А. Н. КартАшевич в. С. товСтыка а в. ГордееНКо топливо, СмАзочНые мАтериАлы
 Скачать 2.39 Mb.
|
Нефть и продукты ее переработки
 Нефть относится к группе горных осадочных пород вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. В каче- стве сырья для производства различных видов топлива и масел нефть обладает рядом неоспоримых преимуществ, прежде всего вы- сокой калорийностью (теплота сгорания нефти 43,7...46,2 МДж/кг), относительной простотой ее добычи, транспортирования и пере- работки. Среди других горючих ископаемых она имеет наивыс- шую теплотворную способность. Например, для подогрева котель- ной или другой установки нефти требуется значительно меньше, чем каменного угля.Все горючие породы принадлежат к особому семейству, полу- чившему название каустобиолитов (от греч. kaustos — горючий, bios — жизнь, lithos — камень, т.е. горючий органический камень). В химическом отношении нефть — сложная смесь углеводородов и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов: углерод (84...87 %); водород (12...14 %); кислород, азот, сера (1...2 %); содержание серы может дохо- дить до 3...5 %. В нефти выделяют следующие части: углеводородную, асфальто- смолистую, парафины, серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на зем- ную поверхность. Таким образом, нефть и нефтепродукты представляют собой достаточно сложные смеси углеводородов и их гетеропроизвод- ных. Анализ таких смесей с выделением индивидуальных соедине- ний требует много времени. Поэтому в технологических расчетах при определении качества сырья, продуктов нефтепереработки и нефтехимии часто пользуются данными технического анализа. Последний состоит в определении некоторых физико-химических и эксплуатационных свойств нефтепродуктов. С этой целью ис- пользуют методы, в комплексе дающие возможность характеризо- вать товарные свойства нефтепродуктов в различных условиях эксплуатации, связать их с составом анализируемых продуктов, дать рекомендации для наиболее рационального их применения. К таким методам относятся: химические, использующие классические приемы аналити- ческой химии; физические — определение плотности, вязкости, температу- ры плавления, замерзания и кипения, теплоты сгорания, молеку- лярной массы, а также некоторых условных показателей; физико-химические — колориметрия, потенциометрическое титрование, нефелометрия, рефрактометрия, спектроскопия, хро- матография; специальные испытания эксплуатационных свойств и со- става анализируемых продуктов (определение октанового и цета- нового числа моторных топлив, химической стабильности топлив и масел, коррозионной активности, температуры вспышки и вос- пламенения). Нефть представляет собой вязкую, маслянистую жидкость с характерным запахом. Цвет ее зависит от растворенных в ней смол: темно-бурый, буро-зеленоватый, а иногда светлый, почти бесцветный. На свету нефть слегка флуоресцирует. Под действием ультрафиолетового света нефть светится голубым или желто- бурым светом, это свойство используют при поиске нефти. В состав нефти входит около 425 углеводородов и 320 гетеро- соединений. Так как нефть представляет собой сложную смесь ин- дивидуальных углеводородов, то она не имеет определенных фи- зических констант, таких как температура кипения, температура застывания и др. В среднем относительная плотность нефти колеблется от 0,82 до 0,90, однако более 80 % доказанных мировых запасов нефти относится к тяжелому типу, характеризующемуся высокой плот- ностью и большим содержанием асфальтенов, металлов (ванадий, никель) и серы (ярегская — 0,936...0,959; вынгинская — 0,911; ка- раарнинская — 0,965). Имеется также нефть, плотность которой составляет 0,72...0,77 (марковская, скважина № 15 — 0,720; Север- ный Риштан — 0,770). Кинематическая вязкость нефти редко превышает 40...60 мм2/с при 20 С, что зависит от содержания в ней асфальтосмолистых веществ. В воде нефть не растворяется, поскольку она легче воды и образует на водной поверхности растекающиеся (до мономоле- кулярного слоя) пятна, а при интенсивном перемешивании обра- зует стойкие, медленно расслаивающиеся эмульсии. Содержание в нефти легких фракций сказывается на плотно- сти больше, чем содержание смол, так как различие в плотности между легкими и средними фракциями больше, чем между сред- ними фракциями и смолами. Так, нефть Советского месторожде- ния имеет плотность 0,8400; выход легких фракций (до 240 С) составляет 45 % (массовая доля), а остаток плотностью чуть боль- ше единицы — 14 %. Западно-сургутская нефть имеет плотность 0,8922; выход легких фракций 43 %, а тяжелого смолистого остат- ка с плотностью 0,9824 — 38 %. Молекулярная масса — важнейшая физико-химическая харак- теристика вещества. Для нефтепродуктов этот показатель особен- но важен, ибо дает среднее значение молекулярной массы веществ, входящих в состав той или иной фракции нефти. Молекулярная масса нефтепродуктов широко используется для расчетов аппара- туры нефтеперерабатывающих заводов — это один из важнейших показателей, позволяющих сделать заключение о составе нефте- продуктов. Молекулярная масса узких пятидесятиградусных фракций с одинаковыми пределами перегонки различных видов нефти име- ет достаточно близкие значения. При рассмотрении химических свойств нефти различают три вида ее состава: фракционный; групповой химический; элементный. При атмосферном давлении и повышении температуры из нефти последовательно испаряются различные индивидуальные углеводороды. Фракция— химическая составная часть нефти с одинаковыми химическими или физическими свойствами (тем- пературой кипения, плотностью, размерами), выделяемая при пе- регонке. В табл. 1.1 приведены интервалы температур, в которых выкипают общепринятые технологические фракции нефти. После отгона фракций, выкипающих при температуре до 350 С, остается вязкая темная жидкость, называемая мазутом. Температу- ра перегонки мазутных фракций выше, чем температура их терми- ческого разложения, т.е. разрыва молекул на части под действием температуры. Разделить мазут на фракции можно только при по- ниженном давлении (4...6 кПа). Этот процесс, называемый вакуум- ным, позволил получить из мазута соляровые фракции (С12–С20), дистиллятные смазочные масла (легкие, средние и тяжелые), в том числе и базовые масла для двигателей внутреннего сгорания, вазе- лин (С20–С50) и смесь твердых углеводородов — парафин (С19–С35). Таблица1.1 Фракционный состав нефти
|