разделяют на специальных установках. Разделение проводят методами ректификации с применением охлаждения до —100° С и давления до 3—4 МПа.

Непредельные углеводороды для химической переработки получают также и на нефтеперерабатывающих заводах при производстве топливных продуктов. Они образуются в результате вторичной переработки нефтяного сырья на установках термического, каталитического крекинга в результате коксования тяжелых нефтяных остатков и других процессов.

Газообразные продукты от этих процессов разделяют на газофракционирующих установках с выделением отдельных углеводородов, которые поступают на химическую переработку.

Сущность основных технологических процессов при химической переработке нефтяных газов и жидких углеводородов состоит в следующем.

Полимеризация — процесс соединения разных или одинаковых простых молекул (мономеров) в одну гигантскую молекулу.

Каталитическая полимеризация — тот же процесс соединения мономеров, но при воздействии катализатора.

Полученные в результате полимеризации вещества называют полимерами.

Обычно легко полимеризуются молекулы, имеющие двойную или тройную связь, т. е. ненасыщенные. Например, в определенных условиях молекулы газа этилена соединяются и образуют твердое вещество — полиэтилен. Химическую реакцию полимеризации в данном случае можно записать следующим образом:

где п — число, которое может изменяться от двух до тысячи и более.

Дегидрирование — реакция, при которой от молекулы исходного углеводорода отрывается один или несколько водородных атомов. При помощи дегидрирования можно превращать насыщенные углеводороды в более реакционно-способные ненасыщенные (олефины). Так, этан можно превратить в этилен, а бутан в бутилен:

Дальнейшим дегидрированием олефинов получают диоле-фины (соединения с двумя двойными связями, например бутадиен):

Гидрирование — реакция, обратная дегидрированию, заключающаяся в присоединении водорода к углеводородам. Гидрирование широко применяется при переработке нефти. Гидрируя, например, олефины, получают парафины, а из ароматических углеводородов — предельные циклические углеводороды.

Окисление — непосредственное воздействие на углеводороды кислорода или воздуха. Путем окисления получают кисло-тосодержащие соединения: кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, окиси олефинов и т. п.

Гидратация — реакция присоединения воды к непредельным углеводородам. В результате гидратации получают спирты.

Ал кил и р ов а н и е — процесс взаимодействия преимущественно низкомолекулярных олефинов (этилена, пропилена, бутилена) с парафиновыми или ароматическими углеводородами. Так, в процессе реакции алкилирования бензола этиленом и пропиленом получают этилбензол и изопропилбензол. Первый необходим в производстве синтетического каучука и пластмасс; из второго вырабатывают фенол и ацетон. Алкилированием в нефтеперерабатывающей промышленности получают высокооктановые компоненты моторных топлив.

Сульфирование — реакция взаимодействия ароматических углеводородов с серной кислотой. В результате такой реакции получают сульфокислоты, служащие исходным веществом для многих синтезов.