Нефть и нефтепродукты

В 21 веке нефть и нефтепродукты являются неотъемлемой частью жизни людей. Без нефтепродуктов не обходится ни одна сфера человеческой деятельности. Нефтепродукт – это не только смесь углеводородов, но и химическое соединение, которое получают из нефти.
Главные виды нефтепродуктов:

• топливо (бензин, керосин, дизельное топливо)
• ГСМ
• растворители
• нефтехимическое сырье
• электроизоляционные составы.

Любые нефтепродукты получают методом перегонки нефти. Вследствие перегонки из первичного сырья выделяются разные газообразные вещества. Главное устройство для перегонки - ректификационная колонна.

Нефтяные топлива

Большая популярность нефтяных фракций как топлива обусловлена высоким уровнем их теплоты сгорания, а также не высокой ценой и удобным использованием. В процессе сгорания одного килограмма нефтяного топлива можно получить не менее 41670 кДж тепла, в то время как при сгорании такого же количества угля - примерно 33 330 кДж тепла, а древесины – лишь 19 500 кДж. Уровень себестоимости добычи нефтепродуктов примерно в 6 раз меньше, чем угля. Также жидкие топлива обладают рядом достоинств перед твердыми, в особенности в процессе перевозки и применения.
Любое топливо для двигателей и разных топочных устройств должно отвечать таким условиям:

• при сгорании должно выделяться наибольше количество тепла за конкретное время. Процесс их горения должен быть плавным и полным, при этом должно образовываться наименьше количество токсичных и коррозионно-агрессивных соединений и отложений
• своевременно должны образовываться однородные смеси паров топлива с воздухом, уровень испаряемости должен быть оптимальным
• топливо должно бесперебойно подаваться по системе питания в силовой агрегат в различных погодных условиях. Не должно возникать проблем с транспортировкой и хранением
• эксплуатационные свойства не должны ухудшаться со временем
• температура застывания и помутнения должна быть низкой
• в составе не должно быть коррозионно-агрессивных и механических примесей
• не высокая цена. 

Именно таким требованиям и удовлетворяют нефтяные топлива. Они главный источник энергии почти для всех типов моторов наземной, морской и авиационной техники. Тем не менее, новейшие силовые агрегаты требуют, чтобы топливо имело целый перечень специфических свойств. Именно по этой причине все нефтяные топлива разделили на пять категорий:

• для поршневого мотора с принудительным зажиганием (автомобильный и авиационный бензин)
• для поршневого двигателя с воспламенением от сжатия (дизельное топливо для быстроходных и тихоходных моторов)
• для реактивного двигателя (дозвуковая и сверхзвуковая авиация)
• для газотурбинного мотора и установок (транспортных и стационарных);
• для котельных установок (транспортных и стационарных).

Нефтяное масло

Нефтяное масло — это жидкая смесь высокомолекулярных углеводородов с очень высокой температурой кипения в пределах 300—600 °C. В основном это алкилнафтеновые и алкилароматические масла, которые получают в процессе переработки нефти. В состав масел входят предельные, нафтеновые, ароматические и гибридные углеводороды, а также металлорганические и гетеропроизводные. С повышением вязкости и плотности нефтяного масла, усложняется его состав. Так как разделить фракции на отдельные компоненты очень сложно, то определяют количество отдельных групп соединений.
Выделяю такие виды нефтяных масел:

• остаточные 
• дистилляционные 
• компаундированные
• консервационные
• изоляционные
• белые 
• смазочные. 

Именно из нефтяных масел производят смазочные и смазочно-охлаждающие материалы, а также гидравлические жидкости.

В последние годы набирает популярность способ преобразования исходного нефтяного сырья в более дорогостоящие продукты при помощи гидрокрекинга. В результате такого процесса получают масла, себестоимость которых более низкая, а свойства приближены к синтетическим.
По областям применения делятся на смазочные масла, электроизоляционные масла и консервационные масла. Используются также в косметической промышленности.
Чтобы придать особые свойства нефтяным маслам, в них вносят специальные присадки. Из нефтяных масел производят пластичные и технологические смазки, специальные жидкости, к примеру, смазочно-охлаждающие жидкости.

