Реклама на сайте (разместить):



Реклама и пожертвования позволяют нам быть независимыми!

Бензин

Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск

Бензин

- Так назывался в старину представитель ароматических соединений, углеводород бензол (см. это сл.); в настоящее же время как в обыденной жизни, так и в заводской практике это название придают веществам, зачастую не содержащим и следов бензола или только минимальные его количества; такого рода вещества получаются при сухой перегонке дегтя различного происхождения и составляют одни из первых (более летучих) порций дистиллята. Каменноугольный деготь дает Б., состоящий главным образом из нечистого бензола, тогда как деготь, добываемый из бурых углей, сланцев, богхеда, дает смесь углеводородов, не принадлежащих к ароматическому ряду. Так называемый Benzinum petrolei, получающийся перегонкой нефти, имеет уд. вес 0,68-0,70 и кипит при 60-80° Ц. Б. применяется в технике при фабрикации парафина, далее, при чистке так назыв. химическим способом ношенных материй. В повседневной жизни он зачастую употребляется для вывода пятен благодаря своей способности растворять жирные вещества. При употреблении Б. нужно быть особенно осторожным, так как он весьма легко воспламеняется.


Бензин - естественная (полученная из нефти) или искусственная (т. е. синтетическая) смесь жидких углеводородов, кипящих при температурах ниже 160° или 200° С. Б. - прозрачная, б. ч. бесцветная жидкость, легче воды (удельный вес в пределах 0,700 - 0,780), с характерным («бензиновым») запахом; замерзает при температурах обычно ниже - 60°С; легко испаряется, причём пары Б. с воздухом образуют, при определённых концентрациях, взрывчатые смеси. Б. легко воспламеняется, температура вспышки ниже 0°С.

В качестве растворителя жиров, масел и т. д. Б. начали применять со 2-й половины 19 в., причём для этой цели использовалась лишь очень малая часть Б., получавшегося из нефти; остальные фракции являлись отбросами, опасными в пожарном отношении, и их сжигали в ямах; большая часть Б. терялась при добыче и переработке. Б., используемые как растворители, должны выкипать в узких интервалах t° 80 - 120°С. Создание двигателей внутреннего сгорания открыло область применения Б. Б качестве моторного топлива. В настоящее время подавляющая часть получаемого Б. используется именно для этой цели.

До 1914 потребность в Б. удовлетворялась продуктом, получавшимся при перегонке нефти. Первая мировая война 1914 - 18 ускорила развитие автомобильного транспорта и авиации и резко увеличила потребность в Б. Широкое распространение приобрели методы искусственного получения Б. - из тяжёлых

фракций нефти, бурых и каменных углей, сланцев и т. и. Применяются следующие способы производства Б.:

1) Прямая перегонка нефти осуществляется на современных заводах на трубчатых установках, перерабатывающих от 1000 до 3000 т и больше нефти в сутки. Нефть нагревается и частично испаряется в трубчатой печи, а затем поступает в ректификационную колонну, где разделяется на ряд фракций с разными температурами выкипания. Сверху колонны отбирается самая лёгкая фракция с концом кипения при t° 160-200°С, к-рая и представляет собой Б. прямой гонки. Он состоит из тех легко кипящих углеводородов, к-рые находились в исходной нефти. При этом относительное содержание углеводородов различных классов, определяющее качество Б., зависит от природы нефти. Б. прямой гонки содержит нек-рое количество сернистых соединений, для удаления к-рых его подвергают очистке (выщелачивание, очистка серной кислотой, каталитич. обес-серивание и другие процессы).

