Всё о производстве бензина: способы добычи и сколько можно получить из 1 барреля

В большинстве современных транспортных средств устанавливаются двигатели внутреннего сгорания, горючим для которых выступает бензин. Изготавливать его научились ещё в 19-м веке, когда его добывали примитивными методами перегона. С тех пор технологии шагнули далеко вперед, однако основой для производства бензина всё равно остаётся сырая нефть.

Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти

При том, что автомобили окружают нас повсюду в огромном количестве, мало кто досконально представляет себе, сколько из барреля нефти получается бензина и каким образом его вырабатывают. Основной технологический процесс — это так называемая «перегонка», после которой из остатков нефтепродуктов добывают и вспомогательную продукцию наподобие мазута, керосина и даже дизтоплива.

Несмотря на то, что для нас более привычной является физическая мера «1 тонна», в сфере нефтепродуктов получила общемировое распространение другая единица измерения. Поэтому, когда мы хотим понять, сколько из тонны получается бензина, то для начала должны вспомнить, что в каждой тонне порядка 7 баррелей, каждый из которых содержит в себе примерно 159 литров нефти.

Технологии, которые применяются на американских нефтеперерабатывающих заводах, позволили им увеличить объём продукта на выходе ещё на 9 литров. Таким образом, у них из барреля нефти получается уже 168 литров нефтепродуктов. Посмотрим, сколько и чего можно получить, исходя из категории продукции из каждого такого барреля:

• около 5,5-5,6 литров горючего вещества, известного, как мазут. Он незаменим для отопления, но также им заправляют корабли и локомотивы;
• почти 21 литр авиационного топлива. Для современного самолета это очень малый объем, на котором он не сможет пролететь даже пары километров;
• 8,5 литров твердого нефтяного кокса, который выступает продуктом вторичной переработки. Применяется при производстве ферросплавов, электродов, а также в ряде других случаев;
• порядка 9 литров газа, который добывают в процессе перегонки нефтепродуктов;
• 25 литров солярки, которой повсеместно заправляют дизельные автомобили, грузовые и сельскохозяйственные авто;
• 85 литров бензина — вот сколько литров его содержится в одном барреле. Для большинства авто среднего класса этого объема достаточно, чтобы преодолеть порядка 1000 километров пути;
• 4500 миллилитров газа, приобретающего сжиженную форму. Данный продукт активно используется как автомобильное топливо, для отопительных приборов, при изготовлении аэрозолей;
• дюжину баллонов, наполненных пропаном или 1,5 кг. брикетированного древесного угля;
• 1 литр автомобильного моторного масла — таков будет выход из барреля нефти.

Это не единственные направления применения нефти и её производных. Из них изготавливаются также компоненты, в которых нуждается фармацевтическая и косметологическая индустрии, химическая и даже пищевая промышленности.

Как делают бензин в промышленности

Для производства используется чистая нефть, добытая из недр земли или шельфа. В ее составе пара основных составляющих: около 85% углерода и примерно 15% водорода. В процессе их соединения получаются углеводороды, на которых основан процесс прямой перегонки для создания бензина в промышленности. Таких процессов может быть несколько, и каждый из них основан на различных технологиях. Однако наиболее распространённые среди них — это платформинг, крекинг, термический или каталитический.

На заре освоения нефтепродуктов человеком прямая перегонка была простейшим химическим процессом, который при желании каждый может освоить у себя на дому. Она основана на нагревании нефти, в процессе которого из нее испаряются отдельные составляющие и получаются разные нефтепродукты. Сырье помещается в закрытую ёмкость, к которой подведена газоотводящая трубка. Как сделать бензин из нефти? Просто подогреть её до следующих температур:

• бензин конденсируется через трубку от 35 до 200 градусов по Цельсию;
• керосин выделяется при температурах от 150 до 305;
• дизельное топливо начинает образовываться в диапазоне 150-360 градусов.

После этого останется изолировать полученный конденсат в отдельной ёмкости и охладить его. Но при кажущейся простоте процесса он не дает достаточно много горючего, а, значит, характеризуется малой экономической эффективностью. Выход готовых нефтепродуктов с 1 литра сырья не превышает 150 мл. Кроме того, октановое число будет очень маленьким — не более 50-60 единиц, а такое горючее сейчас не применяется. Чтобы повысить его значение, придётся добавлять множество присадок, что сделает производство ещё более невыгодным. На основе такого процесса получения бензина из нефти создать промышленное производство не получится.

Процесс так называемой «прямой перегонки» нефтесырья известен как основной метод, который широко применяется в современной промышленности. Это не что иное, как разделение сырья на отдельные фракции, которые отличаются одна от другой по характеристикам. Процесс прямой перегонки нефти для создания бензина при её переработке выглядит вкратце следующим образом: нефть нагревается, после чего выделяются её пары. Их, а также конденсат отбирают по отдельным емкостям. Таким образом, удаётся получить топливные дистилляты и мазут, из которого впоследствии производят смазочные материалы.

Для этих целей промышленность использует установки непрерывного действия, в которых испарение с дальнейшим разделением дистиллятов на фракции составляет единый технологический процесс. Дальше пары конденсируются и превращаются в жидкий бензин. Его выход в процессе перегонки может достигать 3-15% от изначального объема используемого сырья.

Современная промышленность использует каталитический и термический крекинг нефти. Первый метод получил широкое распространение ещё с начала 20-го века. Суть его заключается в расщеплении сырья на отдельные фракции с меньшей молекулярной массой. В числе таких фракций выступают отдельные виды нефтепродукции: бензин, масло, керосин, дизтопливо и пр. После формирования более легких фракций остаются самые устойчивые, температура горения которых достигает уже 350 градусов.

Полученный при помощи крекинга бензин отличается более высокими качествами по сравнению с тем, что добывают путем прямого перегона. Связано это с тем, что в нём сохраняется больше разновидностей углеводородов. Охарактеризовать оба крекинга можно следующим образом:

• термический — расщепление происходит вследствие воздействия высокой температурой (до 550 градусов Цельсия);
• каталитический — разделение происходит благодаря присутствию катализаторов в процессе.

Второй метод считается более прогрессивным — таким способом вырабатывают горючее с высоким октановым числом. Гарантируется более глубокое и повышенной качество нефтепереработки. В качестве основного сырья для каталитического расщепления используют вакуумный газойль, а прочие виды сырья требуют предварительной подготовки. Базовым катализатором проведения процесса крекинга выступают алюмосиликаты.

При термическом крекинге важнейшими условиями технологии являются рабочая температура, длительность реакции и уровень давления. Этим методом обрабатывают нефтепродукты с меньшими молекулярными массами. К примеру, это может быть кокс или некоторые виды моторного топлива. Чтобы добиться на выходе качественных полимерных продуктов, важно обеспечить смену значений давления, чтобы иметь возможность оперативно влиять на проходящие вторичные реакции. Кроме крекинга термического и каталитического известны еще окислительный и электрический крекинги.

Октановое число топлива

Ещё один показатель, с которым приходилось сталкиваться каждому водителю, это так называемое «октановое число». На бензоколонках можно увидеть различные числа, например, 76, 92, 95 и так далее. Главным определением этого понятия является сопротивляемость горючего к детонации. Чем более высоким оно будет, тем длительнее будет процесс возгорания, а, значит, тем больше можно сжать топливо перед воспламенением. Это повышает его эффективность, поскольку в таких случаях от топлива можно получить больше энергии.

Выпускаются автомобильные двигатели, которые специально рассчитаны на бензин, который можно долго сжимать, без риска его взрыва. Процесс этот осуществляется прямо в камерах сгорания. Такое топливо принято называть высокооктановым и получают его на промышленном производстве бензина путем добавления в него специальных присадок.

Замерить октан-число можно при помощи специального измерительного устройства, которое называется октанометром. Однако этот показатель будет только приблизительным. Для профессионального замера необходимы лабораторные исследования. Это может осуществляться одним из 2-х методов:

• исследовательским, при котором топливо сравнивается по его показателям с эталоном;
• моторным — в этом случае используется одноцилиндровый силовой агрегат внутреннего сгорания, который может изменять степень сжатия.

Как может влиять октановое число при производстве бензина в нефть на показатели работы двигателя? Бензин с небольшим числом будет воспламеняться быстрее, а это приводит к его повышенному расходу и малой эффективности движка. Противоположными качествами обладает топливо с высоким числом октана: КПД мотора возрастает, расход снижается, хотя и незначительно. Многое зависит от расчетных значений, на которые предназначен тот или иной силовой агрегат. Если автомобиль, к примеру, рассчитан на 95-й бензин, а его заправили 92-м, то потребление горючего будет выше. В обратной ситуации автолюбитель не получит никакого ощутимого выигрыша.

Для того чтобы понимать целесообразность использования более дорогого высокооктанового горючего, можно обратить внимание на такой показатель как уровень сжатия двигателя. Нет смысла заправляться высокооктановым топливом, если автомобиль не рассчитан на него конструктивно. Единственным следствием станет перенастройка системы впускных и выпускных газов.

Технологии производства бензина, повышения его характеристик, непрерывно совершенствуются. Они необходимы ещё и потому, что производители автомобилей разрабатывают более инновационные, экономичные двигатели, которые требуют для своей работы эффективного топлива.