Jak a z čeho se vyrábí benzín: vše o technologii a komponentách

Téměř veškerá moderní technologie je založena na spalovacích motorech. Ty zase používají jako palivo benzín. Objev této hořlavé kapaliny se datuje do první poloviny 19. století, kdy byly potřebné frakce izolovány pomocí destilace. Průmysl výrazně zlepšil technologii rafinace ropy, čímž se výroba benzínu zjednodušila a zpřístupnila. Pojďme zjistit, z čeho se benzín vyrábí, jak se vyrábí a z jakých fází se proces skládá.

Jak se benzín vyrábí v průmyslu

Surovinou pro zpracování je ropa – minerál, který se těží z ložisek. Výchozí složka se destiluje s postupným zvyšováním teploty, díky čemuž lze ropu rozdělit do skupin frakcí. Každá taková skupina frakcí představuje určitý druh paliva – benzín, nafta, nefras atd. Hlavní problém se skrývá ve složení ropy, která je směsí několika stovek frakcí se stejným bodem varu. Klasickou destilací je poměrně obtížné je oddělit, proto se používá jiná technologie výroby.

Mezi technologicky nejpokročilejší metody zpracování patří:

• Vysokoteplotní krakování a katalytické krakování;
• Krakování a reforming s katalyzátory;
• Hydroreforming;
• Platformování.

Skladování a rafinace ropy

Po extrakci se ropné produkty shromažďují ve velkých sudech, ve kterých se dodávají do ropných rafinerií. Tam je nutné ropu připravit k dalšímu zpracování. Prvním krokem je oddělení několika velkých frakcí. Čištění probíhá v několika fázích v následujícím pořadí:

• Tepelná frakční destilace – surovina se vaří při určitém teplotním rozmezí a páry se kondenzují a shromažďují. Kondenzát se převádí do dalšího stupně;
• Chemické frakční zpracování (nebo konverze) – pod vlivem činidel se vysokomolekulární uhlovodíky „rozbíjejí“ na menší.

Primární zpracování

Výroba benzinu začíná frakcionací za atmosférického tlaku. Účelem tohoto fyzikálního procesu je oddělení ropy na frakce. Za tímto účelem se teplota nastavuje v rozmezí 300 – 350 stupňů, ale tlak zůstává atmosférický (101,3 Pa). Složky, které se přeměnily na páru, se kondenzují a shromažďují k dalšímu zpracování.

Dále je nutná vakuová destilace. Tyto dva technologické procesy se provádějí ve stejném zařízení, které se nazývá atmosférická vakuová trubice. Uvnitř zařízení se vytvoří silné vakuum a teplota stoupne na 600 stupňů.

Tyto dva procesy pomáhají oddělovat frakce topného oleje a dehtu od benzinu. Tyto složky mají také praktické využití a nejedná se o odpad z výroby ropy.

Recyklace

Tento technologický proces je navržen tak, aby z polotovarů získal sloučeninu se specifickými specifikovanými hodnotami. Může se jednat o určité druhy motorových paliv nebo o hluboké čištění. Podstatou procesu je chemická interakce s molekulami uhlovodíků, která jim dává formu vhodnou pro další reakci.

Celkem se v průmyslu používají pouze 3 hlavní typy zpracování:

• Prohloubit separaci na frakce, například termické a katalytické krakování, koksování atd.;
• Rafinace – několik typů reformingu, izomerizace atd.;
• Separace olejovitých kapalin a aromatických uhlovodíků.

Katalytické reformování

Účelem katalytického reformingu je zvýšit kvantitativní obsah aromatických sloučenin v palivu. Pomocí tohoto procesu je možné získat:

• Bezolovnatý benzín s vysokým oktanovým číslem;
• Izolujte čisté sloučeniny arenové řady (benzen a jeho deriváty)4
• Uvolněte plyn.

Kapalná frakce po katalytickém reformování je hlavní složkou při výrobě benzinu. Všechny další manipulace se provádějí s ní. Samostatně stojí za zmínku cenný odpad v této fázi – plynný vodík. Je levný a lze jej znovu použít v dalších fázích výroby.