2) Крекинг тяжёлых фракций нефти (расщепление крупных молекул на более мелкие) происходит при температуре св. 400° С. В современных установках термический крекинг проводят при t° 470-520°С под давлением 25-50 атм. Нефтяное сырьё (мазут, газойль, соляр) нагревают в трубчатой печи до температуры процесса и выдерживают при этой температуре в течение определённого промежутка времени; при этом образуются газ, Б. и смолы. Смесь разделяется в погоно-разделительной аппаратуре. Применение катализаторов ускоряет реакцию крекинга, в результате чего процесс может протекать при более низкой температуре с получением Б. высокого качества. Для каталитического крекинга наиболее широко применяются алюмосиликатные катализаторы (напр, нек-рые отбеливающие глины). Превращённое в пар углеводородное сырьё (газойль, соляр) при t° 450°C и выше и давлении, обычно близком к атмосферному, поступает в реактор, где находится катализатор. Здесь происходит реакция, при к-рой образуются газ и Б., а на катализаторе отлагается кокс. Процесс термич. крекинга под высоким давлением был изобретён русским инженером В. Г. Шуховым (заявлен в 1890, патент получен в 1891 за № 12926-«Заметка о патентах по перегонке и разложению нефти при повышенном давлении», жури. «Нефтяное и сланцевое хозяйство», 1923, №10). Н. Д. Зелинский в 1918, в тяжёлых услових блокады, организовал в Москве получение авиационного Б. крекингом солярового масла и керосина в присутствии хлористого алюминия («Избранные труды», т. 2, 1941). Процесс каталитич. крекинга с хлористым алюминием был в 1881 впервые осуществлён русским химиком Густавсо-ном. Изобретению каталитич. крекинга предшествовали детальные исследования русских учёных Л. Г. Гурвича и С. В. Лебедева по каталитич. действию алюмосиликатов на углеводороды [С. В. Лебедев и Н. А. Воляшнский, «О действии флоридина (силикат) на амилены», 1925, и работа Л. Г. Гурвича, «О действии флоридиновой земли на ненасыщенные соединения», 1915, и др.]. В промышленности термич. крекинг для получения Б. начали применять с 1913, каталитический - с 1938. Применение крекинга увеличило выработку Б. в пересчёте на общее количество добываемой нефти более чем в 2 раза по сравнению с тем, что давала прямая перегонка нефти. Б. термич. крекинга содержит значительное количество непредельных углеводородов, часть к-рых легко окисляется и полимеризуется при

хранении с образованием смол. Чтобы сделать Б. термин, крекинга стабильным при хранении, его подвергают очистке отбеливающими землями в паровой фазе или серной кислотой с последующей вторичной перегонкой и добавляют антиокислитель (до 0,1%). В Б. каталитич. крекинга непредельных углеводородов содержится немного или они вообще отсутствуют.

3) Углеводородные газы, добываемые из нефтяных или газовых месторождений, содержат пары Б. в количестве: тощие или сухие газы - 40-50 г на 1 м3 газа, жирные газы - до 750 е на 1 и*3. Для извлечения Б. из природных углеводородных газов последние подвергаются сжатию и охлаждению (компрессионный метод); пары Б. поглощаются маслом (абсорбционный метод) или углем (углеадсорбционный метод). Компрессионный метод применяется для газов, богатых парами Б. Последний выделяется в виде конденсата после сжатия и охлаждения газа. Конденсат подвергают ректификации для отделения растворённых газов и менее летучего остатка. Оставшийся га;! направляют на абсорбционную установку для более полного извлечения Б. Абсорбционный и углеадсорбционный методы применяют при получении Б. из бедных газов. При абсорбционном методе газ под давлением промывают в колонне (абсорбере, см.) маслом (газойль, соляр). Насыщенное масло непрерывно отводят в отгонную колонну для отделения поглощённого Б. Углеадсорбционный метод состоит в пропускании газа под низким давлением через колонны, наполненные активированным углем, поглощающим пары Б. После насыщения адсорбента газ пускают в другие колонны, а поглощённый углем Б. отгоняют перегретым водяным паром. Процесс идёт периодически и требует большого расхода пара. В 1948 был разработан непрерывный процесс с движущимся по поглотительной и отгонной колоннам адсорбентом. По химич. составу газовый Б. подобен Б. прямой гонки, но содержит больше лёгких фракций.

4) Метод получения Б. путём гидрогенизации углей, разработанный во время первой мировой войны, получил широкое распространение в странах, лишённых нефтяных месторождений, особенно в Германии во время подготовки её ко второй мировой войне. Метод заключается в том, что измельчённый уголь смешивают со смолой или тяжёлым маслом и порошкообразным катализатором, нагревают в смеси с водородом под давлением 200-800 атм. и пропускают через реакторы, где и происходит растворение и гидрирование(присоединение водорода) угля. После отделения избытка водорода, возвращаемого в процесс, продукты реакции выводят из аппаратов высокого давления и разгоняют, отбирая Б.,керосино-газойлевую фракцию и тяжёлое масло. Последнее идёт на приготовление новой порции исходной смеси с углем, а керосино-газойлевая фракция поступает на гидрогенизацию в паровой фазе, при к-рой получается основное количество Б. Общий выход Б. при гидрогенизации каменного угля составляет 50-55% от веса горючей массы угля. Б. гидрогенизации по химическому и фракционному составу близок к Б. прямой гонки. Деструктивной гидрогенизации для получения Б. подвергают также смолу полукоксования углей и нефтяные гудрон и крекинг-остаток.

