Учебное пособие. Тортбаева Д Уч пособие. Учебное пособие для студентов специальностей 5В071300 Транспорт, транспортная техника и технологии
 Скачать 4.3 Mb.
|
В качестве примера следует указать на метод получения изооктана из изобутана и изобутилена:С4Н8 + С4Н10 > С8Н18изобутилен изобутан изооктан tкип = -7оС tкип = -12оС tкип = 99оС Изооктан и другие компоненты топлив, синтезированные из газообразных углеводородов, смешиваются с соответствующими фракциями, полученными крекингом, риформингом и разгонкой нефти. 1.5 Состав и получение масел Подавляющая масса смазочных материалов всех назначений готовится на базе продуктов переработки нефти. В частности, основными компонентами масел, смазок и некоторых специальных жидкостей, применяемых при эксплуатации автомобилей, являются жидкие минеральные масла, извлекаемые из мазута. Мазут охарактеризован как остаток от нефти после отбора из нее топлив для двигателей, т. е. по существу он представляет собой нефть, лишенную наиболее легких ее фракций. Поэтому получаемые из мазута масла, как и топлива для двигателей, в основном состоят из углеводородов. Однако углеводороды масел по сравнению с углеводородами бензинов и дизельных топлив имеют большую молекулярную массу (число атомов углерода в их молекулах колеблется от 20 до 50) В смазочных маслах, получаемых из мазута, кроме углеводородов, обязательно присутствуют нафтеновые кислоты, сернистые соединения и смолисто-асфальтовые вещества. По способу производства масла подразделяют на дистиллятные и остаточные. Первые получают разгонкой мазута, выделяя из него обычно не менее трех дистиллятов (рис. 5), содержащих углеводороды с температурами кипения в пределах 350—500° С. Чтобы предотвратить крекинг мазута, разгонку его ведут под вакуумом и при продувке водяным паром. Стрелкой, изображенной слева от температурной шкалы на рисунке 2, показано последовательное повышение температуры в процессе вакуумной разгонки, а двусторонними стрелками справа от шкалы отмечены ориентировочные пределы выкипания ряда дистиллятов, каждому из которых, если следовать сверху вниз, свойственно возрастание вязкости и плотности. Температурной шкале в пределах от t1° до t4° обычно соответствует интервал температур, равный 150-200° С. Что касается фактического значения t1°, то при вакуумной разгонке оно составляет примерно 150° С, но при этом благодаря вакууму и водяному пару из мазута интенсивно испаряются углеводороды с температурой кипения при атмосферном давлении порядка 350° С.  Рис.5. Принципиальная схема получения дистиллятных масел при вакуумной разгонке мазута Остаток от мазута после отбора из него наиболее вязкого масляного дистиллята называется гудроном. Он используется как топливо для котлов, для получения битумов высоковязких масел и для других целей. Отмеченные на рис. 5 масляные дистилляты не являются готовыми к употреблению маслами. Они содержат в своем составе избыточное количество нафтеновых кислот, смол, сернистых соединений и других веществ. Поэтому все без исключения масляные дистилляты подвергаются очистке (на рис. 2 изображена горизонтальными стрелками с надписью «Очистка»). Еще в 70-х годах XIX в. впервые для очистки нефтепродуктов начали применять концентрированную серную кислоту, которая сложным образом взаимодействует с разными составными частями топливных и масляных дистиллятов. В первую очередь, надо указать на ее способность растворять смолы и некоторые сернистые соединения. Наряду с этим она осмоляет олефины и растворяет образовавшиеся из них смолы. Для очистки нефтепродуктов применяют отбеливающие глины (земли). Тонко помолотые и специально обработанные они обладают сильно развитой поверхностью, на которой адсорбируются смолы, серная и органические кислоты и другие вещества. Операция очистки включает тщательное перемешивание (контактирование) порошкообразной глины с дистиллятом, выдержку полученной смеси в течение нужного срока при соответствующей температуре и пропускание ее через фильтр с целью отделения очищенного масла от отработанной глины. В результате контактной очистки в фильтрованном масле снижается содержание смол, поэтому оно по сравнению с исходным дистиллятом становится более светлым по окраске и в большей степени прозрачным (отсюда и название отбеливающие глины). Особенно ценным свойством отбеливающих глин является способность их адсорбировать на своей поверхности различные кислые продукты, благодаря чему отпадает необходимость в дополнительной операции в виде обработки раствором щелочи продуктов, прошедших очистку серной кислотой. При сернокислотной, контактной и комбинированной кислотно-контактной очистках из дистиллятов частично извлекаются смолы, кислые продукты и сернистые соединения, но практически не затрагиваются углеводороды, тогда как удаление некоторых из них существенно улучшает качество масел. В частности, извлечение из масляных дистиллятов полициклических углеводородов с короткими боковыми парафиновыми цепями позволяет получить масла с высокой химической стабильностью. Эта задача решается с помощью специальных селективных растворителей (фенол, фурфурол и др.), которые при смешении с дистиллятами преимущественно (избирательно) растворяют не только смолистые вещества, но также и нежелательные высокомолекулярные циклические углеводороды. Образовавшийся раствор, называемый экстрактным, при отставании собирается внизу в виде темного слоя, а над ним располагается более светлый слой, называемый рафии атом. После контактно-земельной доочистки рафината, предварительно освобожденного от остатка растворителя, получается глубокоочищенное масло, которое по сравнению с тем же дистиллятом, очищенным кислотно-контактным способом, будет более высококачественным. Остаточными маслами называются очищенные гудроны. Они содержат по сравнению с дистиллятами больше смолисто-асфальтовых веществ и высокоплавких углеводородов, поэтому их очистка производится последовательно несколькими способами. Большая часть товарных масел готовится либо смешением между собой только дистиллятных компонентов, либо с добавкой в такие смеси и остаточных масел. Несмотря на применение современных методов очистки, свойства получающихся масел не всегда полностью удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Чтобы обеспечить соответствие качества масел с непрерывно возрастающими требованиями к ним, в готовые масла вводят синтетические присадки, улучшающие одно или одновременно несколько свойств. 1.6 Состав, структура и получение консистентных смазок Наряду с жидкими маслами в технике находят применение еще мазеобразные смазочные материалы, называемые консистентными смазками или просто смазками. Большинство смазок содержит в своем составе 80—90% нефтяных или синтетических масел, в которые для придания им пластичности вводится 10—20% того или иного загустителя.В качестве загустителей наибольшее распространение получили мыла различных металлов (натриевое, кальциевое, литиевое и др.) и извлекаемые из нефти твердые углеводороды (парафин, церезин и их смеси). Производство мыльных загустителей в прошлом базировалось исключительно на растительных и частично на животных жирах, что иногда отмечалось в маркировке смазок словом «жировая». Затем было освоено окисление парафина с целью получения синтетических жирных кислот. Одновременно на базе этих кислот была отработана технология производства некоторых смазок, в маркировке которых в отличие от жировых добавляется буква «с», указывающая на то, что содержащееся в данной смазке мыло приготовлено из синтетических кислот.  Рис.6. Структура консистентной смазки Вся специфика свойства смазок связана с тем, что загуститель, (будучи равномерно распределенным в жидком масле, образует ажурный кристаллический каркас (структуру). Вид такого каркаса (при сильном увеличении в электронном микроскопе), показан на рисунке 3. Каркас, образованный любым загустителем, пронизывает весь объем масла и, сковывая подвижность последнего, сообщает всей системе необходимую пластичность. Кроме двух основных компонентов—минерального масла и загустителя, в смазках может содержаться еще вода (до 5%), графит (до 10% и более), стабилизаторы, и другие вещества. Контрольные вопросы 1. Наличие каких групп углеводородов, составляющих основу нефти, желательно в автомобильных бензинах и дизельных топливах? 2. Каковы достоинства и недостатки прямой перегонки нефти? 3. Применение каких крекинг-процессов наиболее эффективно для получения высокооктановых автомобильных бензинов? 4. Какие методы очистки применяются для снижения содержания в топливах и маслах кислородных, сернистых соединений и асфальто-смолистых веществ? 5.Какими направлениями занимается химмотология, как наука и как область практической деятельности? 6.Каким образом классифицируются автомобильные эксплуатационные материалы? 7. С чем связана специфика свойства смазок? 8. Опишите схему получения дистиллятных масел при вакуумной разгонке мазута 9.Получение бензинов крекинг-процессами 10.Получение бензинов риформингом 11. Получения важнейших топлив для двигателей при разгонке нефти 12. Химический состав нефти |