Из чего делается бензин: Как делают бензин из нефти. Сколько можно получить из литра + подробное видео

Содержание

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Опросы

 Загрузка …

Мероприятия

Свежие записи

  • Применение, использование браслетов из винила, силикона
  • Разновидности магнитов
  • Роботы Hobot для уборки
  • Редуктор давления РДФ3-1 (РДФЗ) – особенности применения
  • Железнодорожные грузоперевозки
  • Вакуумное оборудование: бустерные насосы
  • Как выбрать тепловизор для строительства?
  • О поставках ГСМ во все регионы РФ
  • Типы и характеристики погрузчиков для склада
  • Конструкционные особенности и виды шиберных насосов
  • Профессиональный юрист Ирина Якина оформит допуск СРО в Москве
  • Емкостные аппараты ООО «СПЕЦХИММАШ»
  • Global Petroleum Show, Канада, Калгари, 9-11 июня 2020 года
  • Нефть и Газ Каспия, Азербайджан, Баку, 2-4 июня 2020 года
  • Газ. Нефть. Технологии 2020, Уфа, 26-29 мая 2020 года
  • XXVII Международная выставка АЗС 2020, Польша, Варшава, 13-15 мая 2020 года
  • Нефть и газ Узбекистана, Узбекистан, Ташкент, 13-15 мая 2020 года
  • OSEA 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • OGmTech 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • MOGSEC 2020, Малайзия, Куала-Лумпур, 22-24 сентября 2020 года
  • GeoConvention, Канада, Калгари, Calgary Telus Convention Centre, 11-13 мая 2020 года
  • ОТС, США, Хьюстон, NRG Park, 4-7 мая 2020 года
  • Австралийская нефтегазовая выставка-конференция, Австралия, Перт, 11-13 марта 2020 года
  • Выставка по вопросам складских нефтегазовых терминалов, Нидерланды, Роттердам, 10-12 марта 2020 года
  • Oil & Gas World Expo 2020, Индия, Нави Мумбаи, 4-6 марта 2020

Автор сайта

Рубрики

Котировки нефти

Пользуясь данным ресурсом вы даёте разрешение на сбор, анализ и хранение своих персональных данных согласно Правилам.

К сожалению, запрошенная Вами страница не найдена.

Информационный портал NeftOk.

ru 2017. Все права защищены.

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Опросы

 Загрузка …

Мероприятия

Свежие записи

  • Применение, использование браслетов из винила, силикона
  • Разновидности магнитов
  • Роботы Hobot для уборки
  • Редуктор давления РДФ3-1 (РДФЗ) – особенности применения
  • Железнодорожные грузоперевозки
  • Вакуумное оборудование: бустерные насосы
  • Как выбрать тепловизор для строительства?
  • О поставках ГСМ во все регионы РФ
  • Типы и характеристики погрузчиков для склада
  • Конструкционные особенности и виды шиберных насосов
  • Профессиональный юрист Ирина Якина оформит допуск СРО в Москве
  • Емкостные аппараты ООО «СПЕЦХИММАШ»
  • Global Petroleum Show, Канада, Калгари, 9-11 июня 2020 года
  • Нефть и Газ Каспия, Азербайджан, Баку, 2-4 июня 2020 года
  • Газ. Нефть. Технологии 2020, Уфа, 26-29 мая 2020 года
  • XXVII Международная выставка АЗС 2020, Польша, Варшава, 13-15 мая 2020 года
  • Нефть и газ Узбекистана, Узбекистан, Ташкент, 13-15 мая 2020 года
  • OSEA 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • OGmTech 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • MOGSEC 2020, Малайзия, Куала-Лумпур, 22-24 сентября 2020 года
  • GeoConvention, Канада, Калгари, Calgary Telus Convention Centre, 11-13 мая 2020 года
  • ОТС, США, Хьюстон, NRG Park, 4-7 мая 2020 года
  • Австралийская нефтегазовая выставка-конференция, Австралия, Перт, 11-13 марта 2020 года
  • Выставка по вопросам складских нефтегазовых терминалов, Нидерланды, Роттердам, 10-12 марта 2020 года
  • Oil & Gas World Expo 2020, Индия, Нави Мумбаи, 4-6 марта 2020

Автор сайта

Рубрики

Котировки нефти

Пользуясь данным ресурсом вы даёте разрешение на сбор, анализ и хранение своих персональных данных согласно Правилам.

К сожалению, запрошенная Вами страница не найдена.

Информационный портал NeftOk.ru 2017. Все права защищены.

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Страница не найдена – Сайт о нефти NeftOk.ru

Опросы

 Загрузка …

Мероприятия

Свежие записи

  • Применение, использование браслетов из винила, силикона
  • Разновидности магнитов
  • Роботы Hobot для уборки
  • Редуктор давления РДФ3-1 (РДФЗ) – особенности применения
  • Железнодорожные грузоперевозки
  • Вакуумное оборудование: бустерные насосы
  • Как выбрать тепловизор для строительства?
  • О поставках ГСМ во все регионы РФ
  • Типы и характеристики погрузчиков для склада
  • Конструкционные особенности и виды шиберных насосов
  • Профессиональный юрист Ирина Якина оформит допуск СРО в Москве
  • Емкостные аппараты ООО «СПЕЦХИММАШ»
  • Global Petroleum Show, Канада, Калгари, 9-11 июня 2020 года
  • Нефть и Газ Каспия, Азербайджан, Баку, 2-4 июня 2020 года
  • Газ. Нефть. Технологии 2020, Уфа, 26-29 мая 2020 года
  • XXVII Международная выставка АЗС 2020, Польша, Варшава, 13-15 мая 2020 года
  • Нефть и газ Узбекистана, Узбекистан, Ташкент, 13-15 мая 2020 года
  • OSEA 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • OGmTech 2020, Сингапур, 24-26 ноября 2020 года
  • MOGSEC 2020, Малайзия, Куала-Лумпур, 22-24 сентября 2020 года
  • GeoConvention, Канада, Калгари, Calgary Telus Convention Centre, 11-13 мая 2020 года
  • ОТС, США, Хьюстон, NRG Park, 4-7 мая 2020 года
  • Австралийская нефтегазовая выставка-конференция, Австралия, Перт, 11-13 марта 2020 года
  • Выставка по вопросам складских нефтегазовых терминалов, Нидерланды, Роттердам, 10-12 марта 2020 года
  • Oil & Gas World Expo 2020, Индия, Нави Мумбаи, 4-6 марта 2020

Автор сайта

Рубрики

Котировки нефти

Пользуясь данным ресурсом вы даёте разрешение на сбор, анализ и хранение своих персональных данных согласно Правилам.

К сожалению, запрошенная Вами страница не найдена.

Информационный портал NeftOk.ru 2017. Все права защищены.

Как из нефти делают бензин

Производство бензина, описание технологического процесса

Было бы здорово, если бы для заправки автомобиля достаточно было выкачать нефть из земли, залить в бак, и поехать. На самом деле чтобы сырая нефть стало пригодным топливом для наших машин, ей предстоит пройти ряд химических трансформаций.

Об описании технического процесса производства бензина написаны тома литературы, и без специального образования их содержание не понять. Но мы остановимся на нескольких научно-популярных аспектах, чтобы понять до конца, как и из «черного золота» делают бензин.

Процесс производства бензина долгий и сложный. Без участия нефтеперерабатывающего завода никак не обойтись. На завод нефть попадает по-разному: это может быть как нефтепровод, если полезные ископаемые добываются в непосредственной близости. Или же транспортировка при помощи автомобильного и железнодорожного транспорта.

Сырая нефть, попав в стены заводы, перво-наперво обезвоживается и обессоливается. В резервуары добавляется вода, а потом подается электричество. После такого воздействия лишние соли опускаются на дно или оседают на стенках.

Следующий этап – нефть проходит атмосферно-вакуумную перегонку. После нее топливо будет рассортировано для производства разного класса топлива. В зависимости от температуры нагревания, что-то из этой партии станет бензином, что-то дизельным топливом, а какая-то часть превратиться в авиатопливо. Но это еще не тот бензин, который нам нужен для заправки авто. Этот прямогонный бензин в большинстве случаев идет на экспорт. А наш получится в процессе дальнейшей переработки нефти.

Нефть перерабатывают и очищают в гигантских специально сконструированных емкостях, способных выдержать ряд химических реакций. Так, например, для изготовления партии бензина не обойтись без каталитического риформинга и крекинга.

После этих сложных физико-химических процессов бензин делится на фракции и получает свою октановую нумерацию. Это уже 92 или 95 или 98 марки бензина. Из сырья выделяются также газы, и дизельная фракция. Дальше запускается система очистки топлива от серы. Потом виды бензина смешивают еще с рядом компонентов, улучшающих качество с прок хранения. Проводят первые экспертизы и пробы.

Вкратце и не вдаваясь в подробности – это все. Стоит лишь добавить, что из одной тонны нефти после переработки в топливо превратиться около 72 процентов сырья. Из этого объема около 30 процентов станет дизельным топливом, около 35 процентов получится бензина, авиатопливо и газ получатся в объемах 11 и 6 процентов соответственно. Все остальное станет мазутом.

Большинство предприятий проходят постоянную модернизацию, поэтому на самих передовых из них за процессом можно наблюдать сидя перед монитором. Операторы и технологи, помимо прочего, тщательно следят за давлением в резервуарах, потому как недосмотр в этой части может привести к самым трагическим последствиям. Особое внимание уделяется качеству полученного продукта. После ряда экспертиз бензин, наконец попадает в резервуары для хранения и ожидает дальнейшей транспортировки.


Все обо всем. Как делают бензин

В России стоимость бензина с начала текущего года постоянно растет. Цены на автомобильное топливо волнуют многих Россиян, так же как и качество продукта, который мы покупаем на АЗС. Для того чтобы узнать, как из «черного золота» производят 95-ый и 92-ой, давайте посетим Московский нефтеперерабатывающий завод.

Коротко о заводе

Сначала завод предназначался для получения топлива из бакинской нефти, затем прошла реконструкция, и было установлено новое оборудование. Сегодня производственная мощность предприятия составляет 12 млн тонн нефти ежегодно.

