Товарная классификация нефтепродуктов

План лекции:

1. Классификация товарных нефтепродуктов.

2. Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел.

Вырабатываемые на НПЗ продукты (более 500) подразделяют на следующие группы, различающиеся по составу, свойствам и областям применения:

1) топлива – бензины (топлива для двигателей с принудительным зажиганием), реактивные, дизельные, газотурбинные, печные, котельные, сжиженные газы коммунально-бытового назначения;

2) нефтяные масла;

3) парафины и церезины;

4) ароматические углеводороды;

5) нефтяные битумы;

6) нефтяной кокс;

7) пластичные смазки;

8) присадки к топливам и маслам;

9) прочие нефтепродукты различного назначения.

Бензины. Автомобильные бензины – смеси бензинов прямой гонки, термического и каталитического риформинга. Выпускаются следующие марки: А-72, А-76, АИ-93, АИ-95, АИ-98. Авиационные бензины представляют собой смеси бензинов прямой гонки, каталитического крекинга и высокооктановых компонентов (алкилбензол, технический изооктан и другие) с добавкой антидетонационных и антиокислительных присадок. Выпускают авиационные бензины марок Б-95/130, Б-91/115, Б-70.

Эксплуатационные характеристики бензинов должны обеспечивать нормальную работу двигателей в различных режимах. Основными показателями качества автомобильных топлив являются детонационная стойкость, фракционный состав, химическая и физическая стабильность, содержание серы. Авиационные бензины, помимо этого, характеризуются температурой кристаллизации, содержанием смолистых веществ, теплотой сгорания. Детонацией называют особый режим сгорания топлива в двигателе.

Детонационная стойкость (ДС) углеводородов и топлив характеризуется октановым числом. Это условная единица измерения ДС, численно равная процентному (по объему) содержанию изооктана в его смеси с гептаном, эквивалентной по ДС испытуемому топливу в стандартных условиях испытания. Для изооктана ДС принята равной 100, а для гептана – 0. Существует несколько методов определения октановых чисел, которые отличаются режимом испытания. Широкое распространение получили моторный и исследовательский методы. Разницу в октановых числах, определенных исследовательским и моторным методами, называют чувствительностью топлива. В качестве дополнительной характеристики ДС авиационных бензинов служит показатель сортности.

Сортность – это характеристика, показывающая величину мощности двигателя (в %) при работе на испытуемом топливе по сравнению с мощностью, полученной на эталонном изооктане, сортность которого принимается за 100. Детонационная стойкость карбюраторных топлив повышается введением специальных антидетонационных присадок – тетраэтилсвинца (ТЭС). Показатель эффективности введения ТЭС называют приемистостью. Он характеризует число единиц, на которое повышается октановое число топлива или углеводорода при добавлении определенного количества ТЭС.

Топлива для воздушно-реактивных двигателей – реактивные топлива, авиационные керосины – вырабатывают на базе прямогонных фракций нефти и газойлей каталитического крекинга с применением в ряде случаев гидрогенизационных процессов. Выпускают топлива марок ТС-1, Т-1, Т-2, РТ, выкипающие в интервале 60-280⁰С (применяют в двигателях с дозвуковой скоростью полета) и термостабильное топливо утяжеленного состава, выкипающее в интервале 195-315⁰С (применяют для двигателей со сверхзвуковой скоростью полета). К основным показателям качества топлив для реактивных двигателей относят плотность, теплоту сгорания, фракционный состав, вязкость, температуру начала кристаллизации, содержание аренов, серы, активных сернистых соединений, смол и непредельных соединений, термическую стабильность.

Дизельные топлива. Промышленность выпускает топливо для быстроходных дизелей и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники марок Л (летнее), З (зимнее), А арктическое), а также моторное топливо для среднеоборотных и малооборотных дизелей марок ДТ и ДМ.

Дизельные топлива состоят из средних дистиллятных фракций нефти, перегоняющихся в пределах 180-360⁰С, легких газойлей каталитического крекинга и гидрокрекинга. В настоящее время прошли испытания и допущены к применению топлива с концом кипения 380-400⁰С, ведутся работы по вовлечению в состав дизельных топлив облагороженных газойлей коксования и термического крекинга. К основным эксплуатационным характеристикам дизельных топлив относят воспламеняемость, фракционный состав, вязкость, коксуемость, температуру вспышки, помутнения, застывания, содержание смолистых и коррозионноактивных соединений.

