크래킹은 무엇입니까? 석유, 석유 제품, 알칸의 균열. 열분해

휘발유가 석유에서 생산된다는 것은 아무 비밀이 아닙니다. 그러나 대부분의 자동차 운전자들은 석유를 선호하는 차량의 연료로 바꾸는 과정이 어떻게 진행되고 있는지 자문하지도 않습니다. 그것은 크래킹 (cracking)이라고 불리우며, 정제소는 가솔린뿐만 아니라 현대 생활에서 필요한 다른 석유 화학 제품을 지원받습니다. 흥미로운 이야기는이 정유 방법 의 근원입니다 . 이 과정과 설치의 발명가는 러시아 과학자로 간주되며이 과정의 설치는 화학을 이해하지 못하는 사람에게조차도 매우 간단하고 이해하기 쉽습니다.

크래킹이란 무엇입니까?

왜 균열이 그렇게 불려지나요? 이 단어는 영어 균열에서 왔는데, 이것은 나누기를 의미합니다. 실제로 이것은 석유 정제 과정과 그 일부분을 구성하는 분획입니다. 분자량이 작은 제품을 얻기 위해 생산됩니다. 이들은 윤활유, 모터 연료 등을 포함한다. 또한,이 과정의 결과로 화학 및 석유 화학 산업의 사용에 필요한 제품이 생산됩니다.

알칸의 크래킹은 물질의 응축 및 중합과 같은 여러 공정을 포함한다. 이 공정의 결과는 석유 코크의 형성과 매우 높은 온도에서 끓는 부분이며 균열 잔유물이라고 불린다. 이 물질의 끓는점은 350도 이상입니다. 이 과정 외에도 다른 고리 화, 이성 질화, 합성이 있다는 것을 알아야한다.

슈 코프 발명

석유의 균열은 그 역사가 1891 년에 시작됩니다. 그런 다음 Shukhov VG를 설계하십시오. 그리고 그의 동료 Gavrilov SP 지속적인 열분해를위한 산업 플랜트를 발명했습니다. 이것은 세계에서 최초로 설치되었습니다. 발명가는 러시아 제국의 법률에 따라 자국의 권한있는 기관에서 특허를 취득했습니다. 물론 이것은 실험적인 모델이었습니다. 나중에, 거의 25 년이 지난 후에 수코프의 기술 솔루션은 미국의 산업 크래커의 기초로 사용되었습니다. 그리고 소련에서는 산업적 규모의 설비가 1934 년 Sovetskiy Cracking 공장에서 제조되고 생산되기 시작했습니다. 이 공장은 바쿠에 위치해있었습니다.

영어 화학자 Barton의 길

20 세기 초, 석유 화학 산업에 대한 귀중한 공헌은 오일에서 가솔린을 얻는 방법과 해결책을 모색 중이던 영국인 바튼 (Barton) 영국인이 만들었습니다. 그는 절대적으로 완벽한 방법, 즉 가벼운 가솔린 분율이 가장 많은 균열의 반응으로 밝혀졌습니다. 그 전에 영어 화학자는 등유 추출을 위해 연료 유를 포함한 석유 제품 가공에 종사했습니다. 가솔린 분획을 얻는 문제를 해결 한 Barton은 자신의 휘발유 획득 방법에 대한 특허를 취득했습니다.

1916 년에 Barton 방식이 산업 환경에서 사용되었고 불과 4 년 후, 이미 설치된 설비 중 800여 가지가 이미 기업에서 열심히 일하고있었습니다.

물질의 끓는 온도가 압력에 미치는 영향은 잘 알려져 있습니다. 즉, 일부 액체의 압력이 매우 높으면 그에 따라 끓는 온도가 높아집니다. 이 물질에 대한 압력이 감소하면 이미 낮은 온도에서 끓일 수 있습니다. 화학자 바튼 (Barton)이 사용한 지식은 크래킹 반응에 대한 최적의 온도를 얻는 것입니다. 이 온도는 425 ~ 475도입니다. 물론, 오일에 대한 이러한 고온 효과로 인해 증발 될 것이고, 증기 성 물질로 작업하는 것이 다소 어렵습니다. 따라서 영어 화학자의 주된 임무는 기름의 끓음과 증발을 막는 것이 었습니다. 그는 고압력으로 모든 과정을 시작했습니다.

