Багров Н.М., Г.А. Трофимов, В.А. Андреев В.В. Основы отраслевых технологий

Подождите немного. Документ загружается.

241

8.2. Добыча и фракционная перегонка нефти

Нефтяная промышленность существует более 130 лет. За это время добыто порядка 85 млрд. т.

Ежегодно добывается около 500 млн. т.

После извлечения из недр сырая нефть специальными приемами очищается от растворенно-

го в ней газа, пластовой воды, минеральных солей и различных механических примесей в виде песка

и глины. Затем практически вся нефть, не идущая на экспорт, подвергается перегонке на фракции.

Общая схема перегонки нефти на атмосферно-вакуумных установках (АВУ) показана на рис. 8.2.

Фракционная перегонка основана на разнице в температуре кипения отдельных фракций – групп уг-

леводородов, близких по физическим свойствам и имеющих одинаковую температуру кипения и кон-

денсации.

Рис.8.1. Динамика развития топливно-энергетического комплекса России. 1913–2007

см. Аосновы отр техн сбор 2010а граф

242

243

Рис. 8.2. Схема ректификационной перегонки нефти

Нефть, нагретая топочными газами в печи 1 до температуры кипения (~ 350°С) поступает в

среднюю часть ректификационной колонны 2, работающей при атмосферном давлении. Низкокипя-

щие фракции превращаются в пар и устремляются вверх, а высококипящий мазут стекает вниз ко-

лонны. Внутри колонны установлены тарелки – перфорированные листы с отверстиями для прохода

пара и жидкости.

По высоте колонки температура нагрева тарелок постепенно уменьшается, и нефтяной пар кон-

денсируется на них в зависимости от температуры кипения соответствующей нефтяной фракции. Самый

низкокипящий слой – пары петролиумного эфира, поднимаются до верхних тарелок и там конденсирует-

ся. Самый высококипящий слой – мазут, конденсируется и собирается в нижнем слое, затем снова по-

дается на печь 3, испаряется и в ректификационной колонке 4, работающей под вакуумом, снова раз-

деляется на фракции. Таким образом, на рис. 8.2 видно, как, по мере подъема по высоте ректификаци-

онной колонки, выделяются различные фракции – керосин, лигроин, бензин, петролиумный эфир.

Продукты перегонки после выхода из колонки охлаждаются в холодильниках.

244

Современные колонны строят диаметром до 6 м и высотой до 50 м, имеют до 80 тарелок и

перерабатывают до 12 млн т нефти в год.

После перегонки тяжелые фракции подвергаются термическому или каталическому крекингу.

Крекинг– процесс переработки нефти и ее фракций, основанный на разложении молекул сложных

углеводородов в условиях высоких температур и давления, в присутствии катализаторов или без них,

для получения моторных топлив и химического сырья.

Термический крекинг осуществляется только под воздействием высоких температур и дав-

ления при переработке гудронов и тяжелых фракций нефти в широкую фракцию, используемую при

получении моторных топлив.

Каталический крекинг осуществляют в присутствии катализаторов, главным образом для полу-

чения высокооктановых топлив из керосина и соляровых фракций. Крекинг низкого давления или пиролиз

применяют для превращения керосина и газойля в пропилен и др. газы, применяемые для получения кау-

чука и пластмасс.

Каталический риформинг проводится при получении высококачественных бензинов в сре-

де водорода, что позволяет снизить содержание серы при получении его из сернистых фракций.

Наибольшее распространение получил платформинг, где в качестве катализатора используется

платина. При этом получается бензин, бензол и др. продукты.

8.3. Нефтепродукты

Переработкой нефти получают продукцию более 10 тыс. наименований. По объему потреб-

ления наибольшую значимость имеет искусственное жидкое топливо (карбюраторное, дизельное,

котельное, реактивное и др.), смазочные масла и консистентные смазки (рис. 8.3).

Карбюраторное топливо предназначено для двигателей внутреннего сгорания с зажиганием

от электрической искры. Основной показатель – детонационная стойкость, оцениваемая октановым

числом, изменяющимся от 0 до 100. Октановое число определяется процентным содержанием мало-

склонного к детонации изооктана по сравнению с присутствующим в топливе нормальным гептаном,

245

сгорающим со взрывом и вызывающим преждевременный износ двигателя (характерный стук двигате-

ля). Поскольку детонационная стойкость изооктана условно принята за 100 единиц, а гептана – за 0, то

качество топлива тем лучше, чем больше в нем изооктана и, следовательно, чем выше октановое число.

