Бензин из газа

Бензин из газа

БЕНЗИН ИЗ ГАЗА извлекается из нефтяного газа. Нефтяной газ состоит гл. обр. из газообразных углеводородов и увлекаемых ими паров жидких углеводородов парафинового ряда; часто встречаются в нем также небольшие количества углекислоты, азота, гелия, а также углеводородов непредельных рядов. Водород и окись углерода встречаются в нефтяном газе лишь в виде следов. Если в 30 м3 нефтяного газа содержится более 4,8 л бензина, его называют «богатым» или «жирным», если же менее - «сухим» или «бедным».

Типичные анализы бедного и богатого газов

Знание физических и химических основных свойств углеводородов парафинового ряда, составляющих главную часть нефтяного газа, лежит в основе производства бензина из нефтяного газа. Углеводороды метан и этан, газы, составляющие главную часть нефтяного газа, не сжижаются при нормальных условиях, а углеводороды бутан, пентан, гексан и гептан легко конденсируются, и из них, собственно, и получается газовый бензин. Бензин из нефтяного газа может быть получен компрессией или абсорбцией.

Способ компрессии. Этот способ получения газового бензина из нефтяного газа основан на законе Дальтона: давление смеси газов равно сумме давлений ее составных частей. Следующим примером можно иллюстрировать компрессионный метод получения бензина из нефтяного газа. Допустим, что мы имеем природный газ с содержанием в нем гексана 1,5% по объему (примерно 2,4 л на 30 м3 газа) при 27°. Давление паров гексана при 27° равно 0,203 atm. Давление, необходимое для выделения гексана из газа путем конденсации, будет Р = P1∙100/1,5, где Р1 - давление пара гексана при 27°, или Р = 0,203∙100/1,5 = 13,6 atm.

Таблица упругости паров для различных углеводородов при разных температурах

При 0° для выделения из нефтяного газа 1,5% гексана потребуется давление только P = 0,063∙100/1,5 = 4,2 atm. Схема конденсационной установки для получения бензина из газа представлена на фиг. 1.

Схема конденсационной установки для получения бензина из газа

Газ из нефтяных скважин по трубам поступает через скруббер в компрессионную установку газолинового завода. Здесь газ в компрессоре А сжимается и под тем же давлением поступает в холодильник В, который охлаждается водой; отсюда охлажденный газ поступает в приемник С, где отделяются жидкие углеводороды. Количество выхода бензина из газа зависит: 1) от %-ного содержания в природном газе пентана и более тяжелых углеводородов, 2) от применяемого в компрессоре давления, 3) от температуры холодильника. Газ «богатый» выгодно перерабатывать на бензин компрессионным методом, «бедный» газ - путем абсорбции. В компрессионных установках обычно применяется система двойной компрессии. В первом компрессоре, низкого давления, газ обычно сжимается до 1,5—3,5 atm, во втором компрессоре, высокого давления, газ сжимается до 18 atm. Т. о. процесс идет по следующей схеме: I стадия - сжатие газа в компрессоре низкого давления и прохождение газа через холодильник и 1 приемник; в этой стадии в 1 приемнике бензина получается до 10% общего его количества; II стадия - по выходе из 1 приемника газ поступает в компрессор высокого сжатия, далее во 2 холодильник и 2 приемник, где и собирается главная масса газового бензина, получаемого из нефтяного газа. Усиление конденсации достигается большими давлениями, до 24,5 atm; но с увеличением давления в газовом бензине начинает растворяться значительное количество углеводородных газов, метана и этана, которые снова бурно вырываются из газового бензина, как только он приходит в соприкосновение с атмосферой, и захватывают с собой и часть жидких углеводородов, составляющих газовый бензин. Т. о. в результате применения больших давлений часть полученного из газа бензина теряется. В некоторых установках сжатый природный газ расширяется не в приемнике или трубках, а в так называемом экспандере. Экспандер это та же паровая машина, но работающая не паром, а расширением сжатого газа. Температура газа в экспандерах понижается в некоторых случаях до 55°. Систему с установкой экспандеров следует считать наиболее совершенной для получения газового бензина методом компрессии. Попадающие в такую компрессионную установку кислород воздуха, а также другие инертные газы и пары воды понижают работоспособность компрессионных установок.

Способ абсорбции. Метод получения газового бензина по способу абсорбции очень похож на способ получения бензола и толуола из газа коксовальных печей путем абсорбции; разница заключается лишь в том, что извлечение газового бензина из нефтяного газа происходит при сравнительно высоких давлениях, необходимых для того, чтобы не нарушать постоянства давления в газовой сети.

Схема получения бензина из газа методом абсорбции (с жидким абсорбентом)

Нефтяной газ подается компрессором А (фиг. 2) в холодильник В и далее в абсорбер С, в котором навстречу газу течет абсорбирующая его жидкость, которая, поглотив жидкие углеводороды из природного газа, переносит их в куб D, откуда эти жидкие углеводороды при помощи пара, вводимого в куб по трубке Е, дистиллируются через расширитель М в холодильнике F. Из холодильника F жидкие углеводороды собираются в виде газового бензина в приемнике g. Роль абсорбента в данном случае сводится к тому, чтобы быть проводником для бензина при переводе его из резервуара абсорбера в перегонный куб D, откуда абсорбирующее масло снова возвращается в резервуар абсорбера С для дальнейшего поглощения газового бензина из природного газа. При этом способе переработки нефтяного газа качество бензина и % его выхода зависят от следующих причин: 1) от количеств жидких углеводородов, находящихся в нефтяном газе; 2) от температуры абсорбирующей жидкости и нефтяного газа, проходящего через резервуар абсорбера (при холодном газе выход бензина больше); 3) от давления, под которым газ поступает в резервуар абсорбера (высокое давление дает более высокий выход газового бензина); 4) от абсорбирующей способности жидкости, употребляемой в качестве абсорбента. Как общее правило абсорбирующая жидкость должна быть более тяжелой, чем бензин, находящийся в природном газе.

