От одежды до парфюма и конфет: ТОП-8 самых необычных товаров из нефти
Фото: Melnikov Dmitriy/Shutterstock/Fotodom
«Как получают бензин?» «Можно ли сделать бензин самому?» Такие запросы вышли в топ поисковиков в последние недели. В интернете даже появились ролики, на которых «гаражные кулибины» загружают обрезки шин и пластиковые бутылки в нечто похожее на самогонный аппарат. И вот уже из патрубка валит пар. Собираем его в банку, остужаем - получается горючая жидкость.
Увы и ах! Такое «топливо» подошло бы, наверное, для первых автомобилей конца XIX века. Может быть, от него даже заведется повидавший виды мопед. Но кормить таким суррогатом современного железного коня - смерти подобно. Даже если в домашнюю перегонку загрузить не пластиковый мусор, а настоящую нефть - ничего дельного все равно не выйдет.
«ВЗЛОМ» ОТ РУССКОГО ИНЖЕНЕРА
Многие думают, что бензин «плавает» в нефти, как сок в экзотических фруктах. Достаточно отжать, перегнать, отделить одно от другого - заливай в бак и поезжай.
Но никакого готового топлива в нефти нет. Эта маслянистая бурая жижа состоит из молекул углеводородов разной величины. Раздробить крупные на более мелкие - вот главный смысл промышленной переработки. Благодаря этому из тяжелых и вязких фракций сырья получаются более легкие - пригодные для производства бензина, керосина, дизтоплива. Уточним, что фракция - это часть сырой нефти, которая отделяется от нее при нагревании.
Фото: Kirill Gorshkov/Shutterstock/Fotodom
Процесс этот называется крекинг (от английского crack - «ломать», «дробить»). А первую установку для непрерывного промышленного крекинга нефти в 1891 году создал русский инженер Владимир Шухов - автор знаменитой радиобашни на Шаболовке.
Любопытно, что гениальное изобретение пролежало на полке почти 40 лет - машин в ту пору было мало, бензин чаще использовали для выведения пятен с одежды, чем для моторов. Экономике были больше нужны керосин и мазут. Первым заправляли уличные и домашние фонари, второй заменял уголь в котлах заводов и пароходов.
ТОНКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
С тех пор наука ушла далеко вперед, создав четыре вида крекинга - один круче другого. А кроме него современные НПЗ применяют еще несколько этапов переработки сырья. Это настоящий марафон в борьбе за качество и количество полезных нефтепродуктов (см. «Знай!»).
Но даже после всего этого из барреля нефти - условной бочки объемом 159 литров - бензина получается только половина. Или даже меньше. Причина разброса - в составе нефти, которая попадает на завод. Легкая (европейская Brent или арабская Dubai Crude) даст больше светлых фракций - тех самых бензина и дизеля. А чтобы выжать их по-максимуму из плотного и богатого на примеси сырья (российская Urals), нужна глубокая переработка. И тут многое зависит от самого НПЗ. Чем он современнее оснащен - тем лучше результат.
Так, дедовский метод прямой перегонки даст всего 18-25% бензина, а гидрокрекинг (опять же, см. «Знай!») помогает получить его более 45% из каждого барреля.
- Сейчас глубина переработки нефти на российских заводах в среднем составляет 84%, а на некоторых предприятиях - таких, как Московский НПЗ, - 90%, - рассказал «Комсомолке» Игорь Юшков, ведущий аналитик Фонда национальной энергетической безопасности, эксперт Финансового университета при Правительстве РФ.
Это значит, что только 10-16% уходит в мазут и так называемый внутризаводской газ (который, кстати, тоже перерабатывается, используется и продается). Все остальное – это бензин, дизель и керосин.
- Учитывая, что после распада СССР все более-менее современные на тот момент НПЗ остались в бывших советских республиках и странах соцлагеря, это неплохой результат, - продолжает Игорь Юшков. - За прошедшие годы российские компании сумели обновить свои производства. С бизнесом были заключены договоры: он модернизирует свои НПЗ, увеличивает объемы производства и глубину переработки, а государство возвращает часть уплаченного акциза.
Глубина переработки нефти на российских заводах в среднем составляет 84%. Фото: Дмитрий Новожило , Ведомости/ТАСС
ЗАВОД, ПАРОХОД, САМОЛЕТ
Но вернемся к нашему баррелю. Если бензина из него получается только половина и меньше, тогда куда же девается остальное? Оно не испаряется и практически не идет в отходы (см. «Наглядно»). Прежде всего, это другие нефтепродукты: авиакеросин и дизельное топливо. Мазут сгорает в котлах теплоходов и электростанций. Гудрон и битум используется для асфальтирования дорог и мягкой кровли, а нефтяной кокс - для производства алюминия.