Автомобильные бензины имеют октановое число 66, 72, 76, 92, 95 и 98; авиационные – 70, 91, 95, 100;

тракторный бензин – 40 и 45; тракторный лигроин – 54. Повышение октанового числа достигается ис-

пользованием более совершенных приемов переработки нефти – каталитического крекинга, рифор-

минга, алкилирования и изомеризации нефтяных фракций, увеличением содержания ароматических

углеводородов, а также добавлением к бензину тетраэтилсвинца, а к воздушно-бензиновой смеси –

воды или водно-спиртовых растворов в капельно-жидком виде.

246

Рис. 8.3. Продукты нефтепереработки

Парфюмер-

ные изд.

Мастика

Парафин

Лигроин

Трансформа-

торное масло

Смазочные масла

Нефть

Газ

Моторное топливо

Битум

Мазут

Лигроин

Соляровое

масло

Керосин

Бензин

Легкие

дистилаты

Лаки

Газолин

Нафталин

Спирты

Ор

стекло

Медикаме

ты

Синт. каучук

Пластмассы

Ацетилен

Полиэтилен

Этил. спирт

Этилен

Дизельное

топливо

Ароматические

углеводороды

Бензол

Толуол

Анилин

Жирные кислоты

Вазелин

247

Дизельное топливо используется в поршневых двигателях дизеля. Оно воспламеняется

от сжатия топлива, необходимая температура воспламенения составляет 550–600°С. Основной по-

казатель воспламеняемости – цетановое число, характеризующее склонность дизельного топлива к

воспламенению. Цетановое число определяют по эталонной смеси сравнением легко воспламе-

няющегося цетана и трудно воспламеняющегося а-метилнафталина. Чем больше цетановое число,

т. е. чем больше в топливе парафинов и меньше ароматических соединений, тем выше качество ди-

зельного топлива. В дизельных топливах всех марок, так же как и в карбюраторных, строго регламен-

тируется кислотность, щелочность, а также содержание серы и влаги, поскольку они сокращают срок

службы двигателя.

Котельное топливо используют в паровых котлах, электростанциях, парогенераторных и

котельных установках, в промышленных, например, мартеновских печах. К этому виду топлива отно-

сятся мазуты (продукты прямой перегонки нефти), жидкие продукты переработки каменных углей и

горючих сланцев, гудроны.

Смазочные масла получают перегонкой мазута под вакуумом. Они применяются в движу-

щихся деталях для уменьшения трения и отвода теплоты. По назначению классифицируются на мо-

торные, индустриальные, турбинные, компрессорные, цилиндровые, трансмиссионные и т. д., а по

температуре застывания – на летние и зимние.

На основе смазочных масел готовят не смазочные композиции, предназначенные для пере-

дачи импульса давления в гидроприводах и тормозных системах.

Консистентные смазки получают добавлением к смазочным маслам загустителей (мыла,

церезина, сульфидов, силикатов). Это улучшает их вязкостно-температурные свойства и делает при-

годными к применению в случаях, когда обычная жидкая смазка не может быть использована из-за

особых условий работы и конструкции узла трения. Антифрикционные консистентные смазки при-

меняют для уменьшения трения и износа.

248

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Абразивы, абразивные материалы – твердые горные породы и минералы, применяемые

для механической обработки

металлов, сплавов и др. Материалов. Естественные абразивы – алмаз,

корунд, гранат, кварц и др., искусственные – электрокорунд, карборунд, алмаз и др.

Абсорбция – объемное поглощение газов или паров жидкостью с образованием раствора.

Адсорбция – поглощение веществ из растворов или газов поверхностным слоем твердого

тела или жидкости. Применяется при очистке воды и газов, при улавливании ценных или вредных

отходов производства.

Адгезия – слияние поверхностей двух разнородных твердых или жидких тел. Связана с

межмолекулярным взаимопроникновением веществ друг в друга.

Аллотропия – существование одного металла или вещества в нескольких кристаллических

формах. Обозначается обычно греческими буквами α, β, γ.

Амальгама – сплав, один из компонентов которого – ртуть. Амальгамы могут быть при ком-

натной температуре жидкими, полужидкими или твердыми.

Антисептик – химическое вещество, обладающее противомикробным действием. Исполь-

зуются как в медицине, так и в пищевой, строительной, текстильной, деревообрабатывающей, сель-

скохозяйственной и др. отраслях промышленности.

