pdf.php@id=6125
.pdfсреда. Так, при низких концентрациях в бензоле и нафтали не (менее 2 и 16% соответственно) асфальтены находятся в молекулярном состоянии. При более высоких значениях концентрации в р-ре формируются ассоциаты, состоящие из множества молекул.
Все САВ отрицательно влияют на кач-во СМ (ухудшают цвет, увеличивают нагарообразование, понижают смазываю щую способность ит.д.) и подлежат удалению. В составе нефт. битумов они обладают рядом ценных техн. св-в и при дают им кач-ва, позволяющие широко использовать их. Гл. направления их использования: дорожные покрытия, гидро изоляционные мат-лы, строительство, произ-во кровельных изделий, битумно-асфапьтеновых лаков, пластиков, пеков, коксов, связующих для брикетирования углей, порошковых ионитов и др.
Металлоорганические соед. МОС в оси. сосредоточены
вгудроне, хотя нек-рая часть из-за их летучести переходит
вмасляные дистилляты. Оси. часть металлов (V, Ni, Fe, Си, Zn и др.) связана со смолами и асфальтенами. Знач. их часть
находится в нефт. остатках в виде метаплопорфириновых комплексов (напр., ванадилпорфирины и никельпорфирины).
Нефт. остатки, содерж. САВ и МОС, явл. трудноперерабатываемым сырьем для произв-ва МТ из-за повышенной их коксуемости и высокого содерж-я металлов, необратимо отравляющих кат-ры технол. процессов.
Лекция 4. Классификация нефтей, процессов их переработки и товарных нефтепродуктов
Классификация нефтей. Предложено множество науч. классификаций нефтей (хим., генетическая, технол. и др.), но до сих пор нет единой международной их классификации.
Хим. классификация. За ее основу принято преим. со- держ-е в нефти одного или нескольких классов углев-дов. Различают 6 типов нефтей: парафиновые, парафино-цик- лановые, цикпановые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические и ароматические.
Впарафиновых нефтях (типа узеньской, жетыбайской) все фр-и содержат знач. кол-во алканов: бензиновые — не менее 50 %, а масляные — 20 % и более. Кол-во асфальтенов
исмол исключительно мало.
Впарафино-циклановых нефтях и их фр-ях преобладают алканы и циклоалканы, содерж-е аренов и САВ мало. К ним относят бол-во нефтей Урало-Поволжья и Зап. Сибири.
Для цикпановых нефтей характерно высокое (до 60%
иболее) содерж-е циклоалканов во всех фр-ях. Они содержат min кол-во твердых парафинов, смол и асфальтенов. К циклановым относят нефти, добываемые в Баку (балаханская
исураханская) и на Эмбе (доссорская и макатская) и др.
Впарафино-нафтено-ароматических нефтях содержатся примерно в равных кол-вах углев-ды всех трех классов, твер дых парафинов не более 1,5%. Кол-во смол и асфальтенов достигает 10%.
Нафтено-ароматические нефти характ-ся преобладаю щим содерж-ем цикланов и аренов, особенно в тяж. фр-ях. Алканы содержатся в небольшом кол-ве только в легк. фр-ях. В состав этих нефтей входит ок. 15-20 % смол и асфальтенов.
Ароматические нефти характ-ся преобладанием аренов во всех фр-ях и высокой плотн. К ним относят прорвинскую в Казахстане и бугурусланскую в Татарстане.
Технол. классификация. Нефти подразделяют на:
1)3 класса (I—III) по содерж-ю серы в нефти (малосернис тые, сернистые и высокосернистые), а также в бензине (н. к. — 180 °С), в РТ (120-240 °С) и ДТ (240-350 °С);
2)3 типа по потенциальному содерж-ю фр-й, перегоняю щихся до 350 °С (TJ-T J);
3)4 группы по потенциальному содерж-ю базовых масел (МГ М4);
4)4 подгруппы по кач-ву базовых масел, оцениваемому ин дексом вязкости (И -И );
5)3 вида по содерж-ю парафинов (П -П ).
Из малопарафинистых нефтей вида III можно получать без ДП реактивные и зимние ДТ, а также дистил. базовые масла. Из парафинистых нефтей П2 без ДП можно получить РТ и лишь летнее ДТ. Из высокопарафинистых нефтей П3, содерж. более 6 % парафинов, даже летнее ДТ можно полу чить только после ДП.