Абсорбент твердый. Абсорбент, поглощающий бензин из газа, может быть не только жидким, но и твердым, - например, активированный уголь, силикагель.

Схема получения бензина из газа методом абсорбции (с твердым абсорбентом)

Природный газ подается в компрессор А (фиг. 3), откуда гонится к холодильнику В и далее в абсорбирующую установку С и С1, абсорбирующие резервуары которой заполнены активированным углем. Когда активированный уголь резервуара С достаточно насытился бензином, абсорбер С посредством клапана выключается, и с компрессором посредством другого клапана соединяется абсорбер С1, активированный уголь которого, в свою очередь, начинает поглощать бензин из нефтяного газа. В это время в резервуар С подается перегретый пар по трубке К, и бензин из этого поглотителя при помощи пара дистиллируется через холодильник D в резервуаре Е. Затем ту же операцию повторяют с резервуаром С1, а резервуару С дают время остыть. Если в установке имеются три резервуара с поглотителями, то такая установка может работать непрерывно.

Газовый бензин, полученный из природного газа по методу абсорбции активированным углем, отличается от других газовых бензинов следующими качествами: он обладает более низким давлением паров, чем газовый бензин, полученный по какому-либо другому методу, и не загрязняется частицами абсорбирующей жидкости, как это происходит при получении газового бензина по методу абсорбции его жидкостью. Количественная способность угля абсорбировать бензин из природного газа зависит как от качеств самого активированного угля, так и от природы газа.

Абсорбирующая способность углей различного происхождения

Т. к. нефтяной газ состоит главн. образ. из углеводородов парафинового ряда, то и бензин из газа также состоит из углеводородов парафинового ряда. Последнее обстоятельство дает возможность, зная состав нефтяного газа, простым способом, а именно - определением удельного веса бензина, устанавливать приблизительно химический состав его:

benzin iz gaza 7

Газовый бензин по причине его большой летучести непригоден для рынка. Чтобы приготовить из газового бензина моторное топливо для легких двигателей, надо предварительно смешать газовый бензин с нефтяным.

В Америке смешивают газовый бензин с заводским бензином в различных пропорциях, руководствуясь при этом желательными техническими качествами окончательной смеси.

Качества бензинового дистиллята, употребляемого для смешения его с газовым бензином

Окончательная смесь заводского дистиллята и газового бензина употребляется по преимуществу как моторное топливо для легких двигателей, но м. б. также применена и для других промышленных целей, а именно - как растворитель, для чистки, для отопления и т. д.

Качества газового бензина, заводского дистиллята и окончательной рыночной смеси

Т. к. большая часть бензина из газа применяется как моторное топливо, то методы технической оценки его те же, которые обычно применяют к моторному бензину, получаемому иными путями, а именно бензину из нефти и бензину-крекинг. То обстоятельство, что газовый бензин получается из нефтяного газа, позволяет для его оценки пользоваться по преимуществу только знанием его удельного веса и разгонки, т. е. его начальной температуре кипения, % дистиллирования при различных температурах, конечной температуре кипения (сухой точки) и количества остатка в колбе. Докторская проба, % непредельных углеводородов, цвет и коррозия для газового бензина определяются сравнительно редко; так же редко делается испытание газового бензина на упругость его паров.

По способности сопротивления детонации различные углеводороды м. б. расположены в следующем порядке: парафины (наибольшая склонность к детонации), олефины, нафтены, ароматики (наименьшая склонность к детонации). Так. обр. сам по себе газовый бензин, состоящий по преимуществу из парафинов, в сильной степени склонен к детонации. Чтобы избежать этого недостатка, к моторному бензину, когда это требуется, примешивают антидетонирующие вещества, к которым принадлежат углеводороды ряда СnН2n—6, а также другие искусственные антидетонирующие вещества.

Спецификация американских сортов газового бензина

Колоссальное распространение двигателей внутреннего сгорания, потребляющих для своей работы бензин, ставит перед нефтяной промышленностью задачу по изысканию новых путей его получения. С каждым годом, благодаря все время увеличивающемуся спросу на бензин, производитель его принужден делать все более глубокие отборы бензина и т. о. понижать летучесть бензина. Потребитель же по многим причинам требует от бензина хорошей летучести. Это глубокое противоречие между потребителем и производителем м. б. разрешено лишь путям компромисса. Появление на рынке газового бензина отчасти разрешает эту топливную проблему. Газовый бензин позволяет употреблять в дело малопригодные как моторное топливо «тяжелые» углеводороды. В настоящее время в США из полного количества добываемого бензина 69% приходится на бензин перегонки, 24% - на бензин-крекинг и 7% - на газовый бензин. Эти 7% газового бензина, благодаря тому, что они смешиваются с тяжелым бензином, позволили увеличить общее количество моторного топлива в США на 20%.

Бензин из газа впервые в США был получен в 1903—04 г. В 1911 г. было переработано нефтяного газа 0,5% от общего его количества, в 1916 г. - 27,7%, а в 1919 - уже 39%. Рост развития газолинового дела в Америке с 1911 по 1922 г. можно представить следующей таблицей:

Рост развития газолинового дела в Америке с 1911 по 1922 г.

В СССР за последнее время также обращено серьезное внимание на газовое хозяйство, и 11 августа 1924 г. в Грозном начал действовать первый газолиновый завод на территории СССР с пропускной способностью 11000—14000 м3 газа в сутки.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.