Получение высокооктановых добавок

Федеральное агентство по образованию

__________________________________________________________________ 

Государственное образовательное учреждение                                                                    высшего профессионального образования                                                                           Санкт-Петербургский технологический институт                                                (Технологический университет)

__________________________________________________________________ 
 

Кафедра органической химии                             Факультет:  2

                                          Курс:  3 

                                                   Группа: 2482      

                                                                                     
 

Учебная дисциплина: Органическая химия 
 

Курсовая  работа на тему: «Получение высокооктановых  добавок» 
 
 
 
 
 

    Студент:  Пирогов Д.А. 

                                                                                   Преподаватель: Соболев В.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2010 
 

Содержание

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение

   Автомобильный транспорт является основным потребителем нефтяного топлива.

   В настоящее время в мире эксплуатируется  более 600 млн. автомобилей, а к 2012 году их число, возможно, возрастет до 1,2 млрд. штук. Суммарное мировое потребление моторных топлив составляет около 1,75 млрд. т/год, в том числе на долю автомобильных бензинов приходится более 800 млн. т/год. Еще недавно считалось, что моторное топливо нефтяного происхождения будет активно вытесняться альтернативными видами топлива: сжиженным нефтяным газом, сжатым и сжиженным природным газом, спиртами, водородом. Однако освоение альтернативных видов топлив встречает определенные технические и экономические трудности, поэтому есть уверенность, что жидкое топливо нефтяного происхождения останется на ближайшие десятилетия основным как для двигателей с искровым зажиганием, так и для дизельных двигателей. Ассортимент и качество вырабатываемых и применяемых бензинов определяются структурой автомобильного парка страны, техническими возможностями отечественной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также экологическими требованиями, которые в последнее время стали определяющими. Отрицательное влияние выбросов автотранспорта на окружающую среду приводит к необходимости ужесточать нормы на состав отработавших газов автомобилей. Продукты сгорания бензинов, содержащиеся в отработавших газах автомобиля, поступают в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Особенно сильное загрязнение воздушного бассейна отработавшими газами наблюдается в крупных городах с большим числом эксплуатируемых автомобилей.

   Вследствие  этого есть необходимость усовершенствования бензинов. С целью снижения вредных  выбросов автомобилями их стали оборудовать  каталитическими системами нейтрализации отработавших газов, что потребовало ужесточения требований к качеству применяемого бензина. Совершенствование конструкции двигателей и автомобилей, повышение качества вырабатываемых и применяемых бензинов должно сопровождаться общим повышением культуры эксплуатации автомобильного транспорта.

   Получение топлив. Получение топлив для двигателей внутреннего сгорания - сложный процесс, включающий получение первичных его компонентов, их смешивание и улучшение присадками до товарных показателей качества в соответствии с требованиями стандартов. Первоначальным сырьем топлив традиционно является нефть. Различают две группы способов переработки нефти с целью получения топлив и смазочных материалов:  
1) способы, не изменяющие индивидуальных углеводородов;  
2) способы термокаталитической деструкции индивидуальных углеводородов.

   В первую группу входят процессы прямой перегонки, т. е. разделение нефти на отдельные фракции в зависимости  от температуры их кипения. Перегонка  нефти (дистилляция) - процесс, обязательный для получения естественных фракций бензина, дизельного топлива и других содержащихся в нефти фракций.

   В зависимости от месторождения нефть  содержит 10-15 % бензиновых фракций, 15-20 % топлива для реактивных двигателей, 15-20 % дизельного топлива и примерно 50 % мазута, который, в свою очередь, является сырьем для получения различных смазочных материалов. Вторая группа включает процессы вторичной переработки нефти, принцип которой основан на термическом разложении индивидуальных углеводородов, позволяющем существенно увеличить выход из нефти бензиновых и других фракций, улучшить их показатели качества (детонационную стойкость, химическую стабильность). К способам вторичной переработки относят термический и каталитический крекинг, каталитический риформинг, пиролиз, гидрокрекинг, алкилирование и пр.

   В основной части работы будут более  подробно рассмотрены процессы переработки  нефти, фракции нефти и характеристики бензинов.  

Возникновение и развитие автомобильного топлива.

