Специалисты

Термический стресс это

04.09.2018

Дистресс — это что такое? Понятие дистресса в психологии

Стресс — неотъемлемая часть нашей жизни. Благодаря этому состоянию устойчивость организма человека к негативным факторам может не только понизиться, но и повыситься. Совсем другое — дистресс. Это состояние оказывает исключительно пагубное влияние на человеческий организм. Именно об этом явлении и пойдет речь в данной статье.

Стресс, дисстресс, эустресс

Известный врач и биолог с мировым именем, а также директор Международного института стресса в Монреале Ганс Селье предложил разграничить такие полярные функции стресса. Именно он ввел дополнительные понятия: эустресс и дистресс. Собственно стресс — это важный для организма механизм противостояния неблагоприятным внешним воздействиям. Также и под влиянием эустресса происходит максимальная мобилизация внутренних ресурсов личности. А вот дистресс — это, безусловно, вредное состояние для человека. Само слово переводится как «несчастье», «истощение». Позже Селье, после многолетних исследований, написал книгу под названием «Стресс без дистресса». В ней он подробно описывает сущность биологической концепции стресса и предлагает так называемый кодекс нравственности, или кодекс поведения, следуя которому можно поддержать нормальный уровень напряжения, реализовать свой природный потенциал, выразить свое «Я».

Таким образом, напряженное состояние, активизирующее и мобилизирующее силы организма, называется стрессом. С этим все понятно. А что такое дистресс? Такое состояние характеризуется чрезмерным напряжением, при котором организм не в силах адекватно реагировать на требования окружающей среды.

Находясь в таком состоянии, человек испытывает потерю равновесия. При этом он обладает определенными ресурсами (материальными, душевными, этическими, нравственными, жизненным опытом, базой знаний и др.) для того, чтобы решить поставленные перед ним задачи. Как правило, состояние эустресса кратковременно, во время него активно теряются «неглубокие» адаптирующие резервы личности. Проявляется это проблемами в общении (сбивается речь, человек не может четко сформулировать и выразить свои мысли), временными провалами в памяти, соматическими реакциями (кратковременным потемнением в глазах, приливом крови к кожным покровам, учащенным сердцебиением и др.). Но в тоже время психические функции личности (память, мышление, воображение) и физиологические функции организма протекают гораздо лучше. При эустрессе человек ощущает подъем внутренних сил.

В психологии этот термин означает состояние, которое отрицательно воздействует на организм, дезорганизующе влияет на поведение и деятельность человека. Такое явление может стать причиной дисфункциональных и патологических нарушений. Дистресс — это разрушительный процесс, который характеризуется ухудшением протекания психофизиологических функций. Как правило, такое перенапряжение является продолжительным стрессом, при котором мобилизуются и расходуются все резервы адаптации (как «поверхностные», так и «глубокие»). Часто подобная реакция организма переходит в психические болезни: психоз, невроз.

Дистресс — это состояние, которое развивается в результате:

длительной невозможности удовлетворить свои физиологические потребности (отсутствие воздуха, еды, воды, тепла);

непривычных, неподходящих условий жизни (например, вынужденное проживание в горах, где концентрация воздуха отличается от привычной);

повреждений организма, болезней, травм, длительной боли;

продолжительных негативных эмоций.

Естественно, такое состояние пользы здоровью не несет. Напряжение при дистрессе становится очень сильным, появляется чрезмерная суетливость и торможение. Человеку трудно управлять вниманием, он отвлекается на любые мелочи, которые начинают раздражать. Нередко он излишне фиксирует внимание на чем-либо. Решая проблему, человек не может найти выход и надолго зацикливается на ней. Также при дистрессе происходит ухудшение памяти. Даже несколько раз прочитав простой текст, человек не может его запомнить. Развиваются и отклонения в речи: больной «проглатывает» слова, заикается, увеличивается количество междометий, слов-паразитов. Ухудшается качество мышления, только простые мыслительные операции сохранены при дистрессе. Происходит сужение сознания: больной прекращает реагировать на юмор. Шутить с человеком, находящимся в таком состоянии, не рекомендуется — он просто не поймет шутки.

Респираторный дистресс-синдром

Это очень тяжелое проявление дыхательной недостаточности, при котором развивается гипоксия, некардиогенный отек легких, нарушение внешнего дыхания. В результате резкого снижения вентиляции и оксигенации организма наблюдается кислородная недостаточность головного мозга и сердца, что может угрожать жизни человека. Такая реакция может развиться вследствие:

вирусной, бактериальной, грибковой пневмонии;

длительно протекающего и резко выраженного анафилактического или септического шока;

аспирации воды, рвотных масс;

травмы грудной клетки;

вдыхании токсичных и раздражающих веществ (хлор, аммиак, фосген, чистый кислород);

эмболии легочной артерии;

венозной перегрузки жидкостью;

передозировки наркотическими средствами.

Для такого состояния характерна последовательная смена стадий, которые отражают патологические изменения в легких:

1-я стадия: в первые 6 часов после воздействия фактора стресса жалоб нет, клинические изменения не определяются.

2-я стадия: спустя 6-12 часов происходит развитие нарастающей отдышки, цианоза, тахикардии, появляется кашель с пенистой мокротой и прожилками крови, в крови неуклонно падает содержание кислорода.

