Производственные технологии и товароведение

В сложных химических процессах органическая часть топлива  превращается в твурдый продукт  — кокс и летучие продукты состоящие  из смесей газов и паров жидких продуктов.

Разновидностью  сухой перегонки являются коксование и полукоксование 

Косование является разновидностью перолиза в ходе которого осуществляется высокотемпературное  до 1100 градусов цельсия разложения ископаемых углей без доступа  воздуха. Важнейшими продуктами кокосования являются кокс (80% используется в доенном производстве и коксовый газ отличающийся от других искуственных газов высокой теплотой сгорания большим содержанием ценных компонентов поэтому является ценным сырьем химической промышленности 

Полукосование — низкотемпературное до 550 градусов цельсия разложение углей без  доступа воздуха, основная цель этого  процесса это получение смолы  которую перерабатывают на жидкое топливо 

Крекинг — процесс  высокотемпературной обработк топлив при котором происходит глубокое изменение в составе в строение молекул исходного сырья основной реакцией крекинга является расщепление крупных малекул углеводорода на более короткие под действием выоких температур ( термический крекинг) или в присутствие катализатора ( каталитический крекинг) процессы крекинга позволяют получить бензины значительно более высокого качества по сравнению с бензинами прямой перегонки. 

Термический крекинг. Разновидностью является жидкофазный  крекинг который видут при  температуре 470-500 градусов. И давление  до 7 мегаПаскалей сырьем является мазут и гудрон прямой перегонки нефти получаемые бензины содержат большое количество непредельных углеводородов.

Разновдиностей  термического крекинга является жидкофазный  и парофазный крекинг.

Получают непредельные углеродные соеденения которые можно использовать для органического синтеза. Сырьем являются легкие фракции прямой перегонки нефти, а так же покупные газы нефтепереработки.

 
Каталитический крекинг проводят в паровой фазе на катализаторе при  температуре 450-500 градусов и давление от 1.2до2 мПа. Катализаторами обычно являются алюмосиликаты( глины). Сырьем являются нефтяные фракции получаемые при прямой перегонке нефти чаще всего мазут , гудрон. 

Разновидностью  каталитического крекинга является реформинг который проводят в присутствие платиного катализатора температурой 470-510 градусов цельсия. Продуктами реформинга являются бензол толуол и его производные.

Бензины получаемые при реформинге самые высококачественные их выход до 60% самостоятельно это безнизы не используют, они являют присадкой. 
 

Тема: «Нефть» 

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость темнокоричневого иногда бурозеленого цвета с характерным запахом. В нефти соддержится до 90% углеводородов  самого разнообразного состава и строения

В состав нефти  входит главным образом углеводороды: порофиновые, нафтеновые, ароматические. Углеводороды входящие в состав нефти  при нормальной температуре могут  быть в газообразном, жидком и твердом  состояние в зависимости от их состава и строения. Растворимые в нефти газообразные при нормальной температуре и давление углеводороды образуют нефтяной или попутный газ. Кроме того в нефти содержится механические примеси : песок, глина, вода, водные растворы минеральных солей, сероводород и смолисто-осфальтовые вв-ва. Нефть добываемая из скважен перед переработкой подвергается специальной очистке. В начале удаляются попутный газ затем нефть поступает в специальные отстойники для отделения от нее механических примесей и воды. Если нефть образует с водой устойчивые эмульсии, их разрушают обрабатывая нефть специальными деэмульгаторами или переменным электрическим полем высокого напряжения, подготовленную таким образом нефть направляют на нефтеперерабатывающие заводы

В промышленности в зависимости от состава нефти используются 3 варианта схем переработки нефти:

1. топливный вариант
2. топливно-масленный
3. нефтехимический

 

На первой стадии подготовленная нефть нагревается  в трубчатых печах до температуры 300-350 градусов цельсия и подается прекратификационные колонны для разделения ее на светлые фракции и тяжелую фракцию — мазут

Разделение нефти  н этой стадии проводится под давлением  близким к атмосферному. Пары поднимаясь по колонне постепенно охлаждаются  жидкостью ( флегма) которая стекает  с верху колонны при соприкосновении с флегмой происходит разделение смеси на фракции по температурам кипения в результате многократного чередования процессов испарения жидкости и конденсации его паров. Пары бензина как наиболее низкокипящие ( до 170 градусов) выходят с верху колонны охлаждаются и конденсируются. Часть бензина выводится как готовый продукт, а часть его подается на орашение колонны ( флегмы) по высоте колонны отбираются следующие фракции:

1. бензин
2. лигроин ( 160-200 градусов)
3. керосин ( 200-300)
4. газойль ( 300-350)

 

Тяжелой фракцией на первой стадии перегонки является мазут мазут подвергается методом переработки в вакумной трубчатке его нагревают при температуре 400-420 градусов и подают

в ректефикационную колонну работающую под вакумом. Вакум необходим для снижения температуры кипения мазута так как на воздухе мазут закипает при более высокой температуре что приводит к разложению мазута. А его надо разделить на фракции поэтому переработку проводят под вакумом.

В вакумной трубчатке  мазут разделяется на следующие  фракции:

1. соляровый дистелятор (350-400 градусов)
2. маслянный дистелятор (400-490)

Остаток тяжелая  фракция — гудрон 

Фракционный состав прямой перегонки нефти

легкие-фракции 45%

масла-25%

гудрон-30% 

Недостатком прямой перегонки нефти являются низкие выход и качество бензиновых фракций поэтому переработке подвергают в дальнейшем полученные нефтепродукты

для этого мазут  подвергают термическому жидкофазному крекингу. Который видут в интервали 470-540 градусов цельсия

продуктами термического крекигая являются : крекинг бензином — 30-35% крекинг газа — 10-15%

Крекинг остаток  — 50-55%

Для дальнейего увелечения выхода высококачественных бензинов подвергают каталитическому  крекингу соляровый дестилят

При каталитическом крекинге получают до 70% безнзина и 15-20% легкого газойля который испльзуется компонентом дизельного топлива

Для увелечения выхода высококачественных безниов  проводят реформинг. Реформингу подвергаются бензиновые фракции прямо перегонки  нефти. Получаемые бензины очень  высокого качества. Основынм компонентом  которых являются ароматические углеводороды -58%

Продукцию производимую нефтеперерабатывающей промышленностью  условно разделяют на следующие  условные группы :

1. нефтяные жидкие топлива
2. моторные и специальные масла
3. сырье химической промышленности
4. индивидуальные углеводороды ( прочие)

Наибольшее значение из всех групп имеют топлива и  масла. Жидкое топливо получаемое из нефти по назначению условно подразделяют на моторное и кательное

В зависимости  от типа двигателя моторное топливо  разделяют на карбюратное и дизельное топлив, топливо для реактивных двигателей

К карбюраторным  топливам относятся автомобильные  и авиационные бензины которые  испльзуются в карбюраторных  двигателях внутреннего сгорания с  воспламенением рабочей смеси от искры.

Бензины представляют собой однородную гомогенную смесь жидких углеводородов различного строения содержащие от 5 до 11 атомов углерода.

Углеводроды в  выкипающих в температурах от 35 до 205 градусов. Температура замерзания ниже -60 градусов. Основными эксплутационными характеристиками бензина являются детонационная стойкость фаркционны состав. Стабильность, нейтральность, содержание вредных примесей и другие харки которые регламентированны государственным стандартом.

Детанационная стойкость бензина определяется способностью топлива сгорать в двигателе с принудительным зажиганием без детонации.

Детонация —  вредное явление вызывающее падение  мощности двигателя , увелечения удельного  расхода топлива. Ускорение износа двигателя иногда с аварийными последствиями, особенно опасна детонация в авиационных двигателях внешними признаками детонации является :

1. звонкий металический стук и периодические выхлопы черного дыма из выхлопной трубы.

Мерой детонационный  стойкости бензина является их Октановое  число — условная единица измерения  детонационной стойкости бензинов оно численно равно процентному содержанию ( по объему) изооктана в эталонной смеси ( условно принято стойкость брать за 100 ед.)

С гептаном.

Смешивая эти  углеводороы в определнном соотношение  можно получить эталонные топлива  с актановым числом от 0-100 ед. Например в марке бензина А-76 цифра 76 показывает величину октанового числа это означает что устойчивость бензина к детонации такая же как у смеси состоящей из 76% изооктана и 24% гептана. Наибольшей стойкостью обладают ароматические углеводороды, а наименьшей — предельные углеводороды линейного строения. Для повышения детанационной стойкости к бензинам добавляют некоторые добавки которые называются антидетонаторы количественное содержание их примерно от 0.04% объема бензина. В качетсве антидетонаторов чаще всего испльзуют тетраэтил свинец в виде этиловой жидкости бензины в которые введины этиловые жидкости называют этилированные.

Для предупреждения об едовитости бензины окрашивают в  различные цвета.

Фракционный состав обуславливает испаряемость бензинов на различных режимах работы двигателя, а именно пуск, разогрев, при смене режимы работы под нагрузкой и тд. Бензин которые представляют собой смесь углеводородов не имеют фиксированной температуры кипения. Испаряемость бензинов — переход из жидкости в пар определяется температурами при которых испаряется 10, 50, 90 и 97 % объема  жидкого бензина.

Стабильность  топлива характеризуется  его  способностью сохранять свой состав  и основные свойства при хранение транспортирование и в условихя потребления.

Нейтральность топлива оценивается по содержанию в нем водорастворимых кислот и щелочей, серых и сернистных соеденений. 

Дизельные двигатели.

Дизельное топливо  так как и бензины представляют собой смесь жидких углеводородов  различного строения, но в отличие от бензинов содержат до 20 атомов углерода выкипающих в температруном интервали 60-360 градусов.

Дизельное топливо  состоит из более тяжелых фракций  перегонки нефти ( керосиновых, соляровых, гозойлевых) с добавками до 20% газойля  каталитического крекинга. Дизельное топливо более дешов оно мене взрыво и огноопасно по сравнению с бензинами. Основное преимущество дизельных двигателе это высокая экономичность, а именно меньший удельный расход топлива ( 30-40% чем у карбюраторных двигателей) однако дизельные двигатели более металоемкие  так как в целиндрах дизельных двигателей гораздо выше давление.

Основные характеристики дизельного топлива:

1. самовоспламеняемость
2. вязкость
3. фракцонный состав
4. температура помутнения
5. температура застывания и вспышки

 

Самовоспламеняемость способность дизельного топлива воспламеняться без источника зажигания.

Количественно самовоспламеняемость дизельного топлива  оценивается цетановым числом

его устанавливают  методом сравнения испытуемого  топлива с эталонным в качестве эталона приняты 2 углеводорода, а именно:

1. цетан имее небольшой период задержки воспламенения и обеспечивает мягкую работу двигателя ( 100 ед)
2. альфо-метилнафталин (0ед) он имеет большой период задержки воспламенения смешивая эти углеводроды в определенном соотношение можно получить эталонные топлива с цетановы числов ( 0-100ед)