По всей территории предприятия (350 гектаров) и даже под землей протянуты трубы, по которым течет вода, нефть и другие необходимые компоненты. На заводе пропускной режим, выдается спецодежда, новичкам читается лекция по технике безопасности.

Не на все объекты предприятия открыт доступ журналистам и гостям, поэтому процессы переработки нефти можно увидеть далеко не всем.

Технология производства бензина

Схема производства бензина

Нефть проходит атмосферно-вакуумную перегонку, после чего и распределяется на процессы. Одна часть перерабатывается в бензин для экспорта, другая — дизель класса «Евро-3», а также топливо для реактивных двигателей. Производство бензина делится на каталитический риформинг и крекинг, далее он перемешивается и разделяется на соответствующие виды.

Переработка и очистка нефти происходит в специальных резервуарах, а процесс этого отображается на компьютерных мониторах специалистов, которые следят за всем происходящим в своих комнатах. Каждые два часа оператор проверяет технику и приборы, так как могут сработать датчики давления, а на мониторе это не отразится.

На предприятии есть резервуарный парк с четырьмя базовыми хранилищами для сырья и четырьмя дополнительными меньшего размера. Остальные баки предназначены для товарной продукции и полукомпонентов, например, для мазута.

Резервуары для хранения нефти

Здесь хранится нефть, поступающая на предприятие по двум нефтепроводам, которая смешивается и немного отстаивается.

После смешивания и отстаивания «черное золото» подвергается первичной обработке, то есть обессоливанию и обезвоживанию. Для этого в резервуар добавляется вода, а потом на него воздействуют электричеством, благодаря чему лишние соли оседают на дно или стенки, то есть нефть промывается.

Система первичной переработки. Атмосферно-вакуумная перегонка

Далее идет атмосферно-вакуумная перегонка, где нефть подогревается и разделяется на виды. После первичного отбора выделяется прямогонный бензин, который экспортируется. Остальное сырье перерабатывается дальше. Остатки от такой перегонки поступают в вакуумный блок. Работа должна сопровождаться в спецодежде, перешив здесь на джаном.

Стоит заметить, что на таком топливе машина еще не поедет.

Система первичной переработки включает множество ячеек с очень узкими трубами. После вакуумной и термической обработки из них выходят газы, дизель, бензин и другие компоненты.

В вакуумном блоке все кипящие компоненты снова подвергаются воздействию высоких температур, результатом чего становится выход светлых нефтепродуктов, которые пригодны для дизельного топлива.

Далее выделенные от первичной переработки виды отправляются на каталитический риформинг.

Здесь будущий бензин снова очищается, после чего выходят фракции 92-ой и 95-ый. Однако это еще не последний этап производства.

Каталитический риформинг и крекинг

В установке каталитического риформинга бензиновым фракциям присваиваются октановые числа, то есть ярлыки 92 и 95.

Итак, начинается вторичная перегонка и каталитический риформинг. Большая часть продукта после атмосферно-вакуумной обработки поступает в систему каталитического крекинга. Данный процесс заключается в том, что тяжелая нефть (вяжущая смесь мутно-зеленоватого цвета) расщепляется. В жидкости со множеством молекул связи разрываются, и получаются вещества, где молекул немного, и они очень легкие. Из них выходят газовые фракции дизельного топлива и бензина.

Таким образом, в двух разных системах завода на нефть одновременно воздействуют химические процессы, относящиеся к вторичной переработке. При этом выделается дизель, бензин и газы.

Крекинг очищает нефть от серы, а риформинг наделяет жидкость октановым числом.

По специальным расчетам виды бензина и несколько компонентов перемешиваются между собой, и получается конечный продукт. По времени это примерно 6 часов, а со всеми необходимыми проверками — сутки.

Из 1 тонны нефти после переработки всего 72% продается, остальное называется мазутом. Из 72% примерно 30% приходится на дизель, 24% — на бензин, 11% — на авиационное топливо, 8% — на газ.

Контроль и проверка

На территории предприятия есть своя лаборатория, где проверяется и нефть, и продукты ее переработки. Специалисты лаборатории проверяют не только поступающее на завод сырье, но и продукты каждой стадии переработки.

Анализ бензина, например, занимает примерно три часа. Специалисты заявляют, что проверить качество бензина на запах невозможно, нужно в первую очередь обращать внимание на отсутствие примесей и воды.

Бензин должен быть прозрачный и чистый. А вот у дизельного топлива допускается слегка желтоватый оттенок.

Строже всего проверяется керосин. Для его контроля на завод приезжает военный представитель, ведь керосин используется и для военной техники, и в авиации.

Определить качество дизельного топлива или бензина на глаз практически невозможно. Специальные аппараты способны за несколько минут определить состав пробы.

В заключении

Еще один важный момент: в производственном ассортименте данного предприятия нет бензина Аи-98.

Они поставляют компаниям лишь 92 и 95, а те в свою очередь нелегально повышают его до 98.

Что касается экологичности дизеля, она уже соответствует всем требованиям и нормам «Евро-4». С 2012 года это будет применяться и к бензину. По словам представителей МНПЗ, переход на «Евро-5», станет возможным лишь к 2015 году, так как для этого требуется очень дорогостоящее оборудование.

Как делают бензин и масло: дело — труба — журнал За рулем

Горючее, масла, смазки — всё получают из нефти. Автор проследил, как долго топливо и масло находятся в одной емкости и когда их пути расходятся. А начал с поиска места их рождения.

1

Чтобы найти залежи «черного золота», сначала проводят сейсморазведку. Искусственно вызванные сейсмические волны уходят на несколько километров вглубь Земли, часть отражается, наталкиваясь на слои породы, часть преломляется и идет дальше.

2

По поведению волн делают выводы о структуре недр. На разработанном ЛУКОЙЛом Уньвинском месторождении (под Пермью) для возбуждения волн используют взрывы. Территория в 223 км² поделена на квадраты 250×250 м. По продольным линиям бурят скважины для закладки зарядов, поперек прокладывают кабели с сейсмоприемниками, собирающими информацию, которая приходит из-под земли. Мощность каждого заряда, заложенного на глубину несколько метров, — около 400 г.

3

Современные технологии позволяют вести работы без вреда для растений: компактные буровые установки буксируют снегоходами.

4

В районе разведки проложено 750 таких «кос» с датчиками, длина каждой 300 м. Данные поступают в центр обработки, в итоге формируют трехмерную модель структуры почвы.

5

Глубина залегания нефтенесущего пласта меньше, чем длина скважины. Если первый параметр составляет 1700–1900 м, то второй достигает 2500 м. Финальный отрезок, забой, идет горизонтально, вдоль слоя, богатого полезными ископаемыми. Толщина слоя всего несколько метров, и ствол шахты нужно вывести точно в него, пробурив перед этим более 2000 м! Угол наклона набирают постепенно: примерно с 14º на отметке 800 м до 60–70º к 2200 м. Его задают настройками на долоте бура. Сами трубы в стволе также скрепляют под углом. Длина каждой 9–11 м. После спуска в шахту ее прикручивают к предыдущей секции и цементируют по всей длине. Состав раствора зависит от характера породы, в которой останется труба.

6

Никаких подземных озер с «черным золотом», разумеется, нет. Нефть находится в пористой породе, откуда ее вымывают водой под давлением. В добывающих скважинах трудятся мощные электроцентробежные насосы. Штанговые насосы («качалки»), с меньшей производительностью, используют для выкачивания остаточных запасов нефти из слоя. Из-за наклона шахт десяток скважин, занимающих площадь в пару сотен квадратных метров, качает нефть с территории во много раз большей. Такое объединение называют кустом.

7

Нефтяные скважины прокладывают турбобуром. С винтовым, используемым для бытовых скважин, у него мало общего.

24

Установленные на поверхности насосы под давлением подают в агрегат буровой раствор (его состав зависит от типа породы), который, попадая на лопатки, вращает турбину. На ее валу установлено долото (на маленьком фото), прогрызающее породу.

25

Для большей мощности в бур встраивают многоступенчатые турбины, чтобы увеличить крутящий момент. Перемолотая порода подается наверх вместе с отработавшим буровым раствором.

27

9

На Уньвинском месторождении, далеко не самом крупном, 60 кустов. У каждого — групповая автоматическая замерная установка, которая контролирует поочередно добычу каждой скважины. А дальше нефтесодержащая жидкость уже единым потоком идет на станцию очистки.

10

Нефть оставляет на стенках труб асфальтопарафиновые отложения. Для их ликвидации в скважинах используют лебедку Сулейманова. Ее устройство просто: трос опускает на заданную глубину скребок, после чего вытягивает его обратно. Такую механическую обработку повторяют до шести раз в сутки.

12

Поднятая на поверхность нефть первым делом проходит очистку. С помощью двух стоящих друг за другом сепараторов из жидкости выделяют газ, который поступает для дальнейшей обработки на компрессорную станцию. Смесь воды и нефти насосы нагревают в теплообменниках. Без этой процедуры не обойтись, так как добавленный для лучшего расслоения деэмульгатор бессилен при низкой температуре. В отстойниках, каждый объемом 200 м³, жидкость окончательно разделяется: воду используют повторно, а нефть через резервуары-хранилища по трубопроводу отправляют на перерабатывающий завод.

13

Первой поступающее на НПЗ сырье принимает электрообессоливающая установка. Здесь в нефть снова добавляют пресную воду, на сей раз — для растворения солей, вызывающих коррозию оборудования. Начальную грубую очистку будущее топливо прошло еще при добыче, параллельно с обезвоживанием. Электродегидраторы под высоким напряжением отделяют соленую воду от нефти. Для более эффективного расслоения применяют деэмульгаторы.

14

Атмосферно-вакуумная трубчатка (язык сломаешь!) отвечает за разделение нефти на фракции с разными температурами кипения. Используемый метод — многократное испарение и конденсация. Компоненты выделяются путем перегонки в атмосферных и вакуумных колоннах, а нагревают сырье в трубчатых печах. Мощность печей составляет 120 МВт (примерно половина загрузки средней по размерам гидроэлектростанции), а за циркуляцию жидкости отвечают 86 насосов.