Предварительную оценку потенциальных возможностей нефт. сырья можно осуществить по комплексу показателей, входящих в технол. классификацию нефтей. Однако этих показателей недостаточно для определения набора технол. процессов, асортимента и кач-ва нефтепр-тов, для составле ния мат. баланса установок, цехов и НПЗ в целом и т.д. Для этих целей в лабораториях науч.-иссл. институтов проводят тщательные иссл. по установлению всех требуемых для про ектных разработок показателей кач-ва исходного нефт. сырья, его узких фр-й, топливных и масляных компонентов, проме жуточного сырья для технол. процессов ит.д. Рез-ты этих иссл. представляют обычно в виде кривых зависимости НТК, плоти., ММ, содерж-я серы, низкотемпературных и вязкост ных св-в от ФС нефти (рис. 2.1), а также в форме таблиц с по казателями, характеризующими кач-во данной нефти, ее фр-й и компонентов нефтепр-тов. Справочный мат-л с подробными данными по физ.-хим. св-вам отеч. нефтей, имеющих пром. значение, приводится в многотомном издании «Нефти СССР»
(М.: Химия, 1971-1974).
Техн. классификация. Для оценки товарных кач-в подго товленных на промыслах нефтей в 2002 г. был разработан применительно к международным стандартам и принят новый ГОСТ России Р 51858-2002, в соответствии с к-рым (табл. 2.1) их подразделяют (классифицируют):
—по содерж-ю общей серы на четыре класса (1^1);
—по плотн. при 20 °С на пять типов (О—4);
по содерж-ю воды и хлористых солей на 3 группы (1-3); по содерж-ю серов-да и легк. меркаптанов на 3 вида (1-3).
и
Рис. 2.1. Характеристика неф ти и ее остатка
Кроме того, тип нефти, поставляемой на экспорт, опре деляется помимо плоти, при 15 °С дополнительно по след, показателям:
Выход фр-и в %, не менее . . |
• о э |
1э |
2э |
Зэ |
4э |
до t\ 200 ° С ............................. |
. 30 |
27 |
21 |
|
|
300 ° С ............................. |
. .52 |
47 |
42 |
— |
— |
400 ° С ............................. |
. .62 |
57 |
53 |
— |
— |
Массовая доля парафина, %, |
|
|
|
|
|
не более.................................... |
. 6,0 |
6,0 |
6,0 |
|
|
Условное обозначение марки нефти состоит из четырех цифр, соотв. обозначениям класса, типа, группы и вида неф ти. Напр., нефть марки 2,2Э,1,2 означает, что она сернистая, поставляется на экспорт, ср. плотн., по кач-ву промысловой подготовки соответствует 1 -й группе и по содерж-ю серов-да и легк. меркаптанов — 2-му виду.
Таблица 2.1 — Классификация и требования к качеству подготовленных на промыслах нефтей по ГОСТ Р 51858-2002
|
К л а с с |
М а с с о в а я д о л я с е р ы , %: |
|
д о 0 ,6 — м а л о с е р н и с т а я |
1 |
0 ,6 - 1 ,8 0 — с е р н и с т а я |
2 |
1 ,8 0 - 3 ,5 0 — в ы с о к о с е р н и с т а я |
3 |
б о л е е 3 ,5 0 — о с о б о в ы с о к о с е р н и с т а я |
4 |
П л отн . п р и 20°С , к г/м :
д о 8 3 0 — о с о б о л е гка я 83 0 , 1 - 8 5 0 ,0 — л е гка я 85 0 , 1 - 8 7 0 ,0 — с р е д н я я 87 0 , 1 -8 9 5 ,0 — тя ж е л а я
б о л е е 8 9 5 ,0 — б и т у м и н о з н а я М а с с о в а я д о л я во д ы , % , не б о л е е
К о н ц е н т р а ц и я х л о р и с т ы х с о л е й , м г /д м 3, н е б о л е е С о д е р ж а н и е м ех. п р и м е с е й , % м ае ., не б о л е е Д .н .п .:
кП а м м рт. ст.