크래킹 플랜트

Burton 장치는 고압에서 작동하는 보일러를 포함하여 여러 요소로 구성되었습니다. 그것은 상당히 두꺼운 강철로 만들어졌고, 용광로 위에 있었고, 차례로 연기 파이프가 장착되어있었습니다. 그것은 물 수집가 냉각기에 위로 향했다. 그런 다음 전체 파이프 라인을 액체를 수집하기위한 컨테이너로 향하게했습니다. 탱크의 바닥에는 분지 된 관이 있었는데, 각 관에는 조절 밸브가있었습니다.

크래킹이 수행 된 방법

분해 과정은 다음과 같이 진행되었다. 보일러는 오일, 특히 연료 오일로 채워져 있었다. 점차적으로, 연료 오일은 노에 의해 가열되었다. 온도가 130도에 이르면 물이 증발 (증발)되었다. 파이프를 통과하고 냉각되면서,이 물은 수집 탱크에 들어갔다. 그리고 파이프를 통해 다시 거기에서 내려 갔다. 동시에 프로세스는 보일러에서 계속 진행되는 동안 다른 구성 요소 인 공기 및 기타 가스가 연료 유에서 사라졌습니다. 그들은 파이프 라인으로 향하는 물과 같은 길을지나 갔다.

물과 가스를 없애고, 석유는 후속 균열을 준비했습니다. 스토브가 녹 으면서 보일러 온도는 345도에 도달 할 때까지 서서히 상승했다. 이때 경질 탄화수소의 증발이 일어났다. 파이프를 냉각기로 통과 시키면 수증기와 달리 가스 상태가 유지됩니다. 일단 수집 탱크에, 이 탄화수소 는 배기 밸브가 닫히고 그들이 도랑을 떠나지 못하게하여 파이프 라인을 따라 갔다. 그들은 다시 파이프를 통해 컨테이너로 돌아갔다가 다시 줄곧 길을 찾았습니다.

따라서, 시간이 지남에 따라, 그들은 점점 더 많아졌습니다. 그 결과 시스템의 압력이 증가했습니다. 이 압력이 5 기압에 달했을 때, 경질 탄화수소는 이미 보일러에서 증발 할 수 없었다. 탄화수소는 압착으로 보일러, 파이프 라인, 수거 탱크 및 냉장고에 균일 한 압력을 유지했습니다. 동시에, 고온 때문에 중질 탄화수소의 분열이 시작되었다. 결과적으로, 그들은 가솔린, 즉 가벼운 탄화수소로 변했습니다. 그 형성은 약 250도에서 발생하기 시작하였으며, 분해 중 가벼운 탄화수소가 증발되고, 냉각 챔버에 응축 물이 형성되어 수집 탱크에서 수집되었다. 그런 다음 파이프를 통해 준비된 탱크로 가솔린이 유입되어 압력이 낮아졌습니다. 이 압력은 가스 성분의 제거를 촉진시켰다. 시간이 지남에 따라 그러한 가스는 제거되고 완성 된 가솔린은 필요한 저장소 또는 탱크에 쏟아졌습니다.

더 가벼운 탄화수소가 증발할수록 탄력성과 내열성에 강한 연료 오일이됩니다. 따라서 보일러의 내용물의 절반을 가솔린으로 전환 한 후 추가 작업이 중단되었습니다. 계량기 설치시 특별히 설치된 가솔린의 양을 결정하는데 도움을줍니다. 오븐이 꺼지고 파이프 라인이 막혔습니다. 압축기에 연결 한 파이프 라인 밸브가 반대로 열리면 증기가이 압축기로 옮겨져 압력이 줄어 들었습니다. 동시에, 가솔린으로 이끄는 파이프가 막혀 플랜트와의 연결이 차단되었습니다. 더 많은 조치는 보일러가 식을 때까지 기다렸다가 보일러를 식히기 위함이었습니다. 후속 사용을 위해, 보일러는 코크스 침착 물을 제거하고, 새로운 크래킹 공정이 수행 될 수있다.

석유 정제 단계 및 Barton 설치

석유를 분해 할 가능성, 즉 알칸을 분해 할 가능성은 오랫동안 과학자들에 의해 주목 받아왔다. 그러나,이 분열은이 상황에서 바람직하지 않았기 때문에 종래의 증류에서는 사용되지 않았다. 이를 위해 과열 증기가이 공정에 사용되었습니다. 그것의 도움으로 기름은 쪼개진 것이 아니라 증발했다.

석유 정제 산업은 존재하는 동안 여러 단계를 거쳤습니다. 그래서, XIX 세기의 60 년대에서 지난 세기의 시작까지 석유는 등유만을 얻는 목적으로 가공되었습니다. 그는 물질이었고, 사람들은 어둠 속에서 조명을 받았다. 이러한 공정 중에 오일에서 얻은 경량 분획을 폐기물로 간주하는 것이 주목할 만하다. 그들은 도랑에 쏟아져 불타거나 다른 방법으로 파괴되었습니다.

Barton의 균열 설치 및 그 방법은 전체 정유 산업의 기본 단계였습니다. 그것은 영어 화학자 의이 방법은 가솔린을 얻는 높은 결과를 달성 할 수있게했다. 석유 정제 및 다른 방향족 탄화수소 제품의 수율은 여러 차례 증가했습니다.

균열의 필요성

20 세기 초 휘발유는 불필요한 정유 제품이었습니다. 그 당시에는 이런 유형의 연료를 사용하는 자동차 운송이 거의 없었기 때문에 연료가 필요하지 않았습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 각국은 꾸준히 성장했고 휘발유가 필요했습니다. 20 세기의 처음 10 년에서 12 년 사이에만 가솔린에 대한 필요성이 115 배 증가했습니다!

간단한 증류로 얻은 가솔린, 더 정확하게는 그 양은 소비자와 심지어 생산자 자신을 만족시키지 못했다. 따라서 크래킹을 사용하기로 결정했습니다. 이로 인해 우리는 생산 속도를 높일 수있었습니다. 덕분에 주정부의 필요에 따라 가솔린의 양을 늘릴 수있었습니다.

조금 후에 석유 제품의 균열이 연료 유나 디젤 유뿐만 아니라 수행 될 수 있다는 것이 입증되었습니다. 이를위한 원재료로 원유도 적합했다. 또한,이 분야의 제조업체 및 전문가들은 크래킹 방법으로 생산 된 가솔린이보다 정 성적이라고 판단했습니다. 특히, 자동차에서 사용될 때 그들은 평소보다 더 규칙적으로 그리고 더 오래 일했습니다. 이것은 크래킹에 의해 생성 된 가솔린이 정상 증류 중에 연소 된 특정 탄화수소를 보유했기 때문입니다. 이러한 물질들은 내연 기관에 사용될 때 점화 및 점화가 더 원활하게 이루어져 결과적으로 엔진이 연료 폭발없이 작동했습니다.

촉매 분해

크래킹은 두 가지 유형으로 나눌 수있는 프로세스입니다. 그것은 연료, 예를 들어, 가솔린을 생산하는 데 사용됩니다. 어떤 경우에는 석유 제품의 간단한 열처리 (열분해)로 수행 할 수 있습니다. 다른 경우에,이 공정은 고온의 도움뿐만 아니라 촉매의 첨가로 가능하다. 이러한 과정을 촉매라고합니다.

마지막으로 언급 한 가공 방법을 사용하여 제조업체는 고 옥탄가솔린을 얻습니다.

이 종은 기름의 가장 깊고 고품질 가공을 제공하는 가장 중요한 과정이라고 믿어집니다. 지난 세기의 30 대 산업에 도입 된 촉매 분해의 설치는 생산자가 전체 공정에 대한 확실한 이점을 얻을 수있게했다. 여기에는 운영 유연성, 다른 공정과의 상대적 정렬 용이성 (탈 아스 팔 탈화, 수소 처리, 알킬화 등)이 포함됩니다. 이 다목적 성 덕분에 정유 전체에서 촉매 분해의 상당한 부분을 설명 할 수 있습니다.

원자재

접촉 분해를위한 공급 원료로서, 350 내지 500 도의 끓는 범위를 갖는 분획 인 진공 가스 오일이 사용된다. 최종 끓는점은 다르게 설정되며 금속 함량에 직접적으로 의존합니다. 또한이 지수는 원재료의 코킹 능력의 영향을받습니다. 그것은 퍼센트의 3 분의 1보다 클 수 없습니다.

예비 적으로 필요하고 수소 처리 된 분획으로 모든 종류의 황 화합물이 제거된다. 또한 수소화 처리는 코킹 능력을 감소시킵니다.

정유 시장에 알려진 몇몇 회사에서는 무거운 분열물의 균열이 발생하는 여러 가지 공정이 있습니다. 그들은 6 ~ 8 %의 연료 유에 코크 될 수 있습니다. 또한, 원료는 수소 첨가 분해의 잔류 물일 수있다. 가장 희귀하고 희귀 한 것으로, 이국적인 원료는 연료 유를 엎 질렀다 고 말할 수 있습니다. Mozyr 정유 공장의 벨로루시 공화국에서도 유사한 설치 (밀리 초 기술)가 가능합니다.

석유 생성물 의 접촉 분해 가 사용 된 직후까지, 비정질 구형 촉매가 사용되었다. 그것은 3 - 5 밀리미터 공이었습니다. 이제이 목적을 위해 60-80μm 이하의 체적을 갖는 분해 촉매 (제올라이트 함유 미세 구형 촉매)가 사용된다. 이들은 알루미 노 실리케이트 매트릭스 상에 위치한 제올라이트 성분으로 구성된다.

열 방식

결과적으로 더 작은 분자량을 갖는 제품을 얻는 것이 필요한 경우, 통상적으로 열분해가 석유 제품의 가공에 사용됩니다. 예를 들면, 불포화 탄화수소, 석유 코크스, 경 자동차 연료를 포함한다.

이 오일 가공 방법의 방향은 원료의 분자량과 성질에 따라 달라지며 또한 균열 자체가 발생하는 조건에 직접적으로 좌우됩니다. 이것은 화학자들이 시간이 지남에 따라 확인되었습니다. 열분해의 속도와 방향에 영향을 미치는 가장 중요한 조건 중 하나는 공정의 온도, 압력 및 지속 시간입니다. 후자는 삼백 삼백 오십도에 가시적 인 단계를받습니다. 이 과정을 설명 할 때, 1 차 균열 반응 속도 방정식이 사용된다. 크랙의 결과, 또는 오히려 제품의 구성은 압력 변화의 영향을받습니다. 그 이유는 이전에 언급 한 바와 같이 크래킹이 수반되는 중합 및 응축을 포함하는 2 차 반응의 속도와 특성의 변화 때문입니다. 열처리 반응식 은 다음과 같습니다. C20H42 = C10H20 + C10H22. 그 결과는 결과에 달려 있으며 결과는 여전히 시약의 양입니다.

나열된 방법으로 수행 한 오일의 균열 만이 아닙니다. 생산 활동에서 정유소는 이러한 여러 가지 처리 과정을 사용합니다. 따라서 어떤 경우에는 산소를 사용하여 수행되는 소위 산화 균열이 사용됩니다. 그것은 생산 및 전기 크래킹에 사용됩니다. 이 방법으로 제조 업체는 전기 메탄을 통과하여 아세틸렌을 얻습니다.