3-я стадия: спустя 12-24 часов дыхание становится клокочущим, выделяется пенистая розовая мокрота, нарастают гиперкапния и гипоксемия, центральное венозное давление повышается, артериальное — снижается.

4-я стадия: развиваются артериальная гипотония, фибрилляция предсердий, выраженная тахикардия, желудочковая тахикардия, тромбоцитопения, лейкопения, легочные и желудочно-кишечные кровотечения, повышается уровень креатинина и мочевины. В итоге — угнетение сознания и кома.

Дистресс-синдром лечится только в отделении реанимации и интенсивной терапии. Прежде всего необходимо:

ликвидировать стрессовый повреждающий фактор;

откорректировать гипоксемию и острую дыхательную недостаточность;

устранить полиорганные нарушения.

Терапия успешна только на ранних стадиях заболевания, до тех пор, пока не наступили необратимые поражения легочной ткани.

fb.ru

Термический ожог 1, 2, 3 и 4 степени, что делать?

Что такое термический ожог?

Термический ожог — это ожог, который получен при контакте с жидким, твёрдым или газообразным источником тепла. Таким источником тепла могут быть раскалённые тела, пламя, пар, горячие жидкости. Первое место в статистике занимают ожоги пламенем (около 84% всех термических ожогов), следом идут ожоги жидкими веществами и электроожоги (приблизительно 7% у каждого вида). У 2% пострадавших ожоги спровоцированы влиянием других факторов.

Сразу несколько слоёв кожи способен повредить термический ожог: эпидермис (внешний слой), дерму, подкожные ткани. В зависимости от количества повреждённых слоёв выделяют четыре степени термических ожогов. Нередко ожог включает в себя все эти степени одновременно. Многие врачи, описывая ожоги, классифицируют их и по глубине повреждений: поверхностные, частичные, полные.

Степень тяжести ожога зависит и от площади поражённых тканей. Её выражают в процентах относительно площади всей поверхности кожных покровов. При приблизительном оценивании ожога используют так называемое “правило ладони”: площадь человеческой ладони приравнивается к одному проценту площади тела.

Степени термических ожогов

Принято выделять четыре степени ожогов в зависимости от глубины и тяжести поражения. Ожоги I-й и II-й степени принято считать поверхностными, III-й и IV-й — глубокими.

Термический ожог I степени

Поражённое место припухает, краснеет. Человека тревожат боль, жжение, особенно остро ощущаемые при прикосновении. Температура кожи в поражённом месте повышается. Перечисленные симптомы держатся 2, иногда 3 дня, постепенно исчезая. Место ожога ещё некоторое время тревожит пострадавшего, на нём начинает слущиваться эпидермис. Постепенно (через 3-5 дней) травмированное место выглядит практически здоровым.

Термический ожог II степени

Такой ожог появляется вследствие продолжительного либо резкого воздействия высокой температуры. Здесь также присутствуют покраснение и отёк тканей, но образуются ещё и пузыри. Они наполнены тканевой жидкостью, выпотевающей из расширенных кожных сосудов. Позже содержимое пузырей из-за свёртывания белка превращается из прозрачной массы в желеобразную, содержащую лейкоциты. Тканевая жидкость и кожица самих пузырей защищают ткани, находящиеся под очагом поражения, от травм и инфекций, по этой причине пузыри вскрывать нельзя.

Больные с ожогом II степени, как правило, страдают от сильных болей. Но через несколько дней начинает уменьшаться раздражение тканей и расстройство кровообращения, жидкость постепенно всасывается. На дне пузырей активно делятся клетки эпидермиса, и через неделю начинает появляться уже новый роговой слой.

Термический ожог III степени

Он возникает при длительном воздействии высокой температуры. Характеризуется омертвением кожи — некрозом тканей, который может быть сухим или влажным. При действии на ткани пара или кипятка происходит, как правило, влажный некроз. Кожные покровы становятся отёчными, пастозными, приобретают желтоватый оттенок, могут покрыться пузырями.

Такое воспаление проходит по подобию расплавления мёртвых тканей. Когда некроз сухой – кожные покровы, соответственно, тоже сухие, плотные, тёмно-бурого или чёрного цвета. Края участка с мёртвыми тканями чётко видны. Заживление ожогов этой степени проходит путём рубцевания. Однако, когда сохранены хотя бы маленькие площади росткового слоя эпителия, не исключена эпителизация.

Термический ожог IV степени

Это, без преувеличения, самая страшная степень ожогов. Часто такие ожоги захватывают большую площадь. Омертвляются все слои кожи и даже ткани, находящиеся за её пределами: подкожный жир, сухожилия, мышцы, кости. Несколько обширных волдырей часто сливаются в один огромный; цвет кожи становится тёмно-красным, доходящим до чёрного. Такие повреждения угрожают не только здоровью, но и жизни человека.

Ожоги III и IV степени, конечно, более опасны, но поверхностные ожоги тоже могут привести к летальному исходу, если захватывают более трети поверхности тела.

Первая помощь при термических ожогах

Первое, что нужно сделать как можно быстрее — погасить пламя (если оно есть) на одежде пострадавшего и его коже. Нужно сбросить с человека горящую одежду или накинуть на его тело ткань, чтобы прекратить доступ воздуха к огню. Горящий участок одежды можно забросать землёй, песком, снегом, облить его водой.