- Из нефти также получают масла, смазки и парафины, растворители, сырье для производства пластика и полиэтилена, - перечисляет Игорь Юшков. - И даже красные баллоны с надписями «пропан» и «бутан», - такой газ используется на дачах или в сельской местности, - это тоже продукция нефтеперерабатывающих заводов.
Кстати, из 159-литровой бочки нефти получается 170 литров готовой продукции, подсчитали авторы портала «Популярная наука» Александр и Анна Дементьевы. Откуда берутся лишние 11 литров? Никаких чудес, только физика: сырая нефть плотнее большинства продуктов, которые из нее делают - тяжелые и длинные молекулы дробят на короткие и легкие, поэтому литров становится больше при той же массе. Почти как с попкорном - в аппарат бросают всего горсть кукурузы, а он выдает полное ведро хлопьев.
Можно ли мазута производить меньше, а бензина - больше?
- В этом и заключается главная цель модернизации НПЗ, - объясняет Игорь Юшков. - Современные технологии позволяют расщеплять мазут на легкие фракции и получать более дорогие и качественные нефтепродукты.
А вот отказаться от выпуска дизеля и керосина в пользу бензина не получится. Во-первых, это зависит от качества и состава нефти. Во-вторых, у этих продуктов тоже есть свои потребители с немалыми аппетитами. На дизеле работают трактора, комбайны и большегрузы, а на керосине - авиация. За один только рейс Москва - Владивосток самолет сжигает до 100 тысяч литров топлива.
ЧУДЕСА ХИМИИ
Отдельная песня - продукция нефтехимии. Помните, как в старой комедии «Девчата» лесоруб Илья Ковригин разыгрывает повариху Тосю: «Вот твои варежки: ты думаешь, они из шерсти? Нет же, - из ёлки!»
Прав был Илья, с той лишь разницей, что многие наши вещи делают все-таки не из древесной целлюлозы, а из продуктов нефтепереработки.
Основа - одна из жидких фракций под названием нафта. В дело идет и попутный газ с месторождений, который раньше просто сжигали на факелах, а теперь доставляют на нефтехимические заводы в сжиженном виде. Там все тот же крекинг помогает получить из длинных молекул углеводородного сырья базовые короткие «кирпичики» - мономеры, а потом объединить их в длинные полимерные цепочки. На выходе летучие этилен и пропилен превращаются в гранулы полиэтилена и полипропилена. А уже из них можно делать хоть бутылки, хоть пакеты, хоть пластиковую мебель.
Работа завода по производству изделий из полипропилена. Фото: Игорь Онучин/ТАСС
ЗНАЙ!
5 главных этапов производства бензина
1. Подготовка сырья
Сырую нефть очищают, удаляют минеральные соли и воду с помощью электрических дегидраторов. Отделяют пропан, бутан и сероводород.
2. Первичная перегонка
В ректификационной колонне нефть нагревают. Из-за разницы температур (внизу жарче, наверху прохладнее) сырье разделяется на фракции по температуре кипения: бензин, керосин, дизтопливо, мазут и др. Полученный прямогонный бензин - пока только заготовка, его октановое число слишком низкое. А именно высокое октановое число обеспечивает устойчивость топлива к детонации (самовоспламенению) при сильном сжатии и нагреве в цилиндрах.
3. Вторичная переработка
- Каталитический крекинг
При температуре 450 - 500 градусов тяжелые молекулы углеводородов расщепляют на более легкие с помощью специальных катализаторов. Это позволяет получить дополнительные объемы бензина из мазута.
- Гидрокрекинг
Это более продвинутая процедура. Проводится под высоким давлением при участии водорода. Он насыщает продукт, «выбивает» из него серу, азот и кислород. Пока такая технология есть не у всех российских НПЗ.
- Риформинг
Ключевой этап повышения качества. Молекулы не разрушают, а меняют их внутреннюю структуру, выстраивая их в нужные формы. Именно риформинг резко повышает октановое число.
4. Гидроочистка
На этом этапе из топлива удаляют серу, азот, кислород и другие агрессивные примеси.
5. Смешение и присадки
Компоненты, полученные на предыдущих этапах, смешивают в определенных пропорциях, чтобы продукт соответствовал всем требованиям стандартов. Именно на этом этапе в бензин добавляют присадки: антиокислители, модификаторы трения и другие.
НАГЛЯДНО
На что уходит баррель
Фото: Дмитрий ОРЛОВ. Перейти в Фотобанк КП
ЭТО ИНТЕРЕСНО
От куртки до парфюма
Сегодня в мире насчитывается несколько тысяч продуктов и товаров, произведенных на основе нефти. Мы взяли восемь самых необычных
Ткани и одежда
Полиэстер, нейлон, капрон, акрил, полиамид - все это делают из продуктов нефтепереработки (фенол, бензол, этилен и др.) Искусственный мех тоже производят из нефтяной синтетики под названием акрилонитрил.