Газотурбинное, печное и котельное топлива. Газотурбинное топливо приготавливают из дистиллятов прямой перегонки, коксования и термического крекинга. Применяют его в стационарных газотурбинных и парогазовых энергетических установках, а также в газотурбинных установках водного транспорта. Вязкость этого топлива не должна превышать 3⁰ВУ при 50⁰С, коксуемость – 0,5%, содержание серы – 1,0%. Печное топливо предназначено для сжигания в специальных печах бытового назначения. Изготавливают его из дистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов; по свойствам во многом аналогично летнему дизельному топливу (Л). Котельное топливо (мазуты) применяют для паровых котлов тепловых электростанций, судовых установок, различных промышленных печей.

Оно состоит из остатков прямой перегонки нефти, тяжелых газойлей каталитического крекинга, коксования и гидрокрекинга, крекинг-остатка, полученного термическим крекингом и висбрекингом, отходов от переработки масел (экстрактов, асфальтов) и тяжелых остатков нефтехимического синтеза. Если необходимо понизить вязкость котельного топлива, то к остаткам добавляют до 20-25% газойлевых (дизельных) фракций.

Выпускают два сорта мазутов: топочные (марки 40 и 100) и флотские (марки Ф5, Ф12). Для характеристики эксплуатационных свойств мазутов используют следующие показатели: плотность, вязкость, температуры застывания и вспышки, зольность, содержание воды и серы.

Сжиженные газы. Углеводородные сжиженные газы для коммунально-бытового потребления выпускают на базе пропана и бутана, полученных при первичной перегонке нефти, каталитическом крекинге, газофракционировании, каталитическом риформинге. Промышленностью вырабатываются смесь пропана и бутана техническая зимняя (СПБТЗ) с содержанием углеводородов С₃ не менее 75%, летняя смесь пропана и бутана (СПБТЛ), в которой содержание углеводородов С₄ не должно превышать 60%, а также бутан технический (БТ), в котором содержится не менее 60% бутана и бутиленов.

Нефтяные масла. Основное назначение нефтяных масел состоит в том, чтобы снизить трение между твердыми поверхностями движущихся частей различных механизмов, станков, двигателей, машин и тем самым предотвратить их износ. Нефтяные масла представляют собой смесь жидких высококипящих фракций, очищенных от нежелательных примесей.

Нефтяные масла иногда называют минеральными с тем, чтобы отличить от синтетических масел, которые представляют собой органические соединения, полученные многоступенчатым синтезом. По способу выделения из нефти минеральные масла подразделяют на дистиллятные, остаточные и компаундированные, т.е. получаемые смешением дистиллятных и остаточных компонентов. В зависимости от метода очистки различают следующие масла: неочищенные, выщелоченные, кислотно-щелочной, кислотно-контактной, селективной и адсорбционной очистки, гидрокрекинга. По области применения нефтяные масла подразделяют на смазочные и специальные. В свою очередь смазочные масла делят на индустриальные, моторные, масла для прокатных станов, вакуумные, цилиндровые, энергетические, трансмиссионные, осевые, приборные, гидравлические. В группу специальных масел входят технологические (поглотительное, висциновое, нафтеновые и др.) и белые (вазелиновое и парфюмерное) масла. Основными эксплуатационными характеристиками нефтяных смазочных масел являются вязкостно-температурные свойства, подвижность при низких температурах, устойчивость против окисления.

Парафины и церезины. В эту группу входят жидкие и твердые парафины и церезины. Жидкие парафины получают карбамидной или адсорбционной депарафинизацией дизельных фракций. Используют их для получения белково-витаминных концентратов, синтетических жирных кислот и поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Твердые парафины вырабатывают при депарафинизации дистиллятных масляных фракций. Используются для пропитки бумаги, в производстве спичек, свечей, моющих средств, ПАВ и пластичных смазок. Подразделяют на технические (марки Нс, Нв, Т, С), высокоочищенные (В₁, В₂, В₃, В₄ и В₅) и парафины для пищевой промышленности (П-1, П-2, П-3). Церезины получают депарафинизацией остаточных масляных фракций или обработкой природных озокеритов. Применяют их в производстве смазок, вазелинов, мастик, копировальной бумаги, в качестве изоляционных материалов в электротехнике. В зависимости от температуры каплепадения (в ⁰С) подразделяют на марки 80, 77, 75, 65.