Постараться успокоить пострадавшего и людей, его окружающих.

Аккуратно убрать с пострадавшего человека тлеющие остатки вещей, не попавшие в рану. Ни в коем случае не отдирать прилипшую к ожогу одежду. Также нельзя дотрагиваться до обожжённого тела руками.

Если это солнечный ожог – нужно перенести пострадавшего человека в тень.

В случае если вы не владеете информацией по поводу того, что случилось, быстро уточните обстоятельства несчастного случая («ребёнок опрокинул на себя миску горячего бульона», «от костра загорелась одежда» и т. д.).

Поражённую часть тела подержать 10-20 минут под струёй холодной проточной воды (можно опустить в ёмкость с прохладной чистой водой). Сделать это нужно для того, чтобы нагретая рана не углубилась и не расширилась. Кроме того, это активизирует в ране кровообращение. Однако нельзя применять для охлаждения обожжённой зоны лёд, чтобы избежать вероятности ещё одной травмы – обморожения. В случаях экстремальных (если поблизости нет никакой воды) допускается охлаждение раны при помощи мочи, однако на практике поводов для использования такого способа не бывает практически никогда.

На поражённую поверхность нанести любое имеющееся противоожоговое средство, сверху наложить стерильную (по возможности) сухую повязку. Нельзя пользоваться ватой, только марлей, бинтом – материалами из ткани. Случается, что под рукой нет ни противоожогового средства, ни стерильных бинтов, тогда следует наложить на рану любую сухую чистую повязку. Нельзя наносить на ожог никакие народные снадобья: растительное масло, водочные растворы, кефир, сметану и т. п. Нельзя также прикладывать к обожжённой коже листья каланхоэ или алоэ и прочие «чудо-средства». При ожоге I степени (если не наблюдается ни обширного повреждения кожных покровов, ни пузырей), повязку можно вообще не накладывать, нанести только противоожоговый спрей.

Если имеются обширные ожоги конечностей — надо осторожно зафиксировать их с помощью шины (любых подручных средств), приподняв обожжённые руки (ноги).

Если обожжена большая площадь тела и имеются признаки ожогового шока (человек слаб, бледен, у него повышено беспокойство, наблюдается тахикардия и падение давления, выступает холодный пот, нарушено дыхание и сердечный ритм), следует дать ему для питья как можно больше жидкости – сок, компот или обычную чистую воду. Благодаря поступлению в организм жидкости уменьшится интоксикация, возникшая по причине проникновения продуктов распада обгоревших тканей в кровь.

Если пострадавший жалуется на боли, то для того, чтобы избежать болевого шока, следует дать ему любое имеющееся обезболивающее средство (спазмалгон, анальгин и пр.).

При отсутствии у человека сердечной и (или) дыхательной деятельности следует провести сердечно-легочную реанимацию (искусственное дыхание, непрямой массаж сердца).

При ожогах тяжёлой степени вызвать для госпитализации пострадавшего «Скорую помощь» либо самостоятельно доставить его в специализированное лечебное учреждение. Предпочтительнее воспользоваться услугами «Скорой», так как не все могут с точностью сказать, в какой больнице или в каком отделении лечат ожоги. Хорошо, когда это специализированная клиника или хотя бы специализированное отделение.

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и еще несколько слов, нажмите Ctrl + Enter

Лечение термических ожогов

Лечение больных, получивших термические ожоги, должно включать в себя комплекс средств, направленных на исправление тех нарушений, которые появились в организме из-за ожога. Противошоковая терапия должна быть адекватна этапу оказания медпомощи, тяжести ожогового шока и возрасту пострадавшего. В неё должны входить следующие мероприятия:

восполнение дефицита крови (её компонентов);

профилактика, лечение гипоксии;

коррекцию водно-электролитного, белкового обмена и кислотно-щелочного равновесия крови;

борьбу с интоксикацией;

компенсирование энергетических затрат организма;

профилактику, лечение сердечных расстройств;

профилактику, лечение острой печёночно-почечной недостаточности.

В специализированной клинике (специализированном отделении) под наркозом проводят первичный туалет ожогов. Проводится щадящая обработка ран и кожи, их окружающей, марлевыми салфетками, смоченными в тёплой мыльной воде или 0,5 %-ном растворе нашатырного спирта. После этого ожоговую поверхность аккуратно обмывают тёплой водой или спиртом (40-70-градусным), осушивают и орошают растворами антисептиков.

Очень грязные участки ожога очищают при помощи 3%-ного раствора перекиси водорода. Из поверхностных ожогов пинцетом или ножницами удаляют частички эпидермиса. Маленькие пузыри не вскрывают, а большие отслоившиеся пузыри надрезают у основания, а затем опорожняют, слегка нажав на них марлевым тампоном. При ожогах смолами, битумом применяют очищенный бензин.