М а с с о в а я д о л я ,% , не б о л е е :
се р о в - д а
ме т и л - и э т и л м е р к а п т а н о в
Тип |
Гр уп п а |
|
|
В и д |
|
|
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||
1 |
°(°э>
К 1 э )
2 (2 Э)
3 (3 Э)
4 (4 Э)
0 ,5 |
0 ,5 |
1,0 |
100 |
3 0 0 |
9 0 0 |
0 ,0 5 |
0 ,0 5 |
0 ,0 5 |
6 6 ,7 |
6 6 ,7 |
6 6 ,7 |
5 0 0 |
5 0 0 |
5 0 0 |
20 |
50 |
100 |
4 0 |
60 |
100 |
со
сд
Классификация процессов переработки нефти. Технол. процессы НПЗ принято классифицировать на след, две группы: физ. и хим.
1.Физ. (массообменными) процессами достигается разделе ние нефти на составляющие компоненты (топливные и мас ляные фр-и) без хим. превращений и удаление (извлечение) из фр-й нефти, нефт. остатков, масляных фр-й, г. кон-тов и га зов нежелательных компонентов (полициклических аренов, асфальтенов, тугоплавких парафинов), неуглев-дных соед.
Физ. процессы по типу массообмена можно подразделить на типы:
1.1.Гравитационные (ЭЛОУ).
1.2.Ректификационные (АТ, АВТ, ГФУ и др.).
1.3.Экстракционные (ДА, селективная очистка, ДП крис таллизацией).
1.4.Адсорбц. (ДП цеолитная, контактная очистка).
1.5.Абсорбционные (АГФУ, очистка от H2S, С 02).
2.В хим. процессах переработка нефт. сырья осуществляет ся путем хим. превращений с получением новых продуктов, не содержащихся в исходном сырье. Хим. процессы, при
меняемые на совр. НПЗ, по способу активации хим. р-ций подразделяют на:
2.1.Термические (термол.).
2.2.Катал.
Термические по типу протекающих хим. р-ций можно подразделить на:
2.1.1.Термодеструктивные (ТК, ВБ, коксование, пиро лиз, пекование, произ-во техн. углерода и др.).
2.1.2.Термоокислительные (произ-во битума, газифи
кация кокса, углей и др.).
В термодеструктивных процессах протекают преим. р-ции распада (кр-га) молекул сырья на низкомолекулярные, а также р-ции конденсации с обр-ем высокомолекулярных продуктов, напр. кокса, пека и др.
КП по типу кат-за можно классифицировать на след, типы:
2.2.1.Гетеролитические, протекающие по механизму к-тного кат-за (КК, ал-е, полимеризация, произ-во эфиров и др.);
2.2.2.Гомол., протекающие по механизму окислитель но-восстановительного (электронного) кат-за (ПВ
и синтез газов, метанола, элементной серы).
2.2.3Гидрокатал., протекающие по механизму бифунк ционального (сложного) кат-за (ГО, ГК, КР, ИЗ, гидродеар-я, ГДП и др.).
Классификация товарных нефтепродуктов. Нефтеперераб. пром-сть вырабатывает исключительно большой ас сортимент (более 500 наименований) газообразных, жидких и твердых нефтепр-тов. Требования к ним весьма разнооб разны и диктуются постоянно изменяющимися условиями применения или экспл. того или иного конкретного нефте- пр-та.
Поскольку требования как к объему произв-ва, так и к кач-ву товаров диктуют их потребители, то принято классифицировать нефтепр-ты по их назначению, т. е. по направлению их использования в отраслях народного хо зяйства.
В соответствии с этим различают:
1.МТ.
2.Энергетические топлива.
3.Нефт. масла.
4.Углеродные и вяжущие мат-лы.
5.Нефтехим. сырье.
6.Нефтепр-ты спец, назначения.
МГ в зависимости от принципа работы двигателей под
разделяют на:
1.1.Бензины (авиационные и автомобильные).
1.2.РТ.
1.3.ДТ.
Энергетические топлива подразделяют на:
2.1.Газотурбинные.
2.2.Котельные и судовые.
Нефт. масла подразделяют на смазочные и несмазоч ные.
Смазочные масла подразделяют на:
3.1.Моторные для поршневых и РД.