16

Попутные нефтяные газы — побочный продукт добычи жидкого топлива. Отдельный блок установок окончательно осушает их и сжимает в компрессорах. В них же газ смешивают с маслом, необходимым для снижения температуры и уплотнения зазоров. Вполне закономерно, что потом летучее топливо вновь ждет очистка в сепараторе. Смазка уходит на очередной круг, а газы, охлажденные до 20–30 ºС, отправляются на завод по изготовлению пропан-бутана.

15

Среднестатистическая городская АЗС имеет емкости на 20 т топлива каждого вида. Ежедневные суммарные продажи — около 25 т. В период паводков топливо стараются закачать под крышку, чтобы обезопасить подземные резервуары от разрушения из-за давления воды и почвы. В двойных стенках прослойка из азота — для лучшей пожаробезопасности. Негерметичность емкости выявляют по изменению давления газа. Контролирующая электроника зафиксирует также наличие воды или изменение уровня топлива. Если топливораздаточная колонка расположена близко к хранилищу, то всасывающий насос установлен непосредственно в ней. В противном случае применяют напорный агрегат.

17

Отбор компонентов происходит в ректификационных колоннах. Внизу емкость с сырьем, по всей высоте — тарелки для сбора жидкости. Нагретая печью нефть начинает кипеть и испаряться. Поднимаясь, пар остывает и конденсируется на тарелках. У каждой фракции своя температурная граница, что и позволяет четко отделить их друг от друга. На практике весь процесс разделения происходит не в одной, а в нескольких колоннах.

18

Компоненты, выделяемые из сырой нефти (слева направо, начиная со второго, первый как раз сырая нефть): гудрон, тяжелый вакуумный газойль, легкий вакуумный газойль, тяжелое дизельное топливо, фракция 300–350º, летнее дизельное топливо, зимнее дизельное топливо, стабильный бензин и три его фракции, отличающиеся друг от друга пределом выкипания.

19

Дальнейший путь у каждого компонента свой: каталитический риформинг, депарафинизация, крекинг, коксование, изомеризация — процессы, нужные для полной очистки и повышения качества фракций. Затем пути моторного масла и топлива расходятся. Естественно, основная часть сырья идет на производство моторного топлива. Кстати, бензин состоит из восьми — десяти различных веществ, дизель — из трех.

20

Контроль топлива на заводе не отменяет аналогичной процедуры на АЗС. Пробы берут непосредственно при сливе топлива и позднее из резервуара. Лаборатория подтверждает качество и для контролирующих органов, и для самого оператора заправки. Замер уровня и объема происходит в автоматическом режиме. Есть и проверенный годами метод — с помощью линейки. Горючее практически прозрачное, поэтому планку покрывают химическим составом, который, реагируя с бензином или дизтопливом, приобретает красный цвет.

21

Канистры для масла изготавливают на месте. Так проще защитить продукт от подделок. Для этих же целей применяют двухкомпонентную крышку, вплавленную в пластик этикетку и индивидуальный номер на каждой таре, по которому определяют дату производства и бригаду. Канистры различаются цветом, который зависит от вязкости масла. При этом бракованный пластик, уходящий на вторичную переработку, сортировать не приходится: его пускают на средний слой, где оттенок не важен. Базовое масло — основа — рождается из российской нефти, а вот присадки к нему в основном импортные. Между сменами типа масла в трубопроводе проводят механическую очистку, чтобы выгнать остатки смазки из системы.

Смешивание компонентов для приготовления топлива доверено точной автоматике. Несмотря на отлаженный процесс и контролируемое качество каждой составляющей, финальные пробы берут регулярно. Готовое топливо поступает в товарные резервуары. Оттуда его забирают железнодорожные и автоцистерны, а часть перекачивают по трубам на многие сотни километров.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

— Первые следы нефтяных промыслов относят к шестому тысячелетию до н. э. Тогда нефть использовали в строительстве как связующий и изолирующий раствор.

— В 1846 году на меcторождении Биби-Эйбат (вблизи Баку) пробурили первую в мире нефтяную скважину. Добыча началась двумя годами позже.

— Температура воздуха в скважине поднимается в среднем на 3 ºС каждые 100 м. e На звание самой глубокой скважины претендуют три объекта, уходящие в глубину более чем на 12 км. Первой появилась Кольская сверхглубокая (12 262 м). В 2008 году ее переплюнула шахта в Катаре — 12 289 м. А с 2011-го первенствует скважина проекта «Сахалин-1» — 12 345 м.

— Подводные нефтехранилища, применяемые при добыче в море, не имеют дна. По сути, это колокола. Нефть удерживается в них благодаря меньшей, чем у воды, плотности.

— НПЗ производят не только различные сорта топлива и масел. Например, серу, получаемую в процессе очистки нефти, отгружают химическим предприятиям в гранулах или в виде серной кислоты.

— Первые стальные резервуары (цилиндрическая форма, диаметр более 3 м) для хранения нефти и других жидкостей сконструировал в конце XIX века известный русский инженер В.Г. Шухов. Основные принципы их построения используются по сей день.

— Первый российский нефтепровод Балаханы — Черный Город (Баку) построили в 1878 году. Он сделал ненужными перевозчиков нефти, которые ранее транспортировали ценный груз в бочках. Для защиты сооружения вдоль него установили караульные будки.

Как сделать бензин из угля — Энергетика и промышленность России — № 08 (100) апрель 2008 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (100) апрель 2008 года

Автомобильное топливо можно синтезировать из бурых углей. Белоруссия, не имея достаточных природных запасов нефти, располагает богатыми месторождениями этого сырья — более 1,5 миллиарда тонн. Использование технологий нового производства моторного топлива даст возможность стране заместить 7‑8 процентов импортируемой ныне нефти.

Моторное топливо из угля получают давно, рассказал начальник отдела регулирования и использования природных ресурсов Минприроды Владимир Варакса. Лидером в данных технологиях является южно-африканская компания «Sasol». В ЮАР, где нет запасов нефти, уже 12 лет производят моторное топливо из бурого угля, получая до 12 миллионов тонн бензина и солярки, ровно столько, сколько необходимо этой стране, чтобы не закупать нефть за рубежом… И Белоруссия вполне может использовать наработанные в ЮАР технологии.

Институт геохимии и геофизики НАН РБ ведет подготовку технико-экономического обоснования целесообразности разработки белорусских месторождений бурого угля. Уже закончена разведка месторождений общим объемом 150 миллионов тонн. Согласно расчетам, в результате освоения только Житковичского месторождения уже через 8‑10 лет можно получить до 600 тысяч тонн моторного топлива (при условии добычи 4,4 миллиона тонн угля в год). Предполагается, что проект окупится через 5 лет.

Но, кроме экономического и технического обоснований, столь масштабный проект требует всестороннего учета возможных экологических последствий. Основные месторождения угля — Житковичское, Бриневское и Тонежское — находятся в Гомельской области, в пойме Припяти. Добыча карьерным способом может привести к снижению уровня воды в реке и вызвать нарушение экологического равновесия в Национальном парке «Припятский».

Можно ли обезопасить Припять от последствий промышленного освоения месторождений угля? Экологи на этот вопрос отвечают утвердительно.

«Просто параллельно с разработкой месторождения нужно провести целый комплекс природоохранных мер, — говорит Владимир Варакса. — Это мировая практика. Например, в Германии в 500 метрах от границы с Польшей разрабатывается месторождение угля. Глубина карьера — 120 метров. Но благодаря возведению в грунте соответствующей международным стандартам водозащитной стены разработки никоим образом не сказываются на экологии территории, в т. ч. польской. Там из нескольких сотен скважин в сутки откачивается более 20 тысяч кубометров воды. Если все будет просчитано и приняты соответствующие меры, мы также сможем избежать экологических проблем».

Проект уже вызвал интерес со стороны потенциальных инвесторов. По нашей информации, одним из них является холдинг «PolarStars», который зарегистрирован в Люксембурге. Он предлагает инвестировать в освоение месторождений бурого угля с дальнейшей организацией производства моторного топлива более 2 миллиардов долларов США. Минприроды вело переговоры с потенциальными инвесторами из Германии, Чехии, Польши, Китая. Правительство рассмотрело возможность покупки технологии производства моторного топлива из бурого угля у вышеупомянутой компании «Sasol» (ЮАР) или создания с ней совместного предприятия.

На взгляд экспертов, буро-угольный проект, скорее всего, будет отдан зарубежному инвестору не весь. Инвестиционная политика крупных отраслей большинства стран (в том числе нашей) заключается в том, чтобы оставить за собой большую часть объектов добычи. Тем более, что речь идет о таком амбициозном проекте.

Откуда берется бензин? — Как работает бензин

Бензин производится из сырой нефти . Выкачиваемая из-под земли сырая нефть представляет собой черную жидкость под названием petroleum . Эта жидкость содержит углеводороды, а атомы углерода в сырой нефти соединяются в цепочки разной длины.

Оказывается, молекулы углеводородов разной длины обладают разными свойствами и поведением. Например, цепь с одним атомом углерода в ней (Ch5) является самой легкой цепью, известной как метан.Метан — газ настолько легкий, что плавает, как гелий. Чем длиннее цепи, тем тяжелее они становятся.

Первые четыре цепи — Ch5 (метан), C2H6 (этан), C3H8 (пропан) и C4h20 (бутан) — все газы, и они кипят при -161, -88, -46 и -1 градусах по Фаренгейту. соответственно (-107, -67, -43 и -18 градусов С). Цепи вверх до C18h42 или около того — все жидкости при комнатной температуре, а цепи выше C19 — все твердые при комнатной температуре.

Цепи различной длины имеют все более высокие температуры кипения, поэтому их можно разделить дистилляцией .Вот что происходит на нефтеперерабатывающем заводе — сырая нефть нагревается, и различные цепи разрываются из-за температуры их испарения. (Подробности см. В разделе «Как работает нефтепереработка».)

Цепи диапазонов C5, C6 и C7 — это очень легкие, легко испаряемые прозрачные жидкости, называемые нафтами. Они используются в качестве растворителей — из этих жидкостей могут быть приготовлены жидкости для химической чистки, а также растворители для красок и другие быстросохнущие продукты.

