Сначала ископаемые углеводороды (нефть, попутный нефтя-
1. Нефтехимия. Задачи нефтехимии и нефтепереработки. Сырьевая база и продукты нефтехимии.
Главная задача нефтехимии-изучение и разработка методов и процессов переработки компонентов нефти и природного газа, главным образом углеводородов, в крупнотоннажные органические продукты, используемые преимущественно в качестве сырья для последующего
выпуска на их основе товарных химических продуктов с определенными потребительскими свойствами (различные топлива, смазочные масла, мономеры, растворители, ПАВ и др.). Для достижения этой цели нефтехимия изучает свойства углеводородов нефти, исследует состав, строение и превращения смесей углеводородов и гетероатомных соединений, содержащихся в нефти, а также образующихся при переработке нефти и природного газа. Нефтехимия оперирует преимущественно многокомпонентным и смесями углеводородов и их функцией, производных, решает задачи управления реакциями таких смесей и осуществляет целенаправленное использование компонентов нефти.
Задача поисковых исследований изыскание принципиально новых реакций и методов, которые при последующей реализации в виде технологических процессов могут качественно изменить технический уровень нефтехимических производств.
Конкретные задачи прикладных исследований и разработок
определяются требованиями нефтеперерабатывающей промышленности, а также диктуются логикой развития всей химической науки.
Сначала ископаемые углеводороды (нефть, попутный нефтя-
ной газ и природный газ) добываются нефтегазовыми компаниями
из недр земли. Эти виды сырья являются смесью различных веществ.
Для нефтехимии важно выделить из этих смесей важные и ценные
компоненты. Для этого нефть поступает на нефтеперерабаты-
вающие заводы (НПЗ). Там ее разделяют на несколько составных
частей, отличающихся по своим свойствам. Для нефтехимии целевой
является группа, которая называется прямогонный бензин (или
нафта — это синонимичные термины). Это легко испаряющиеся
жидкие компоненты нефти, они же являются основой при создании
автомобильных бензинов. Нафту нефтехимики используют в каче-
стве сырья.
Попутный нефтяной газ (ПНГ), который добывают вместе с неф-
тью, собирается и направляется на газоперерабатывающий за-
вод (ГПЗ). Там попутный нефтяной газ тоже разделяют на груп-
пы компонентов. Их всего две. Одна группа содержит самые легкие
газы метан и этан, которые отправляются потребителям и, напри-
мер, сгорают в конфорках домашних плит или на тепловых электро-
станциях. Вторая группа представляет собой смесь других газов. Она
называется широкой фракцией легких углеводородов (ШФЛУ),
нефтехимики используют ее как сырье наряду с прямогонным бен-
зином.
Природный газ отличается от попутного нефтяного газа тем,
что залегает в недрах самостоятельно, в то время как попутный —
растворен в нефти. Составы этих газов различаются, но не качественно, а только количественно. Поэтому переработка природного
газа во многом похожа на переработку ПНГ. Наиболее легкие газы —
метан и этан — выделяются и отправляются в магистральные тру-
бопроводы для доставки потребителям. Если содержание этана
в природном газе велико, то иногда при переработке его отделяют,
поскольку этан — ценное нефтехимическое сырье. Остальные ком-
поненты природного газа тоже носят название ШФЛУ, они собира-
ются и поставляются в нефтехимию.
Таким образом, переработка ископаемых углеводородов дает неф-
техимии три вида сырья: прямогонный бензин с НПЗ, ШФЛУ с га-
зоперерабатывающих заводов и этан.
Поскольку ШФЛУ — это смесь газов, ее могут дополнительно раз-
делять. Так получаются сжиженные углеводородные газы (СУГ).
Это чистые газы или специальные технические смеси (например,
«пропан-бутан»), которые применяются для отопления, например,
загородных домов и дач или же как автомобильное топливо — так
называемый автогаз. СУГ также используются и как сырье для неф-
техимии.
Следующий этап переработки является ключевым. Сырье (прямо-
гонный бензин, этан, ШФЛУ, СУГ) в различных соотношениях под-
вергают сложному высокотемпературному процессу — пиролизу
(от др.-греч. πυ˜ρ— огонь, жар и λύσις — разложение, распад). Важно
осознавать, что в этом процессе исходные вещества превращают-
ся в другие виды и классы химических соединений, а значит, свой-
ства исходных веществ кардинально отличаются от свойств продук-
тов. Трансформация сырья в новые вещества с новыми уникальными
свойствами делает пиролиз самым ответственным этапом нефте-
химии.
Важнейшая группа продуктов пиролиза — так называемые олефи-
ны. Под этим термином обычно подразумевают этилен и пропи-
лен. Чем же эти вещества отличаются от исходных, почему их нуж-
но получать? Во-первых, олефины практически невозможно найти
на Земле в свободном виде. Их искусственное получение из иско-
6 I ЧТО ТАКОЕ НЕФТЕХИМИЯ
паемых углеводородов — первая и самая важная задача нефтехи-
мической промышленности. Во-вторых, эти вещества способны при
определенных условиях соединяться сами с собой в очень длинные
молекулярные цепочки — полимеры. Эта способность отсутствует
практически у всех исходных соединений, содержащихся, напри-
мер, в нафте или ШФЛУ.
Между тем полимеры — наиболее важные продукты нефтехимии.
После определенных превращений, уникальных для каждого вида
полимера, образуются: полиэтилен (из него делают пакеты и плен-
ки), полипропилен (автомобильные детали, пленки, техника), поли-
винилхлорид (оконные профили, линолеум, подвесные потолки),
синтетические каучуки (резина, автомобильные шины, подошвы
обуви) и многие другие полимеры.
В ходе пиролиза образуются не только олефины, но и другие клас-
сы продуктов. Они также используются в нефтехимии и превраща-
ются, например, в растворители, топливные присадки, компоненты
лакокрасочных изделий, антифризы, компоненты смазочных мате-
риалов, парфюмерные основы и во множество других важных про-
дуктов.
