Керосин: производство, применение и будущее ключевого нефтепродукта

Введение

Керосин — прозрачная бесцветная нефтяная дистиллятная фракция, служащая основным топливом для реактивных двигателей, бытового отопления и промышленных растворителей. Диапазон кипения 150–275 °C (302–527 °F) делает его идеальным для высоконагруженных применений.

Предыстория

Хотя керосин можно получить из угля, горючего сланца и даже древесины, современное производство опирается почти исключительно на переработку нефти. До электрического освещения керосиновые лампы освещали дома во всем мире и стали одним из первых крупномасштабных химических разделений в нефтепромысле.

История

• 1853 — Абрахам Геснер выделил легковоспламеняющуюся жидкость из асфальта; термин «керосин» от греческого слова «воск».
• 1859 — Первая коммерческая нефтеперерабатывающая фабрика в США начинает выпуск керосина.
• Начало XX века — керосин доминирует как осветительное топливо до подъема бензина и электроэнергии.
• Конец 1990-х — ежегодное производство в США превышает 3,8 млрд литров (1 млрд галлонов).

Сырьё

Нефть происходит от окаменелостей древних организмов в осадочных басейнах. Через диагенез и катагенез — сложные биохимические и термические процессы — эти отложения превращаются в нефть, богатую углеводородами.

Производственный процесс

Добыча нефти

1. Бурение (кабельное, роторное, шельфовое) поднимает нефть на поверхность.
2. Заливка водой и внедрение ПАВ извлекают до 50 % нефти, которую природное газовое давление не может вытеснить.
3. Добытая нефть хранят и транспортируют на НПЗ.

Разделение (ректификация)

Нефть нагревают в ректификационной колонне. Легкие фракции поднимаются, тяжелые оседают. Керосин отбирают из полосы 150–250 °C (302–482 °F).

• Атмосферные колонны до 35 м обеспечивают эффективное разделение.
• Вакуумные колонны (~75 мм рт. ст.) обрабатывают тяжелые фракции.
• Рефлюкс (возврат конденсата) дополнительно очищает керосин повторной конденсацией.

Очистка

Продвинутые химические обработки удаляют ароматические углеводороды и другие примеси:

• Udex (гликоль) экстракция — популярна в США в 1970-х.
• Сульфолановый процесс — полярный растворитель для высокотемпературной стабильности.
• Lurgi Arosolvan — N-метил-2-пирролидон с водой или гликолем.
• ДМСО-процесс — селективен при низких температурах.
• Union Carbide, Formex, Redox — каждый предлагает уникальные преимущества для конкретных применений.

Финальная обработка

После очистки керосин хранят в выделенных резервуарах и транспортируют цистернами или ж/д цистернами на распределительные базы. Для коммерческой продажи фасуют в металлические емкости, обеспечивая безопасную манипуляцию с легковоспламеняющейся жидкостью.

Контроль качества

Переработка непереработанных углеводородов и повторная ректификация или экстракция оптимизируют выход и чистоту. Непрерывный мониторинг по ASTM D4867 и API Standard 5L гарантирует стабильность продукта.

Побочные продукты и отходы

Остаточные фракции становятся маслями, асфальтом или специальными химикатами. Извлеченные ароматические вещества (парафины) находят применение в красках и покрытиях. Все спецификации регулируются ASTM и Американским нефтяным институтом (API).

Будущее

Инновации фокусируются на высших сортах керосина для военной авиации (JP-8), низкопылеобразовательных формулировках для снижения взрывоопасности и добавках, предотвращающих парафинизацию дизеля в холоде. Аммиаковская адсорбция ExxonMobil теперь дает >90 % чистого нормального парафина из керосина, иллюстрируя потенциал более чистых и эффективных процессов.

Источники для дополнительного изучения

Книги

Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, т. 18. John Wiley & Sons, 1996.

Периодика

Ковски, Алан. «Новые законы по керосину начинаются с трудностей». The Oil Daily 48 (1998).

«Парафины, нормальные». Hydrocarbon Processing 80 (2001): 116.