5) Б. может быть получен из водяного газа (смесь окиси углерода и водорода). Образование высших углеводородов из водяного газа было открыто русским учёным Е. И. Орловым в 1908 («Жур нал Русского физико-химич. об-ва», 1908, т. 40, стр. 1142, 1598)." Промышленный процесс был разработан в 1926 в Германии Фишером и Тропшем. На катализаторах (железо, кобальт, никель с различными добавками) при t° 180-200° С и атмосферном давлении реакция идёт гл. обр. так: гаСО + (2п -\- 1)Н2-с -^Cn H 2п ц- 2 + «Н20. Из водяного газа образуются смеси углеводородов: газообразных (метан, этан, пропан), жидких и твёрдых (синтетический высокоплавкий парафин и церезин). Жидкие углеводороды представляют фракцию Б. и керосина. Для превращения В., получаемого в этом процессе, в хорошее моторное топливо необходима дополнительная его обработка. После второй мировой войны был разработан более совершенный процесс синтеза Б. из водяного газа под давлением 17-22 атм. при г°325-375°С с железными катализаторами.

6) При переработке на Б. углеводородных газов (изобутан, бутены, пропан) основными процессами являются полимеризация и алкили-рование. При полимеризации две и больше молекул непредельных углеводородов соединяются, образуя молекулу более сложного непредельного углеводорода, к-рый затем гидрируют. При алкилирова-нии разрывается двойная связь в молекуле непредельного углеводорода, причём по одной из освободившихся связей присоединяется атом водорода от молекулы второго реагента - насыщенного или ароматич. углеводорода, по другой связи - остаток молекулы второго реагента. Эти процессы проводятся над катализаторами (серная, фтористоводородная, фосфорная кислоты, алюмосиликаты и др.) и получаемые продукты (изооктан, алкилат, кумол) применяются как добавки для приготовления авиационных Б.

Удельный вес основных методов производства Б. по годам (в %%) на предприятиях мировой нефтеперерабатывающей промышленности (без СССР) характеризуется следующими данными:

Годы Б. прямой гонки Б. крекинга Б. газовый и др.

1921 1931 1941 1946 75,0 49,8 39,7 38,0 16,1 40,0 49,0 00,4 8,9 10,2 11,3 11,6

Благодаря гл. обр. крекинг-процессу мировая продукция Б. возросла с 5,3 млн. т в 1913 до 93,9 млн. т в 1939, т. е. в 17,75 раза, тогда как мировая добыча нефти за те же годы возросла только в 5,28 раза (с 55,05 млн. т до 283,4 млн. т]. Мировое производство синтетического жидкого топлива достигло к 1942 21,9 млн. т, что составило более 8% от мировой добычи нефти.

Важным свойством всех Б. является лёгкая испаряемость. Она характеризуется фракционным составом, определяемым перегонкой 100 мл Б. в стандартных условиях: обычно отмечаются температуры начала перегонки, отгона 10, 50 и 90% (по объёму) и конца перегонки (отгон 97,5%).

В., применяемые как моторное топливо, особенно в авиации, должны обладать определённой детонационной стойкостью (см. Детонация). Детонационные свойства тесно связаны с химич. строением молекул топлива. Увеличение детонационной стойкости может быть достигнуто добавлением к Б. антидетонаторов, напр, тетраэтилсвинца РЬ(С2Нб)4. В качестве единицы, характеризующей детонационные свойства В., выбрано октановое число (см.), принятое за 100 для изооктана - углеводорода с сильно разветвлённой молекулой и высокой детонационной стойкостью, и за 0 для л-гептана - углеводорода нормального строения, с очень малой детонационной стойкостью. Смеси изооктапа с n-гептаном являются эталонами для определения октановых чисел от 0 до 100 (в зависимости от относительного содержания обоих компонентов); изооктан с различными добавками тетраэтилсвинца служит эталоном для определения октановых чисел свыше 100. В зависимости от природы исходной нефти и фракционного состава, Б. прямой гонки имеют октановые числа от 40-50 (Б. парафиновых нефтей) до 70-78 (Б. облегчённого фракционного состава нафтеновых нефтей). Б. термич. крекинга имеют октановые числа 60-70 и выше. Б. каталитич. крекинга-78-82. Примерный химический состав Б. различного происхождения дан в следующей таблице:

Происхождение Б. Групповой химический состав Б.