Цепи от C7h26 до C11h34 смешаны вместе и используются для бензина.Все они испаряются при температуре ниже точки кипения воды. Вот почему, если пролить бензин на землю, он очень быстро испаряется.

Далее идет керосин в диапазоне от C12 до C15, за ним следует дизельное топливо и более тяжелые жидкие топлива (например, топочный мазут для домов).

Далее идут смазочные масла. Эти масла больше не испаряются при нормальной температуре. Например, моторное масло может работать весь день при 121 градусе Цельсия без испарения. Масла переходят от очень легких (например, масло 3-в-1) к моторному маслу различной толщины, к очень густым трансмиссионным маслам, а затем к полутвердым смазкам. Вазолин тоже попадает туда.

Цепи выше диапазона C20 образуют твердые частицы, начиная с парафина, затем гудрона и, наконец, асфальтового битума, который использовался для изготовления асфальтовых дорог.

Все эти различные вещества происходят из сырой нефти. Единственная разница — длина углеродных цепочек!

бензин | Определение, использование и факты

Бензин , также обозначается как бензин , также называется газ или бензин , смесь летучих, легковоспламеняющихся жидких углеводородов, получаемых из нефти и используемых в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.Он также используется в качестве растворителя масел и жиров. Первоначально побочный продукт нефтяной промышленности (керосин был основным продуктом), бензин стал предпочтительным автомобильным топливом из-за его высокой энергии сгорания и способности легко смешиваться с воздухом в карбюраторе.

Подробнее по этой теме

переработка нефти: бензин

Автомобильный бензин или бензин должен соответствовать трем основным требованиям.Он должен обеспечивать равномерный режим горения, легко запускаться в холодную погоду, …

Бензин сначала производился путем перегонки, просто отделяя летучие, более ценные фракции сырой нефти. Более поздние процессы, предназначенные для увеличения выхода бензина из сырой нефти, расщепляли большие молекулы на более мелкие с помощью процессов, известных как крекинг. Термический крекинг с использованием тепла и высокого давления был введен в 1913 году, но после 1937 года был заменен каталитическим крекингом, применением катализаторов, которые облегчают химические реакции с образованием большего количества бензина.Другие методы, используемые для улучшения качества бензина и увеличения его поставок, включают полимеризацию, преобразование газообразных олефинов, таких как пропилен и бутилен, в более крупные молекулы в диапазоне бензина; алкилирование, процесс объединения олефина и парафина, такого как изобутан; изомеризация, превращение углеводородов с прямой цепью в углеводороды с разветвленной цепью; и риформинг с использованием тепла или катализатора для перестройки молекулярной структуры.

Бензин — это сложная смесь сотен различных углеводородов.Большинство из них насыщены и содержат от 4 до 12 атомов углерода на молекулу. Бензин, используемый в автомобилях, в основном кипит от 30 ° до 200 ° C (от 85 ° до 390 ° F), смесь регулируется в зависимости от высоты и времени года. Авиационный бензин содержит меньшие доли как менее летучих, так и более летучих компонентов, чем автомобильный бензин.

Антидетонационные характеристики бензина — его способность противостоять детонации, которая указывает на то, что сгорание паров топлива в цилиндре происходит слишком быстро для повышения эффективности — выражаются в октановом числе.Добавление тетраэтилсвинца для замедления горения было начато в 1930-х годах, но было прекращено в 1980-х годах из-за токсичности соединений свинца, выделяемых с продуктами сгорания. Другие добавки к бензину часто включают детергенты для уменьшения образования отложений в двигателе, противообледенительные агенты для предотвращения остановки двигателя из-за обледенения карбюратора и антиоксиданты (ингибиторы окисления), используемые для уменьшения образования «смол».

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишись сейчас

В конце 20 века рост цен на нефть (и, следовательно, на бензин) во многих странах привел к увеличению использования бензина, который представляет собой смесь 90 процентов неэтилированного бензина и 10 процентов этанола (этилового спирта). Бензохол хорошо горит в бензиновых двигателях и является желательным альтернативным топливом для определенных применений из-за возобновляемости этанола, который можно производить из зерна, картофеля и некоторых других растительных веществ. См. Также нефть.

Как бензин делают из нефтяного масла?

Бензин производится из нефтяного масла в процессе нефтепереработки, который включает в себя дистилляцию, конверсию и очистку.

Как сообщает Министерство транспорта США, средний американский водитель ежегодно проезжает на своем автомобиле более 13 000 миль.

Чтобы покрыть всю эту территорию, мы заправляем наши баки 500 галлонами бензина.

Большинство из нас знает, что бензин связан с маслом. Но бензин сделан из нефти? В этой статье мы рассмотрим несколько основ процесса очистки бензина.

бензин сделан из масла?

Добыча сырой нефти в США по типам сырой нефти, график из EIA

Сырая нефть, выходящая из-под земли, должна пройти много испытаний, прежде чем попадет в вашу машину.

Когда добывающие компании извлекают его из земли, они пропускают его через первоначальную сепарацию на буровой площадке. Затем компании среднего звена направляют его вниз по потоку на нефтеперерабатывающие заводы для дальнейшей переработки и разделения.

Лучшее масло имеет две характеристики:

  1. Низкий удельный вес. Удельный вес означает, насколько «густая» или тяжелая нефть. Чем он толще и тяжелее, тем больше требуется обработки и тем труднее производить бензин.
  2. Низкое содержание серы. Вся сырая нефть содержит некоторое количество серы. Нефть с низким содержанием серы называется «сладкой» нефтью; масло с более высоким содержанием серы называется «кислым» маслом.

Идеальное масло для производства бензина одновременно «легкое» и «сладкое».

Как производится бензин?

График из EIA

Ежедневно перерабатывается 647 миллионов галлонов нефти. Это происходит на крупных многогранных перерабатывающих предприятиях, называемых нефтеперерабатывающими заводами.

На нефтеперерабатывающих заводах происходят три основных процесса: дистилляция, конверсия и обработка.

  • Во время перегонки , масло нагревается и отделяется. Это делается либо в башнях для сырой нефти, либо в вакуумных башнях.
  • Во время конверсии компании добавляют химикаты, катализаторы, давление и тепло к маслу в сосудах, называемых установками коксования, установками гидрокрекинга или установками каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем. Этот процесс используется для «расщепления» более крупных углеводородов на более мелкие.
  • Во время обработки (или смешивания) элементы смешиваются для получения различных типов продуктов, которые можно использовать в качестве моторного топлива.

Затем конечные продукты распространяются розничными торговцами как нечто, что вы можете узнать: высокооктановый или низкооктановый бензин, дизельное топливо, биодизель или бензин с этанолом.

Что такое бензин и как из сырой нефти делают бензин

«Что такое бензин?» это вопрос с очень коротким ответом: углеводороды. «Какие углеводороды содержатся в бензине?» это вопрос, на который требуется значительно более длинный ответ.

Углеводороды составляют большую часть вещества ископаемого топлива и биотоплива. Что еще более важно, углеводороды — это компоненты, вещества, которые делают ископаемое топливо и биотопливо ценными. Углеводороды являются источником энергии в бензине, ископаемом топливе и биотопливе, которые воспламеняются, сгорают и горят: окисляются.

Бензин — это смесь углеводородов, выделяющих энергию при окислении. Поскольку углеводороды выделяют энергию при насыщении кислородом, углеводороды являются самым ценным источником энергии на планете, по крайней мере, в настоящее время.Из всех ископаемых видов топлива бензин, безусловно, является наиболее широко потребляемым.

Типы ископаемого топлива, определяемые смесями различных углеводородов

Помимо углеводородов, являющихся источником энергии из ископаемого топлива, углеводороды также являются причиной существования различных видов ископаемого топлива. Так же, как существуют разные виды ископаемого топлива и биотоплива, существуют разные типы углеводородов. Качество каждой категории, класса и конкретного углеводорода определяет типы ископаемого топлива.Бензин, дизельное топливо, пропан, метан, реактивное топливо, бункерное топливо, мазут, этанол и биодизель — все они имеют различную комбинацию углеводородов.

Но хотя существуют разные категории, классы и определенные углеводороды, каждый углеводород состоит только из двух типов атомов.

Как следует из названия, углеводороды состоят из связей между атомами водорода и углерода. Связи между углеродом и водородом определяют категорию, класс и тип углеводородов. То же самое и с числом связей атомов углерода и водорода в молекуле или цепочке молекул.

Подобно тому, как разные комбинации углеводородов определяют тип топлива, различные комбинации углеродных и водородных связей определяют типы углеводородов.

Тип ископаемого топлива, определяемый размером углеводородов и соотношением углерода к водороду

Категория, класс и сочетание углеводородов определяют тип ископаемого топлива. Тип ископаемого топлива является мерой двух определителей: веса топлива и плотности топлива. Вес и плотность топлива — это разные измерения качества топлива, а вес и плотность топлива являются следствием одной переменной с двумя переменными.

Во-первых, вес и плотность топлива зависят от размера молекулы углеводорода. В более широком смысле структура углеводородной молекулы цепи играет роль в весе и плотности. Размер, длина и структура углеводородов определяют вес и плотность ископаемого топлива.

Во-вторых, вес топлива и плотность энергии являются следствием отношения углерода к водороду в молекулах углеводородов в ископаемом топливе. Чем больше количество атомов углерода по отношению к атомам водорода, тем больше вес и плотность углеводорода.

Размер и длина углеводородов, масса ископаемого топлива и плотность энергии

Чем крупнее и длиннее молекулы углеводородов в ископаемом топливе, тем тяжелее ископаемое топливо. Чем меньше и короче, тем легче ископаемое топливо. Как и следовало ожидать, ископаемое топливо в газовом состоянии, такое как метан и пропан, имеет небольшие короткие молекулы и молекулярные цепочки. Тяжелые ископаемые виды топлива, такие как дизельное и бункерное топливо, содержат большие длинноцепочечные молекулы углеводородов. Бензин — это средний вид ископаемого топлива.