Антифрикционные материалы (от анти и лат. Frikcio – трение) – материал для деталей,

работающих в условиях трения, гл. образом скольжения (подшипники, втулки, вкладыши и т.д.). При-

меняются металлические сплавы на основе олова, свинца (баббиты), цинка и алюминия, металлоке-

рамика, пластмассы и др. материалы, обладающие низким коэффициентом трения, хорошей прира-

батываемостью и износостойкостью.

Баббит – легкоплавкие сплавы на основе свинца, олова, цинка. Используются в подшипни-

ках скольжения как сплавы, обладающие низким трением при соприкосновении со стальной поверх-

ностью, мало изнашиваются и выдерживают достаточные удельные давления.

249

Базальт – магматическая горная порода. Хороший строительный материал для производст-

ва щебня, облицовки сооружений, скульптур. Хорошо плавится, используется для изготовления ки-

слотоупорной химической аппаратуры, производства щебня и каменного литья.

Баррель – ед. объема (вместимости). 1 нефтяной баррель=4042 галлонам (США)=0,15899 м

=158,99 л.

Бетонополимер – затвердевший бетон, пропитанный полимером. При этом прочность бето-

на повышается в 2–10 раз по сравнению с обычным бетоном, увеличивается его стойкость к агрес-

сивным средам, растут водонепроницаемость и морозостойкость.

Битумы – продукты, обладающие обычно твердой или вязкой консистенцией, получаемые

из тяжелых нефтяных остатков (мазутов, гудронов), применяются в дорожном строительстве, при

производстве рубероида, пергамина, гидроизола, пластмасс и лаков.

Бронза – сплав меди с различными металлами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий,

хром и др.), кроме цинка (см. латунь) и никеля (см. медно-никелевые сплавы).

Вакансия – дефект кристалла, представляющий собой отсутствие атома или иона в узле кри-

сталлической решетки. Снижается прочность материала, его коррозионностойкость к агрессивным

средам.

Вата минеральная – волокнистый материал из тонких стекловидных волокон, получаемых

из расплавов горных пород, металлургических и топливных шлаков.

Временное сопротивление – см. предел прочности.

Вяжущие материалы – порошкообразные вещества, обладающие способностью при сме-

шении с водой образовывать пластичную массу, затвердевающую в прочный искусственный камень.

Минеральные В. м. подразделяют на гидравлические, которые после смешения с водой и предвари-

тельного затвердевания на воздухе продолжают сохранять свою прочность в воде (портландцемен-

ты, пуццолановые и шлаковые цементы, гидравлическая известь и др.) и воздушные, затвердеваю-

щие и сохраняющие свою прочность только на воздухе (строительный гипс, ангидритовый цемент,

воздушная известь и др.). Органические В. м.– вещества органического происхождения, обладающие

способностью переходить из пластичного состояния в твёрдое – асфальт, битум, дёготь и др.

250

Газобетон – бетон, приготовленный из смеси портландцемента, воздушной извести, крем-

неземистого компонента (наполнителя) и газообразователя. Обладает легким удельным весом, сла-

ботеплопроводен (применяется как стеновой строительный утеплитель).

Гальванические покрытия (никелирование, хромирование и др.) – металлические микро-

метрические пленки, наносимые методом электролитического осаждения на поверхность металла для

его защиты от коррозии и для декоративной отделки.

Гидроизол – рулонный бескровный гидроизоляционный материал, получаемый путем про-

питки асбестового картона нефтяным битумом.

Гнейс – горная порода, сланцеватая, богатая полевым шпатом. Применяется для изготовле-

ния щебня, тротуарных плит или как облицовочный материал.

Деготь – жидкий темный продукт, получаемый при сухой перегонке (нагревании до 600º без

доступа воздуха) древесины, торфа, каменного и бурого углей, горючего сланца. Применяется при

изготовлении кровельных материалов (толь), креозота, креолина и др.

Деталь – изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочных

операций.

Диффузия – (распространение, растекание) взаимное проникновение соприкасающихся ве-

ществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества.

Долговечность материала – свойство материала иметь только микроразрушения при мно-

гократных актах нагружения. Определяют испытанием на усталость, ползучесть, износ, коррозию и

другими методами.

Допуски – интервал, в котором допускается отклонение числовой характеристики параметра

(размера детали) от его номинального, расчетного значения в соответствии с классом точности. Ука-

зывается в стандартах, технических условиях, на чертежах изделий в виде наибольшего и наимень-

шего размеров или в форме номинального размера с указанием максимально допустимых отклоне-

ний.

Дуралюмин, дю рал юминий, дюраль (от нем. Dűren – город, где был получен первый

сплав) – сплав алюминия с медью (2,2–5,2%), магнием (0,2–2,7%) и марганцем (),2–1%).