Номер 46, страница 31 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.46. Почему нефть перед перегонкой и другими стадиями переработки тщательно очищают?

Сырая нефть представляет собой сложную смесь, которая помимо углеводородов содержит различные примеси: воду, минеральные соли, механические частицы (песок, глина), а также растворенные сернистые, азотистые и кислородсодержащие соединения. Тщательная очистка нефти перед переработкой является критически важным этапом по нескольким основным причинам.

1. Предотвращение коррозии и повреждения оборудования
Примеси, содержащиеся в нефти, могут вызывать серьезные повреждения дорогостоящего оборудования нефтеперерабатывающих заводов.

• Минеральные соли: В основном это хлориды натрия ($NaCl$), кальция ($CaCl_2$) и магния ($MgCl_2$). При нагревании в присутствии остатков воды хлориды магния и кальция гидролизуются, образуя соляную кислоту ($HCl$): $MgCl_2 + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + 2HCl$. Соляная кислота является чрезвычайно агрессивным веществом и вызывает сильную коррозию ректификационных колонн, теплообменников и трубопроводов.
• Сернистые соединения: Сероводород ($H_2S$) и другие соединения серы вызывают коррозию стали при высоких температурах, что снижает срок службы оборудования.
• Механические примеси: Песок и глина вызывают абразивный износ насосов, труб и клапанов. Они также могут откладываться в теплообменниках и печах, снижая их теплопередачу и приводя к перегреву и выходу из строя.

2. Защита катализаторов от отравления
На более поздних стадиях переработки, таких как каталитический крекинг, риформинг и гидроочистка, используются дорогостоящие и высокочувствительные катализаторы (часто на основе платины, палладия и других благородных металлов).

• Соединения серы, азота, а также металлы (ванадий, никель, железо), присутствующие в неочищенной нефти, являются каталитическими ядами. Они прочно связываются с активными центрами катализатора, необратимо дезактивируя ("отравляя") их. Это приводит к резкому снижению эффективности процесса, сокращению срока службы катализатора и значительным экономическим убыткам.

3. Обеспечение высокого качества конечных продуктов
Примеси напрямую влияют на качество получаемых нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, масел).

• Экологические требования: Современные экологические стандарты (например, Евро-5, Евро-6) жестко ограничивают содержание серы в моторных топливах. При сжигании сернистых соединений образуется диоксид серы ($SO_2$), который является одним из основных загрязнителей атмосферы и причиной кислотных дождей.
• Эксплуатационные свойства: Примеси могут ухудшать стабильность топлив при хранении, способствовать образованию смол и нагара в двигателе, снижая его ресурс и эффективность.

4. Повышение эффективности и стабильности технологического процесса
Наличие воды и механических примесей нарушает нормальный ход технологического процесса.

• Вода, испаряясь, требует дополнительных затрат энергии на нагрев, увеличивает нагрузку на оборудование и может вызывать резкие скачки давления в системе.
• Очистка от примесей позволяет сделать процесс перегонки более стабильным, предсказуемым и экономически эффективным.

Ответ: Нефть тщательно очищают перед перегонкой и другими стадиями переработки для предотвращения коррозии и износа оборудования, защиты дорогостоящих катализаторов от отравления, обеспечения высокого качества и экологической чистоты конечных продуктов, а также для повышения общей эффективности и стабильности технологических процессов.