При открытом способе лечения на поверхность раны наносят тонкий слой специальной мази либо другое средство синтетического (биологического) покрытия. При закрытом способе лечения на ожог накладывают повязку со специальной мазью (синтомициновой, стрептомициновой) или эмульсией (например, сульфидиновой). Эффективна и противоожоговая масляно-бальзамическая эмульсия Вишневского. Такие повязки не мешают заживлению ожога, не причиняют боли при смене, качественно обеспечивают защиту раны от инфекции. Повязку аккуратно прибинтовывают, слегка нажимая на ткани. Она не должна сдвигаться, при успешном течении болезни повязку не снимают до 7-9 дней. Такого срока достаточно, чтобы ожоговая поверхность эпителизировалась.

Если обожжены конечности — требуется иммобилизация, т.е. временное обездвиживание. Положение выбирается любое удобное для пострадавшего. Для того, чтобы избежать негативных последствий обездвиживания, каждые 2-3 дня надо приостанавливать иммобилизацию, чтобы совершать движения в суставах.

Не существует единственно правильного мнения по поводу того, что следует делать с ожоговыми пузырями. Одни врачи быстро удаляют их, объясняя это тем, что внутреннее их содержимое не стерильно, другие доктора выпускают из пузырей жидкость, но сами пузыри не удаляют.

Для восстановления организма пострадавшего, получившего ожог IV степени, требуется и быстрое грамотное лечение, и пересадка кожи.

Прогноз термических ожогов

Патофизиологические изменения, которые неизбежно развиваются в организме, пострадавшем от ожога, провоцируют нарушения жизненно важных систем организма и даже угрожают жизни человека. Прогноз в большой степени зависит от площади поражения, степени поражения и возраста пострадавшего. Высока летальность от ожогов у стариков за 60 лет и детей до 3 лет. Однако даже для пациентов этого возраста ожоги нельзя считать приговором.

Состоянием критическим принято считать 100 %-ный — тотальный ожог I степени, и ожоги II-III степени при поражении более трети поверхности тела. Опасными для жизни являются ожоги III и IY степени, где страдают гениталии, лица, промежности (если они поразили 10 % поверхности тела), и ожоги туловища и конечностей, если площадь поражения более 15%. Для более точных прогнозов ожогов разработаны специальные методики — «Правило сотни», «Индекс Франка», которые учитывают глубину, обширность зоны поражения и возраст пострадавшего.

Надо знать: если тепловое воздействие на кожные покровы длится дольше 1 минуты и превышает 45 °С, это неизбежно ведёт к перегреванию клеток и их гибели из-за инактивации ферментов, денатурации белка, паралича тканевого дыхания и иных нарушений метаболизма. После прекращения термического воздействия гипертермия в тканях не прекращается, а продолжается и даже активизируется!

Автор статьи: кандидат медицинских наук Волков Дмитрий Сергеевич, врач-хирург

www.ayzdorov.ru

Крекинг (Cracking) — это

Определение крекинга, история возникновения крекинга

Определение крекинга, история возникновения крекинга, виды крекинга

Крекинг – это реакции расщепления углеродного скелета крупных молекул при нагревании и в присутствии катализаторов.

Кре?кинг (англ. cracking, расщепление) — это высокотемпературная переработка нефти и её фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — моторных топлив, смазочных масел и т. п., а также сырья для химической и нефтехимической промышленности. Крекинг протекает с разрывом связей С—С и образованием свободных радикалов или карбанионов. Одновременно с разрывом связей С—С происходит дегидрирование, изомеризация, полимеризация и конденсация как промежуточных, так и исходных веществ. В результате последних двух процессов образуются так называемый крекинг-остаток (фракция с температурой кипения более 350 °C) и нефтяной кокс.

Крекинг (англ. cracking, от crack — расщеплять), переработка нефти и её фракций для получения главным образом моторных топлив, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжёлых углеводородов. Наряду с распадом при крекинге, происходят изомеризация и синтез новых молекул, например в результате циклизации, полимеризации и конденсации.

Первая в мире промышленная установка непрерывного термического крекинга нефти была создана и запатентована инженером В. Г. Шуховым и его помощником С. П. Гавриловым в 1891 году (патент Российской империи № 12926 от 27 ноября 1891 года). Была сделана экспериментальная установка. Научные и инженерные решения В. Г. Шухова повторены У. Бартоном при сооружении первой промышленной установки в США в 1915—1918 годах. Первые отечественные промышленные установки крекинга построены В. Г. Шуховым в 1934 году на заводе «Советский крекинг» в Баку.

Оптимальные условия для крекинга, дающие наибольший выход легких бензиновых фракций, были найдены в начале XX века английским химиком Бартоном. Еще в 1890 году Бартон занимался в Англии перегонкой под давлением русских тяжелых масел (мазута) для получения из них керосина, а в 1913 году он взял американский патент на первый в истории способ получения бензина из тяжелых нефтяных фракций. Впервые крекинг — процесс по способу Бартона в промышленных условиях был осуществлен в 1916 году, а к 1920 году в производстве находилось уже более 800 его установок.

Наиболее благоприятная температура для крекинга — 425 — 475 градусов. Однако если просто нагревать сырую нефть до такой высокой температуры, большая часть ее испарится. Крекинг продуктов в парообразном состоянии был связан с некоторыми трудностями, поэтому целью Бартона было не дать нефти испаряться. Но как добиться такого состояния, чтобы при нагревании нефть не закипала? Это возможно, если проводить весь процесс под высоким давлением. Известно, что под большим давлением любая жидкость закипает при более высокой, чем при нормальных условиях, температуре, и эта температура тем выше, чем больше давление.