   В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (бензин продавался в аптеках) и топлива для примусов. Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Хотя по мере более широкого распространения дизельных двигателей на первый план выходит дизельное топливо благодаря более высокому КПД этих двигателей. Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС). В это время все мировые державы переживали эпоху бурной индустриализации, в результате которой большая часть ручного труда заменялась механическим, требующим источников энергии. Гонка ведущих экономик того времени неизбежно нуждалась в постоянном совершенствовании механизмов, а также повышении эффективности всей промышленности в целом и каждого ее участника в частности. Еще одним сильным толчком для появления топлива, стала Первая мировая война, для победы в которой уже недостаточно было численного превосходства, а требовались новые эффективные машины и двигатели с высоким КПД. Те же самые двигатели в послевоенный период нашли широкое применение в гражданской промышленности, а также в сельском хозяйстве.

   Первый  завод для очистки нефти был  построен в России на Ухтинском нефтяном промысле в 1745 г. В те времена в Москве и в Петербурге для освещения использовали свечи, а в маленьких городах, деревнях и селах – лучинки.

   Но  уже и тогда во многих церквях  горели лампады, в которые наливалась смесь очищенной нефти с растительным маслом. Купец Набатов единственный поставлял очищенную нефти соборам и монастырям. В конце XVIII столетия была изобретена лампа, с появлением которой увеличился спрос на керосин.

   Братья  Дубины построили в Моздоке нефтеперегонный  завод, в котором получали керосин, бензин и другие нефтепродукты выпариванием нефти, и отправляли их в Россию.

   Он  был очень прост: состоял из котла, печки, трубки и двух бочек. В печь ставили котел с трубкой, которая  через бочку с водой вела в  пустую бочку. Бочка с водой играла роль холодильника, а пустая бочка – была емкостью для топлива.

   Бензин  в качестве горючего был использован  только в конце XIX века, когда Г. Даймлер  создал бензиновый двигатель внутреннего  сгорания. Бензиновый мотор заменил  лошадь в первых автомобилях. Популярность машин быстро росла, поэтому их производство постоянно набирало обороты.

   Следствием  этого стало увеличение объемов  производства бензина. Получаемое при  перегонки нефти топливо не могло  удовлетворить все возрастающий спрос. Перед нефтеперерабатывающей промышленностью встала серьезная задача – найти дополнительные источники получения бензина.

   В 1891 г. русский инженер Шухов изобрел  крекинг (от англ. cracking – расщепление). Это процесс разложение углеводородов  нефти на более летучие вещества. Крекинг дает возможность значительно повысить выход бензина из нефти. Способность этого топлива противостоять детонации характеризуют так называемым октановым числом: чем оно выше, тем бензин лучше. Этот параметр определяет сорт бензина.

   Вообще, формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты. Наиболее распространены в природе и добываются промышленным способом такие виды топлива, как нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, древесина и растительные отходы (солома, лузга и т.п.), торф, горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях. Обычно классифицируют топливо по его агрегатному состоянию: твердое (уголь, торф, древесина, сланцы), жидкое (нефть и нефтепродукты) и газообразное (природный газ). Также можно разделить виды топлива и по его происхождению: растительное, минеральное и продукты промышленной переработки.

   Нефть и газ – это основные источники энергии в современном мире. На топливах, полученных из них, работают двигатели сухопутного, воздушного и водного транспорта, тепловые электростанции. В настоящее время насчитывается около 100 различных процессов первичной и вторичной переработки нефти, реализованных в промышленности.

   Россия  не только полностью обеспечивает свою потребность в нефти, но и является экспортером нефти и нефтепродуктов. Российская нефть поставляется в  страны ближнего и дальнего зарубежья.

   Намечается  внедрение новых, весьма перспективных разработок, направленных на улучшение качества продукции и совершенствование технологии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Химия нефти.

   Элементный  и фракционный  состав нефти. Нефть представляет собой подвижную маслянистую горючую жидкость легче воды от светло-коричневого до черного цвета со специфическим запахом. С позиций химии нефть - сложная исключительно многокомпонентная взаиморастворимая смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов различного химического строения с числом углеродных атомов до 100 и более с примесью гетероорганических соединений серы, азота, кислорода и некоторых металлов. По химическому составу нефти различных месторождений весьма разнообразны. Поэтому обсуждение можно вести лишь о составе, молекулярном строении и свойствах «среднестатистической» нефти. Менее всего колеблется элементный состав нефтей: 82,5-87% углерода; 11,5-14,5% водорода; 0,05 - 0,35, редко до 0,7% кислорода; до 1,8% азота и до 5,3, редко до 10% серы. Кроме названных, в нефтях обнаружены в незначительных количествах очень многие элементы, в т.ч. металлы (Са, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na и др.). Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенными физическими константами, в частности, температурой кипения при данном давлении. Принято разделять нефти и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты принято называть фракциями или дистиллятами. В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постепенно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.).