Ароматические углеводороды. На установках каталитического риформинга и пиролиза вырабатывают товарные ароматические углеводороды, которые используются в качестве растворителей и являются ценным химическим сырьем. Это бензол, толуол, ксилол нефтяной технический, n-, м – и о-ксилолы, псевдокумол.

Нефтяные битумы. Нефтяные битумы получают из тяжелых нефтяных остатков методами глубокого концентрирования (остаточные) и окисления (окисленные). Битумы представляют собой твердые или жидкие водонерастворимые материалы. Их широко используют при строительстве дорог и различных гражданских и промышленных сооружений, в производстве кровельных материалов, асфальтовых лаков, полиграфических красок. Вырабатывают следующие виды битумов: а) дорожные вязкие с различной температурой размягчения и глубиной проникновения иглы в битум; б) дорожные жидкие; в) строительные; г) кровельные; д) изоляционные; е) высокоплавкие; ж) специальные.

Нефтяной кокс получают коксованием в кубах и необогреваемых камерах (замедленное коксование) тяжелого остаточного сырья – гудронов, крекинг-остатков, экстрактов, асфальтов, смол пиролиза. Нефтяной кокс представляет собой пористую твердую массу от серого до черного цвета, состоит из высокомолекулярных, высокоароматизированных углеводородов.

Выпускают несколько сортов кокса, различающихся содержанием серы, золы, видом применяемого при коксовании сырья: КНКЭ – кокс нефтяной крекинговый электродный, КНПЭ – пиролизный электродный, КНПС – пиролизный, специальный, КЗ-8, КЗ-0 – коксы замедленного коксования.

Пластичные смазки применяют для смазки узлов трения в случаях, когда невозможно использовать масла из-за отсутствия герметизации или сложности пополнения смазываемого узла смазочным материалом. Смазки также используют для защиты металлических поверхностей от атмосферной коррозии, для уплотнения подвижных и неподвижных соединений. В состав пластичных смазок входят основа, загуститель и уплотнитель. Выпускают свыше 140 видов смазок, различающихся вязкостью, пределом прочности пенетрацией, температурой каплепадения, испаряемостью, стабильностью против окисления и другими свойствами.

Присадки к топливам и маслам. Присадками называют химические соединения, добавление которых в небольших количествах заметно улучшает эксплуатационные свойства нефтепродуктов. Присадки к топливам по их назначению классифицируют на следующие типы: 1) улучшающие процесс сгорания в двигателях; 2) сохраняющие свойства топлив при транспортировании и хранении; 3) препятствующие образованию кристаллов льда в топливе; 4) повышающие смазочную способность топлив; 5) антистатические; 6) препятствующие образованию отложений в топливной аппаратуре.

Присадки к маслам делят на: 1) вязкостные; 2) депрессорные; 3) антиокислительные; 4) антикоррозионные и антиржавейные; 5) моющие и диспергирующие; 6) противоизносные и противозадирные; 7) антипенные. Присадки, которые улучшают одновременно несколько свойств смазочных масел, называют многофункциональными. Достоинство их заключается в том, что их применение позволяет отказаться от введения в масло большого числа присадок специфического назначения. Примерами многофункциональных присадок могут служить: депрессатор АзНИИ-ЦИАТИМ-1; присадка ДФ-11 и др.

Нефтепродукты различного назначения. К продуктам переработки нефти, не вошедшим в перечисленные выше группы, относят: 1) осветительные керосины; 2) бензины-растворители; 3) смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) или смазочно-охлаждающие технологические среды (СОТС); 4) технологические смазки (ТС); 5) нефтяные кислоты и их соли; 6) деэмульгатор нефтяных эмульсий.

 

Контрольные вопросы:

1. Какие классы нефтепродуктов вы знаете?

2. Дайте характеристику нефтепроуктам.

 

Литература

1. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. - Л., Химия, 1972, 464 с.

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

 

Расчетные методы определения физико-химических