Установка имела следующее устройство. Работающий под давлением котел находился над топкою, снабженной дымогарной трубой. Котел изготавливался из хорошего прочного железа с толщиной стенок около 2 см и был тщательно проклепан. Поднимающаяся вверх труба вела к водяному холодильнику, откуда трубопровод шел к сборному резервуару. После того как продукт крекинга проходил через счетный аппарат для жидкостей, находившаяся на днище этого резервуара труба разветвлялась на две боковые трубки. Каждая боковая трубка снабжалась контрольным краном; одна из них вела к трубе, а другая к трубе.

В начале крекинга котел наполняли мазутом. Благодаря теплу печи содержимое котла медленно нагревалось приблизительно до 130 градусов. При этом из мазута испарялись остатки содержащейся в нем воды. Сгущаясь в холодильнике, вода стекала потом в резервуар, из которого через трубу спускалась в канаву. Одновременно из мазута выходил воздух и другие газы. Они также попадали через холодильник в резервуар и по трубе отводились в трубопровод.

Явление разложения нефти было замечено давно, но при обыкновенной перегонке нефти такое разложение было нежелательным, поэтому здесь и использовался перегретый пар, который способствовал испарению нефти без разложения. Нефтеперерабатывающая промышленность прошла в своем развитии через несколько этапов. Вначале (с 60 — х гг. XIX в. и вплоть до начала XX в.) переработка нефти носила ярко выраженный керосиновый характер, то есть основным продуктом нефтепереработки являлся керосин, который оставался в течение полувека основным источником света. На русских нефтеперерабатывающих заводах, к примеру, образующиеся в ходе перегонки более легкие фракции рассматривались как отходы: их сжигали в ямах или сбрасывали в водоемы.

После того как мазут избавлялся от воды, растворенного в нем воздуха и газов, он был готов к крекингу. Топку усиливали, и температура в котле медленно повышалась до 345 градусов. При этом начиналось испарение легких углеводородов, которые даже в холодильнике оставались в газообразном состоянии. Они попадали в резервуар, а затем через трубу (выходной кран которой был закрыт) в трубопровод, трубу и обратно в резервуар. Так как эти легкие газообразные фракции не находили выхода, давление внутри установки начинало повышаться. Когда оно достигало 5 атм, легкие углеводороды уже не могли улетучиваться из главного котла. Эти сжатые газы поддерживали одинаковое давление в котле, холодильнике и резервуаре. Между тем под влиянием высокой температуры происходил процесс расщепления тяжелых углеводородов, которые превращались в более легкие, то есть в бензин. При температуре порядка 250 градусов они испарялись, попадали в холодильник и здесь конденсировались. Из холодильника бензин перетекал в резервуар и по трубе, а потом поступал в специальные уплотненные котлы. Здесь при пониженном давлении из бензина испарялись растворенные в нем легкие газообразные углеводороды. Эти газы постепенно удалялись из котлов, а полученный сырой бензин сливался в специальные баки.

По мере испарения легких фракций с повышением температуры содержимое в котле становилось все более упорным по отношению к теплоте. Работа прерывалась как только более половины его содержимого превращалось в бензин и проходило через холодильник. (Это количество было легко рассчитать благодаря счетчику жидкости.) После этого соединение с трубопроводом прерывалось, а кран трубопровода, соединенный с компрессором, открывался, и газ медленно улетучивался в компрессор низкого давления (одновременно закрывался трубопровод, прерывая связь установки с полученным бензином). Топку гасили, и когда содержимое котла остывало, его сливали. Затем котел очищали от коксового налета и приготавливали к следующему запуску.

Метод крекинга, разработанный Бартоном, положил начало новому этапу в нефтеперерабатывающей промышленности. Благодаря ему удалось повысить в несколько раз выход таких ценных нефтепродуктов, как бензин и ароматические углеводороды.

Однако интенсивное развитие автомобильного транспорта расставило другие акценты. Если в США в 1913 году насчитывалось 1 млн 250 тыс. автомобилей, то в 1917 году — около 5 млн, 1918 году — 6,25 млн, а в 1922 году — уже 12 млн. Бензин, который в XIX веке очень мало находил применения и являлся почти что ненужным отбросом, постепенно сделался главной целью перегонки. С 1900 по 1912 год мировое потребление бензина возросло в 115 раз. Между тем при перегонке даже богатой легкими фракциями нефти на бензин приходилось всего около 1/5 от общего объема выхода. Тогда и возникла идея подвергать тяжелые фракции, выделившиеся после первичной перегонки, крекингу и получать из них тем самым более легкие бензиновые фракции. Вскоре было установлено, что исходным сырьем для крекинга могут служить не только тяжелые фракции (солярка или мазут), но и сырая нефть. Оказалось также, что крекинг — бензин превосходит по качеству тот, что получен путем обычной перегонки, так как имеет в своем составе такие углеводороды, которые плавно сгорают в цилиндрах двигателя без взрывов (детонации). Двигатель, работающий на таком бензине, не стучит и служит дольше.