Кроме того, количество атомов водорода, присоединенных к молекулам углерода в основной цепи углеводорода, также играет роль в весе и плотности энергии. Молекулы углерода тяжелее молекул водорода — каждый элемент периодической таблицы тяжелее водорода. Таким образом, чем больше количество атомов углерода по отношению к атомам водорода в углеводороде, тем тяжелее углеводород.

Итак, самые тяжелые и богатые энергией углеводороды — это те, которые имеют размер и плотность.Самые большие и длинные цепи углеводородных молекул имеют наибольший вес и плотность. И те, у которых есть самое высокое соотношение углерода к водороду, имеют наибольший вес и плотность.

Молекулярная структура бензина

Бензин имеет больший вес и плотность, чем ископаемое топливо в газообразном состоянии, такое как природный газ — метан — и пропан. Ископаемые виды топлива, такие как дизельное топливо и керосин, имеют больший вес и плотность, чем бензин. Основная часть бензина состоит из углеводородов с «от 4 до 12 атомов углерода на молекулу» (обычно обозначаемых как C4-C12).”

Что касается размера и длины цепочки молекул, а также отношения углерода к водороду, бензин находится где-то в середине спектра ископаемых видов топлива.

Две категории углеводородов в бензине

В бензине содержатся сотни углеводородов. Но каждый тип углеводородов попадает в одну из двух категорий: насыщенные и ненасыщенные.

Насыщенные углеводороды являются наиболее стабильными. Насыщенные углеводороды — это углеводороды с углеродной основой, в которых нет места, чтобы принять больше атомов водорода или углерода.Есть три типа насыщенных углеводородов. Они могут быть линейными, разветвленными или петлевыми. Разветвленные насыщенные углеводороды, которые имеют петлю, имеют название , циклоалканы .

Подобно насыщенным углеводородам, ненасыщенные углеводороды могут быть линейными, разветвленными или петлевыми. Но ненасыщенные углеводороды легко могут взять на себя дополнительные атомы водорода. В результате ненасыщенные углеводороды нестабильны.

Благодаря своей стабильности, насыщенные углеводороды горят чистым пламенем.Ненасыщенные углеводороды горят дымным пламенем и могут быть токсичными.

Типы насыщенных углеводородов

В бензине есть три типа предельных углеводородов: алканы, изосодержащие углеводороды и циклические углеводороды. Алканы — это насыщенные углеводороды с непрерывной линейной цепочкой атомов углерода, которая не разветвляется. К каждому атому углерода может присоединяться до трех атомов водорода.

Изоуглеводороды — это насыщенные углеводородные цепи с разветвлениями. Вдоль линейной цепи атомов углерода в углеводороде до трех атомов углерода могут присоединяться к каждому атому углерода в цепи.А к атомам углерода, присоединенным к атомам углерода в цепи, могут присоединяться атомы водорода.

Третий вид предельных углеводородов в бензине — циклические. Циклический насыщенный углеводород — это такой углеводород, в котором два последних атома углерода на концах углеводородной цепи образуют петлю. Например, циклогексан представляет собой замкнутую насыщенную углеводородную цепь, содержащую шесть атомов углерода.

Классы предельных и ненасыщенных углеводородов в бензинах

Две категории углеводородов — насыщенные и ненасыщенные — состоят из двух классов каждая.«Парафины и нафтены классифицируются как насыщенные углеводороды, потому что к ним нельзя добавлять водород без разрушения углеродной основы. Ароматические соединения и олефины классифицируются как непредельные углеводороды. Они содержат двойные связи углерод-углерод или ароматические связи, которые можно преобразовать в одинарные, добавив атомы водорода к соседним атомам углерода ».

Наиболее распространенные углеводороды в бензине

В каждом ископаемом топливе содержится от 500 до 1000 видов углеводородов.«Бензин — это сложная смесь из более чем 500 углеводородов, которая может содержать от 5 до 12 атомов углерода. Соединения типа алканов с прямой или разветвленной цепью присутствуют в наибольших количествах. Также присутствуют меньшие количества циклических и ароматических соединений алканов ». В любом ископаемом топливе есть разное количество разных углеводородов. Отношение одного типа углеводородов к другому определяет тип ископаемого топлива.

Проще говоря, согласно Advanced Motor Fuels, «бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические углеводороды».

Алканы (парафины) в бензине

Алканы — углеводороды, наиболее распространенные в бензине, представляют собой насыщенные углеводороды с большими запасами энергии. «Алканы — это химические соединения, которые состоят только из элементов углерода (C) и водорода (H), связанных исключительно одинарными связями. Каждый атом углерода образует 4 связи (связи C-H или C-C). Каждый атом водорода связан с одним атомом углерода связью Н-С ».

Список парафинов в бензине включает:

  1. н-бутан
  2. н-пентан
  3. н-гексан
  4. н-гептан
  5. 2-метилбутан
  6. 2,2-диметилпропан
  7. 2,2-диметилбутан
  8. 2,2-диметилпентен
  9. 2,2,3-триметилбутан
  10. 2,2,4-триметилпентан (изооктан)

Опять же, алканы чрезвычайно стабильны, потому что в них нет места для добавления большего количества атомов углерода или водорода.Все цепи молекул алканов имеют одинаковую базовую структуру. Алканы представляют собой цепочки углеводородных молекул, в которых связи атома углерода находятся между одним или двумя другими атомами углерода и между двумя или тремя атомами водорода.

Атомы углерода в конце алкановой цепи имеют три водородные связи и одну углеродную связь. Атомы углерода в середине цепи молекулы алкана имеют две связи атома углерода и две связи атома водорода. У некоторых алкановых углеводородов есть разветвления или петли. Но каждый атом углерода во всех алканах имеет четыре связи.Каждый атом углерода имеет либо одну углеродную связь и три водородные связи, либо две углеродные связи и две водородные связи.

Разница между углеродными связями между алканами и алкенами

Итак, единственная разница между разными алканами — это количество углерод-углеродных связей. Н-бутан, например, имеет четыре атома углерода. Два атома углерода в н-бутане — по два на каждом конце — имеют одну углеродную связь и три водородные связи. Два атома углерода в середине имеют две углеродные связи и две водородные связи.

Алканы составляют примерно 55 процентов углеводородов в бензине. И около 17 процентов алканов в бензине — н-алканы. Около 32 процентов алканов в бензине — это алканы с разветвленной цепью. И около 5 процентов алканов в бензине — это циклоалканы.

Вторая по величине сумма углеводородов в бензине — ароматические углеводороды.

Ароматические углеводороды (алкины), присутствующие в бензине

Ароматические углеводороды — это непредельные углеводороды. Это означает, что у ароматических углеводородов есть место для поглощения большего количества атомов углерода и большего количества атомов водорода.Таким образом, ароматические углеводороды легко превращаются из одного типа углеводородной молекулы в другой. Таким образом, ароматические углеводороды очень летучие.

Их гораздо больше, но наиболее распространенными ароматическими соединениями в бензине являются:

  1. Бензол
  2. Толуол или метилбензол
  3. м-ксилол или 1,3-диметилбензол
  4. Этилбензол
  5. пропилбензол
  6. Изопропилбензол

Ароматические углеводороды имеют более низкую энергетическую ценность, чем алканы. Хотя более низкое содержание энергии является отрицательным, ароматические углеводороды обычно имеют более высокое октановое число, чем алканы.Чем выше октановое число ароматических углеводородов в бензине, тем выше октановое число бензина. В результате, чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность детонации в двигателе.

Детонация — детонация — возникает, когда разные части топливовоздушной смеси воспламеняются в разное время. Высокооктановое топливо равномерно детонирует в цилиндре двигателя. В прошлом свинец был компонентом бензина, предотвращающим детонацию. Точно так же добавление свинца в бензин увеличивает его октановое число.Но в 1997 году добавление свинца в бензин для увеличения октанового числа стало незаконным. Свинец — высокотоксичный элемент, наносящий вред атмосфере, а также людям, флоре и фауне.

Чтобы производить высокооктановое топливо без добавления свинца, производители нефти начали увеличивать процентное содержание ароматических углеводородов в бензине. Итак, ароматические углеводороды являются важным компонентом бензина. Но у ароматических соединений есть свои недостатки. Ароматические углеводороды образуют остатки сгорания и токсичные выбросы. Хотя ароматические углеводороды не так токсичны, как свинец, они гораздо более токсичны, чем алканы.

«Ароматические углеводороды в бензине — новое лидерство», — сказала Кэрол Вернер, исполнительный директор Института экологических и энергетических исследований, вашингтонской группы, которая продвигает политические решения для чистой и устойчивой энергетики. «Это то, что не дает мне уснуть по ночам».

Помимо алканов и ароматических углеводородов, бензин содержит третий класс углеводородов — алкены.

Алкены (олефины) в бензине

Алкены, как и ароматические соединения, представляют собой ненасыщенные углеводороды.Это означает, что они нестабильны и — и из-за отсутствия более описательного термина — грязны. Алкены, как правило, имеют даже более высокое октановое число, чем ароматические углеводороды. А алкены потенциально даже более токсичны.

«Ароматические углеводороды [и олефины] в бензине имеют высокое октановое число. Однако ароматические углеводороды и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств последующей обработки. Ароматические углеводороды могут приводить к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения.Олефины в бензине могут привести к увеличению концентрации реакционноспособных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличивать озонообразовательный потенциал ».

На вопрос «что в бензине?» углеводороды. Однако «какие углеводороды содержатся в бензине?» несет ответственность несколькими способами. Наиболее специфичны алканы, ароматические соединения и алкены. Но этот ответ вызывает вопросы: «Какие углеводороды в бензине наиболее ценны?»

Алканы. Алканы — это углеводороды в бензине, которые имеют наибольший вес и плотность и являются наиболее стабильными.Другими словами, алканы производят больше всего энергии, а алканы наиболее чисто окисляются. Итак, вопрос: «Какой бензин самый лучший в мире?» отвечает, определяя, в каких регионах добывается больше всего сырой нефти с наибольшим количеством алканов.

AMF

Состав бензина и дизельного топлива

И бензин, и дизельное топливо состоят из сотен различных молекул углеводородов. Кроме того, часто встречаются некоторые компоненты биологического происхождения, такие как этанол в смеси бензина.

Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические углеводороды. Дизельное топливо состоит в основном из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов. Углеводороды бензина обычно содержат 4-12 атомов углерода с интервалом кипения от 30 до 210 ° C, тогда как дизельное топливо содержит углеводороды с приблизительно 12-20 атомами углерода и интервалом кипения от 170 до 360 ° C. Бензин и дизельное топливо содержат приблизительно 86 мас.% Углерода и 14 мас.% Водорода, но соотношение водорода к углероду несколько меняется в зависимости от состава.

Парафиновые углеводороды, особенно нормальные парафины, улучшают воспламеняемость дизельного топлива, но низкотемпературные свойства этих парафинов обычно плохие. Ароматические углеводороды в бензине имеют высокое октановое число. Однако ароматические углеводороды и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств последующей обработки. Ароматические углеводороды могут приводить к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения.Олефины в бензине могут приводить к увеличению концентрации реакционноспособных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличивать озонообразование. Добавки могут потребоваться для обеспечения надлежащих свойств бензина и дизельного топлива.

Традиционный бензин и дизельное топливо не рассматриваются подробно в «Системе топливной информации AMF». Вместо этого основное внимание уделяется альтернативным вариантам смешивания или замены бензина и дизельного топлива. Тем не менее, технология двигателей вместе с законодательством и стандартами для бензина и дизельного топлива рассматриваются кратко.

Бензин — законодательство и стандарты

Двигатель и технология доочистки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов. Функциональные возможности и общие характеристики бензина могут быть определены, например, с точки зрения октанового числа, летучести, содержания олефинов и присадок.Экологические характеристики могут быть определены, например, с точки зрения ароматических углеводородов, олефинов, содержания бензола, оксигенатов, летучести и серы (свинец не разрешен в большинстве стран). Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам топлива для бензина. Европейский стандарт EN 228 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащей работы бензина на рынке.CEN (Европейский комитет по стандартизации) разрабатывает стандарты в Европе.

В США ASTM D 4814 — это спецификация для бензина. Стандарт ASTM включает ряд классов, отказов и исключений с учетом климата, региона и, например, содержания этанола в бензине. В 2011 году Агентство по охране окружающей среды США приняло отказ от использования 15 об.% Этанола для автомобилей 2001 года и более новых. В США бензин-оксигенатные смеси считаются «по существу подобными», если они содержат углеводороды, алифатические простые эфиры, алифатические спирты, отличные от метанола, до 0.3 об.% Метанола, до 2,75 об.% Метанола с равным объемом бутанола или спирта с более высокой молекулярной массой. Топливо должно содержать не более 2,0 мас.% Кислорода, за исключением топлива, содержащего алифатические простые эфиры и / или спирты (за исключением метанола), которые не должны содержать более 2,7 мас.% Кислорода. В США для автомобилей FFV разрешено использовать так называемое топливо серии P, состоящее из бутана, пентанов, этанола и сорастворителя биомассы метилтетрагидрофурана (MTHF).

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC).Категория 4 является самой строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии последующей обработки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 1 и 2 ниже.

Таблица 1. Отдельные требования к свойствам бензина в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 2. Примеры некоторых неограниченных свойств бензина.

Дизельное топливо — законодательство и стандарты

Двигатель и технология последующей обработки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов.Функциональные возможности и общие характеристики дизельного топлива можно определить, например, с точки зрения качества воспламенения, дистилляции, вязкости и присадок. Экологические характеристики могут быть определены с точки зрения содержания ароматических углеводородов и серы.

Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам дизельного топлива. Европейский стандарт EN 590 включает более обширные требования, чем Директива о качестве топлива, для обеспечения надлежащей работы дизельного топлива на рынке.В Европе стандарты разрабатывает CEN (Европейский комитет по стандартизации).

В США ASTM D 975 — это спецификация для дизельного топлива. Стандарт ASTM включает несколько классов. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC). Категория 4 является самой строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии последующей обработки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 3 и 4 ниже.

Таблица 3. Отдельные требования к свойствам дизельного топлива в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 4. Примеры некоторых неограниченных свойств дизельного топлива. а, б

Технология двигателя

БЕНЗИН — Двигатели с искровым зажиганием, работающие на бензине, являются ведущим источником энергии для легковых автомобилей.Двигатели с искровым зажиганием просты и дешевы по сравнению с дизельными двигателями с воспламенением от сжатия. Кроме того, стехиометрическое соотношение воздуха и топлива позволяет использовать трехкомпонентный катализатор (TWC), который способен одновременно и эффективно снижать выбросы моноксида углерода (CO), углеводородов (HC) и оксидов азота (NO x ). . Недостатком двигателей с искровым зажиганием является их более низкий КПД по сравнению с двигателями с воспламенением от сжатия. Поэтому расход топлива двигателей с искровым зажиганием выше, чем у дизельных двигателей, как в энергетическом, так и в объемном выражении.

Бензиновые автомобили, оснащенные карбюраторными двигателями, были доступны до конца 1980-х годов. Сегодня двигатели с искровым зажиганием представляют собой двигатели с впрыском топлива, в основном оснащенные многоточечным впрыском топлива (MPFI, впрыск топлива во впускной канал). В 1990-е годы на рынке появились двигатели с непосредственным впрыском и искровым зажиганием с более высоким КПД и меньшим расходом топлива. Модели, использующие обедненное сжигание с избытком воздуха, также были представлены в 1990-х годах, но вскоре они исчезли с рынка. Двигатели с искровым зажиганием, как с прямым, так и с прямым впрыском, теперь основаны на стехиометрическом соотношении воздух / топливо и оснащены катализатором TWC.

Выбросы выхлопных газов двигателей с искровым зажиганием, использующих стехиометрическое соотношение воздух / топливо, можно эффективно контролировать с помощью трехкомпонентного катализатора (TWC). В TWC оксид углерода и несгоревшие углеводороды окисляются одновременно с восстановлением оксидов азота. С TWC достигается даже более чем 90% сокращение выбросов CO, HC и NO x из двигателя, причем выбросы происходят в основном при холодном пуске или резком ускорении. Однако в некоторых условиях катализатор TWC может вызывать выбросы аммиака и закиси азота.TWC работают эффективно только в очень узком диапазоне лямбда, близком к стехиометрическому соотношению воздух / топливо, и поэтому TWC не могут использоваться в двигателях, работающих на обедненной смеси, таких как дизельные двигатели. Преимущество обедненной смеси будет заключаться в улучшении расхода топлива, но за счет увеличения выбросов NO x . Рециркуляция выхлопных газов (EGR) — одна из распространенных технологий, используемых для снижения выбросов NO x дизельных двигателей, а также в двигателях с искровым зажиганием.Для автомобилей с прямым впрыском и искровым зажиганием выбросы твердых частиц высоки, и поэтому могут потребоваться фильтры для твердых частиц.

Сегодня двигатели с искровым зажиганием менее чувствительны к топливу, чем двигатели более старых поколений, а абсолютная масса выбросов низка. Однако при холодном пуске, тяжелых условиях вождения и при низких температурах между видами топлива для всех автомобилей могут быть большие различия, как абсолютные, так и относительные. В прошлом карбюраторные двигатели были особенно чувствительны к топливу, например, возникали проблемы с управляемостью и паровыми пробками.Большинство автомобилей с бензиновым двигателем сегодня могут выдерживать как минимум до 10 об.% Этанола в Европе и США

.

ДИЗЕЛЬ — благодаря своему высокому КПД дизельные двигатели с воспламенением от сжатия являются ведущим источником энергии в транспортных средствах большой грузоподъемности из-за их высокого КПД. Сегодня дизельные двигатели становятся все более популярными и в легковых автомобилях. Устройства контроля выбросов и внутренние решения для двигателей имеют решающее влияние на выбросы выхлопных газов. Дизельные двигатели работают на обедненной смеси, что улучшает расход топлива, но за счет увеличения выбросов оксидов азота (NO x ).Выбросы NO x образуются из азота в воздухе при высоких температурах. Выбросы твердых частиц (ТЧ) — еще одна проблема дизельных двигателей.

Селективное каталитическое восстановление (SCR) и рециркуляция выхлопных газов (EGR) являются общими технологиями, используемыми для снижения выбросов NO x дизельных двигателей. EGR — это внутренняя технология двигателя, тогда как SCR — это устройство последующей обработки выхлопных газов с использованием восстановителя, такого как аммиак или мочевина. С помощью системы рециркуляции отработавших газов часть выхлопных газов возвращается в цилиндры двигателя, что снижает температуру сгорания и, следовательно, NO x выбросов.Высокий коэффициент рециркуляции отработавших газов может привести к проблемам с чистотой двигателя и увеличению выбросов твердых частиц. Катализатор окисления снижает выбросы летучих органических соединений. Фильтры твердых частиц эффективно снижают выбросы твердых частиц.

Ссылки

Чиба, Ф., Ичиноза, Х., Морита, К., Йошиока, М., Ногучи, Ю. и Цугагоши, Т. Влияние высокой концентрации этанола на двигатель SI

Дегальдо Р., Араужо А. и Фернандес В. (2007) Свойства бразильского бензина, смешанного с гидратированным этанолом, для технологии гибкого топлива.Технология переработки топлива 88 (2007) 365-368.

Выбросы (2010) Технический документ SAE 2010-01-1268.

Заявление

EMA. (2010) Техническое заявление по использованию кислородсодержащих бензиновых смесей в двигателях с искровым зажиганием. Ассоциация производителей двигателей. Январь 2010 г. http://www.enginemanufacturers.org/.

Кабасин Д. и др. (2009) Форсунки с подогревом для холодного пуска этанола. Технический документ SAE 2009-01-0615.

Лупеску, Дж., Чанко, Т., Ричерт, Дж. И Де Вриз, Дж.(2009) Обработка выбросов транспортных средств от сжигания E85 и бензина с помощью катализированных ловушек углеводородов. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ 2009-01-1080.

Мерфи, М. (1998) Варианты моторного топлива для дизельных двигателей тяжелых транспортных средств: свойства и спецификации топлива. Battelle.