Товарные нефтепродукты

В процессе перегонки нефти типичного состава получают:

• 31% бензиновых фракции
• 10% керосиновых
• 51% дизельных
• 20% базового масла
• 15% мазута. 

Все перечисленные фракции представляют собой основу для производства товарных нефтепродуктов. Перечень товарных нефтепродуктов довольно обширен и разнообразен. Российская промышленность выпускает как минимум 500 наименований нефтепродуктов.
Специалисты делят их на:

• светлые - бензин, керосин, топливо для реактивных моторов, дизельное топливо
• темные - масло и мазут
• пластичные смазки
• нефтехимические продукты.

Любой вид топлива имеет свои свой¬ства, которые обусловлены методом их сжигания.
Главным использованием нефти можно назвать изготовление топлив и масел (примерно 0,7-0,8 т/т нефти). Помимо этого, в процессе переработки нефти изготавливают:

• парафины
• церезины
• воски
• вазелины
• пластические смазки
• битумы
• нефтяной кокс
• прочие нефтепродукты разного назначения. 

Однако в числе самых важных целей современной нефтеперерабатывающей отрасли значится обеспечение сырьем нефтехимических заводов. В то время как перечень главных топлив можно фактически заменить в обозримом будущем на альтернативные виды, к примеру, водород, природный газ, сжиженный газ, топливо из метанола, то заменить нефтяное сырье, предназначенное для изготовления различных нефтехимических продуктов маловероятно. Стоит отметить, что доля нефти, а именно, самые дорогих нефтяных фракций, которые используются для создания нефтехимического сырья, демонстрирует динамику к увеличению в большей части развитых государств.
Товарные нефтепродукты по своим физико-химическим показателям должны удовлетворять нормам существующих стандартов. За границей пользуются стандартами ASTM, а также стандартами Европейского союза, Японии и прочих важных государств.

Нефтяной кокс

Это соединение представляет углерод нефтяного происхождения, а именно твёрдый остаток вторичной переработки нефти или нефтепродуктов. Он применяется для создания электродов и коррозионностойких аппаратов, в качестве восстановителя в процессе получения ферросплавов.
Нефтяной кокс – это продукт твердой консистенции, имеющий темно-серый или почти черный цвет. Его получают в процессе коксования нефтяного сырья.
К основным показателям относятся:

• количество S серы
• количество золы
• количество влаги
• объем летучих веществ
• гранулометрический состав
• уровень механической прочности.

Существуют такие виды нефтяного кокса:

• малосернистые (до 1% серы)
• сернистые (до 2% серы) 
• высокосернистые (свыше 2% серы)
• малозольные (до 0,5% золы)
• среднезольные (0,5-0,8% золы)
• высокозольные (свыше 0,8% золы)
• кусковой (частицы имеют размер свыше 25 мм)
• "орешек" (от 6 до 25 мм)
• мелочь (до 6 мм).

Где же применяется нефтяной кокс? К основным сферам его использования можно отнести:

• производство алюминия. В этом процессе кокс является восстановителем (анодная масса) в ходе выплавки алюминия из алюминиевых руд (бокситов). Количество необходимого кокса колеблется в пределах 550 - 600 кг/т алюминия
• производство электродов для сталеплавильных печей
• производство карбидов (кальция, кремния), используемых в процессе изготовления ацетилена
• производстве шлифовочных материалов
• производство проводников, огнеупоров
• высокосернистые коксы пригодны в качестве восстановителей и сульфидирующих агентов
• особые сорта кокса применяются в качестве конструкционного материала для производства химической аппаратуры, которая должна работать в условиях агресивных сред, к примеру, в ракетной технике.

Прежде чем приступить к использованию нефтяного кокса его необходимо облагородить (прокалить) на нефтеперерабатывающих комбинатах. В процессе прокаливания испаряются летучие фракции и часть гетероатомов (к примеру, S и V), уменьшается показатель удельного электрического сопротивления.
Даже пищевая промышленность использует нефтяной кокс в процессе изготовления сахара, как заменитель доменного кокса.