Что же происходит при термическом крекинге? Под воздействием высокой температуры длинные молекулы, например алканов С20, разлагаются на более короткие — от С2 до С18. Углеводороды С8 — С10 — это бензиновая фракция, С15 -дизельная. При этом одновременно происходит перераспределение процентного содержания углерода и водорода в сырье и продуктах.

С изобретением крекинга глубина переработки нефти увеличилась. Выход светлых составляющих, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо (соляр) повысился с 40-45 до 55-60%. Но главное даже не в этом. Новая технология позволила повнимательнее присмотреться к мазуту, использовать его в качестве сырья для производства масел.

Крекинг проводят нагреванием нефтяного сырья или одновременным воздействием на него высокой температуры и катализаторов.

В первом случае процесс применяют для получения бензинов (низкооктановые компоненты автомобильных топлив) и газойлевых (компоненты флотских мазутов, газотурбинных и печных топлив) фракций, высокоароматизированного нефтяного сырья в производстве технического углерода (сажи), а также альфа-олефинов (термический крекинг); котельных, а также автомобильных и дизельных топлив (висбрекинг); нефтяного кокса, а также углеводородных газов, бензинов и керосино-газойлевых фракций; этилена, пропилена, а также ароматических углеводородов (пиролиз нефтяного сырья).

Во втором случае процесс используют для получения базовых компонентов высокооктановых бензинов, газойлей, углеводородных газов (каталитический крекинг); бензиновых фракций, реактивных и дизельных топлив, нефтяных масел, а также сырья для процессов пиролиза нефтяных фракций и каталитического риформинга (гидрокрекинг).

Используют также другие виды пиролитического расщепления сырья, например процесс получения этилена и ацетилена действием электрического разряда в метане (электрокрекинг), осуществляемый при 1000—1300 °C и 0,14 МПа в течение 0,01—0,1 с.

Крекинг является одним из основных методов получения моторных топлив (в частности, бензинов) и может осуществляться как чисто термический процесс — термический крекинг, так и в присутствии катализаторов — каталитический крекинг. Реакции распада при термическом крекинге обычно рассматриваются как цепные, протекающие по свободнорадикальному механизму. Продукты термического крекинга, осуществляемого обычно при 470—540°С и давлении 4—6 Мн/м2 (40—60 am), содержат много непредельных углеводородов, нестабильны при хранении, бензины из этих продуктов мало восприимчивы к тетраэтилсвинцу и требуют дальнейшей переработки путём риформинга. Термический крекинг подвергают низкосортные виды тяжёлого остаточного нефтяного сырья. Термический крекинг низкого давления, проводимый при 500— 600°С и под давлением несколько десятых долей Мн/м2 (несколько am), называется также коксованием и применяется для превращения тяжёлых продуктов, например гудронов, в более лёгкие (выход 60—70%), используемые для дальнейшей переработки в моторные топлива. Наряду с этим получают до 20% кокса, применяемого в различных целях, например при изготовлении электродов (для дуговых печей, гальванических элементов). Высокотемпературный (650—750°С) крекинг низкого давления, называемый также пиролизом, проводят под давлением, близким к атмосферному; этим способом перерабатывают тяжёлое остаточное нефтяное сырьё в газ, содержащий до 50% непредельных углеводородов (этилен, пропилен и др.), и ароматические соединения; полученные продукты служат главным образом химическим сырьём. Термические крекинг обычно осуществляют в трубчатых печах или в реакторах с твёрдым циркулирующим теплоносителем, в качестве которого может быть использован образующийся кокс.

3.8 Электроды печей

Каталитический крекинг, проводимый в присутствии катализаторов — синтетических или природных алюмосиликатов (активированные глины, например монтмориллонит), служит для получения основным компонента высококачественного моторного бензина с октановым числом до 85, используемого в автотранспорте и авиации. При этом получают также керосино-газойлевые фракции, пригодные в качестве дизельного или реактивного топлива. Процесс осуществляют при 450—520°С, под давлением 0,2—0,3 Мн/м2 (2—3 am) в реакционных колоннах с неподвижным или непрерывно циркулирующим катализатором. И в том и в другом случае катализатор нуждается в регенерации, т. к. при крекинге на нём накапливаются углеродистые отложения (кокс), дезактивирующие катализатор. Кокс удаляют выжиганием.

При каталитическом крекинге распад гораздо быстрее, чем при термическом. Кроме того, в этом случае происходит изомеризация с образованием насыщенных углеводородов. В результате выход лёгких продуктов больше, чем при термическом крекинге, а получаемый бензин содержит много изопарафинов и мало непредельных углеводородов, что обусловливает его высокое качество. Сырьём для каталитического крекинга служит обычно газойль, из которого получают 30—40% бензина (с содержанием изопарафинов до 50%), 45—55% каталитического газойля, 10—20% газа (в т. ч. 6—9% бутан-бутиленовой фракции, являющейся химическим сырьём) и 3—6% кокса.

Для переработки средних и тяжёлых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, непригодных поэтому для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический крекинг в присутствии водорода, так называемый гидрокрекинг. Он осуществляется при температурах 350—450°С, давлении водорода 3—14 Мн/м2 (30—140 am) и расходе водорода 170—350 м3 на 1 м3 сырья. Катализаторами служат окислы или сульфиды молибдена и никеля, молибдат кобальта и др. на крекирующих носителях, например на алюмосиликатах. Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом на крекирующем компоненте. Благодаря этому выход светлых продуктов повышается до 70% (в пересчёте на нефть) и сильно снижается содержание в продуктах серы и непредельных углеводородов. Получаемые моторные топлива (бензин, реактивное и дизельное топлива) отличаются высоким качеством.