3.2.Трансмиссионные и осевые, предназначенные для смазки автомобильных и тракторных гипоидных
трансмиссий (зубчатых передач разл. типов) и шеек осей железнодорожных вагонов и тепловозов.
3.3.Индустриальные масла предназначены для смазки станков, машин и механизмов разл. пром. оборуд., работающих в разнообразных условиях и с различ ной скоростью и нагрузкой. По значению вязкости их подразделяют на легк. (швейное, сепараторное, вазелиновое, приборное, веретенное, велосит и др.), ср. (для ср. режимов скоростей и нагрузок) и тяж. (для смазки кранов, буровых установок, оборуд. мартенов ских печей, прокатных станов и др.).
3.4.Энергетические масла (турбинные, компрессорные и цилиндровые) — для смазки энергетических уста новок и машин, работающих в условиях нагрузки,
повышенной t и воздействия воды, пара и воздуха. Несмазочные (спец.) масла предназначены не для смаз ки, а для применения в кач-ве рабочих жидкостей в тормоз ных системах, в пароструйных насосах и гидравлических устр-вах, в трансформаторах, конд-торах, маслонаполнен ных электрокабелях в кач-ве электроизолирующей среды (трансформаторное, конд-торное, гидравлическое, вакуум ное), а также такие как вазелиновое, медицинское, парфю
мерное, смазочно-охлаждающие жид-сти и др.
Углеродные и вяжущие мат-лы включают:
4.1.Нефт. коксы.
4.2.Битумы.
4.3.Нефт. пеки (связующие, пропитывающие, брикетные, волокнообразующие и специальные).
Нефтехим. сырье. К этой группе можно отнести:
5.1.Арены (бензол, толуол, ксилолы, нафталин и др.).
5.2.Сырье для пиролиза (нефтезаводские и попутные нефт. газы, прямогонные бензиновые фр-и, алкенсодерж. газы и др.).
5.3.Парафины и церезины. Вырабатываются как жидкие (получаемые карбамидной и адсорбц. ДП нефт. дис тиллятов), так и твердые (получаемые при ДП масел). Жидкие парафины явл. сырьем для получения бел кововитаминных концентратов, синтет. жирных к-т и ПАВ.
Нефтепр-ты спец. назначения подразделяют на:
6.1.Термогазойль (сырье для произв-ва техн. углерода).
6.2.Консистентные смазки (антифрикционные, защитные и уплотнительные).
6.3.Осветительный керосин.
6.4.Присадки к топливам и маслам, деэ-ры.
6.5.Элементная сера.
6.6.В-д и др.
Темп 3
Основы химмотологии моторных топлив
Лекция 5. Классификация тепловых двигателей и моторных топлив. Принципы работы двигателей внутреннего сгорания
В потреблении нефтепр-тов более 50 % в наст. время при ходится на МТ. Так, ежегодно в мире потребляется более 1,5 млрд т МТ, сжигаемых в миллионах ДВС, установлен ных в автомобильных, ж.-д. и авиационных транспортных машинах, речных и морских судах, сельскохозяйственной, строительной, горнорудной и военной технике т. д. В наст. время и в перспективе возможностей для удовлетворения потребностей в топливах и смазочных маслах (ТСМ) за счет увеличения объемов нефтеперераб. (т. е. экстенсивного развития) практ. исчерпаны. Углубление и химизация пере работки нефти позволяет только частично, но не полностью, особенно в перспективе, peшить проблему обеспечения на родного хозяйства ТСМ. Для преодоления несоответствия между потребностями в ТСМ и возможностями нефтеперераб. необходимы совместные усилия пр. вс. производи телей как ТСМ, так и ДВС, а также их потребителей. Для peшения этой актуальной проблемы применимы след. три направления сбалансированного развития ТСМ и ДВС и их потребления:
1. |
Увеличение ресурсов ТСМ путем: |
— |
углубления и химизации переработки нефти; |
— |
оптимизации кач-ва ТСМ с целью расширения ресурсов |
|
и снижения фактического их расхода при экспл. ДВС. |
2. |
Снижение расхода ТСМ в ДВС путем: |
—дизелизации автомобильного парка;
—конструктивного усовершенствования ДВС и транспорт ной техники;
—экономичной экспл. ДВС, техники и рациональным при менением ТСМ.