Муртонен, Т., Аакко-Сакса, П., Куронен, М., Микконен, С. и Лехторанта, К., Выбросы дизельных двигателей и транспортных средств большой мощности, использующих топливо FAME, HVO и GTL с DOC + POC и без него После лечения.SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2010: 2, стр. 147-166. Также как технический документ SAE 2009-01-2693. 20 шт.

Оуэн, К. и Коли, Т. (1995) Справочник по автомобильному топливу. Общество Автомобильных Инженеров. Варрендейл. ISBN 1-56091-589-7.

Вест, Б., Лопес, А., Тайсс, Т., Грейвс, Р., Стори, Дж. И Льюис, С. (2007) Экономия топлива и выбросы оптимизированного для этанола биоэнергетического автомобиля Saab 9-5. Технический документ SAE 2007-01-3994.

Разбейте его! Как ученые получают топливо из растений · Границы для молодых умов

Аннотация

Когда вы утром едете в школу на автобусе, ваша поездка, вероятно, осуществляется на дизельном топливе или бензине, которые производятся из нефти.Нефть — это ископаемое топливо , что означает, что она производится из разложившихся ископаемых организмов, таких как древние растения, планктон и водоросли, которые были погребены под поверхностью Земли на протяжении миллионов лет.

Ископаемые виды топлива, такие как нефть, природный газ и уголь, добываются из недр земли и используются для привода автомобилей, обогрева зданий и выработки электроэнергии. Нефть также можно использовать для производства химикатов на нефтяной основе (нефтехимии), которые встречаются во многих повседневных вещах, например, в подошвах вашей обуви или пластиковом покрытии сиденья школьного автобуса.

Ископаемые виды топлива хороши тем, что они очень энергоемкие, т. Е. Содержат много энергии на единицу объема. Это означает, что ископаемые виды топлива очень хороши для питания автомобилей и выработки тепла. Не очень хорошо в ископаемом топливе то, что на Земле их ограниченное количество. Поскольку ископаемое топливо формируется в течение миллионов лет, мы в конечном итоге израсходуем его, прежде чем будет произведено больше. Кроме того, при сжигании ископаемого топлива или нефтехимии выделяется углекислый газ (CO 2 ).CO 2 известен как парниковый газ, потому что он может задерживать солнечные лучи внутри земной атмосферы, действуя так же, как стеклянная крыша теплицы. Сжигание ископаемого топлива увеличивает концентрацию CO 2 в атмосфере, и это может привести к климатическим нарушениям, включая глобальное потепление (1).

Из-за этих проблем ученые и инженеры усердно работают над поиском новых видов топлива и химикатов, которые не добавляют CO 2 в атмосферу, и которые могут быть возобновлены, когда запасы кончатся.Топливо и химические вещества, отвечающие этим требованиям, обозначаются как « устойчивое ». С экологической точки зрения материал является устойчивым, если его можно использовать в течение длительного времени, без истощения и без общего негативного воздействия на окружающую среду.

Биотопливо — это один из видов топлива, многообещающий для нашего энергетического будущего, поскольку он является возобновляемым и экологически чистым. Другими словами, биотопливо устойчиво.

Биотопливо обычно производится из растительных материалов, которые не могут быть употреблены в пищу людьми, таких как стебли кукурузы, травы и древесная щепа. Биомасса — это другое название растительного сырья, которое используется для производства биотоплива. Когда биомасса собирается и обрабатывается, ученые могут расщеплять и преобразовывать растительные клетки в возобновляемое топливо или химические вещества. Итак, вместо того, чтобы ждать миллион лет, пока природа превратит растения в ископаемое топливо, ученые пытаются ускорить этот процесс, используя хитроумную химию для производства биотоплива из растений, которые сегодня живы.

А теперь подожди секунду. Если при сжигании ископаемого топлива, которое состоит из древнего органического вещества, в атмосферу выбрасывается CO 2 … не создает ли сжигание биотоплива ту же проблему? К счастью, ответ отрицательный.При сжигании биотоплива действительно выделяется CO 2 , но помните, что растения, используемые в биотопливе, не древние — они жили на Земле одновременно с вами и мной. И хотя мы, люди, дышим кислородом, чтобы остаться в живых, растения вместо этого дышат CO 2 . Это означает, что поскольку растения, используемые для производства биотоплива, потребляют CO 2 в процессе своего роста, общего увеличения количества CO 2 в атмосфере при их сжигании не происходит. Они только заменяют то, что взяли.Кроме того, в отличие от нефти, мы всегда можем вырастить новые растения для биотоплива, когда они нам понадобятся.

Итак, если биотопливо является устойчивым и экологически чистым, то оно должно быть идеальным решением наших энергетических проблем, верно? К сожалению, процессы, которые ученые используют для превращения биомассы в биотопливо, могут быть очень дорогими. Дорогостоящие химические реакции означают дорогостоящее биотопливо и биопродукты, и большинство потребителей предпочтут обычный бензин или пластик более дорогим «зеленым» продуктам.Кроме того, для некоторых реакций с биотопливом требуются агрессивные химические вещества, которые могут создавать собственные экологические проблемы, оставляя нас прямо там, где мы начали с точки зрения устойчивости (2).

Чтобы увидеть, как растения превращаются в полезное топливо и химические вещества, мы должны сначала понять, из чего они сделаны. Стенки растительных клеток отвечают почти за весь вес растения и состоят из трех сложных молекул, называемых целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином (рис. 1).

  • Рис. 1. На этом рисунке показана основная структура тканей растения, начиная с уровня листа (вверху: «несъедобные растения») и увеличивая масштаб до клеточного уровня (слева: «клетка растения»).
  • Как видите, на клеточном уровне длинные молекулы целлюлозы (показаны синим) плотно упакованы в пучки, окруженные гемицеллюлозой (оранжевый) и лигнин (зеленый). Эта плотно упакованная структура делает ткани растений прочными и долговечными.

Первые две молекулы, целлюлоза и гемицеллюлоза, разрываются на простые сахарные строительные блоки, связанные вместе в компактную структуру, поддерживаемую третьей молекулой — лигнином (рис. 1). Все три сложные молекулы в растениях должны быть разделены на части, чтобы получить доступ к строительным блокам сахара внутри, которые затем можно превратить в биотопливо.

Один из способов добиться такого разложения биомассы — использовать много агрессивных химикатов для разрушения тканей растения. Однако эти химические вещества могут быть дорогими — даже токсичными (2). В идеале мы хотели бы упростить разрушение растений, чтобы нам не нужно было так сильно полагаться на эти химические вещества.

Одно из возможных решений — использовать растворитель — жидкость с химическими свойствами, позволяющими растворять другие материалы… например, растения. Большинство из нас используют растворители каждый день, даже если мы не подозреваем об этом.Например, вы используете воду в качестве растворителя каждый раз, когда моете руки или готовите горячий шоколад быстрого приготовления.

Иногда с работой можно справиться только с помощью растворителя определенного типа. Например, вода может растворять какао-порошок для приготовления горячего шоколада, но не удаляет лак с ногтей — для этого вам понадобятся химические вещества, называемые ацетон или этилацетат.

К сожалению, до недавнего времени исследователи энергетики не могли найти растворитель, который был бы (а) дешев, (б) устойчив и (в) хорош для разрушения растений.Но теперь мы обнаружили очень интересный новый растворитель, названный γ- валеролактон ( GVL для краткости), который может сделать производство биотоплива намного дешевле и эффективнее (3). GVL — такой интересный растворитель, потому что он не только дешев — он возобновляемый, потому что он сделан из самой биомассы.

Мы обнаружили, что можем использовать GVL для извлечения более 70% исходных сахаров, заключенных в плотной структуре биомассы, для производства простых сахаров, которые намного легче превратить в топливо.Этот процесс проиллюстрирован на рисунке 2, который показывает химическую реакцию, протекающую внутри реактора биотоплива. Биотопливные реакторы — это металлические сосуды, в которых проходят реакции обработки биотоплива. Они специально разработаны, чтобы выдерживать воздействие тепла, давления и химикатов.

  • Рисунок 2 — Иллюстрация производства сахара на заводах с использованием GVL в качестве растворителя.

Два основных свойства GVL делают его отличным растворителем для экстракции сахара:

(1) GVL дает кислотам большой импульс.

Для начала любой химической реакции участвующие в ней ингредиенты (реагенты) должны сначала собрать достаточно энергии. Наименьшее количество энергии, необходимое для запуска реакции, называется «энергией активации» (рис. 3). В обычных реакциях производства биотоплива большое количество кислот смешивается с водой, чтобы помочь расщепить биомассу. Это может занять некоторое время, особенно для очень жестких или древесных растений, но добавление GVL в реакцию дает кислотам большой прилив энергии. Это ускорение помогает системе быстрее собирать свою энергию активации, поэтому реакция может протекать быстрее (4, 5) (Рисунок 3).

  • Рисунок 3 — Этот график иллюстрирует развитие химической реакции.
  • «Свободная энергия» — это причудливый способ обозначить энергию, имеющую отношение к химической реакции. «Ход реакции» представляет собой состояние, через которое реагенты должны пройти, чтобы превратиться в продукты.

Чтобы проиллюстрировать это явление, представьте, что две девушки, Джемма и Валери, собираются мчаться друг с другом на вершину крутого холма. Обычно оба бегуна должны стоять за линией старта, чтобы убедиться в честности гонки.Но в этой гонке Джемма действительно имеет большую фору: когда срабатывает зуммер, она начинает бежать на полпути вверх по крутому склону, а Валери должна начинать с самого низа. Как вы думаете, кто победит? Как вы уже догадались — Джемма поднимается на вершину холма раньше Валери. Подобно тому, как форсированный старт приближает Джемму к вершине холма по аналогии с гонкой, GVL приближает кислоту к точке реакции с биомассой, позволяя реакции протекать намного быстрее.

(2) GVL избавляет от лигнина.

Для растений лигнин действительно важен: он придает им форму и структуру и помогает им расти здоровыми и сильными. Но для ученых лигнин — всего лишь неприятность. Это прочная и стойкая молекула, которую очень трудно разрушить, и она мешает получению простых сахаров из молекул целлюлозы и гемицеллюлозы. Однажды ученые надеются, что сумеют расщепить лигнин и получить полезные вещества, но пока они просто не хотят, чтобы он мешал. GVL обладает необычной способностью растворять лигнин и препятствовать тому, чтобы он блокировал главный приз: богатые энергией строительные блоки сахара.