При производстве вашего любимого пуховика, скорее всего, не обошлись без получаемого из нефти полиэстера. Фото: JackCA/Shutterstock/Fotodom
Резина
Способ производства синтетического каучука изобрели в 1931 году в России и тоже - из нефтепродуктов. Все, что делается из каучуков, трудно даже перечислить: от автомобильных шин и сапог до ремней, уплотнителей, герметиков и кровельных покрытий.
Лекарства
Принцип выработки салициловой кислоты из фенола открыли в 1874 году. С тех пор аспирин - одно из самых популярных в мире лекарств. Фенолы - также основа для многих антибиотиков, антисептиков и обезболивающих препаратов.
Спирт
Из этилена - побочного газа нефтепереработки - производят технический спирт этанол. Он используется при производстве автомобильной незамерзайки, растворителей для лака, красок и другого.
Духи
Большинство современных ароматов синтезируются из продуктов нефтехимии. Так, вещество индол пахнет жасмином, ионон - фиалкой, а фенилэтиловый спирт - розой. Всего химическим путем синтезировано более 100 цветочных ароматов.
Жвачка
В XIX веке жвачку производили из природного каучука, который получают из сока тропического растения гевеи. Теперь для нее используют искусственный каучук, в его составе - полиизобутилен, полистирол и даже стирол-бутадиен, который также применяют при производстве автомобильных шин и обувной подошвы.
Конфеты
Сырьем для пищевого парафинового воска служат нефтяные дистилляты и рафинаты. Съедобный воск, нанесенный тонким слоем, придает шоколаду блеск, не дает конфетам и мармеладу слипаться.
Комбикорм
Метан - основа природного и попутных нефтяных газов. Из него получают белково-витаминный концентрат гаприн, «скармливая» метанотрофным бактериям. Гаприн - богатая протеином кормовая добавка для скота, птицы и рыбы.
КСТАТИ
Бочка - это сколько?
Баррель (или бочка) нефти - это 159 литров. Почему не круглые 100 или 200? Так сложилось исторически. Когда в конце XIX века в США грянул нефтяной бум, специальной тары не было. Для перевозки приспособили деревянные бочки из-под виски объемом 40 галлонов. Еще два прибавили на возможные утечки и потери. Так появился золотой стандарт - 42 американских галлона или, в метрической системе, 159 литров.
Сегодня бочками нефть никто не возит, однако баррель является эталоном для сопоставления цен, объемов производства и т. п.
Перевести тонны в баррели и обратно - целая наука (ведь баррель - это мера объема, а тонна - мера веса). Для этого применяются коэффициенты с поправкой на плотность продукта. Так, одна тонна российской нефти Urals - это 7,3 барреля, а тонна Brent - 7,6.
ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ
Откуда взялось «черное золото»
Наука до сих пор спорит о происхождении нефти. Наиболее распространенная и доказательная теория - биогенная: нефть - это остатки древних живых организмов. Планктон, водоросли и бактерии миллионы лет накапливались и разлагались на дне водоемов.
Но если в доисторическую пору моря и океаны покрывали большую часть планеты, почему же месторождения углеводородов образовались лишь в определенных местах, а не повсюду? Для этого требовалось пять идеальных условий.
- Остатки должны были накопиться в «идеальной ловушке» - таком месте, где мало кислорода. В хорошо перемешиваемых морях органика быстро разлагается. А в глубоких и застойных впадинах - накапливается.
- Требуется время и «правильное» погружение. Даже если органика накопилась, ей нужны особая температура и давление. Которые имеются только в пластах на глубине от 1,5 до 6 км.
- Частицы нефти рождаются рассеянными. Месторождения образовываются, когда они мигрируют. Пористая порода типа песчаника пропускает нефть, словно решето. И только если ископаемое встречает преграду в виде твердых известняка или глины, оно начинает накапливаться.
- Тектонические плиты планеты движутся. За миллионы лет то место, где когда-то было теплое море, могло оказаться на суше, а другой участок океанического дна - погрузиться слишком глубоко или даже попасть в ту зону, где кора Земли уходит в мантию.
Богатые нефтяные месторождения образовались там, где в далеком прошлом сошлись все пять «звезд».
Почему нефть и газ всегда сопутствуют друг другу? И то, и другое - углеводороды: нефть - тяжелые, а газ - легкие. Однако природа создает их почти в одинаковых условиях.
Кстати, процесс образования углеводородов занимает от 50 до 350 миллионов лет. Ресурс невозобновляемый, запасы ограничены. Поэтому человечество активно ищет новые источники энергии.
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