Номер 3, страница 86 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3*. Как осуществляют перегонку нефти?

Перегонка нефти, или фракционная дистилляция (ректификация), — это основной промышленный процесс её первичной переработки. Он основан на физическом разделении сырой нефти на отдельные компоненты, называемые фракциями, которые отличаются друг от друга температурами кипения. В основе лежит принцип: чем легче углеводороды (чем меньше атомов углерода в их молекулах), тем ниже их температура кипения.

Процесс осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) в несколько основных стадий:

1. Подготовка нефти
Перед перегонкой сырую нефть необходимо очистить от примесей: воды, механических частиц (песка, глины) и растворенных минеральных солей (в основном хлоридов). Этот этап (обезвоживание и обессоливание) крайне важен, так как примеси могут вызывать коррозию оборудования и отложения, снижающие эффективность процесса.

2. Нагрев
Подготовленная нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до температуры около $350-370^\circ\text{C}$. При такой температуре большинство углеводородов, составляющих бензиновые, керосиновые и дизельные фракции, испаряется. Образуется горячая парожидкостная смесь. Нагрев до более высоких температур при атмосферном давлении не применяют, чтобы избежать термического разложения (крекинга) углеводородов.

3. Разделение в ректификационной колонне
Парожидкостная смесь подается в нижнюю часть ректификационной колонны — высокого вертикального аппарата (высотой до 60 метров), внутри которого на разных уровнях установлены контактные устройства (тарелки). Пары, как более легкая фаза, устремляются вверх по колонне, постепенно охлаждаясь. Жидкая фаза стекает вниз. Внутри колонны устанавливается градиент температур: внизу она максимальна, а вверху — минимальна. При подъеме пары охлаждаются, и компоненты с более высокой температурой кипения конденсируются на тарелках, превращаясь в жидкость. Менее летучие компоненты конденсируются на нижних (более горячих) тарелках, а более летучие — на верхних (более холодных). С определенных уровней (тарелок) отводятся целевые фракции.

4. Продукты перегонки
В результате разделения в колонне получают следующие основные фракции (перечислены в порядке отбора сверху вниз):

• Нефтяные газы (температура кипения $t_{\text{кип}} < 40^\circ\text{C}$). Это самые легкие углеводороды (пропан, бутан), которые не конденсируются в колонне и отводятся сверху в газообразном состоянии.

• Бензиновая фракция ($t_{\text{кип}} \approx 40-200^\circ\text{C}$). Отбирается в верхней части колонны и является основой для производства автомобильных бензинов.

• Керосиновая фракция ($t_{\text{кип}} \approx 180-300^\circ\text{C}$). Используется как топливо для реактивных двигателей (авиакеросин), а также в бытовых целях.

• Дизельная фракция (газойль) ($t_{\text{кип}} \approx 270-350^\circ\text{C}$). Является основным компонентом дизельного топлива.

• Мазут (остаток, $t_{\text{кип}} > 350^\circ\text{C}$). Это тяжелый жидкий остаток, который не испарился в печи и собирается в нижней части (кубе) колонны. Мазут используют как котельное топливо или направляют на дальнейшую переработку — вакуумную дистилляцию, чтобы получить из него смазочные масла, парафин и гудрон (сырье для производства битума).

Ответ: Перегонку нефти осуществляют путем ее нагрева до парожидкостного состояния с последующим разделением в ректификационной колонне. Разделение основано на различии температур кипения компонентов нефти: легкие фракции с низкой температурой кипения испаряются и конденсируются в верхней, холодной части колонны, а тяжелые фракции с высокой температурой кипения остаются в жидком виде в нижней, горячей части. Это позволяет отбирать на разных уровнях колонны такие нефтепродукты, как газы, бензин, керосин, дизельное топливо и мазут.