3.11 Оксид молибдена

3.12 Оксид никеля

3.13 Сульфид никеля

3.14 Сульфид молибдена

Значительное применение для получения непредельных углеводородов, используемых как химическое сырьё, находит крекинг с водяным паром. Исходными продуктами служат различные виды нефтяного сырья — от газов нефтепереработки до остатков после перегонки нефтепродуктов. Крекинг проводят при 650—800°С в присутствии катализаторов, например окиси никеля, на огнеупоре. Преимущество метода — низкое коксообразование и большой выход олефинов.

Помимо указанных, существуют и частично используются на практике другие виды крекинга, например крекинг в присутствии кислорода (окислительный крекинг), электрокрекинг при получении ацетилена (метан пропускают через электрическую дугу).

Каталитический крекинг — термокаталитическая переработка нефтяных фракций с целью получения высокооктанового бензина и непредельных жирных газов.

Катализ (это термин впервые был предложен шведским химиком Берцелиусом в 1855 г.) является исключительно эффективным методом осуществления в промышленности химических превращений. В настоящее время до 90% всей химической продукции мира изготавливается каталитическим путем. От развития катализа в значительной степени зависит технический прогресс химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Процесс каталитического крекинга является одним из наиболее распространенных крупнотоннажных процессов углубленной переработки нефти и в значительной мере определяет технико-экономические показатели современных и перспективных НПЗ топливного профиля.

Основное целевое назначение каталитического крекинга – производство с максимально высоким выходом (до 50% и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов – сырья для последующих производств высокооктановых компонентов бензинов изомерного строения: алкилата и метил-трет-бутилового эфира, а также сырья для нефтехимических производств. Получающийся в процессе легкий газойль используется обычно как компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль с высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов – как сырье для производства технического углерода или высококачественного электродного кокса (например, игольчатого).

4.2 Метилтретбутиловый эфир

4.3 Электродный кокс

Процессы каталитического крекинга получили наибольшее развитие в США, где удельный вес их в 1999 г. составил 34,2% от первичной переработки нефти, причем на некоторых НПЗ этот показатель достигает свыше 50%. Доля этого процесса на НПЗ других развитых капиталистических стран составляет 10-15%.

Еще в 1919-1920-х гг. академиком Н.Д. Зелинским была предложена идея по осуществлению низкотемпературного каталитического крекинга (

200°С) нефтяного сырья на хлориде алюминия. На основе этих работ была создана и испытана опытная установка по получению бензина. Однако в силу существенных недостатков хлорида алюминия как катализатора (сильная коррозия аппаратуры, большой расход катализатора вследствие образования комплексных соединений с углеводородами, периодичность процесса и др.) эта идея не нашла промышленного внедрения.

Каталитический крекинг — один из важнейших процессов, обеспечивающих глубокую переработку нефти. Внедрению каталитического крекинга в промышленность в конце 30-х гг. 20 в. (США) способствовало создание эффективного с большим сроком службы катализатора на основе алюмосиликатов (Э. Гудри, 1936 г). Основное достоинство процесса — большая эксплуатационная гибкость: возможность перерабатывать различное нефтяные фракции с получением высокооктанового бензина и газа, богатого пропиленом, изобутаном и бутенами; сравнительная легкость совмещения с другими процессами, например, с алкилированием, гидрокрекингом, гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией и т. д. Такой универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического крекинга в общем объёме переработки нефти.

В настоящее время сырьем каталитического крекинга служит вакуумный газойль — прямогонная фракция с пределами выкипания 350-500°С. Конец кипения определяется, в основном, содержанием металлов и коксуемостью сырья, которая не должна превышать 0,3%. Фракция подвергается предвариетльной гидроочистке для удаления сернистых соединений и снижения коксуемости. Также у ряда компаний (UOP, IFP) имеется ряд разработанных процессов каталитического крекинга тяжелых фракций — например, мазута (с коксуемостью до 6-8%). Так же в качестве сырья используют остаток гидрокрекинга, парафины с депарафинизации масел. Наиболее экзотическим сырьем является прямогонный мазут — технология миллисеконд, такая установка есть на Мозырьском НПЗ Белорусь.

До недавнего времени использовался аморфный шариковый катализатор. Представляет из себя шарики 3-5 мм с площадью поверхности 200 м?/гр.

4.6 Шариковый катализатор

В настоящее время используется цеолитсодержащий микросферический катализатор (размер частиц 60-80 мкм). Площадь поверхности 300-400 м?/гр. Он представляет собой крекирующий цеолитный компонент, нанесенный на аморфную алюмосиликатную матрицу. Содержание цеолита не превышает 30%. В качестве цеолита используется ультрастабильный цеолит Y, иногда с добавками цеолита ZSM-5 для увеличения выхода и октанового числа бензина. Ряд компаний при приготовлении катализатора также вводят в цеолит редкоземельные металлы. В катализаторе крекинга также содержатся добавки, уменьшающие истирание катализатора, а также промоторы дожига СО, образующегося в регенераторе при выжиге кокса, до СО2.

