Что такое крекинг: простое объяснение процесса переработки нефти

Мало кто задумывается, что стоит за привычными вещами: бензином на заправке, пластиковой бутылкой с водой или даже синтетической курткой. Всё это есть благодаря странному слову — «крекинг». Здесь никакой волшебной магии, но без этого процесса нефть не превратилась бы в то, что двигает машины, строит города и наполняет жизни простых людей реальными удобствами. Но что вообще из себя представляет этот знаменитый крекинг? Почему не хватает того, чтобы просто выкачать нефть и залить в бак?

От нефти до бензина: зачем нужны сложные процессы?

Чистая нефть — это не то, что можно просто так залить в бак машины. Она похожа на густую жижу, наполненную длинными молекулами углеводородов. Если оставить всё как есть, на выходе получится топливо, способное работать разве что в корабельных двигателях столетней давности. Представьте: старые автомобили начала прошлого века двигались не на бензине, а на керосине, который выделялся при перегонке нефти. Тогда бензин считали чуть ли не отходом, а сейчас — основа транспорта. Зачем же понадобился крекинг? Дело в химии: молекулы в нефти длинные и тяжелые, а для хорошего бензина и современных пластмасс нужны короткие и легкие. Обычная перегонка разделяет нефть по температурам, но не меняет эти длинные нити. Именно крекинг ломает их, превращая сложное в простое. Без крекинга мы бы заправляли печки мазутом, а не автомобили бензином.

Как устроен крекинг и какие бывают виды

Слово «крекинг» происходит от английского «crack» — ломать. Это именно то, что происходит с молекулами нефти: их искусственно разрывают на части. Самый древний способ — термический крекинг. Он появился в начале 20 века, когда топливо стало резко не хватать. В 1913 году компания Standard Oil запустила первую установку в Индиане. Суть проста: нефть нагревают до 500 градусов Цельсия и держат под давлением в стальных бочках. Молекулы не выдерживают и распадаются на более короткие, а из этих кусочков как раз и получается бензин. Такой способ дал сильный толчок развитию автотранспорта, хотя был не очень эффективен: по данным истории, КПД термического крекинга не дотягивал до 20%.

Более современный способ — каталитический крекинг. Здесь процесс ускоряют с помощью специальных веществ — катализаторов, обычно это порошкообразные алюмосиликаты. Такая технология выручает тем, что не требует очень высоких температур: уже при 450 градусах всё идёт как по маслу. Каталитический крекинг впервые появился в 1930-х годах, и эта разработка практически спасла авиацию союзников во Второй мировой войне: качественный бензин был на вес золота. Кстати, и сегодня львиная доля моторного топлива и керосина создаётся именно так.

“Крекинг — это сердце нефтепереработки”, — утверждает профессор химии Александр Кузнецов из НИТУ МИСиС.

Третий вариант — гидрокрекинг. К смеси нефти добавляют водород, всё это нагревают и опять берут катализаторы. Фокус в том, что водород помогает устранить лишние примеси, типа серы — ведь её содержание строго регулируется, чтобы не засорять двигатели и не травить окружающую среду. Такая технология довольно новая и дорогая, но позволяет получать практически идеальное топливо, и даже основу для моторных масел высшего качества.

Что получается на выходе: полезные продукты крекинга

Раньше казалось, что из нефти можно получить только керосин, мазут и бензин. Сегодня спектр продуктов крекинга поражает воображение. Главная звезда — конечно, бензин. Но кроме него, пригодится и дизельное топливо, керосин, сжиженные газы (пропан, бутан), которые можно использовать не только на плитах в деревнях, но и для заправки автомобилей. Таблица ниже показывает, как выглядит такое производство в среднем по миру:

Каждая из этих фракций — основа целых отраслей современной промышленности. Пропан и бутан не только топят коттеджи зимой, но и двигают автобусы на газу. Остатки, так называемые гудроны, идут как сырьё для асфальта. А уж пластик — результат переработки крекинговых газов — встречается буквально везде, от упаковки до брелка на ключах. И вот парочка любопытных фактов: около 90% азота в современных удобрениях — это продукт переработки газа, а значит, без крекинга и урожаи были бы скуднее. Без хороших масел двигатели машин выходили бы из строя уже через тысячу километров.

Где применяется крекинг и как он меняет нас и мир

Может показаться, что крекинг — удел только огромных заводов на окраинах городов. На самом деле всё сложнее. Именно благодаря крекингу стало возможным даже массовое центральное отопление современных городов. Если бы не высокоэффективные продукты переработки, в жилых кварталах до сих пор топили бы дровами или углём. Но это только часть картины.

Крекинг лежит в основе почти всех привычных бытовых вещей: кабель от смартфона, пластиковая бутылка для газировки, синтетические ткани, детские игрушки, полиэтиленовые пакеты, клеи, краски, растворители. Все эти материалы начинаются с пары молекул в сырье, полученном на заводе крекинга. Например, известный пластик полиэтилен появился благодаря крекингу этилена: без этой технологии самые обыденные вещи стоили бы в разы дороже или вовсе были бы недоступны обычному жителю страны.

Интересно, что даже строительство современных зданий не обходится без крекинга. Теплоизоляции, лаки, пенопласты, синтетические смолы — результат работы этих самых установок. Нефтепереработка, конечно, не слишком «зелёное» дело, но отрасль ищет лучшие выходы: используются катализаторы нового типа, перерабатывается больше отходов, сокращается выброс вредных веществ. Даже элементарное ведомство транспортной безопасности США считает, что внедрение усовершенствованных методов крекинга снизило выбросы СО2 в транспортном секторе на 15% за последние 20 лет.

Советы для любознательных и неожиданные возможности крекинга

Есть пара полезных советов для тех, кто хочет понимать, как технологии меняют повседневную жизнь. Чтобы разобраться в том, что окружает, можно начать хотя бы с маркировки на бензоколонках. Например, если вы видите на щите с ценами разные сорта бензина, знайте: их отличие не только в октановом числе, но и в том, как именно они были получены и какие фракции прошли через крекинг. Чем выше доля крекингового компонента, тем легче смесь воспламеняется и тем чище двигатель.

Если вдруг попадётся на глаза этикетка из полиэтилена или синтетической ткани, вы теперь знаете — за этим кроются огромные крекинговые установки, иногда размером с жилой дом. Даже если нанести на ремонт синтетическую грунтовку или утеплить дом пенопластом, неизбежно сталкиваешься с продуктом сложной переработки нефти.

Для дачников и тех, кто строит дом самостоятельно, есть интересный лайфхак: топливо для генератора выбирайте среди тех сортов, где указано происхождение из гидрокрекинга — оно чище, меньше коптит и даёт более стабильную работу мотора в прохладную погоду. А если выбирать утеплители для стен, то пенопласт на основе продуктов крекинга дешевле и часто лучше держит тепло, чем «натуральные» материалы. Не стоит забывать и об экологии: лучше выбирать продукты, в которых содержится меньше серы (это обычно пишет производитель) — так и природе легче, и машины живут дольше.

Даже в советские годы был популярен анекдот: «Крекинг — это когда из ведра нефти получается ведро бензина и ещё одно ведро для смазки». В жизни, конечно, так не бывает: магии нет, но без крекинга современный мир был бы совсем другим.