Katalytické a termické krakování

Alternativou ke zpracování surovin je katalytické krakování, kdy jsou suroviny vystaveny vysokým teplotám za přítomnosti katalytických přísad na bázi hlinitokřemičitanů. Výstupem bude vysokooktanové palivo, plyny a zemní benzín.

Jedná se o univerzální technologický proces, který lze flexibilně přizpůsobit výrobním úkolům. Používá se především k oddělení ropy na vysokooktanový benzín a aktivní, hořlavé plyny (propylen, butan atd.). Lze jej snadno modifikovat dalšími „klasickými“ procesy – adsorpčním čištěním, alkylací atd.

V procesu katalytického krakování lze pozorovat následující reakce se složitými uhlovodíky: hydrogenaci, polymeraci, cyklizaci, alkylaci, dehydrogenaci atd.

Proces přímé destilace

Přímá destilace se provádí v kolonách pro rektifikaci oleje. Konstrukčně se jedná o vysoká zařízení, která mají topný systém a několik desítek rovin, kde mohou kondenzovat páry.

Princip činnosti spočívá v tom, že olej ve spodní části se zahřívá, dokud se neuvolní páry, které stoupají k horní části aparatury. Čím snadněji frakce vaří, tím výše stoupá. Na každé rovině kondenzuje frakce s určitým bodem varu.

Tímto způsobem je možné získat asi 15 % vysoce čistého benzínu, stejně jako příbuzné sloučeniny – petrolej, motorovou naftu atd. Nejtěžší frakce zůstávají ve spodní části zařízení, které se postupně mění na topný olej.

Izomerizace

Protože nízkomolekulární uhlovodíky snižují oktanové číslo, je nutné zvýšit koncentraci vysokomolekulárních uhlovodíků. Toho se dosahuje pomocí izomerizace. K tomu obvykle dochází během krakování.

V této fázi se snižuje kvantitativní obsah aromatických uhlovodíků a lehkých frakcí s nízkým oktanovým číslem. Použití katalyzátorů k aktivaci tohoto procesu je povinné.

Alkylace

Tento proces zahrnuje přeměnu nenasyceného uhlovodíkového plynu na benzín. Ve skutečnosti se jedná o prodloužení řetězce sloučeniny, založené na reakci alkanu a alkenu. Protože alkeny snižují oktanové číslo, je jejich přeměna na alkany velmi užitečná.

Chemie reakce spočívá v reakci mezi butylenem a isobutanem za přítomnosti kyseliny fluorovodíkové a olea.

Skládání

Tento termín označuje míchání různých frakcí oleje, ke kterému dochází za řízení oddělených toků. Protože při nekontrolovaném míchání ukazatele oleje vykazují skoky, pak se během míchání nestabilní tok vyrovnává. To je nezbytné pro:

• Řízení hustoty proudění;
• Regulace teploty surovin;
• Vyjasnění parametru spotřeby oleje.

Laboratorní testování

Veškeré palivo musí být certifikováno v laboratoři výrobce, aby splňovalo regulační požadavky a státní normy. Jaké ukazatele podléhají kontrole:

• Shoda s charakteristikami uvedenými v normách;
• Kontrola kvalitativního a kvantitativního složení sloučenin v benzinu;
• Testování možného poškození součástí motoru.

Kolik paliva můžete získat z barelu ropy

Nejprve si definujme, že barel se přibližně rovná 160 litrům ropy. Z tohoto objemu lze získat přibližně 103 litrů benzínu, 31 litrů motorové nafty a 5,6 litru topného oleje. Je pozoruhodné, že z tohoto množství se získá nejméně motorového oleje – pouze 1 litr.

Jak si doma vyrobit benzín

Doma se pro výrobu používá zařízení, které je konstrukčně podobné zařízením pro extrakci alkoholu. Základem je vyhřívaná nádoba, ke které je připojena lednice pro zachycování par a nádoba pro sběr kondenzátu. Je důležité udržovat správnou teplotu:

• Pro získání benzínu – ne více než 250 stupňů;
• Pro získání motorové nafty – ne více než 355 stupňů.

Vezměte prosím na vědomí, že není možné provést úplné čištění doma, a proto bude benzín nízké kvality.