4.7 Микросферический катализатор

Различают реактора по организации процесса:

— Периодические (реактора Гудри). Через нагретый стационарный слой катализатора пропускают сырье и после того как он закоксуется реактор ставят на регенерацию;

— Непрерывной регенерации. Из реактора выводится закоксованный катализатор, с которого выжигается кокс в отдельном регенераторе и возвращается в реактор. При это после регенирации катализатор сильно нагрет, чего хватает для процесса крекинга, поэтому процесс каталитического крекинга не нуждает в подводе внешнего тепла.

Реактора непрерывной регенерации поразделяются:

— Реактора с движущимся слоем катализатора. Слой шарикового катализатора движется с верху вниз по трубовидному реактору на встречу поднимающемуся потоку сырья. При контакте происходит крекинг, катализатор через низ отправляется на регенерацию, продукты на разделение. Регенерация происходит аналогично, только в место сырья идет раскаленный воздух;

— Реактора с кипящим слоем катализатора. Микросферический катализатор витает в потоке сырья. По мере закоксовывания частицы катализатора тяжелеют и падают вниз. Далее катализатор выводится на регенерации, которая проходит также в кипящем слое, а продукты идут на разделение;

— Реактора с лифт-реактором. Катализатор вводится в трубу, по которой движется сырье. Далее смесь катализатора и продуктов крекинга разделяется кипяшем слоем см. предыдущий пункт. Время контакта секунды.;

На данный момент наиболее совершенными являются лифт-реактора. Так выход бензина на них составляет 48-51% с октановым числом 91/92 , тогда как у реакторов с кипящим слоем выход бензина 37% с октановым числом 90/91.

Газ каталитического крекинга наполовину состоит из непредельных углеводородов, в основном, пропилена и бутенов. Также присутствуют значительные количества изобутана. Благодаря этому бутан-бутиленовая фракция газа используется как сырье процесса алкилирования с целью получения высокооктанового бензина. Пропан-пропиленовая фракция используется для выделения пропилена для производства полипропилена. Ввиду большой суммарной мощности установок каталитического крекинга, доля пропилена, вырабатываемый в процессе, составляет до 15% от его общего производства. Сухой газ (водород, метан, этан, этилен) используется в качестве топлива в печах заводских установок.

В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с ОЧИ 88-91 пунктов. Кроме того, бензин содержит менее 1% бензола и 20-25% ароматических углеводородов, что дает возможность использовать его для приготовления бензинов согласно последних норм Евросоюза (Евро-4, Евро-5). Основной недостаток бензина каталитического крекинга — высокое содержание непредельных углеводородов (до 30%) и серы (0,1-0,5%), что очень плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов и потому не может применяться без смешения с другими бензиновыми фракциями.

Легким газойлем каталитического крекинга считается фракция 200-270°С (реже 200-320 или 200-350). В ней содержится большое количество ароматических углеводородов, что приводит к низкому цетановому числу (как правило, не выше 20-25). Кроме того, даже при условии предварительной гидроочистки сырья, в легком газойле содержится значительное количество сернистых соедниений (0,1-0,5%). Из-за этого легкий газойль не может использоваться в больших количествах для приготовления дизельного топлива. Рекомендуемое его содержание в дизельном топливе — до 20% (в случае, если в топливе имеется запас по содержанию серы и цетановому числу). Другое применение легкого газойля — снижение вязкости котельных топлив, судовое топливо и производство сажи.

Тяжелый газойль каталитического крекинга — это фракция, начинающая кипеть выше 270°С (реже 320,350). Из-за большого содержания полициклических ароматических углеводородов эта фракция (при определенном содержании серы) является прекрасным сырьем процесса коксования с получением высококачественного игольчатого кокса. При невозможности утилизировать фракцию этим путем, ее используют как компонент котельного топлива.

Термический крекинг, высокотемпературная переработка нефти и ее фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — легких моторных и котельных топлив, непредельных углеводородов, высоко ароматизированного сырья, кокса нефтяного.

Направление термического крекинга зависит от природы углеводородного сырья, его молекулярной массы и условий проведения процесса. Термический крекинг протекает в основном по цепному радикальному механизму с разрывом связей С—С в молекулах парафиновых (С5 и выше), нафтеновых, алкилароматических и высококипящих непредельных углеводородов нефтяного сырья и связи С—H в низкомолекулярных парафиновых и других углеводородах. Одновременно с разрывом связей происходят реакции полимеризации (непредельные и циклопарафиновые углеводороды) и конденсации (циклизации; непредельные, нафтено- и алкилароматические и другие углеводороды), приводящие к образованию смолисто-асфальтенового крекинг-остатка и кокса.

Важнейшими параметрами, определяющими направление и скорость протекания термического крекинга, являются температура, продолжительность и давление. Процесс начинает в заметной степени протекать при 300-350 °С и описывается кинетическим уравнением первого порядка. Температурная зависимость константы скорости подчиняется уравнению Аррениуса. Изменения давления влияют на состав продуктов процесса (например, на выход остаточных фракций и кокса) вследствие изменения скоростей и характера вторичных реакций полимеризации и конденсации, а также объема реакционной смеси.

economic-definition.com