Пожалуй, самое лучшее в этом GVL то, что он может быть переработан. В конце реакции биотоплива жидкий CO 2 может быть добавлен в реактор для разделения каждого реагента на отдельный слой (рис. 2). Представьте себе бутылку с необычной заправкой для салата: масло и уксус, вместо того чтобы смешиваться друг с другом, остаются полностью разделенными, пока бутылку не встряхивают. Точно так же, когда CO 2 добавляется в реактор для биотоплива, ГВЛ и раствор сахара становятся точно такими же, как эта заправка для салата.Все сахара переходят в один слой и становятся концентрированными (см. Рис. 2), в то время как GVL образует свой собственный отдельный слой. Затем GVL можно легко удалить и использовать снова, в то время как раствор сахара, который получают ученые, примерно в пять раз более концентрированный, чем он был бы без GVL. Эта повышенная концентрация очень важна, потому что это означает, что вам нужно тратить меньше энергии на очистку конечного продукта, что делает весь процесс более эффективным и менее расточительным.

После удаления GVL остается концентрированный и очень полезный сахарный раствор.У ученых есть два варианта использования этого энергоемкого решения:

  • Они могут модернизировать сахара посредством дальнейших химических реакций до других полезных молекул, которые сегодня используются для производства многих продуктов, полученных из нефтехимии. Это означает, что GVL можно использовать для производства экологически чистых альтернатив пластмассам, мылу, краскам и многим другим распространенным материалам.
  • Они могут «кормить» сахаром микроорганизмы, такие как дрожжи или бактерии, которые затем метаболизируют его и производят топливо.Одним из примеров является биотопливный этанол: он может приводить в действие легковые и грузовые автомобили и другие машины почти так же эффективно, как бензин. У некоторых микроорганизмов особенно хороший аппетит к сахару, произведенному с использованием GVL, потому что они не содержат агрессивных химикатов, которые часто используются в других реакциях биотоплива. Тот факт, что микроорганизмы могут не только выживать, но и процветать на сахарах, обработанных GVL, означает, что GVL подходит для использования в других биологических реакциях, а не только в химических. В этой работе микроорганизмы использовались для получения этанола такой высокой концентрации, что очистка этанола до пригодного для использования топлива не стоила очень дорого.

По всем этим причинам использование GVL дает ученым надежду на создание биотоплива и химикатов, которые могут конкурировать с нефтепродуктами на рынке. На протяжении веков люди изобретали новые технологии и развивали промышленность с поразительной скоростью — иногда с серьезной ценой для окружающей среды. Процесс производства биотоплива, отвечающий всем требованиям доступности, возобновляемости и устойчивости, может принести пользу как людям, так и Земле.С открытием роли GVL в переработке биотоплива мы считаем, что на один шаг ближе к устойчивому будущему.

Глоссарий

Биотопливо : Определенные типы растительных веществ (см. Биомассу) можно перерабатывать в жидкое или газообразное топливо, называемое биотопливом. Некоторые виды биотоплива могут быть возобновляемыми альтернативами ископаемым видам топлива, например бензину.

Биомасса : Биомасса — это общий термин, обозначающий любой органический (углеродсодержащий) материал, происходящий из живого вещества, например растений.Биомасса растений состоит из трех основных молекул: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Типы биомассы, используемые для производства биотоплива, включают растения и растительные отходы, такие как травы, стебли кукурузы и древесная щепа.

Ископаемое топливо : Ископаемое топливо образуется под землей в течение миллионов лет и состоит из органического вещества тканей древних растений и животных. Ископаемые виды топлива включают уголь, природный газ и нефть. Нефть может быть переработана в другие виды топлива, такие как дизельное топливо и бензин.

Глобальное потепление : Когда слишком много углекислого газа (CO 2 ) попадает в атмосферу, он может улавливать солнечные лучи внутри атмосферы. Это явление называется парниковым эффектом, и оно может привести к общему повышению глобальной температуры, называемому глобальным потеплением.

GVL : GVL — это сокращение от γ- валеролактона . Это химическое вещество, которое можно легко получить из растений. В нашем эксперименте мы использовали ГВЛ в качестве растворителя для растворения растений.В прошлом GVL использовался в парфюмерной промышленности, потому что он имеет сладкий травяной запах. GVL также использовался в фармацевтических продуктах.

Реакция : Химическая реакция происходит, когда атомы в веществе перегруппировываются, что приводит к химическому изменению вещества. Химическая реакция может начаться только после того, как она накопит достаточно энергии. Это минимальное количество энергии, необходимое для начала реакции, называется энергией активации.

Растворитель : В химии растворитель — это жидкость или газ, способный растворять другое вещество, называемое растворенным веществом.Когда вы добавляете растворитель в растворенное вещество, вы получаете раствор.

Устойчивый : С экологической точки зрения материал является экологически безопасным, если его можно использовать в течение длительного времени, без истощения или общего негативного воздействия на окружающую среду. Например, возобновляемая энергия является устойчивой, потому что мы можем производить ее больше, не нанося значительного ущерба окружающей среде. В более широком масштабе экологическая система является устойчивой, если она может выжить в течение долгого времени при здоровом уровне биоразнообразия, продуктивности и ресурсов.


Первоисточник Статья

Luterbacher, J. S., Rand, J. M., Alonso, D. M., Han, J., Youngquist, J. T., Maravelias, C. T., et al. 2014. Производство неферментативного сахара из биомассы с использованием γ-валеролактона, полученного из биомассы. Наука 343: 277–280. DOI: 10.1126 / science.1246748


Список литературы

[1] Tester, J. W. 2005. Sustainable Energy. Кембридж, Массачусетс: MIT Press.

[2] Luterbacher, J.С., Мартин Алонсо, Д., Думесик, Дж. А. 2014. Целевое химическое обновление лигноцеллюлозной биомассы до платформенных молекул. Green Chem. 16: 4816–38. DOI: 10.1039 / C4GC01160K

[3] Luterbacher, J. S., Rand, J. M., Alonso, D. M., Han, J., Youngquist, J. T., Maravelias, C. T., et al. 2014. Производство неферментативного сахара из биомассы с использованием γ-валеролактона, полученного из биомассы. Наука 343: 277–80. DOI: 10.1126 / science.1246748

[4] Меллмер, М. А., Сенер, К., Галло, Дж. М. Р., Лутербахер, Дж. С., Алонсо, Д. М., Дюмесик, Дж. А. 2014. Эффекты растворителя в реакциях конверсии биомассы, катализируемых кислотой. Angew Chem. Int. Эд. 53: 11872–5. DOI: 10.1002 / anie.201408359

[5] Меллмер, М. А., Алонсо, Д. М., Лутербахер, Дж. С., Галло, Дж. М. Р., Дюмесик, Дж. А. 2014. Влияние γ-валеролактона на гидролиз лигноцеллюлозной биомассы до моносахаридов. Green Chem. 16: 4659–62. DOI: 10.1039 / C4GC01768D

Процесс производства бензина

7 августа 2015 г.

Потребитель, покупающий газ, может никогда не задумываться о производственном процессе, который используется для производства бензина, используемого в качестве топлива для транспортного средства.Однако производственный процесс играет важную роль в доставке топлива к насосам. Процесс производства бензина начинается с сырой нефти, из которой извлекается бензин, и заканчивается, когда в топливо добавлены добавки.

Производство сырой нефти и газа

Процесс производства бензина начинается с его основного ингредиента: сырой нефти. Эта вязкая жидкость является основой всех нефтепродуктов, включая бензин, дизельное топливо, реактивное топливо, асфальт и парафин среди множества других.Сырая нефть — это жидкость естественного происхождения, обнаруживаемая в горных породах, часто глубоко под землей. Чтобы добыть сырую нефть из-под земли, нефтяные компании выкапывают глубокие скважины в нефтяных месторождениях и откачивают их. Затем сырая нефть отправляется на нефтеперерабатывающий завод для следующего этапа процесса производства бензина.

Извлечение бензина из сырой нефти

Когда сырая нефть поступает на нефтеперерабатывающий завод, следующим шагом в процессе производства бензина является ее переработка. Большинство нефтеперерабатывающих заводов используют фракционную перегонку.В процессе экстракции используется дистилляция для разделения сырой нефти на различные дистилляты, одним из которых является топливо.

На молекулярном уровне сырая нефть состоит из цепочек атомов водорода и углерода. Эти углеводородные цепи бывают разной длины. Чем длиннее цепочка, тем выше ее температура кипения. Этап экстракции в производственном процессе использует преимущества этих различных точек кипения для извлечения различных дистиллятов из сырой нефти.

Процесс дистилляции начинается с нагревания сырой нефти до температуры более 400 градусов Цельсия.Под воздействием тепла масло превращается из жидкости в пар. Пар выходит из печи в дистилляционную колонну. Как только пар выходит из печи, он начинает остывать. Более длинные углеводородные цепи с температурой кипения более 400 градусов Цельсия первыми переходят из парообразного состояния в жидкое. Цепи выходят из башни внизу в виде асфальта или битума. По мере того, как пар продолжает подниматься, более короткие углеводородные цепи начинают переходить, когда они достигают точки кипения.

Когда температура пара достигает 150 градусов Цельсия, углеводородные цепи, составляющие бензин, начинают переходить в жидкое состояние.Бензин начинает собираться на пластинах для перегонки и сливается в сборный резервуар для следующего этапа производственного процесса.

Добавление присадок в бензин

Неочищенное топливо, которое выходит из ректификационной колонны, еще не готово для газового насоса. На заключительном этапе процесса производства бензина в топливо добавляются добавки, которые делают его готовым к использованию потребителями. Определенные добавки требуются EPA и государственными агентствами по охране окружающей среды для уменьшения выбросов и увеличения пробега.Нефтяные компании включают другие присадки, чтобы повысить производительность потребителей и выделить их бензин среди других компаний на рынке.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *