48382

Хіммотологія. Курс лекцій

Конспект

Военное дело, НВП и гражданская оборона

Курс лекцій з дисципліни: Хіммотологія для студентів які навчаються за програмою підготовки офіцерів для проходження військової служби за контрактом кафедри військової підготовки ІваноФранківського національного технічного університету нафти і газу з напряму підготовки: В результаті вивчення блоку змістових модулів розділу Основи отримання та властивості пального студенти курсанти повинні знати: походження та властивості нафти склад нафти будову та властивості вуглеводнів основні процеси переробки та очистки нафти...

Украинкский

2013-12-09

1.35 MB

44 чел.

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ

Кафедра військової підготовки

ЗАТВЕРДЖУЮ

Начальник кафедри військової підготовки

полковник                   Ю.ВЯЗНІЦЕВ

“_______” ___________________  20__ р.

Курс лекцій з дисципліни: “Хіммотологія”

(для  студентів, які навчаються за програмою підготовки офіцерів для проходження військової служби за контрактом, кафедри військової підготовки Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу)

з напряму підготовки: 6.050304  "Нафтогазова справа"

зі спеціальності: "Газонафтопроводи і газонафтосховища"

зі спеціалізації:   "Забезпечення військ (сил) ракетним паливом, пальним і мастильними  матеріалами"

Розглянуто на засіданні кафедри

“____”_______________  20___ р.

протокол №_________________

Уточнено на засіданні ПМГ “____”______20__ р.,протокол №______

і допускається до використання в 20___/20___  навчальному році.

Начальник предметно-методичної групи:________________________

Уточнено на засіданні ПМГ “____”______20__р.,протокол №______

і допускається до використання в 20___/20___  навчальному році.

Начальник предметно-методичної групи:________________________

Уточнено на засіданні ПМГ “____”______20__р.,протокол №______

і допускається до використання в 20___/20___  навчальному році.

Начальник предметно-методичної групи:________________________

Уточнено на засіданні ПМГ “____”______20__р.,протокол №______

і допускається до використання в 20___/20___  навчальному році.

Начальник предметно-методичної групи:________________________

Уточнено на засіданні ПМГ “____”______20__р.,протокол №______

і допускається до використання в 20___/20___  навчальному році.

Начальник предметно-методичної групи:________________________

Івано-Франківськ

20__

ВСТУПНЕ ЗАНЯТТЯ. "ВВЕДЕННЯ В ДИСЦИПЛІНУ. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ХІМОТОЛОГІЇ"

  1.  Порядок вивчення дисципліни.
  2.  Документальне забезпечення та основні скорочення хіммотології
  3.  Поняття про хіммотологію та її завдання.

  1.  Порядок вивчення дисципліни.

Дисципліна "Хіммотологія" викладається для студентів, які навчаються за програмою підготовки офіцерів для проходження військової служби за контрактом

з напряму підготовки: 6.050304  "Нафтогазова справа";

зі спеціальності: "Газонафтопроводи і газонафтосховища"

зі спеціалізації:   "Забезпечення військ (сил) ракетним паливом, пальним і мастильними  матеріалами".

Дисципліна відіграє провідну роль у формуванні вмінь і навичок військового фахівця з експлуатації техніки, зберігання та застосування пально-мастильних матеріалів і технічних рідин та оцінки їх якості.

Вивчення дисципліни ґрунтується на теоретичних положеннях та знаннях, які були отримані студентами (курсантами) під час вивчення загальнонаукових та загальних інженерних дисциплін (фізики, загальної хімії, теплотехніки та термодинаміки, гідравліки та гідроприводів, теорії машин і механізмів, механіки машин). В свою чергу, дисципліна "Хіммотологія" забезпечує підготовку студентів (курсантів) до вивчення дисциплін: “Технічні засоби служби пального“, “Забезпечення військ пально-мастильними матеріалами“, “Військові склади пального“, “Експлуатація складів пального“.

Згідно з навчальною програмою підготовки військових фахівців служби забезпечення пальним та мастильними матеріалами дисципліна вивчається в V-му семестрі, та на її вивчення відводиться 180 годин (5 кредитів), з яких 112 годин під керівництвом викладача та 68 годин індивідуальної та самостійної роботи студента. Робоча програма дисципліни включає 4 блоки змістових модулів (розділи), які охоплюють 12 змістових модулів (тем):

Блок змістових модулів №1 "Основи одержання та властивості пального";

  1.  змістовий модуль 1 "Основи одержання та класифікація нафтопродуктів";
  2.  змістовий модуль 2 "Фізико-хімічні та експлуатаційні властивості пального";

Блок змістових модулів №2 "Основи одержання та властивості пального";

  1.  змістовий модуль 3 "Бензини";
  2.  змістовий модуль 4 "Дизельні палива";
  3.  змістовий модуль 5 "Палива для реактивних двигунів";
  4.  змістовий модуль 6 "Спеціальні, котельні та альтернативні палива";

Блок змістових модулів №3 "Мастильні матеріали та технічні рідини для військової техніки";

  1.  змістовий модуль 7 "Мастильні матеріали та технічні рідини для військової техніки";
  2.  змістовий модуль 8 "Антифрикційні оливи";
  3.  змістовий модуль 9 "Пластичні мастила";
  4.  змістовий модуль 10 "Технічні рідини";

Блок змістових модулів №4 "Застосування та контроль якості пально-мастильних матеріалів у Збройних Силах України";

  1.  змістовий модуль 11 "Застосування пально-мастильних матеріалів на військовій техніці";
  2.  змістовий модуль 12 "Контроль якості пально-мастильних матеріалів".

Формування умінь та знань військового фахівця за кваліфікаційними ознаками відбувається під час вивчення блоків змістових модулів дисципліни.

В  результаті вивчення блоку змістових модулів (розділу) "Основи отримання та властивості пального" студенти (курсанти) повинні знати: походження та властивості нафти, склад нафти, будову та властивості вуглеводнів, основні процеси переробки та очистки нафти, взаємозв’язок між хімотологічними процеси, які протікають в двигунах та експлуатаційними властивостями пально-мастильних матеріалів, показники якості товарних нафтопродуктів.

В  результаті вивчення блоку змістових модулів (розділу) "Пальне для двигунів військової техніки" студенти, курсанти повинні знати:  основи виробництва, марки та застосування пального на військовій техніці, фізико-хімічні та експлуатаційні властивості пального, методи та прилади для визначення їхніх показників якості, а також уміти оцінювати якісний стан пального.

В  результаті вивчення блоку змістових модулів (розділу) "Мастильні матеріали та технічні рідини для військової техніки" студенти, курсанти повинні знати:  основи виробництва, основні марки та застосування мастильних матеріалів та технічних рідин на військовій техніці, їх фізико-хімічні та експлуатаційні властивості, методи та прилади для визначення їхніх показників якості, а також уміти оцінювати якісний стан мастильних матеріалів та технічних рідин.

В  результаті вивчення блоку змістових модулів (розділу) "Застосування та контроль якості пально-мастильних матеріалів у ЗС України" студенти повинні знати:  методику складання хіммотологічних карт на об’єкти військової техніки, основні та дублюючі марки пально-мастильних матеріалів та технічних рідин, що застосовуються на військовій техніці, взаємозамінність марок пально-мастильних матеріалів вітчизняного та закордонного виробництва, організацію контролю якості пально-мастильних матеріалів та технічних рідин у ЗС України, особливості контролю якості у видах ЗС України, методику відновлення якості пально-мастильних матеріалів, організацію контролю якості пально-мастильних матеріалів у польових умовах, характеристику та можливості польових засобів контролю якості пально-мастильних матеріалів.

Основними формами проведення занять з навчальної дисципліни "Хіммотологія" є лекційні, групові, практичні та лабораторні заняття, які проводяться в спеціалізованій аудиторії, в навчальній лабораторії контролю якості пально-мастильних матеріалів та на відкритих навчальних майданчиках технічних засобів служби пального.

Оцінювання успішності навчання студентів (курсантів) з навчальної дисципліни "Хіммотологія" здійснюється у відповідності до положення "Про рейтингову систему оцінювання успішності навчання та визначення рейтингу курсантів, які навчаються на кафедрі військової підготовки Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу" за 100-бальною шкалою.

Під час вивчення  змістових модулів може проводитись поточний контроль методом тестування, письмового опитування або усного захисту лабораторних робіт. Варіанти тестових завдання формуються з  питань, що охоплюють матеріал окремого заняття або цілого змістового модуля. Тестове завдання складається з 10 питань різної складності, які обираються за допомогою комп’ютерної програми з  завчасно створеного банку тестових завдань.

Формування тесту для підсумкового контролю (за блок змістових модулів) проводиться аналогічним чином, збільшується тільки загальна кількість тестових завдань та визначається конкретна кількість тестових завдань з кожного модуля, який входить до блоку змістових модулів. Протягом семестру проводиться 4 структурних контрольні роботи, після вивчення  кожного блоку змістових модулів.

Вивчення дисципліни закінчується здачею диференційованого заліку з виставленням оцінки. Тест для заліку формується з тестових завдань, що забезпечують перевірку знань студентів (курсантів) за матеріалом всіх блоків змістових модулів. Кількість тестових завдань у тесті підсумкового (рубіжного) контролю визначається викладачем, але повинна бути не менше 25-30 завдань.

Для успішного засвоєння навчального матеріалу дисципліни студентам слід використовувати навчальні посібники та електронні навчальні курси лекцій.

Основна література:

  1.  Керівництво по контролю якості пального у Збройних Силах України – введене в дію Наказом Заступника Міністра оборони України – начальника Тилу Збройних Сил України від 23.01.1997 року №1.
  2.  Інструкція щодо поводження з отруйними технічними рідинами у Збройних Силах України – введена в дію Наказом Заступника Міністра оборони України – начальника Тилу Збройних Сил України від 02.07.1994 року №7.
  3.  Норми витрати пального, масел, мастил і спеціальних рідин при експлуатації, ремонті та консервації військової техніки й озброєння ЗС України – введені в дію Наказом Міністра оборони України від 06.01.99 року №01.
  4.  Наказ Заступника Міністра оборони України – начальника Тилу Збройних Сил України №24-94р. “Про введення в дію керівництва щодо поводження з етиловим спиртом”.
  5.  Інструкція щодо поводження з гальмівними рідинами – затверджена начальником Головного управління ракетного палива та пального Тилу Збройних Сил України від 09.06.1997 року.
  6.  Гаєва Л.І, Гордійчук М.В. Використання експлуатаційних метеріалів і економія паливно-енергетичних ресурсів; Навчальний посібник. – Івано-Франківськ: Факел, 2001. – 274 с.
  7.  Лабораторний практикум з курсу “Використання експлуатаційних матеріалів і економія паливно-енергетичних ресурсів”. Гаєва Л.І. Гордійчук  М.В., Івано-Франківськ: Факел, 2001. – 110 с.
  8.  Лісафін В.П., Лісафін Д.В. Проектування та експлуатація складів нафти та нафтопродуктів: Підручник. – Івано-Франківськ: Факел, 2006. – 597 с.
  9.  Гуреев А.А., Фукс И.Г., Лашхи В.Л. Химммотология. – М.: Химия,      1986 г. – 368 с.
  10.  Применение горючего на военной технике / под ред Гулина Е.И. – М.: ВИ, 1989г. – 432 с.
  11.  Шпак О.Г. Нафта і нафтопродукти. – К.: Ясон-К, 2000. – 370 с.
  12.  Бойченко С.В. Раціональне використання вуглеводневих палив / Національний авіаційний ун- т. – К. : НАУ, 2001. – 216 с.
  13.  Гулин Е.И., Бедрик Б.Г.  Горючее и смазочные  материалы  для военной техники.   – Л.: 1975. -200с.
  14.  Електронний лабораторний практикум

Додаткова література:

  1.  Методичні рекомендації для виконання лабораторних робіт з курсу "Застусування пально-мастильних матеріалів", - КВП ІФНТУНГ, 2004.
  2.  Резников М.Е.  Топлива  и  смазочные материалы для  летательных аппаратов.       – М.: ВИ, 1973. - 230с.
  3.  Папок К.К. Химмотология топлив и смазочных масел,  – М.:ВИМО ,  1980.
  4.  Товарные нефтепродукты, свойства и применение. Справочник. Изд. 2-е, пер. и доп. Под ред. В.М. Школьникова. – М.:Химия, 1978
  5.  Нефтепродукты. Методы испытаний. Часть 1., М.: Издательство стандартов, 1977.
  6.  Учебник лаборанта склада горючего. – М.: ВИ, 1972.
  7.  В.В. Ваванов, В.В.Вайншток, А.А. Гуреев. Автомобильные пластичные смазки. – М.: Транспорт, 1986. – 144 с.
  8.  Кириченко Н.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учеб. пособие для сред. проф. образования. – М.: Издательский центр "Академия", 2003. – 208 с.
  9.  Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное пособие. Лабораторный практикум, М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. – 208 с.
  10.  Колосюк Д.С., Зеркалов Д.В. Експлуатаційні матеріали: Підручник. – К.: Основа, 2003 – 200с.  

  1.  Документальне забезпечення та основні скорочення хіммотології

Бойова готовність Збройних сил та їх здатність виконувати в найкоротші терміни поставлені завдання напряму залежить від укомплектованості та технічної оснащеності військ. Бойові машини та допоміжна техніка, які є на озброєнні в Збройних силах України вимагають застосування якісних та високоефективних сортів пального, мастильних матеріалів, спеціальних технічних рідин та компонентів ракетного палива.

Фізико-хімічні та експлуатаційні властивості пально-мастильних матеріалів, їх якісний стан та методи досліджень, порядок їх зберігання, транспортування та застосування на військовій техніці повинні відповідати вимогам керівних документів, державних стандартів та технічних умов, основними з яких є:

  1.  Керівництво по контролю якості пального у Збройних Силах України – введене в дію Наказом Заступника Міністра оборони України – начальника Тилу Збройних Сил України від 23.01.1997 року №1.
  2.  Інструкція щодо поводження з отруйними технічними рідинами у Збройних Силах України – введена в дію Наказом Заступника Міністра оборони України – начальника Тилу Збройних Сил України від 02.07.1994 року №7.
  3.  Норми витрати пального, масел, мастил і спеціальних рідин при експлуатації, ремонті та консервації військової техніки й озброєння ЗС України – введені в дію Наказом Міністра оборони України від 06.01.99 року №01.
  4.  Наказ Заступника Міністра оборони України – начальника Тилу Збройних Сил України №24-94р. “Про введення в дію керівництва щодо поводження з етиловим спиртом”.
  5.  Інструкція щодо поводження з гальмівними рідинами – затверджена начальником Головного управління ракетного палива та пального Тилу Збройних Сил України від 09.06.1997 року.
  6.  ДСТУ 4063-2001 Бензини моторні;
  7.  ТУ У 00149943.501-1998 Автомобільні бензини з підвищеним кінцем кипіння;
  8.  ГСТУ 320.00149943.015-2000 Бензини моторні сумішеві;
  9.  ГСТУ 320.00149943.007-1997 Палива для реактивних двигунів марки РТ;
  10.   ГСТУ 320.00149943.011-1999 Палива для реактивних двигунів марки ТС-1;
  11.  ДСТУ 3868-1999 Палива для дизельних двигунів
  12.  ДСТУ 4058-2001 Паливо нафтове. Мазут.;
  13.  ГОСТ 17479.1-1985 Система позначень та класифікація моторних олив;
  14.  ГОСТ 17479.2-1985 Система позначень та класифікація трансмісійних олив;
  15.  ДСТУ ГОСТ 33 – 2003 Нафтопродукти. Метод визначення кінематичної в’язкості.
  16.  ГОСТ-1756 (ASTM D323, ISO 3007-99) Метод визначення тиску насичених парів
  17.  ГОСТ 2177 – 1999 Нафтопродукти. Метод визначення фракційного складу.
  18.  ГОСТ 4333-87 Метод визначення температури спалаху та займання у відкритому тиглі.
  19.  ГОСТ 6356-75 (СТ СЕВ 1495-79,  ІСО 2719-73) Метод визначення температури спалаху в закритому тиглі.

Крім вище зазначених керівних документів та стандартів, будуть використовуватись й інші документи, до яких ми будемо звертатись під час вивчення конкретних тем дисципліни.

В керівних документах та літературі часто зустрічаються скорочення та абревіатура, яка буде використовуватись нами при вивчені дисципліни:

АБ – автомобільний бензин;

ГТД – газо-турбінний двигун;

ДВЗ – двигун внутрішнього згорання;

ДП – паливо для дизельних двигунів;

ЗСУ – Збройні сили України;

КРП – компоненти ракетного палива ( ракетний окислювач та ракетне пальне)

КЯ ПММ – контроль якості  пально-мастильних матеріалів;

МО – моторні оливи;

ОТР – отруйно-технічна рідина;

ПЗС – період затримки самозаймання;

ПМ – пластичні мастила

ПММ – пально-мастильні матеріали;

ПРД – паливо для реактивних двигунів;

СР – спеціальні рідини ( рідини для гідравлічних систем, гальмівні, охолоджуючі, амортизаційні рвдини);

ТЗСП – технічні засоби служби пального.

  1.  Поняття про хіммотологію та її завдання

Розвиток техніки та машинобудування у більшості випадків призводить до зростанню витрати пального, олив, мастил  та спеціальних рідин. У зв’язку з цим питання раціонального використання пального як у народному господарстві, так і у Збройних Силах набули виключно важливого значення.

Для Збройних Сил – раціональне використання пально-мастильних матеріалів (ПММ) – це задача особливої важливості.

Нова техніка пред‘являє нові вимоги і до якості пально-мастильних матеріалів; з‘являється необхідність в нових високоефективних сортах пального, олив, мастил та технічних рідин. В свою чергу зростає важливість раціонального та економного використання ПММ в двигунах та механізмах. Всіма цими задачами займається хіммотологія.

Хіммотологія - наука, розвиток якої проходить  на перетині таких наук як хімія, технологія переробки нафти, теплотехніка, машинознавство та економіка. Назва цього наукового направлення утворена при скорочені трьох слів: хімія + мотор + логія, які і відображають головний напрям в хіммотології – раціональне використання палив та олив в двигунах.

Предметом дисципліни "Хіммотологія" є вивчення  властивостей, складу та застосування пального, мастильних матеріалів і спеціальних технічних рідин на військовій техніці, вивчення взаємних впливу властивостей пально-мастильних матеріалів та основних хіммотологічних процесів, що відбуваються в двигунах, механізмах, засобах зберігання та транспортування.

Науковою основою дисципліни є фізичні та хімічні закони та основи технічних наук.

Рішення хіммотологічних проблем дозволить досягти значних успіхів в таких важливих напрямках - підвищення надійності та довговічності роботи техніки, зниження питомої витрати рідких палив та олив, створення умов для збільшення їх ресурсів, уніфікацію сортів ПММ та скорочення їх асортименту.

Відмічені вище обставини сприяли розвитку  та встановлення хімотології, як нової галузі знань, покликаної вивчати широкий круг питань теоретичного та практичного значення в наступних трьох основних напрямках, кожен з яких охоплює декілька проблем:

1. Оптимізація якості палив та мастильних матеріалів:

  1.  дослідження комплексу фізико-хімічних процесів, які протікають в двигунах та машинах при використанні ПММ, з метою розробки шляхів керування цими процесами та виявлення взаємних зв’язків між якістю ПММ та надійністю роботи двигунів;
  2.  оцінка та обґрунтування вимог до якості ПММ, які застосовуються в різних умовах застосування;
  3.  визначення і техніко-економічне обґрунтування оптимального рівня експлуатаційних властивостей ПММ;
  4.  розробка та випробовування альтернативних видів палив та синтетичних мастильних матеріалів з покращеними експлуатаційними властивостями та більш широкими сировинними ресурсами;
  5.  розробка та випробовування нових видів присадок, добавок та компонентів, а також інших методів покращення експлуатаційних властивостей та розширення ресурсу ПММ.

2. Підвищення ефективності використання палив та мастильних матеріалів;

  1.  розробка та наукове обґрунтування норм витрати та міроприємства з економії ПММ в умовах експлуатації двигунів, машин та механізмів;
  2.  забезпечення збереження якості ПММ в процесі транспортування та зберігання;
  3.  складання та обґрунтування хіммотологічних карт на різні види техніки;
  4.  класифікація та маркування ПММ;
  5.  уніфікація та сортів та марок ПММ;
  6.  забезпечення взаємозамінності вітчизняних та закордонних ПММ;
  7.  розробка методів відновлення якості некондиційних та відпрацьованих ПММ;

3. Створення та удосконалення систем та методів оцінки якості палив та мастильних матеріалів;

  1.  розробка та удосконалення методів оцінки експлуатаційних властивостей ПММ;
  2.  створення та обґрунтування комплексів методів кваліфікаційної оцінки якості ПММ;
  3.  визначення відповідності між даними лабораторних випробовувань та  властивостями ПММ в експлуатації;
  4.  удосконалення стандартів та технічних умов на ПММ та методи їх випробовувань.

Основною задачею хімотології в майбутньому залишається створення наукових основ та практичних рекомендацій з економії паливо-енергетичних ресурсів, з забезпечення двигунів машин та механізмів високоякісними ПММ з широким сировинним ресурсом.

РОЗДІЛ 1: "ОСНОВИ ОДЕРЖАННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ ПАЛЬНОГО"

ТЕМА 1: "ОСНОВИ ОДЕРЖАННЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ НАФТОПРОДУКТІВ"

ЗАНЯТТЯ 1/1: "НАФТА І НАФТОПРОДУКТИ"

  1.  Склад  та властивості нафти.
  2.  Основні властивості  вуглеводневих та гетероорганічних з’єднань, які входять в склад нафти і впливають на якість нафтопродуктів.

  1.  Склад  та властивості нафти.

Нафта давно відома людству - як запалювальна речовина у військові справі, як зв’язуючи матеріал у будівництві тощо. Однак таке застосування нафти мало епізодичний характер і зовсім не відображало всієї можливості і дійсну значимість її для людства. Навіть дещо більш-менш серйозна промислова розробка (видобуток  і переробка) нафти, яка почалась з 18 століття з метою одержання освітлювального гасу, не змінили відношення до неї.

Корінні зміни у відношенні до нафти пов’язані з винаходом теплових машин – котлів і двигунів внутрішнього згорання. У зв’язку з цим можна згадати головні винаходи минулих століть.

В 70-х роках ХІХ сторіччя винайдено форсунку, яка вирішила проблему ефективного зпалювання важкого нафтового пального у лотках (винахідники - Шпаковський і Шухов).

У 80-х роках  ХІХ сторіччя винайдено бензиновий  двигун внутрішнього згорання.

У 1893 році в Німеччині запропонований двигун, який працював на вугільному пилу(прототип дизеля).

У 1899 році Берінклер представив заявку на безкомпресорний двигун. Спалахування паливної суміші в цьому двигуні відбувалось від стиску. Це по суті є сучасний “дизель”.

Таким чином розвиток “нафтової справи” пов’язано головним чином з прогресом в галузі машинобудування. Це відноситься і до тієї, не менш важливої сторони використання нафти, що стосується олив. Використання нафти для виробництва високоякісних змащувальних матеріалів в кінці XIX – початку XX сторіччя стало значною подією в розвитку “нафтової справи” і зробило величезний вплив на процес машинобудування.

Сучасна роль нафти в техніці визначається двома аспектами:

  1.  нафта як джерело хімічної енергії;
  2.  нафта як сировина для виробництва пально-мастильних матеріалів.

Не дивлячись на інтенсивність розвитку атомної енергетики, широкого застосування гідроенергії, кам’яного вугілля і газу, частка нафти залишається дуже високою (44%). Ще більша частка нафти в енергії, що використовується в транспорті – більше 63%. Провідне положення нафти в світовій енергосистемі зберігається і зараз.

На виробництво змащувальних матеріалів витрачається значно менше нафти, ніж на виробництво пального. Але важко уявити сучасне і перспективне машинобудування без змащувальних матеріалів нафтового походження.

Нафта потрібна для задоволення багатьох потреб людства. Вже зараз з нафти одержують більше 50 тисяч найменувань продуктів: розчинники і барвники, миючі засоби і синтетичне волокно, пластмасу і харчовий білок.

Однак запаси нафти у надрах землі обмежені (320-1000 млрд. тон за різними оцінками) і головне, що запаси не відновлюються. Не випадково застосовуються всі можливості, щоб вже зараз розробляти та максимально впроваджувати альтернативні види палив, такі як гази, сланці, біопалива  та синтетичні матеріали.

Нафта – це рідкий горючий матеріал, який є основним джерелом отримання нафтопродуктів. За зовнішнім виглядом нафта це – в’язка, масляниста, горюча рідина з характерним запахом. Колір нафти залежить від розчинених в ній солей та може змінюватись від темно-бурого до майже безбарвного. Густина нафти в залежності від родовища коливається від 770 кг/м3 до 880 кг/м3. Кінетична в’язкість більшості нафт за температури 20оС рідко перевищує (40-60)*10-6м2/с.

Основа нафти складається з вуглеводнів та в невеликих кількостях зі з’єднань сірки, кисню, азоту і деяких металів (ванадію, нікелю, заліза, кальцію та інших).

Прийнято розрізняти елементарний, фракційний та груповий склади нафти.

Елементарний склад визначає які хімічні елементи і у якому співвідношенні містяться в нафті.

Нафта з різних покладів відрізняється за хімічним складом, але в загальному елементарний склад нафти можна характеризувати наступними співвідношеннями: вуглець – 82-87%, водень – 11-15%, сірка – 0,1-7,0%, азот – до 2,2%, кисень – до 1,5%.

В нафті міститься багато інших елементів, однак у зв’язку із малою концентрацією вони не спричинюють помітного впливу на якість пального. Більше суттєве значення має хімічний склад нафти. Однак, складність його встановлення обумовила дещо формальний підхід до виявлення ролі окремих складових, тому виділяють та вивчають групи речовин, що подібні по хімічним властивостям і об’єднані гомологічними ознаками. Ми  розглянемо груповий склад нафти, але тільки з точки зору, яку вони відіграють як компоненти пального.

Фракційний склад є одним із найважливіших показників якості нафти.

Фракційний склад визначається при лабораторній перегонці з використанням методу поступового випаровування, в процесі якого при  підвищенні температури з нафти послідовно відганяють частини – фракції, що відрізняються одна від одної границями википання. Кожна з фракцій характеризується температурами початку і кінця кипіння.

Фракції, що википають до 350 °С, відбирають при тиску, що дещо перевищує атмосферний, і називають світлими дистилятами (фракціями). Назви фракціям привласнюються залежно від напрямку їхнього подальшого використання. В основному при атмосферній перегонці одержують світлі дистилятні фракції з межами википання: від температури початку кипіння до 140 °С  – бензинову фракцію; від 140 °С до 180 °С – лігроїнову фракцію; від 140 °С до 240 °С ( або від 180 °С до 240 °С) – гасову фракцію; від 180 °С до 350 °С (або від 220 °С до 350 °С, або від 240°С до 350 °С) – дизельну фракцію (легкий або атмосферний газойль, соляровий дистилят).

Фракція, що википає вище 350 °С, є залишком після відгонки світлих дистилятів і називається мазутом. В залежності від природи залишку та фізико-хімічних властивостей його використовують в якості палива для котельних установок або як сировину для подальшої переробки. В залежності від подальшого напрямку переробки нафти, з залишку прямої перегонки одержують наступні фракції:

а) палива, що википають за температури:

  1.  від 350 °С до 500 °С – вакуумний газойль (вакуумний дистилят);
  2.  понад 500 °С – вакуумний залишок (гудрон).

б) оливи, що википають за температури:

  1.  від 300 °С до 400 °С (від 350 °С до 420 °С) – легка оливна фракція (трансформаторний дистилят);
  2.  від 400 °С до 450 °С (від 420 °С до 490 °С) – середня оливна фракція (машинний дистилят);
  3.  від 450 °С до 490 °С – важка оливна фракція (циліндровий дистилят);
  4.  понад 490 °С – гудрон.

в) мазут і отримані з нього фракції – темні дистиляти.

Рисунок 1 – Межі википання нафтових палив.

При одній і тій самій температурі можуть википати вуглеводні, які мають різний груповий склад. Таким чином, в склад фракції можуть входити вуглеводні різних груп.

Нафта різних родовищ може помітно відрізнятися за фракційним складом, вмістом світлих і темних фракцій.

При прямій перегонці нафти  залежно від її складу, можна отримати приблизно від 10 % до 15 % бензину, від 15 % до 20 % реактивного палива або гасу, від 15% до 20  % дизельного палива та приблизно 50 % мазуту.

Груповий склад визначається хімічними групами вуглеводнів, що входять до складу нафти, і які характеризуються певними співвідношенням і структурою з’єднань атомів вуглецю і водню.

Усього з нафти виділено та ідентифіковано понад 500 індивідуальних хімічних сполук – вуглеводневих та гетероорганічних.

Основну частину нафти складають вуглеводні, різні за своїм складом, будовою та властивостями. Вони можуть знаходитись в газоподібному, рідкому та твердому стані.

Склад молекул вуглеводнів визначає їх фізичні та хімічні властивості.

Хімічні групи (гомологічні ряди) вуглеводнів характеризуються, насамперед, кількісним співвідношенням атомів вуглецю та водню, яке виражається загальною формулою групи.

 

  1.  Основні властивості  вуглеводневих та гетероорганічних з’єднань, які входять в склад нафти і впливають на якість нафтопродуктів

Вуглеводні, які містяться в нафті, за співвідношенням атомів вуглецю та зв’язками між ними поділяються на парафінові або насичені, ненасичені нафтенові та ароматичні.

Вуглеводні, у яких атоми вуглецю з’єднані між собою одинарними зв’язками у вигляді прямого ланцюжка або ланцюжка з розгалуженнями, називають парафіновими або насиченими (ізооктан, гептан).

Вуглеводні такої самої будови як парафінові, але з подвійними або потрійними зв’язками, називаються ненасиченими (етилен, ацетилен), тобто до них можна приєднати атоми водню.

Вуглеводні, в яких атоми вуглецю з’єднані одинарним зв’язком і утворюють кільце, називають нафтеновими (циклопентан, циклогексан).

Вуглеводні, у яких в молекулі шість атомів вуглецю з’єднані в кільце (бензольне кільце) одинарними та подвійними зв’язками, називають ароматичними (бензол, толуол).

Вуглеводневу частину нафти складають наступні групи вуглеводнів.

Розглянемо основні групи вуглеводнів, що містяться в нафті та продуктах її переробки:

Алкани (парафінові вуглеводні) є насиченими вуглеводнями (у них відсутні подвійні зв’язки)  із загальною хімічною формулою CnH2n+2 ( де n – число атомів вуглецю). Вони є однією з основних складових нафти і концентруються, в основному, в нафтових газах та бензино-гасових фракціях, а в оливних дистилятах їх зміст різко зменшується. Це пояснююється тим, що вміст алканів зменшується з збільшенням молекулярної маси фракції і температури кінця її кипіння. Кількість алкані у нафті залежить від родовища і складає від 25% до 30%.

У залежності від кількості атомів вуглецю в молекуклі за кімнатної температури алкани існують в трьох агрегатних станах:

  1.  якщо в молекулі алкану від одного до чотирьох атомів вуглець (CH4C4H10) – алкани мають газоподібний стан і зріджуються за температури 0оС і нижче;
  2.  якщо в молекулі алкану від п’яти до шістнадцяти атомів вуглець (C5H16C16H34) – алкани мають рідкий стан і киплять в температурному інтервалі від 65оС до 300оС;
  3.   якщо в молекулі алкану понад шістнадцяти атомів вуглець (C17H36) – алкани мають твердий стан, плавляться за температури від 90оС до 150оС і киплять за температури понад 260оС.

За своєю структурою алкани бувають нормальними та ізомерними (ізоалканами). Структура нормальних алканів представлена нерозгалуженим ланцюжком атомів вуглецю, вільні валентності якого зайняті воднем (рис.2).

  Метан (СН4)  Пропан (С3Н8)

  

                     Рисунок 2.– Структура алканів.

Якщо  ланцюжок атомів вуглецю має одне чи декілька розгалужень, структура називається ізомерною, а алкани з такою структурою називають ізоалканами (рис. 3). Загальна формула при цьому зберігається (CnH2n+2). Ізомерна структура алканів істотно впливає на їх фізичні та хімічні властивості.

               Нормальний бутан (С4Н10)        Ізобутан (С4Н10)

                     Рисунок 3.– Структура ізоалканів.

З газоподібних алканів одержують найлегший газовий бензин, який використовують як добавку до товарних бензинів. Також алкани ряду від С1 до С4 використовують, в якості газоподібного палива (стиснутий та зріджений газ). Рідкі вуглеводні ряду від С5 до С10 та всі їх багаточисельні ізомери попадають при розгонці в бензиновий дистилят. Алкани володіють низькою детонаційною стійкістю та високим рівнем самозаймистості, тому їх вміст у товарних бензинах є обмеженим. Тверді високоплавкі алкани, які виділяють з нафти, мають велике практичне значення (парафіни та церезини використовуються в електро-, радіотехнічній, паперовій, хімічній, шкіряній, парфумерній промисловості). З іншої сторони, наявність твердих вуглеводнів в дизельних паливах, мастильних та спеціальних оливах є неприпустимим, через те, що вони підвищують температуру застигання та зменшують їх рухливість при низьких температурах.

Вуглеводні нормальної будови викликають порушення в роботі поршневого карбюраторного двигуна, але в певних концентраціях вони покращують експлуатаційні властивості реактивних і дизельних палив, а також змащувальних олив. Ізомерні алканові вуглеводні є бажаним компонентом бензинів.

У продуктах переробки нафти, особливо в бензинах термічного крекінгу, міститься значна кількість ненасичених вуглеводнів – алкенів та алкадієнів (олефінів і диолефінів).

Алкени (олефіни) мають загальну хімічну формулу СnН2n. Вони відрізняються від алканів наявністю одного подвійного зв’язку між атомами вуглецю (рисунок 4). Подвійний зв'язок з його здатністю до легкого розриву обумовлює малу хімічну стабільність алкенів. Вони легко вступають у реакцію приєднання, що є причиною їх швидкого окислення й окисної полімеризації. Цим обумовлюється недостатня окисна стабільність бензинів термічного крекінгу, у яких вміст ненасичених вуглеводнів досягає 40 %.

Алкени, так само як і алкани, мають нормальні й ізомерні структури, причому ізоалкени більш різноманітні, ніж ізоалкани, тому що змінюють свої властивості в залежності не тільки від розташування і кількості бічних ланцюгів, але і від місця подвійного зв'язку.

       Нормальний бутен 1 (С4Н8)               Нормальний бутен 2 (С4Н8)

             Ізобутен (С4Н8)

Рисунок 4. – Структура алкенів

Алкадієни (диолефіни) із загальною формулою СnН2n-2 мають два подвійні зв'язки, і це викликає ще більшу їхню нестабільність і реакційну здатність, ніж у алкенів.

Алкени й алкадієни є ненасиченими вуглеводнями тому вони легко полімеризуються й утворюють смоли.. Їхня присутність у паливах вкрай небажана через їх малу стабільність і здатність до легкого розриву подвійних зв’язків, що призводить до скорочення термінів можливого зберігання палив.

Циклоалкани (нафтени) із загальною формулою СnН2n також є насиченими вуглеводнями і мають циклічну структуру (рисунок 5). Циклічні вуглеводні складають значну частку в нафті і її продуктах. Вони надають пальному і оливам високі експлуатаційні властивості.

Усі зв'язки вуглецю і водню насичені, тому нафтенові вуглеводні мають стійкі властивості. У порівнянні з алканами нафтени мають більш високу густину, меншу пружність парів і кращу розчинювальну здатність. В легких фракціях нафти є переважно вуглеводні які мають п’ять або шість атомів вуглецю.

             Циклопентан (С5Н10)             Циклогексан (С6Н12)

Рисунок 5. – Структура циклоалканів

За загальним вмістом циклічні вуглеводні переважають решту класів вуглеводнів. Вміст нафтенів у різних нафтах складає від 25 % до 75 %, а в окремих фракціях деяких нафт – до 80 %. Нафтени містяться у всіх фракціях нафти, і зі збільшенням молекулярної маси і температури кінця кипіння фракції кількість їх у ній зростає.

За своїми хімічними властивостями нафтени подібні до алканів, за детонаційною стійкістю та займистістю займають, як і алкани ізомерної структури, проміжне місце між алканами нормальної будови та аренами.

Вуглеводні, в яких у молекулі шість атомів вуглецю з’єднані в кільце (бензольне кільце) одинарними та подвійними зв’язками, називають аренами (ароматичними вуглеводнями). Структура деяких аренів показана на рисунку 6.

           

       бензол (С6Н6)                    толуол (С6Н5СН3)           мета-ксилол(С6Н4(СН3)2)

Рисунок 6. – Структура аренів 

Ароматичні вуглеводні покращують якість бензинів, але велика їх кількість в реактивних та дизельних паливах погіршує їх якість. В складі масел бажаним компонентом є моно циклічні ароматичні вуглеводні

Ароматичні вуглеводні поділяють на моноарени (бензол та його гомологи СnH2n-6) і поліарени (СnH2n-12, СnH2n-18, СnH2n-24).

Подвійні зв’язки аренів стійкі і не розриваються навіть при впливі азотної і сірчаної кислот, коли відбувається реакція заміщення одного з атомів водню (а не реакція приєднання). Розриву подвійних зв’язків в аренів можна домогтися тільки за високої температури та у присутності каталізаторів.

Загальний вміст аренів у нафтах відносно невеликий.  У бензинових фракціях їхній вміст звичайно лежить в межах від 5 % до 25 % і залежить від родовища нафти. У більш важких фракціях вміст аренів може досягати 35 %.

Арени володіють високою детонаційною стійкістю (високими октановими числами) та низькою самозаймистістю Тому їх наявність у бензинах є бажаною, а наявність у великих кількостях у дизельних паливах є небажаною (погіршується процес згорання палива в двигуні). Поліциклічні ароматичні вуглеводні з короткими бічними ланцюгами, які попадають при розгонці нафти в оливні фракції, повинні бути видалені в процесі очищення, через те, що їх присутність може негативно впливати на експлуатаційні властивості товарних олив.

Індивідуальні ароматичні вуглеводні, які спеціально виділяють з нафти в процесі її переробки, такі як бензол, толуол, етилбензол, ксилоли, нафталін є, окрім того, цінною сировиною для процесів нафтохімічного та органічного синтезу при виробництві синтетичних каучуків, пластичних мас, синтетичних волокон, вибухових, лако-фарбних та фармацевтичних речовин.

Гетерогенні сполуки у нафті представлені сполуками кисню, азоту, сірки.

Сполуки кисню, що містяться в нафті, представлені нафтеновими та карбоновими кислотами, ефірами, фенолами, спиртами, альдегідами та іншими речовинами. Переважно з ними пов’язані відкладення у двигунах, оскільки внаслідок різного роду реакцій утворюються високомолекулярні сполуки – смоли. Крім того сполуки кисню здатні утворювати кислоти, які викликають корозію кольорових металів.

Сполуки азоту в технічному відношенні вважаються нешкідливими. Вони представлені амінами, нітрилами та нітроз’єднаннями і визначають, в основному, інтенсивність зафарбування нафти та нафтопродуктів (внаслідок утворення смол), а також імовірність забруднення навколишнього середовища оксидами азоту при згоранні в двигунах.

Сполуки сірки поділяються на активні (сірка, сірководень, меркаптани) та пасивні (дисульфіди і сульфіди, тиофени, тиофани).

Цей розподіл обумовлений їх активністю по відношенню до металу. Перші викликають корозію при прямому контакті нафтопродукту з металом (рідинна корозія). Другі стають агресивними тільки після згорання – внаслідок утворення оксиду сірки (газова корозія) та сірчаної кислоти (електролітична корозія).

Експлуатаційне значення цих речовин можна показати наступним прикладом: із збільшенням сірки в паливі на 0,1 % збільшує зношення двигуна, якщо не вжити заходів, у півтора –два рази. Потужний пароплавний дизель при роботі на сірчистому паливі виробляє за добу декілька тон сірчаної кислоти. Вони сприяють також нагароутворенню.

Домішки, що містяться в нафтах, впливають на якість одержуваних з неї нафтопродуктів. Сучасні методи переробки нафти дозволяють цілком звільнити нафту від домішок і, у першу чергу, від особливо шкідливих, таких, як сірка та її з’єднання, нафтові смоли і ряд інших. Однак, варто враховувати, що очищення нафти або отриманих із неї продуктів пов’язано із значними витратами енергії, реактивів, часу і робочої сили, а деякі способи очищення – і з втратою певної кількості цінних продуктів та забрудненням навколишнього середовища.

Необхідно відзначити два важливих моменти:

Вміст сполук – домішок для пального завжди шкідливий, а для олив вони можуть відігравати позитивну роль, оскільки в певних умовах покращують механізм змащування.

Під час переробки нафти більшість сполук сірки, кисню, азоту концентруються у важких залишкових фракціях: по дистилятних фракціям розташовуються відносно рівномірно та в значно менших кількостях (10 – 15 %).

ЗАНЯТТЯ 1/2 "ПІДГОТОВКА НАФТИ ДО ПЕРЕРОБКИ"

  1.  Збір та підготовка нафти на промислах. стабілізація нафти.
  2.   Зневоднення та знесолення нафти

  1.  Збір та підготовка нафти на промислах. Стабілізація нафти

Нафта, яку видобувають із земних надр, містить, як правило, супутній газ, воду, мінеральні солі, різні механічні домішки. На кожну тонну видобутої нафти припадає приблизно 50-100 м3 нафтового (супутнього) газу та 200-300 кг води, яка містить розчинені солі.

Перед транспортуванням та подачею нафти на переробку газ повинен бути відділений від нафти. Видалення газу від нафти проводиться з допомогою сепарації та стабілізації. Нафта також піддається очистці від механічних домішок, обезводненню та частковому обезсиленню.

 Системи збору і транспорту нафти. В умовах нафтового пласту, при високому тиску гази розчинені в нафті. При підйомі нафти на земну поверхню тиск паде та розчинений газ виділяється. Важливо в цей момент його вловити. Існують різні системи промислового збору та транспортування нафти, які відрізняються умовами переміщення нафти та газу та схемою відділення газу від нафти.

На рис.1 наведена схема самоплинної системи збору нафти, яка в основному використовується на Близькосхідних та Середньоазійських родовищах.

Рисунок 1. Схема самоточного збору нафти та газу на нафтовому промислі

І – нафта з свердловини; ІІ – газ на газопереробний завод; ІІІ – нафта на нафтозбірні пункти; IV – нафта на НПЗ

С-1 – сепаратор, Е-1 – резервуар.

 

Газо-нафтова суміш з свердловини надходить в індивідуальну замірну сепараційну установку С-1, де здійснюється перша ступінь сепарації нафти від газу.

Сепарація – процес відділення води, газу та механічних домішок від нафтогазової суміші. Сепарація здійснюється в декілька ступенів на промислах у спеціальних апаратах – вертикальних та горизонтальних сепараторах.

Сепаратор – апарат, в який під великим тиском надходить газонафтова суміш, де за рахунок різкого зменшення швидкості потоку відокремлюється та відводиться від суміші: вода – з нижніх секцій, газ – через верхній патрубок.

Газ по газозбірним колекторам передається для подальшої переробки на газопереробні заводи. До колектора підключається до ста і більше свердловин одного або декількох сусідніх нафтових родовищ.

Нафта та вода з мірника Е-1 за рахунок різниці рівнів поступає на збірний пункт, де встановлено два-три резервуари. З резервуарів нафта та вода насосом перекачуються на установки підготовки нафти для обезсолення та обезводнення.

Дана схема відрізняється простотою, але не забезпечує повноти збору попутнього газу. Після одноступеневої сепарації в нафті залишається до 40-50% попутнього газу. Цей газ потрапляє разом з нафтою в мірники  та резервуари нафтозбірних пунктів, та в значній мірі скидається в атмосферу.

Більш ефективні системи високо напірного герметизованого нафтозбору з багатоступеневою сепарацією газу (рис. 2).

Рисунок 2. Схема герметизованого  збору нафти та газу на нафтовому промислі

І – нафта з свердловини; ІІ – газ на газопереробний завод; ІІІ – нафта на нафтозбірні пункти; IV – нафта на НПЗ

С-1, С-2 – сепаратори; Е-1,Е-2 – резервуари; А-1 – автоматизована групова замірна установка;  А-2 – автоматизована установка здачі товарної нафти; Н-1,Н-2,Н-3 – насоси.

Нафта, газ та вода з свердловини, під власним тиском направляються в групову замірну установку А-1, а далі в сепаратори першого ступеню С-1. Перша ступінь відділення нафти від газу здійснюється при тиску 0,6 – 0,7 МПа, достатньому для безкомпресорної подачі газу на газопереробний завод.

З С-1 нафта під власним тиском, або з допомогою насосів Н-1 транспортується до центрального збірного пункту. Там за рахунок подальшого пониження тиску проводиться друга (а за потреби і третя) ступінь сепарації газу від нафти. Газ з сепараторів другої та третьої ступені подається на газопереробний завод під власним тиском або з допомогою компресорів, а нафта – в резервуари установок підготовки.

 Стабілізація нафти. Навіть після багатоступеневої промислової сепарації в нафті залишається велика кількість вуглеводів С1 – С4 більша частина яких може бути втрачена при перекачуванні, зберіганні та транспортуванні нафти. Разом з газами втрачаються цінні легкі бензинові фракції.

Щоб ліквідувати втрати газу та легких бензинових фракцій, запобігти забрудненню повітря, вловити цінні газоподібні компоненти, необхідно максимально виділити вуглеводні С1С4 з нафти перед тим, як відправити її на нафтопереробні заводи. Це завдання вирішується на установках стабілізації нафти (рис. 3), які переважно знаходяться поблизу  місць її видобутку.

Рисунок  3 – Схема установки  стабілізації  нафти

І – нестабільна  нафта;  ІІ – стабільна нафта;  ІІІ – не сконденсований  газ; ІV – газовий  конденсат.

Сировина, яка поступає з промислових установок підготовки, проходить через теплообмінник Т-1, де підігрівається вже стабілізованою нафтою, та парові підігрівачі Т-2. Підігріта нафта поступає в ректифікаційну колону-стабілізатор К-1. Легкі вуглеводи, які виходять з верху стабілізатора, конденсуються в конденсаторі-холодильнику ХК-1 і потрапляють в ємкість Е-1. З верху стабілізатора виходять вуглеводи від С1 до С5 включно. У ХК-1 конденсується не весь продукт, який виходить з верха К-1, через це в Е-1 виникає розділення суміші, яка поступає з конденсатора на газ та рідину.

Газ з Е-1 направляється в паливну систему або на газопереробний завод. Рідинний продукт – газовий конденсат частково повертається в К-1 в якості конденсату, а балансова кількість виходить із стабілізаційної установки та передається в центральні газофракційні установки (ЦГФУ). Газофракційні установки входять до складу великих нафтохімічних комбінатів і призначені для розподілу газового конденсату декількох стабілізаційних установок на індивідуальні вуглеводи.

З низу стабілізатора виходить стабільна нафта, яка віддає своє тепло сировині, яка подається в теплообмінник Т-1 і доохолоджується в холодильнику. Необхідне для ректифікації тепло підводиться в нижню частину стабілізаційної колони через трубчату піч. Вміст газу   (вуглеводів С1 – С4) в стабільній нафті складає 0,8 – 1,5%.

2. Зневоднення та знесолення нафти

Нафту завжди супроводжує пластова вода. В цих водах розчинені солі, перш за все це хлориди, бікарбонати натрію, кальцію, магнію, рідше карбонати та сульфати. Вміст солей в цих водах коливається в широких межах, від незначних до 30%.

Наявність в нафті, яка потрапляє на переробку, води та солей шкідливо виявляється на роботі нафтопереробних заводів. При великому вмісті води підвищується тиск в апаратурі установок перегонки нафти, знижується їх продуктивність, витрачається зайве тепло на підігрів та випаровування води.

Ще більш негативною дією володіють хлориди. Вони відкладаються в трубах теплообмінників та печей, що призводить до необхідності частої очистки труб, понижує коефіцієнт теплопередачі. Солі, особливо кальцію та магнію, гідролізуються з утворенням соляної кислоти навіть при низьких температурах. Під дією соляної кислоти проходить руйнування (корозія) металу апаратури технологічних установок. Накінець, солі, нокипичуються в залишкових нафтопродуктах – мазуті і гудроні, погіршуючи їх якість.

Виходячи з цього, перед тим, як подати нафту на переробку, її необхідно відділити від води та солі. Їх видаляють безпосередньо після підняття нафти з земних надр (на промислі) та на НПЗ. Існують два типи технологічних процесів видалення води і солі – зневоднення та знесолення. В основі двох процесів лежить руйнування нафтових емульсій. Однак при зневодненні руйнуються природні емульсії, ті які утворились в результаті інтенсивного перемішування нафти з буровою водою. Зневоднення проводиться на промислах та є разом  з відокремленням газу від нафти першим етапом підготовки нафти до транспортування та переробки.

При знесоленні зневоднену нафту змішують з прісною водою, створюючи штучну емульсію, яка потім руйнується. Знесолення нафти проводиться на промислах та на НПЗ.

Нафтові емульсії. Нафта і вода взаємно погано розчиняються, тому відділення основної маси води від нафти простим відстоюванням не складає великих труднощів, якщо при видобутку не утворилась водно-нафтова емульсія. Перероблювати обводнену емульсовану нафту не можна. Навіть якщо емульсія не утворилась, то невелика кількість води все ж залишається в нафті в розчиненому вигляді. А разом з водою в нафту потрапляють мінеральні солі, котрі викликають корозію нафтоперегонної апаратури.

Емульсією називається така система двох взаємно нерозчинених або не зовсім розчинених рідин, в яких одна утримується в іншій у зваженому стані у вигляді великої кількості мікроскопічних краплин (глобул). Рідина, в якій знаходяться глобули, називається дисперсним середовищем, а друга рідина, яка розчиняється в дисперсному середовищі – дисперсна фаза.

Нафтові емульсії частіше всього являють собою емульсії типу вода в нафті, в яких дисперсним середовищем є нафта, а дисперсною фазою – вода. Така емульсія гідрофобна: у воді вона спливає, а у бензині чи інших розчинниках рівномірно розподіляється.

Рідше зустрічаються емульсії типу нафти у воді, дисперсним середовищем якої є вода. Така емульсія гідрофільна: у воді вона рівномірно розподіляється, а у бензині – тоне.

Речовини, що сприяють утворенню і стабілізації емульсії, називають емульгаторами. Ними є такі полярні речовини нафти, як смоли, асфальти, асфальтогенні кислоти та їх ангідріди, солі нафтових кислот, а також інші неорганічні домішки.

Характер емульсії залежить від властивостей емульготора. У сирій нафті звичайно утворюється гідрофобні емульсії типу вода а нафті, тому що емульгаторами в цьому випадку є смоли. Вони добре розчиняються в нафті і не розчиняються у воді. Смоли, адсорбуючись на поверхні поділу нафта-вода, потрапляють в поверхневий шар збокунафти і утворюють мічнц оболонку довкола частинок води.

Способи руйнування нафтових емульсій. Механізм руйнування нафтових емульсій складається з декількох стадій:

  1.  зіткнення глобул (часток) води,
  2.  злиття глобул у більш великі краплі,
  3.  випадання крапель.

Для того, щоб зруйнувати емульсії, в промисловій практиці застосовують такі процеси:

  1.  механічні – фільтрування, ультразвукова обробка.
  2.  термічні – підігрів і відстоювання нафти від води, промивка гарячою водою.
  3.  електричні – обробка в електричному полі змінного і постійного струму.
  4.  хімічні – обробка різними деемульгаторами.

Дія деемульгаторів – поверхнево-активних речовин  (ПАР) – послаблює структурно-механічну міцність шарів, що обволікують краплі води. В якості деемульгаторів використовують різноманітні ПАР, але механізм їх дії  на емульсії досить складний і мало вивчений. За характером поведінки у водних розчинах деемульгатори поділяються на іоноактивні і неіоногенні. Перші в розчинах дисоціюють на катіони і аніони, другі іонів не утворюють. Найкращою деемульгуючою дією володіють неіоногенні речовини.

На нафтопереробних заводах і промислових устаткуваннях підготовки нафти використовують вітчизняні неіоногенні деемульгатори ОЖК (оксиетиловані жирні кислоти), ОП-10, проксамін, та імпортні – дисольван, прогаліт та ін. Перевага ОЖК в порівнянні з іншими деемульгаторами в тому, що у ОЖК добрий біологічний розпад: при попаданні у водойми він на 50-75% розпадається, в той час як інші деемульгатори такою здатністю не володіють.

Зневоднення нафти.

Найпростіший засіб видалення вади з нафти на промислах – термохімічне обезводнення при атмосферному тиску. До нафти додають деемульгатор, після чого вона підігрівається і подається в резервуар для відстоювання. При такій обробці нафти можливі великі втрати легких нафтопродуктів під час відстоювання в негерметичних резервуарах.

Ці недоліки усуваються при термохімічному відстоюванні під тиском (рис. 4).

Рисунок 4. – Схема установки термохімічного зневоднення нафти під тиском

І – сира нафта, ІІ –зневоднена нафта, ІІІ – вода.

Сиру нафту, звільнену від газу, забирають з резервуару Е-1 насосом Н-1 і перекачують через тепообмінник Т-1 і паровий підігрівач Т-2 в термовідстійник Е-3. Перед поступленням на насос, в нафту вводять деемульгатор, що надходить з Е-2. В термовідстійнику під тиском біля 1,5 МПа нафта знаходиться на протязі 1-3 год. Обезводнена нафта через теплообмінник Т-1 прямує в резервуар Е-4. В резервуарі нафта додатково відділяється від води.

Відстояна вода скидується в нафтопастку Е-5, а потім закачується в свердловину А-1. Частина стічної води, що видалена з термовідстійника, повертається на прийом сировинного насоса для того, щоб повторна використати деемульготор, що знаходиться в стічній воді. Нафта з пастки знову подається на зневоднення.

Знесолення нафти. При зневодненні на промислових установках підготовки, склад води в нафті знижується до 0,5-1,0%, одночасно відбувається видалення значної кількості солі. Однак більшість нафти потребує додаткового знесолення, яке проводять на промислових і НПЗ. Для видалення солей з нафти використовують спосіб, що поєднує термохімічне відстоювання і обробку емульсії в електричному полі установки електрознесолення (ЕЛЗС) (рисунок 5).

Рисунок 5. – Схема  установки  електрообезсолювання  нафти

І.-сира нафта; ІІ.-деемульгатор;  ІІІ.-луг;  ІV.-свіжа вода;  V.-обезсолена  нафта;  VІ.-стічна  вода.

Нафта, до якої введено промивочну воду , деемульгатор і луг, насосом Н-1 прокачується через теплообмінник Т-1 і паропідігрівач Т-2 в електродегідратор першого ступеня Є-1. Тут виділяється основна маса води і солі (вміст їх знижується в 8-10 раз). На деяких установках ЕЛЗС перед Є-1 знаходиться термохімічна ступінь. З Є-1 нафта надходить в електродегідратор другого ступеня Є-2 для вторинної обробки. Перед Є-2 до нафти знову попадає вода. Загальна витрата води на обезсолення складає 10% від нафти, що підлягає знесоленню. На деяких устаткуваннях свіжа вода потрапляє тільки на другий ступінь знесолення, а перед першою ступеню з нафтою змішують промивні води другого ступеня.

Знесолена нафта з Є-2 проходить через теплдообмінник Т-1, холодильник і подається в резервуари обезсоленої нафти. Вода, яка відділена а електродегідраторах, прямує в нафтовідділювач Е-1 для додаткового відстою. Виловлена нафта повертається на прийом сировинного насоса, а вода вкидується в промислову каналізацію і подається для очищення.

Головним апаратом устаткування ЕЛЗС є – електродегідратор – ємність, обладнана електродами, до яких підведений змінний струм високої напруги. В експлуатації на промислових і заводських установках ЕЛЗС використовують електродегідратори різних конструкцій: вертикальні, кульові, горизонтальні.

Режим знесолення. Температура і тиск процесу знесолення багато в чому зумовлені конструкцією апарата. Велике значення мають властивості знесоленої нафти. Легкі нафти з низькою в’язкістю, які не утворють стійких емульсій, знесолюються при 80-100˚С, але для більшості нафт оптимальною вважається температура 120-130˚С. Слід взяти до уваги, що підвищення температури знесолення збільшує електричну провідність і силу струму, погіршує умови роботи ізоляторів.

Важливе значення має рівномірна подача до нафти деемульгатора. Витрата деемульгатора до НПЗ коливається від 10 до 30 г/т і залежить від стійкості утвореної емульсії води і нафти. Промисловість випускає деемульгатори у вигляді розчинів в органічних розчинниках, з яких перед застосуванням готують 1-5% водні розчини.

Іноді до нафти також додають луг, який необхідний для припинення корозії у випадку знаходження в нафті вільного сірководню, а також для нейтралізації неорганічних кислот, що потрапили до нафти внаслідок кислотної обробки свердловини. В якості промивочної води застосовується свіжа річкова вода, паровий конденсат і вода з системи водопостачання. Перед подачею до нафти воду підігрівають.

Глибоке знесолення нафти дозволяє значно збільшити роботу установок переробки нафти, зменшити витрату металу на заміну обладнання, зменшити енергетичні витрати.

На промислових знесолюючих установках з нафти виділяються найбільш великі глобули емульсії. При перекачках та зберіганні нафти водно-нафтова емульсія додатково стабілізується і її важко руйнувати, що ускладнює рішення проблеми знесолення нафти на нафтопереробних заводах.

Висновок

Сьогоднішнє  заняття було  присвячено  розгляду  такої  важливої  проблеми,  як  підготовка  нафти  до  подальшої  переробки  на  НПЗ.  Було  розглянуто  такі  важливі  моменти,  як  стабілізація  нафти,  її  обезводнення  та  обезсолення.

Значним  резервом  зниження  собівартості  підготовки  нафти  до  переробки  на  НПЗ  являється  об’єднання  установок  знесолення  та  зневоднення  нафти.  При  комбінуванні  теплота  продуктів,  які  відходять  при  перегонці  використовується  для  підігріву  нафти  перед  знесоленням.

ЗАНЯТТЯ 1/3 "ПРОЦЕСИ ПЕРВИННОЇ ПЕРЕРОБКИ НАФТИ. ТЕРМІЧНІ ТА ТЕРМО-КАТАЛІТИЧНІ ПРОЦЕСИ ПЕРЕРОБКИ НАФТИ"

  1.  Процеси дистиляції та ректифікації. Атмосферно-вакуумна перегонка нафти.
  2.  Термічний крекінг, коксування та піроліз нафтових фракцій.
  3.  Термокаталітичний крекінг, риформінг та ізомеризація нафтових фракцій

  1.  Процеси дистиляції та ректифікації. Атмосферно-вакуумна перегонка нафти.

Нафта, як вже було сказано, представляє собою надзвичайно складну суміш взаємно розчинних органічних речовин. Розділити її повністю на складові компоненти практично неможливо, але цього для промислового застосування нафтопродуктів і не вимагається. На практиці нафту ділять на фракції, які відрізняються  по межах википання. Такий розділ проводиться на установках первинної перегонки нафти з застосуванням процесів дистиляції та ректифікації.

Первинна перегонка – перший технологічний процесс переробки нафти. Установки первинної перегонки є на кожному НПЗ.

До первинної переробки відносяться пряма (атмосферна) та вторинна (атмосферно-вакумна) перегонка.

Суть прямої перегонки нафти полягає в розділенні нафти на складові елементи (фракції), які в подальшому використовують як сировину для подальшої переробки або в якості товарних нафтопродуктів. При прямій та вторинній перегонці первісний хімічний склад нафти не змінюється, тому первинну переробку ще називають не деструктивною.

Первинну перегонки нафти здійснюють на трубчастих установках при атмосферному тиску та під вакуумом. При  перегонці нафти на трубчастих установках, які працюють при атмосферному тиску, з нафти виділяють світлі дистиляти – бензиновий, гасовий, дизельний. Залишком від перегонки при атмосферному тиску є мазут – фракція, яка переганяється за температури 330оС і вище.

Рисунок 1. – Принципова схема прямої перегонки нафти із застосуванням рактифікації.

Основними процесами первинної перегонки нафти є дистиляція та ректифікація.

Дистиляція. Дистиляцією або перегонкою називається процес розділення суміші взаємно розчинних рідин на фракції, які відрізняються по температурах кипіння як одна від одної, так і від вихідної суміші. При перегонці суміш нагрівається до кипіння і частково випаровується. Пари, які отримуються при кипінні, відбираються і конденсуються. Перегонкою отримують дистилят (сконденсовані фракції, що випаровуються) та залишок, які відрізняються за складом від вихідної  суміші.

Перегонка може бути здійснена однократним, багатокрптним або поступовим випаровуванням.

При однократному випаровуванні, протягом всього періоду нагрівання суміші продуктів, утворені пари не відводяться з системи а залишаються в контакті з рідиною. Після того, як подача тепла припиняється, вся парорідинна суміш відводиться в сепаратор. Тут пари, що утворились, в один прийом (одноразово) відділяються від рідини.

При багатократній перегонці процес розділення фаз проводиться в декілька прийомів. Багатократне випаровування складається з одноразових випаровувань, які повторюються декілька раз. Спочатку проводиться відділення парів від рідини, а потім на другому ступені, рідка фаза, яка залишилась при відділені парів в першій ступені знову випаровується.

При поступовому випаровуванні, пари по мірі їх утворення, неперервно відводяться з перегінного апарату. Поступове випаровування застосовується при лабораторній перегонці нафти з колби.

Сучасна промислова перегонка нафти базується на схемах з однократним випаровуванням і подальшою ректифікацією.

Ректифікація. При однократному випаровуванні взаєморозчинних рідин і наступній конденсації парів одержують дві фракції – легку і важку. Легка фракція збагачена низькокиплячими, а важка високо киплячими компонентами відповідно. Для досягнення більш чіткого розділення компонентів нафти та одержання кінцевих продуктів, які киплять у заданих температурних інтервалах, після однократного випаровування нафтові пари піддають ректифікації.

Ректифікацією називається дифузійний процес розділення рідин, які розрізняються за температурами кипіння, за рахунок протиточного багатократного контактування парів і рідини.

Контактування парів і рідини здійснюється у вертикальних циліндричних апаратах- ректифікаційних колонах, оснащених спеціальними пристроями – ректифікаційними тарілками або насадкою, - які дозволяють створити тісний контакт між парою, яка піднімається догори по колоні , та рідини, яка стікає вниз (рисунок 2).

Рисунок  1 – Схема  ректифікаційної  колони

І.- холодне  зрошування;  ІІ.- ректифікатор;  ІІІ.- церкулюючий  гарячий  потік;  ІV.- залишок;  V.- сировина

В середню частину у вигляді пари, рідини або парорідинної суміші подається сировина, яку необхідно розділити на дві частини - висококиплячу і низькокиплячу. В цій зоні відбувається – однократне випаровування нагрітої у печі або теплообміннику суміші на парову і рідинну фази.

В працюючій ректифікаційній колоні,  через тарілку кожну проходять чотири потоки:

  1.  рідина – яка стікає з тарілки, що лежить вище;
  2.  пара – яка поступає з тарілки, що лежить нижче,
  3.  рідина – яка піднімається з тарілки, що лежить нижче,
  4.  пара, яка піднімається на тарілку, що лежить вище.

Асортимент продуктів атмосферних та атмосферно-вакуумних установок.

В результаті первинної перегонки нафти при атмосферному тиску отримують наступні продукти:

Скраплений вуглеводневий газ, який складається в основному з пропану і бутану. Кількість продукту залежить від того, наскільки глибоко була стабілізована нафта на промислових установках. При переробці нафти з великим вмістом газу пропан-бутанова фракція виводиться з перегонної установки не тільки в рідкому, але й в газоподібному стані. Після очищення від сірчаних зєднань прямогонний зкраплений газ може використовуватись як побутове паливо. Прямогонний газ є також сировиною газофракціонуючих установок.

Бензинова фракція. Переганяється в межах 30 –1800С. Використовується в якості компоненту товарного автобензину, як сировина установок каталітичного риформінгу.

Гасова фракція. Переганяється в межах 120 –3150С. використовується в якості палива реактивних авіаційних двигунів, для освітлення, як паливо тракторних, карбюраторних двигунів. Піддається додатковій обробці на установках гідроочищення, лужного очищення або демеркаптанізації з метою очищення від сірчаних з’єднань і покращення експлуатаційних якостей, зокрема термічної стабільності.

Дизельна фракція. Переганяється в межах 180 –3500С. Раніше дизельну фракцію називали атмосферним газойлем. Фракція випаровується використовується як паливо для дизельних двигунів, встановлених на автомобілях, тракторах, тепловозах, судах морського і річкового флоту. Дизельна фракція отримана з сірчаних нафт, потребує очищення від сірки яка приводиться із застосуванням гідрогенізаційного методу.

Мазут (залишок), який отримується при атмосферній перегонці нафти. Температура початку кипіння 330 –350оС. Використовується в якості котельного палива, є сировиною установок термічного крекінгу.

Асортимент продуктів вакуумної перегонки мазуту залежить від варіанту переробки нафти. Існують дві схеми переробки мазуту: оливна і паливна. При оливній схемі отримують декілька фракцій - вакуумних дистилятів, при паливній -  одну.    

Число вакуумних дистилятів при оливній схемі переробки мазуту визначається типом нафти, яка обробляється. Кожний з дистилятів потім піддається очищенню, очищенні продукти змішуються в різних співвідношеннях для отримання тих чи інших сортів масел.

Вакуумний дистилят, який виробляється при паливній схемі переробці мазуту, переганяється при 350 –5000С і використовується як сировина  каталітичного крекінгу або гідрокрекінгу. Цю фракцію інколи називають вакуумним газойлем.

Гудрон (залишок) від перегонки нафти, переганяється при температурі вище 5000С. Це високов’язкий продукт, який застигає при 30 –400С. Він використовується як сировина установок термічного крекінгу, коксування, виробництва бітуму та високов’язких олив

Для виділення більш високо киплячих нафтових фракцій мазут піддається перегонці на установках, які працюють із застосуванням вакууму. Залишок від перегонки нафти під вакуумом називається – гудрон.

У тих випадках, коли на НПЗ необхідно одержати максимальну  кількість світлих нафтопродуктів, перегонку ведуть до гудрону. Виділені з мазуту темні дистилятні фракції та гудрон потім використовуються для одержання більш легких нафтопродуктів методом крекінгу, коксування та ін. Перегонку до гудрону проводять і в разі, якщо на НПЗ організовано виробництво нафтових олив, коксу, бітуму. Якщо ж необхідно одержати максимальну кількість котельного палива, то обмежуються перегонкою до мазуту.

Первинна перегонка дає тільки той вихід (тобто вихідну кількість та якість) світлих нафтопродуктів, який обумовлений природними властивостями нафти. Вихід світлих нафтопродуктів у процесі прямої перегонки становить у середньому 50%. Після первинної перегонки нафти залишається залишок (приблизно 50%), який в залежності від компонентного складу нафти можна використовувати як паливо для котельних установок (мазут) або як сировину для подальшої переробки. Останнім часом частка використання топкового мазуту суттєво знизились, тому  зрозумілою є доцільність подальшої переробки залишку.

У деяких випадках, фракції отримані при первинній перегонці, необхідно розділити на більш вузькі фракції, кожна з яких використовується за своїм призначенням. Таке розділення проводиться  на окремих установках або блоках вторинної перегонки. Ці блоки включаються до складу установок атмосферної та атмосферно-вакумної перегонки.

Застосування вторинних процесів переробки (термічних та термокаталітичних) дозволяє отримувати додаткову кількість світлих нафтопродуктів (бензинів, палив для реактивних двигунів, гасу, дизельного палива) із важких нафтових фракцій.

Під дією високих температур органічні сполуки нафти хімічно видозмінюються, розпадаються і вступають в різні вторинні реакції між собою. Це дозволило створити нові, так звані, термічні процеси переробки нафти, які дозволяють отримувати з неї вуглеводневі гази, додаткові кількості рідких нафтопродуктів, а також продукти глибокого ущільнення - нафтовий кокс, тобто такі нові речовини, яких у вихідній нафті не було.

В залежності від умов і призначення процеси термічної переробки нафтової сировини отримали назви крекінг (від англійського дієслова - розчепляти), коксування та піроліз (від грецького  - вогонь).

Реакції вуглеводнів нафтової сировини при високих температурах надзвичайно різноманітні. Поряд з термічним розпадом молекул ідуть реакції синтезу і частково ізомеризації. Багато з цих реакцій зворотні. Окремі компоненти сировини можуть реагувати в різних напрямках, але з різною швидкістю і з неоднаковою термодинамічною ймовірністю. Головним фактором, який впливає на напрям, швидкість і глибину перетворення вуглеводнів сировини є температура.

Крім того, процеси вторинної переробки дають змогу отримати продукти вищої якості. Так у процесі каталітичного реформінгу бензину прямої перегонки можна досягнути значного підвищення октанового числа такого бензину. Октанове число бензину прямої перегонки рідко досягає 55-60 одиниць за моторним методом, а в процесі каталітичного реформінгу низько октанових фракцій можна досягнути підвищення октанового числа до 85 – 90 одиниць за моторним методом (ОЧМ) або 93 – 95 одиниць за дослідним методом (ОЧД). Вторинні процеси переробки нафти є також джерелом отримання сировини для нафтохімічної галузі, на основі якої виробляють пластмаси, синтетичний каучук, синтетичні волокна та інші матеріали.

Термічні процеси вторинної переробки. Під дією високих температур (450-900 °С) органічні з’єднання нафти хімічно видозмінюються, розпадаються і вступають між собою в різноманітні вторинні реакції. В результаті термічних процесів з нафти можна одержати вуглеводневі гази, додаткові кількості рідких нафтопродуктів, кокс, тобто такі речовини, яких у вихідній нафті не було.

В залежності від умов і призначення існують наступні процеси термічної переробки нафти, за допомогою яких одержують різні компоненти товарних палив:

  1.  термічний крекінг;
  2.  коксування;
  3.  піроліз.

Термічний крекінг (від англ. to crack – розщеплювати) є одним з найдавніших процесів термічної переробки нафти і раніше широко використовувався для переробки різноманітної сировини – лігроїнів, газойлів, мазутів, з метою отримання автомобільного бензину.

Цей процес представляє собою сукупність реакцій розкладання та ущільнення молекул  вуглеводнів. Термічний крекінг рідкої та газоподібної сировини (гасових фракцій 120-180 С або вакуум-дистиляту 350-500 С) проводиться при підвищеному тиску (2,0-7,0 МПа) та високій температурі (470-540 С) з утворенням газу і рідких продуктів (крекінг-бензину та крекінг-залишку).

Другим і більш застосовуваним в даний час є процес коксування нафтових залишків. Метою процесу є звільнення нафтових залишків від асфальто-смолистих речовин, які конденсуються в твердому кінцевому продукті – коксі. Коксування важких залишків або високоароматизованих важких дистилятів (гудронів) проводять при невисокому тиску (0,14 – 0,7 МПа) при температурах не вище 510 С, в результаті одержують газ коксування, бензин, газойль.

Піроліз є найбільш жорсткою формою термічного крекінгу ( температура процесу лежить в межах 700оС – 900оС). Метою процесу є одержання газоподібних насичених вуглеводнів, в основному пропілену та етилену. В якості супутніх продуктів утворюються ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, нафталін).

Термокаталітичні процеси. Для досягнення більш високої якості нафтопродуктів, зокрема одержання бензинів з високими октановими числами та компонентів високооктанових бензинів, застосовують більш сучасні процеси, які відбуваються при високих температурах у присутності каталізаторів процесу.  До таких процесі в відносяться:

  1.  каталітичний крекінг;
  2.  каталітичний реформінг;
  3.  каталітична ізомеризація.

Каталітичний крекінг призначений для отримання базових компонентів високооктанового бензину (ОЧМ 80-88). Крім того, продуктами процесу є газ, який містить велику кількість бутан-бутиленової фракції (сировини для виробництва високооктанового компоненту бензинів) і газойлеві фракції. Сировиною для цього процесу служить, аналогічно як і для термічного крекінгу, вакуум-дистилят.

Процес каталітичного крекінгу проводять в паровій фазі при температурі  450-525 °С під тиском не вище 0,15 МПа в присутності каталізатора. В даний час у більшості установок каталітичного крекінгу використовують синтетичні кристалічні алюмосилікатні каталізатори.

Каталітичний риформінг є одним з найважливіших процесів вторинної переробки нафти Він призначений для одержання високооктанового базового компоненту бензинів (ОЧД 93-95). Процес полягає в ароматизації бензинових фракцій, яка відбувається  в результаті перетворення нафтенових і парафінових вуглеводнів в ароматичні. В якості сировини процесу використовують бензинові фракції з межами википання 60-180°С. Продуктами процесу є висооктанова ароматизована бензинова фракція або індивідуальні ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, ксилол).

Процес здійснюють на алюмоплатинових каталізаторах (тому процес отримав назву  платформінгу) при температурах 480-540 °С і тиску 2-4 МПа.

Каталітична ізомеризація легких бензинових вуглеводнів ( із температурою випіння від 85оС до 105оС) служить для підвищення їх октанового числа та подальшого використання в якості компонентів високооктанових бензинів. Суть ізомеризації полягає в каталітичному перетворені легких парафінів нормальної будови  у відповідні ізопарафіни. Подібно до реформінгу процес відбувається на алюмоплатинових каталізаторах за температур у межах 350 – 400оС під тиском 3,0 – 3,5 МПа.

ЗАНЯТТЯ 1/4 "ПРОЦЕСИ ОЧИЩЕННЯ ТА РОЗДІЛЕННЯ НАФТОВИХ ФРАКЦІЙ"

  1.  Основні процеси очищення паливних фракцій.
  2.  Основні процеси очищення оливних фракцій.

  1.  Основні процеси очищення паливних фракцій.

При термічному та каталітичному крекінгу окрім газу завжди утворюються високомолекулярні продукти реакції, збідненні воднем. Це є наслідком несприятливого балансу водню в вихідній сировині в порівнянні з бензином а тим більше з газом.

Якщо виразити відносний вміст водню в вихідній сировині і в вихідному продукті крекінгу – високооктановому бензині, то отримаємо в середньому наступні дані: сировина – нафтовий залишок 12 -14, бензин 17 -18.

Звідси видно, що в сировині не хватає водню для повного перетворення в бензин. Відповідно, для беззалишкової перегонки важких нафтових фракцій в моторні палива, необхідно водень вводити ззовні. В цьому випадку уламки вуглеводнів будуть насичуватись воднем. Одночасно під тиском водню будуть подавлятись процеси коксування. Такі процеси називаються гідрогенізаційні.

Залежно  від глибини впливу водню і призначення розрізняють три різновиди гідрогенізаційних процесів:

  1.  гідроочищення;
  2.  гідрознесірчення;
  3.  гідрокрекінг,

Гідроочищення проводять з метою збільшення якості бензинів, дизельних палив, олив та інших нафтопродуктів шляхом руйнування сірчистих з’єднань і ненасичених вуглеводнів, з видаленням сірки у вигляді сірководню. У більшості випадків гідроочищення проводять за температур в межах від 350 С до 400 С та тиску від 2,5 МПа до 5,0 МПа. Після гідроочищення суміші гасової та дизельної фракції одержують компоненти дизельного палива, бензинові фракції, газ та сірководень.

Метою гідрознесірчення є зниження вмісту сірки у важких залишках сірчистих нафт із метою використання цих залишків в якості котельного палива (мазуту).

Під гідрокрекінгом розуміють глибоке каталітичне перетворення нафтової сировини при високому тиску водню. Метою процесу є одержання світлих нафтопродуктів. Залежно від витрати водню і режиму процесу можна спрямувати процес на збільшення виходу бензинів, палив для реактивних двигунів або дизельних фракцій.

Як  сировина для одержання бензинових фракцій можуть бути використані нафтові гази. Залежно від походження нафтові гази поділяються на природні, супутні та штучні. Природні гази видобуваються з самостійних родовищ, супутні – безпосередньо з нафтою. Більшість супутніх газів видаляється з нафти під час її первинної переробки.

Штучні гази утворюються при переробці нафти каталітичними та термічними методами. Напрямок використання штучного газу визначається його складом. Так, газ каталітичного крекінгу, який багатий бутиленами та ізобутаном, є найкращою сировиною для установок каталітичного алкілування. Із газу, який утворився в процесі риформінгу, видаляють водень, точніше воднемісткий  газ із концентрацією водню від 75 % до 90 %, який використовується для потреб гідрогенізаційних процесів – гідроочищення та гідрокрекінгу.

Розділення газу на вузькі фракції або на індивідуальні вуглеводні проводиться на газофракційних установках за допомогою процесів алкілування і полімеризації

Процес алкілування призначений для приєднання олефінів до легких парафінових вуглеводнів, внаслідок чого одержують суміш високооктанових ізопарафінових вуглеводнів. Сировиною процесу алкілування служить бутан-бутиленова фракція, яка попередньо одержана на газофракційних установках із газу каталітичного крекінгу. Кінцевим продуктом процесу є алкілат, який на установках алкілування розділяють на дві фракції – легку і важку. Легкий алкілат використовується як компонент бензинів, важкий  –  як компонент дизельного палива. Процес відбувається в присутності каталізатора процесу (сірчаної кислоти) за температури від 0 С до 10 С при тиску в діапазоні від 0,3 МПа до1,2 МПа.

У процесі полімеризації отримують компонент автомобільного бензину – полімер-бензин. Процес полягає у полімеризації мономерів пропілену та одержання поліпропілену. Сировиною для цього процесу служить пропан-пропіленова фракція, яка багата пропіленом. Процес проводиться за температур в межах від 220 С до 230 С і тиску від 6,5 МПа до
7,0 МПа в присутності каталізатора (фосфорна кислота, нанесена на кварц).

 

Світлі нафтопродукти – бензини, палива для реактивних двигунів і дизельні палива, одержані процесами первинної та вторинної переробки не є товарними продуктами, через те, що містять компоненти, які погіршують їх експлуатаційні властивості.

Із бензинів, палив для реактивних двигунів, дизельних палив необхідно видалити сірководень, меркаптани, нафтові кислоти, а з крекінг-бензинів, крім того, видаляють і нестабільні дієнові вуглеводні.

Для одержання низькозастигаючих дизельних палив з останніх видаляють тверді парафінові вуглеводні.

Для видалення з нафтових фракцій твердих вуглеводнів використовують процеси депарафінізації, які базуються на здатності цих вуглеводів утворювати кристали при охолодженні.

Для видалення з нафтових фракцій сірководню, нижчих меркаптанів та нафтових кислот використовують лужне очищення. Для видалення ненасичених вуглеводнів,  а також смолистих, азотистих та частково сірчаних з’єднань використовують очищення сірчаною кислотою.

Слід зауважити, що за допомогою одного-двох процесів практично неможливо одержати палива, які б відповідали вимогам сьогодення. Тому для одержання палив використовують велику кількість різних процесів переробки нафти, під час яких одержують певні, деколи доволі вузькі фракції, які в кінці технологічного процесу виробництва підлягають змішуванню на паливозмішувальних станціях.

  1.  Основні процеси очищення оливних фракцій.

Нафтові оливи різного призначення одержують із залишків атмосферної перегонки – мазутів. Процес виробництва олив складається з трьох етапів:

  1.  підготовка сировини – одержання вихідних оливних фракцій;
  2.  одержання базових компонентів із вихідних оливних фракцій;
  3.  змішування компонентів (компаундування) і додавання до них присадок для одержання товарних олив.

Підготовка сировини полягає в розгонці мазутів під вакуумом. Внаслідок вакуумної перегонки одержують дистилятні фракції (ті, що виділяються при перегонці) і залишок вакуумної перегонки – гудрон. Відповідно оливи, які одержані при переробці дистилятних оливних фракцій, називають дистилятними, одержані з гудрону – залишковими.

Виробництво базових компонентів із вихідних оливних фракцій є складним багатоступеневим процесом. Основне призначення кожного ступеня – повне або часткове видалення певних груп з’єднань, які негативно впливають на експлуатаційні властивості олив. Із нафтових фракцій необхідно видаляти всі кислі з’єднання, ненасичені вуглеводні, частково сірчані та смолисті з’єднання, поліциклічні ароматичні вуглеводні з короткими бічними ланцюгами та тверді парафіни.

В якості процесів очищення оливних фракцій широко використовується очищення за допомогою вибіркових розчинників. Інколи розчинники добре розчиняють вуглеводні, а небажані компоненти осаджуються з розчину і легко видаляються. На цьому принципі базуються процеси видалення смолисто-асфальтенових речовин (деасфальтизація). В інших процесах, навпаки, розчинники добре розчиняють небажані компоненти, але практично не розчиняють цінні компоненти оливної фракції. Цей спосіб застосовується при селективному очищенні фенолом і фурфуролом.

Для подальшого доочищення базових компонентів  використовується контактне доочищення або гідроочищення. Контактне доочищення базується на властивості адсорбентів видаляти з олив смолисті і сірчисті з’єднання, а також залишки сірчаної кислоти та розчинників. Для одержання низькозастигаючих олив застосовують процес депарафінізації.

Приготування товарних олив здійснюється на установці компаундування змішуванням базових компонентів за визначеними рецептурами в залежності від необхідних кінцевих експлуатаційних та фізико-хімічних властивостей оливи. Для покращення експлуатаційних властивостей товарних олив до них додають присадки різного функціонального призначення.

ЗАНЯТТЯ 1/4  "ПРИГОТУВАННЯ ТОВАРНИХ НАФТОПРОДУКТІВ".

  1.  Основні схеми одержання товарних нафтопродуктів.
  2.  Класифікація пального.

  1.  Основні схеми одержання товарних нафтопродуктів.

Світлі нафтопродукти – бензини, палива для реактивних двигунів і дизельні палива, одержані процесами первинної та вторинної переробки не є товарними продуктами, через те, що містять компоненти, які погіршують їх експлуатаційні властивості.

Із бензинів, палив для реактивних двигунів, дизельних палив необхідно видалити сірководень, меркаптани, нафтові кислоти, а з крекінг-бензинів, крім того, видаляють і нестабільні дієнові вуглеводні.

Для одержання низькозастигаючих дизельних палив з останніх видаляють тверді парафінові вуглеводні.

Для видалення з нафтових фракцій твердих вуглеводнів використовують процеси гідроочищення, алкілування, полімеризації, депарафінізації, лужного очищення та  очищення сірчаною кислотою.  Всі ці процеси ми розглядали на попередніх заняттях.

Слід зауважити, що за допомогою одного-двох процесів практично неможливо одержати палива, які б відповідали вимогам сьогодення. Тому для одержання палив використовують велику кількість різних процесів переробки нафти, під час яких одержують певні, деколи доволі вузькі фракції, які в кінці технологічного процесу виробництва підлягають змішуванню на паливозмішувальних станціях.

Найбільш типові варіанти технологічних схем виробництва бензинів і дизельних палив, в яких використовують вищеописані процеси, наведені на рисунках 1-2.

Схема виробництва палива для реактивних двигунів відрізняється своєю простотою. В якості основного компонента палива для реактивних двигунів використовується суміш гасових фракцій прямої перегонки з невеликою кількістю бензину каталітичного риформінгу, яка піддається гідроочищенню.

Нафтові оливи різного призначення одержують із залишків атмосферної перегонки – мазутів. Процес виробництва олив складається з трьох етапів:

  1.  підготовка сировини – одержання вихідних оливних фракцій;
  2.  одержання базових компонентів із вихідних оливних фракцій;
  3.  змішування компонентів (компаундування) і додавання до них присадок для одержання товарних олив.

Підготовка сировини полягає в розгонці мазутів під вакуумом. Внаслідок вакуумної перегонки одержують дистилятні фракції (ті, що виділяються при перегонці) і залишок вакуумної перегонки – гудрон. Відповідно оливи, які одержані при переробці дистилятних оливних фракцій, називають дистилятними, одержані з гудрону – залишковими.

Виробництво базових компонентів із вихідних оливних фракцій є складним багатоступеневим процесом. Основне призначення кожного ступеня – повне або часткове видалення певних груп з’єднань, які негативно впливають на експлуатаційні властивості олив. Із нафтових фракцій необхідно видаляти всі кислі з’єднання, ненасичені вуглеводні, частково сірчані та смолисті з’єднання, поліциклічні ароматичні вуглеводні з короткими бічними ланцюгами та тверді парафіни.

Приготування товарних олив здійснюється на установці компаундування змішуванням базових компонентів за визначеними рецептурами в залежності від необхідних кінцевих експлуатаційних та фізико-хімічних властивостей оливи. Для покращення експлуатаційних властивостей товарних олив до них додають присадки різного функціонального призначення.

Типовий варіант технологічної схеми виробництва олив наведений на рисунку 3

Рисунок 1 – Принципова  схема виробництва бензинів

Рисунок 2  –  Схема виробництва дизельних палив

Рисунок 3. –  Принципова схема виробництва олив

2. Класифікація товарних нафтопродукти

Нафтопереробна промисловість виготовляє велику кількість різних нафтопродуктів. Серед всієї кількості нафтопродуктів виділяють основні групи, які відрізняються одна від одної за складом, властивостями та областями застосування: І – рідке паливо; ІІ – змащувальні та спеціальні оливи; ІІІ –пластичні мастила; IV – парафіни та церезини; V – бітуми; VI – технічний вуглець; VIІ – нафтовий кокс; VIІІ – присадки до палив і олив; IХ – решта нафтопродуктів різного призначення.

Зупинимося на призначенні та короткій характеристиці найпоширеніших груп нафтопродуктів, що зберігаються на складах нафти та нафтопродуктів і мають широкий вжиток у різних галузях економіки України – рідке паливо, змащувальні та спеціальні оливи і пластичні мастила.

 Рідке паливо. До цієї великої і найбільш широко розповсюдженої групи нафтопродуктів входять: бензини, паливо для реактивних двигунів, дизельне паливо та паливо для котельних установок.

Бензини поділяють на бензини для карбюраторних двигунів (автомобільні та авіаційні) та бензини-розчинники. Авіаційні та автомобільні бензини призначені для карбюраторних двигунів із примусовим запаленням від свічки запалення.

Автомобільні бензини – це суміш бензинових фракцій прямої перегонки, каталітичного крекінгу та риформінгу, гідрокрекінгу, легкого алкілата та ізомеризата прямогонних фракцій. Компонентний склад бензинів залежить від їх призначення.

В Україні автомобільні бензини виробляються за ГОСТ-2084-77, ТУ У 00149943.501-98 та ТУ У 320.00158764.025-99.

Згідно з ГОСТ 2084-77 передбачалося виробництво неетилованих бензинів, високу детонаційну стійкість (октанове число) яких забезпечували без застосування антидетонаційних присадок, та етилованих бензинів, які містили в якості антидетонаційної присадки  тетраетилсвинець (ТЕС). Останні були значно дешевшими за неетиловані бензини через те, що для збільшення їх детонаційної стійкості було не потрібно суттєво змінювати технологію виробництва та компонентний склад бензину для одержання якісних високооктанових автомобільних бензинів, частка яких у споживанні зростала пропорційно збільшенню парку легкових автомобілів. Слід зауважити, що етиловані бензини та продукти їх згоряння, через вміст у них сполук свинцю мають високу токсичність, тому у США та ряді європейських країн використання етилованих бензинів заборонено законом. У жовтні 1999 року в Україні було прийнято програму поетапного припинення використання етилованого бензину, метою якої стало скорочення, а з 1 січня 2005 року і повне припинення виробництва етилованих бензинів.

У 2002 році у зв’язку зі скасуванням ГОСТ 2084-77 введений у дію ДСТУ 4063-2001 “Бензини автомобільні”.  

За державними стандартами ТУ У 00149943.501-98, ТУ У 320.00158764.025-99 та галузевим стандартом України ГСТУ 320.00149943.015-2000 передбачено виробництво бензинів, в яких нормується вміст свинцю, бензолу та ароматичних вуглеводнів. За ДСТУ 4063-2001, крім того, нормується масова частка кисневих сполук.

Залежно від октанового числа за державними стандартами ТУ У 00149943.501-98, ТУ У 320.00158764.025-99 передбачено виробництво автобензинів марок А-80, А-92, А-95, А-96, А-98, а за ДСТУ 4063-2001 - марки А-76. За галузевим стандартом України ГСТУ 320.00149943.015-2000 передбачено виробництво бензинів моторних сумішевих, які виготовляються з базових компонентів та високооктанових кисневмісних добавок (ВКД), марок А-80Ек, А-92Ек, А-95Ек, А-98Ек. Характеристика вказаних автобензинів наводиться в таблицях 1.11-1.13.

Авіаційні бензини – представляють собою суміші бензинових фракцій прямої перегонки, каталітичного крекінгу і риформінгу, легкого алкілату з додаванням ТЕС.

Слід зауважити, що ці бензини не мають широкого вжитку, тому що літаки з поршневими двигунами в теперішній час використовується тільки в допоміжній та спортивній авіації.

ГОСТ 1012-72 визначає дві марки авіаційного бензину:
Б-91/115 та Б-95/130. У маркуванні авіаційних бензинів перша цифра – октанове число, а друга – сортність (показник детонаційної стійкості на багатій суміші). Сортність палива на багатій суміші – характеристика, яка показує величину потужності двигуна у відсотках при роботі з паливом, що випробовується, у порівнянні з потужністю, яка одержана на еталонному ізооктані, сортність якого приймається за 100 %. Таким чином, якщо двигун розвинув потужність на 35 % більшу, ніж при роботі на чистому ізооктані, то сортність бензину буде дорівнювати 135.

Серед експлуатаційних властивостей бензинів мають найбільше значення: для процесів приймання та відвантаження –випаровуваність, для процесів зберігання – випаровуваність та хімічна стабільність, для процесів застосування – випаровуваність та детонаційна стійкість.

Палива для реактивних двигунів призначені для реактивних двигунів повітряної, наземної та судової техніки.

Ці палива прийнято поділяти на палива для двигунів дозвукової авіації і палива для двигунів надзвукової авіації. Для двигунів дозвукової авіації за ГОСТ 10227-86 виробляють палива марок Т-1, Т-2, ТС-1 і РТ, для двигунів надзвукової авіації за ГОСТ 12308-80, ТУ 11629-82 та ТУ 38 101560-80 палива марок Т-6 і Т-8В.

 Палива для реактивних двигунів виробляються за допомогою процесів прямої перегонки малосірчистих нафт (Т-1) і сірчистих нафт (ТС-1), процесів гідроочищення гасових фракцій прямої перегонки (РТ, Т-8В) та процесів стабілізації гідруванням газойлевих фракцій (Т-6) з додаванням присадок різного призначення.

У даний час практично виробляють палива тільки двох марок ТС-1 і РТ.

Основними експлуатаційними властивостями палив для реактивних двигунів, які мають найбільший вплив на процеси приймання, зберігання та відвантаження – є випаровуваність, на процеси застосування – випаровуваність та прокачуваність за низьких температур.

Дизельні палива призначені для швидкохідних дизелів і газотурбінних двигунів наземної та судової техніки. Ці палива представляють собою очищені фракції прямої перегонки та облагороджені продукти термічних та термокаталітичних процесів.

За ДСТУ 3868-99 нафтопереробними заводами України виробляється паливо двох марок Л (літнє) із температурою спалаху в закритому тиглі 40 °С та 62 °С, і З (зимове) з температурою застигання мінус 25 °С. За вмістом сірки ці палива поділяються на чотири види: І – з масовою часткою сірки до 0,05%, ІІ - з масовою часткою сірки до 0,1%, ІІІ - з масовою часткою сірки до 0,2% і IV – з масовою часткою сірки до 0,5%.

Всього за ДСТУ 3969-99 виробляється 12 марок дизельного палива: Л-0,05-40, Л-0,1-40, Л-0,2-40, Л-0,5-40, Л-0,05-62, Л-0,1-62, Л-0,2-62, Л-0,5-62, З-0,05-(-25), З-0,1-(-25) , З-0,2-(-25), З-0,5-(-25).

До основних експлуатаційних властивостей дизельних палив, які мають найбільший вплив на процеси приймання, зберігання та відвантаження слід віднести їх корозійність, на процеси застосування – їх прокачуваність за низьких температур, займистість.

Палива для котельних установок -  призначені для  спалювання у топках парових котлів. Ці палива представляють собою важкі залишки різних процесів переробки нафти - мазути.

Асортимент палив для котельних установок визначався ГОСТ 10585-75, який передбачав випуск котельних палив чотирьох марок: флотських мазутів марок Ф-5, Ф-12, які за в’язкістю класифікують як легкі, топкових мазутів марки 40 – як середнє, і марки 100 – як важке паливо.

Українські нафтопереробні підприємства випускають паливні мазути, які повинні відповідати ДСТУ 4058-2001 “Паливо нафтове. Мазут”. Цей стандарт поширюється на мазут, який отримують із продуктів первинної і вторинної переробки нафти, газоконденсатної сировини і призначений для транспортних і стаціонарних котельних та стаціонарних установок.

 Розрізняють паливний мазут марки 40 і паливний мазут марки 100. Кожна марка мазуту може бути віднесена до  малозольного і зольного мазуту. Крім того, мазути цих марок бувають низькосірчистими, малосірчистими, сірчистими та високосірчистими. В умовне позначення мазуту повинна входити повна назва марки . Для паливних мазутів марок 40 і 100 за температурою застигання не вище 25 оС і 42 оС відповідно, виготовлених із партій парафінистої і високопарафінистої нафти додаються слова “парафінистий” або “високопарфінистий”. Наприклад, мазут паливний 100 зольний високосірчистий високопарафінистий за ДСТУ 4053-2001.

Змащувальні та спеціальні оливи. Мінеральні товарні оливи, як правило, одержують змішуванням (компаундуванням) базових дистилятних олив одна з одною або з залишковими компонентами. Високоякісні товарні оливи готують із обов’язковим введенням присадок, найчастіше композицій присадок різної функціональної дії. Сумарний склад присадок в оливах складає звичайно від 3 % до 8 %, а в деяких оливах доходить до 17%. Крім мінеральних, оливи можуть бути синтетичними або напівсинтетичними.

За призначенням змащувальні оливи поділяються на моторні, для реактивних двигунів, трансмісійні, індустріальні, турбінні і компресорні.

Спеціальні оливи об’єднують групу олив, які призначені не для змащування, а для використання в якості робочих рідин у гідравлічних системах та пристроях, а також у трансформаторах та конденсаторах в якості електроізолюючого середовища. Також до цієї групи олив відносяться медичні, парфумерні та деякі інші оливи спеціального призначення.

Моторні оливи   призначені для змащування поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Їх основною функцією є зменшення зносу циліндро-поршневої групи, тому основними вимогами до їх експлуатаційних властивостей є висока змащувальна здатність і запобігання винекненню лакових утворень в циліндрах двигуна за високих температур.

Залежно від призначення моторні оливи, в свою чергу, також поділяють на оливи для карбюраторних двигунів, дизельних двигунів та універсальні, а залежно від періоду року – на літні, зимові та всесезонні.

Система    позначень   для   моторних    олив     встановлена

ГОСТ 17479.1-85. За цією системою позначення моторної оливи складається з: букви М (моторна), класу кінематичної  в’язкості і букви, яка характеризує належність оливи до певної групи за експлуатаційними властивостями та областю застосування.  

Індекс 1 присвоюють оливам для карбюраторних двигунів, індекс 2 — для дизелів. Універсальні оливи, які використовують як у дизелях, так і у карбюраторних двигунах одного рівня форсування, числового індексу в позначенні не мають. Універсальні оливи, які належать до різних груп, мають подвійне позначення, де перше число характеризує якість оливи як для дизельного, друге — як для карбюраторного двигуна.

Наприклад: М-10Г2 - моторна олива класу в’язкості 10, призначена для високофорсованого дизельного двигуна (Г2); М-6з/10В – універсальна моторна олива в’язкості 6з/10, призначена для середньофорсованих карбюраторних та дизельних двигунів (В, індекс відсутній).

Позначення закордонних олив дещо аналогічне вітчизняному. У нього входять клас в'язкості за системою SАЕ (Американське товариство автомобільних інженерів) і рівень експлуатаційних властивостей за системою АРІ (Американський інститут нафти).

За класифікацією SАЕ моторні оливи поділяються на:

  1.  зимові (після цифри ставиться буква W): SАЕ 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
  2.  літні (буква відсутня): SАЕ 20, 30, 40, 50, 60;
  3.  всесезонні (застосовується подвійне позначення): 5W/30, 5W/40, 5W/50,  10W/30,  10W/40,  15W/30, 15W/40, 15W/50, 20W/30, 20W/40, 20W/50.

У позначенні всесезонних моторних олив перша цифра означає клас в’язкості за SАЕ за температури мінус 18 °С, друга цифра – клас в’язкості за температури100 °С.  

Звичайно, не можна говорити про повну відповідність характеристик вітчизняних та закордонних олив, проте з вказаних таблиць можна для вітчизняної моторної оливи вибрати аналогічну закордонну марку моторної оливи або, навпаки, для закордонної оливи підібрати її близький аналог серед вітчизняних марок моторних олив.

Окремо від олив для автомобільних карбюраторних і дизельних двигунів виділяють групу моторних олив для авіаційних карбюраторних двигунів. Як і авіаційні бензини, вони не мають широкого застосування.

Оливи для реактивних двигунів призначені для змащування авіаційних реактивних двигунів. Вони застосовуються: для систем мащення турбореактивних (МС-8п, МС-8рк, ИПМ-10, 36/1-КУА),  турбогвинтових (МН-7,5У) та турбовальних (Б-3В) двигунів. У зв’язку з особливим режимом роботи реактивних двигунів ці оливи володіють значно більшою термічною та термоокислювальною стабільністю.

Трансмісійні оливи призначені для змащування зубчастих передач різних типів (циліндричних, конічних, черв’ячних, гіпоїдних та ін.), які використовуються у агрегатах трансмісії колісних та гусеничних машин, а також у редукторах різного типу.  Трансмісійні оливи перш за все повинні запобігати задиркам і заїданням у місцях контакту зубів, а також зменшувати знос під дією високих навантажень. Тому основними вимогами до їх експлуатаційних властивостей є висока змащувальна здатність і хороші в’язкісно-температурні властивості.

Трансмісійні оливи класифікуються у відповідності до ГОСТ 17479.2-85. Позначення трансмісійної оливи складається з: букв ТМ (трансмісійна), цифри (від 1 до 5) яка характеризує належність оливи до певної групи за експлуатаційними властивостями та областю застосування, та класу кінематичної  в’язкості.

Індустріальні оливи призначені для змащування машин і механізмів різного промислового обладнання (станків, редукторів та ін.). У зв’язку з тим, що ці оливи застосовуються у вузлах тертя, що працюють за відносно невисоких температур і без безпосереднього контакту з гарячим повітрям або газами, як правило, ці оливи не містять присадок або містять їх у невеликій кількості. Технічно обґрунтованої та загальноприйнятої класифікації індустріальних олив не існує. Для різних машин та механізмів їх виготовляють понад 40 марок: для швидкісного індустріального обладнання (легкі оливи марок И-5А, И-8А), для важконавантаженого обладнання (середні і важкі оливи марок И-12А, И-20А, И-30А, И-40А), оливи для прокатних станів, оливи для бурового обладнання, оливи для приладів та багато інших олив вузькоспеціалізованого призначення.

Турбінні   і   компресорні оливи   призначені для роботи у важких умовах навантаження, підвищеної температури і дії води, пари і повітря.

Турбінні оливи призначені для змащування і охолодження підшипників турбоагрегатів (гідротурбін, турбонасосів, компресорів та ін.). У зв’язку з специфічними умовами роботи до них висуваються підвищені вимоги щодо стабільності проти- окислювання та стійкості протиутворення емульсій з водою. Для турбінних агрегатів виготовляються оливи марок Т22, Т36, Т46, Т57, Тп-22, Тп-30, Тп-46.

Компресорні оливи призначені для змащування циліндрів і клапанів компресорів, а також для герметизації камер стискування та штоків поршнів компресорів. Особливістю роботи компресорних олив є їх контакт з різними високотемпературними середовищами та холодоагентами. У зв’язку з цим вони повинні мати підвищену термічну та хімічну стабільність, а також хорошу рухливість за низьких температур. Для холодильних машин випускаються оливи марок ХА, ХА-23, ХА-30, ХФ-22-24, ХФ-12-16.

Пластичні мастила. Такі мастила представляють собою високоструктуровані колоїдні системи, які в загальному випадку складаються з дисперсного середовища (рідинної основи) та дисперсної фази (твердого загусника). Крім того, до складу пластичних мастил входять модифікатори структури, присадки та наповнювачі.

В якості рідинної основи використовуються мінеральні або синтетичні оливи, в якості загусника – металічні мила (солі вищих жирних кислот), тверді нафтові вуглеводні (церезини, петролатуми) та деякі продукти органічного (пігменти, сажа, полімери) та неорганічного походження (бентоніт, силікагель).

Загальноприйнятої класифікації пластичних мастил не існує, але найбільш прийнятною є наступна.

За призначенням пластичні мастила поділяються на антифрикційні – для зменшення тертя та зносу машин і механізмів; захисні або консерваційні – для захисту металевих деталей від корозії; ущільнюючі – для герметизації поверхонь, що труться, щілин та зазорів; спеціальні – різні мастила вузькоспеціального призначення.

Найбільшою групою є антифрикційні пластичні мастила, які в свою чергу поділяються на мастила: загального призначення (солідоли, консталіни, графітне мастило УСсА, мастило 1-13), багатоцільові (Літол-24), термостійкі (ЦИАТИМ-221, ВНИИ НП-207, ПФМС-4с), морозостійкі (ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-203, Літа, Зимол, МС-70), хімічностійкі (ЦИАТИМ-205, №8, ВНИИ НП-279, ВНИИ НП-282) та мастила для приладів (ОКБ-122-7, ВНИИ НП-274н).

Із різноманітності наведених вище марок пластичних мастил видно, що універсальної системи позначень мастил не існує. Це пояснюється великою різноманітністю пластичних мастил як за складом, так і за властивостями та областями застосування.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75318. Проблема генезиса феодализма в отечественной и зарубежной историографии 46.5 KB
  Проблема генезиса феодализма в отечественной и зарубежной историографии. Проблема генезиса феодализма и связанный с нею вопрос о путях складывания феодально зависимого крестьянства представляет трудность и с источниковедческой и с теоретической точек зрения. В советской историографии становление феодализма рассматривалось в первую очередь в аспекте вскрытия сдвигов в производительных силах в отношениях собственности...
75319. Образование государства и возникновение писаного права у франков 38.5 KB
  Образование государства и возникновение писаного права у франков. В исторических памятниках имя франков появилось начиная с III в. Франки распадались на две большие ветви приморских или салических франков от латинского слова slum что значит море живших у устья Рейна и прибрежных или рипуарских франков от латинского слова rip что значит берег живших южнее по берегам Рейна и Мааса. Из вождей франков известен Меровей при котором франки сражались против Аттилы на Каталаунских полях 451 г.
75320. Рост крупного землевладения и ослабление центральной власти у франков при преемниках Хлодвига. Объединение страны майордомами Австразии 33.5 KB
  После смерти Хлодвига началось дробление королевства. намечается обособление самостоятельных политических единиц в составе Франкского королевства: Нейстрии СевероЗападной Галлии с центром в Париже; Австразии северовосточной части Франкского королевства включавшей исконные франкские области по обоим берегам Рейна и Мааса; Бургундии территории бывшего королевства бургундов. В Нейстрии которая к моменту франкского завоевания была сильно романизована галлоримляне составлявшие и после завоевания большинство населения раньше чем в...
75321. Франция в IX-XI веках 39.5 KB
  В начале этого периода в стране имелось еще много крестьян не находившихся в какойлибо зависимости от частных лиц и подчинявшихся непосредственно короне. Вместе с тем возрастало число крестьян находившихся в личнонаследственной зависимости сервов и колонов а также жителей иммунитетных территорий. В результате все жители округи будь они в личной либо поземельной зависимости от данного или какогонибудь другого феодала или нет становились его людьми в судебноадминистративном отношении. Для по земельно и лично зависимых крестьян...
75322. Англия в XI-XII вв. Завершение феодализации английского общества 47 KB
  в Англии в основном уже господствовали феодальные порядки но процесс феодализации еще не завершился. Вильгельм со своим войском на больших ладьях переплыл ЛаМанш и высадился на юге Англии в бухте Павенси. Во главе последнего выступил избранный советом мудрых новый король Англии Гарольд. Герцог Нормандский же двинулся к Лондону захватил его и стал королем Англии под именем Вильгельма I Завоевателя.
75323. Особенности социально-экономического развития Италии в конце V- сер. XI веков 51 KB
  Особенности социальноэкономического развития Италии в конце V сер. Подвластное лангобардам коренное население Италии оставалось в сфере действия римского права. империи но не принесло Италии политического единства. Карл Великий изменил территориальноадминистративное деление своих владений в Италии: вместо герцогств были образованы 20 графств отданных в управление представителям франкской знати.
75324. Основные черты феодального строя в Западной Европе к концу XI века 32 KB
  Господствует феодальная земельная собственность в вид вотчины в сочетании с мелким индивидуальным крестьянским хозяйством. Основная масса крестьян находится уже в той или иной форме зависимости. На раннем этапе развития феодализма господствовало натуральное хозяйство; обмен был незначителен торговые связи не развиты; У лично зависимых крестьян особенно в крупных поместьях преобладала отработочная рента. Широко распространяется также натуральный оброк с крестьян находившихся в более легкой зависимости.
75325. Население и внешний вид средневековых городов. Борьба городов с сеньорами 36 KB
  В Западной Европе средневековые города раньше всего появились в Италии Венеция Генуя Пиза Неаполь Амальфи и др. Крестьяне бежавшие от своих господ или уходившие в города на условиях выплаты господину оброка становясь горожанами постепенно освобождались отличной зависимости феодалу. Лишь в дальнейшем в городах появились купцы новый общественный слой сферой деятельности которого являлось уже не производство а только обмен товаров. В отличие от странствующих купцов существовавших в феодальном обществе в предшествующий период и...