парафиновые нафте. новые арома-тиче. ские непредельные

Прямой гонки из парафино- 61' 25 50 55" 30 71 10 15 9 4 13 28 27 3

Прямой гонки из нафтене-

Термического крекинга под

Каталитического крекинга

1 Преобладают углеводороды нормального строения. • Преобладают углеводороды разветвлённого строения.

Создание мощных и экономичных двигателей требовало повышения степени сжатия топливной смеси в цилиндрах двигателя и, следовательно, повышения детонационной стойкости Б. Так, в 1932 для авиационных двигателей требовался Б. с октановыми числами 73-82, в 1938 - 89-98, а во время второй мировой войны - выше 100. Б. с высокой детонационной стойкостью, удовлетворяющие также нормам фракционного состава и др., приготовляются смешением: основного, компонента - Б. прямой перегонки или Б. каталитич. крекинга; высокооктановых добавок - технич. изооктан, алкилат, кумол и др.; этиловой жидкости, представляющей собой смесь тетраэтилсвинца, дибром-этилена, монохлор-нафталина и специальной краски.

Профессиональная вредность Б. определяется его химия, составом. Насыщенные углеводороды наименее ядовиты, ароматич. углеводороды (особенно бензол) - весьма ядовиты; тетра-этилсвинец, примешиваемый к авиационным и некоторым сортам автомобильных Б., чрезвычайно ядовит. Вследствие ядовитости ароматич. углеводородов, максимально допустимое содержание их в Б., применяемых в качестве растворителей, ограничивается в СССР установленными нормами (не выше 1,5-3%). Отравление Б. может носить острый и хронический характер и происходит главным образом через дыхательные пути, откуда Б. поступает в кровь. Возможно отравление через кожные покровы и желудочно-кишечный тракт. Острое отравление парами Б. при концентрации его в воздухе 10 мг на 1 л и выше сказывается в возбуждении нервной системы (беспричинный смех,истерич. припадки, галлюцинации),сменяющемся общим угнетением (головная боль, потеря сознания). Острое отравление Б. при концентрации его в воздухе около 100 мг на 1 л вызывает мгновенную похерю сознания. Хронич. отравление приводит к малокровию, особенно опасному при отравлении ароматич. углеводородами (бензол - яд, специфически действующий на кровь). Отравление может привести к смерти. Для предупреждения отравления в помещениях, содержащих пары Б., требуется надлежащий обмен воздуха и при необходимости - работа в противогазах. Чрезвычайно высокая ядовитость тетраэтилсвинца требует особых мер предосторожности при обращении с этилированными Б. Категорически запрещается мыть этилированным Б. руки, одежду, всасывать его ртом в шланг и т. д. Работа в помещениях, содержащих пары Б., требует особых мер предосторожности в пожарном отношении и в отношении охраны труда.

Лит.: Рагозин Н. А., Справочник по авиационным и автомобильным топливам, 2 изд., М.- Л., 1947;, Черножуков Н. И., Технология нефти, ч. 3, 2 изд., М.- Л., 1948 (стр. 5-24); Карпов П. П., Переработка нефти, М.- Л., 1948; Лыков П. К., Этилированные бензины, их приготовление и применение в автомобильных двигателях, М. - Л., 1949; Лосиков Б. В. и Лукашевич И. П., Нефтяное товароведение, М.-Л., 1946; Обрядчинов С. П., Производство моторных топлив, М.-Л., 1949.


Требуется проверка викификации!
Требуется сведение текстов!

Эта статья фактически состоит из нескольких не связанных между собой фрагментов. Требуется исправить ее так, чтобы она была однородной! Вы можете сделать это с помощью ссылки редактировать или править.

Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться 📩 Переслать 💬 Обсудить
Позвать друзей
Вам также может быть интересно: