Елементний та груповий склад нафти

Загальні відомості про отримання рідких палив і олив.

Заходи щодо зменшення токсичної дії продуктів згорання на навколишнє середовище.

Компоненти відпрацьованих газів за характером дії на люди­ну поділяються на отруйні (оксид вуглецю, сполуки свинцю), канцерогенні (бензпирен), подразливі (оксиди азоту, сірчисті сполуки, альдегіди) і забруднюючі (сажа і альдегіди).

Розглянемо вплив токсичних компонентів відпрацьованих газів на організм людини.

Оксид вуглецю викликає кисневе голодування організму, ура­ження центральної нервової системи. Гостре отруєння окси­дом вуглецю може викликати головний біль, параліч, крово­вилив у сітчатку, інфаркт міокарда, привести до непритомності і навіть до смертельного наслідку.

Оксиди азоту (в бензинових двигунах 95% оксидів азоту зна­ходиться у вигляді N0, невелика кількість N0₂ і N₂O₅), потрап­ляючи в організм людини, з’єднуючись з водою, утворюють азото­вмісні кислоти. Максимальна кількість оксидів азоту утворюється при а= 1,05-1,10. Симптоми отруєння виявляються у вигляді каш­лю, задухи, можливий зростаючий набряк легень.

Альдегіди (акролеїн) викликають гостре подразнення верхніх дихальних шляхів і запалення слизової оболонки очей.

Вуглеводні шкідливо впливають на центральну нервову систе­му: при гострих отруєннях викликають запаморочення голови, головний біль, нудоту, судоми, розширення зіниць, розлад дихан­ня і серцевої діяльності, зумовлюють руйнування печінки і нирок.

Найбільшу активність із аливо роздава ароматичних вугле­воднів має бензпирен: акумулюючись в організмі до критичної концентрації, він призводить до ракових захворювань.

Заходи по зниженню токсичної дії продуктів згоряння у ДВЗ на навколишнє середовище:

1. Переведення ДВЗ на газоподібне паливо.

2. Використання нейтралізаторів (зменшується CO на 70-80 %).

3. Електронні системи впорскування палива.

4. Використання спиртів.

5. Використання водно-бензинових сумішей.

6. Використання водню.

1. Елементний та груповий склад нафти.

2. Поняття про сучасні способи отримання та очищення палив і
олив.

3.Стислі відомості про отримання палив і олив з
ненафтоврї сировини.

Груповим хімічним складом нафти називають вміст у ній окре­мих хімічних груп, які характеризуються співвідношенням та струк­турою сполук вуглецю і водню. Хімічні групи (гомологічні ряди) вуглеводнів характеризуються, перш за все, кількісним спів­відношенням атомів вуглецю і водню. Це співвідношення вира­жається емпіричною формулою групи.

Парафінові вуглеводні (алкани). Загальна емпірична формула цієї групи вуглеводнів — С_п Н_2п+2, де п — число атомів вуглецю. Найпростішим представником цієї групи є метан — СН₄. Кількість парафінових вуглеводнів (парафінів) залежить від родовища на­фти і складає 25-30 %. Парафінові вуглеводні з кількістю атомів вуглецю до 4 у звичайних умовах — гази, від 5 до 15 — рідини, а починаючи з 16 і вище — тверді. Газоподібні та тверді парафіни, при певних умовах, можуть бути розчинені у рідкій частині нафти.

За своєю структурою парафінові вуглеводні бувають нормаль­ними (ланцюги вуглецю прямі), — н-парафіни та ізобудови (лан­цюги розгалужені), ізопарафіни, починаючи з С₄Н₁₀. Чим складніша молекула речовини, тим більше ізомерів вона може мати. Так октан С₈Н₁₈ має 17 ізомерів, а тетродекан С_І4И₃₀ — 2835 ізомерів і т.д. Вуглець у цих вуглеводнів зв’язаний з воднем або різними атомними групами (СН₃, СН₂, СН) одинарним зв’яз­ком, тобто один атом вуглецю має чотири вільні зв’язки — С —.. Такі вуглеводні називають насиченими.

Парафінові вуглеводні мають найбільшу теплоту згоряння. При нормальних умовах вони хімічно стабільні, тому палива і мастильні матеріали, які містять велику кількість парафінових вуглеводнів, стійкі при зберіганні.

З підвищенням температури властивості н-парафінів та ізо-парафінів відрізняються. Нормальні парафіни внаслідок швид­кого окислення при високих температурах знижують антидето­наційні властивості (детонаційну стійкість) бензину і поліпшують самозаймистість дизельного палива. Але внаслідок того, що вони мають порівняно високу температуру застигання, погіршують низь­котемпературні властивості. В оливних фракціях н-парафіни поліпшують їх в’язкісно-температурні, але погіршують низько­температурні властивості.

Ізопарафіни підвищують детонаційну стійкість бензинів і погіршують самозаймистість дизельного палива. Мають кращі низькотемпературні властивості у порівнянні з н-парафінами.

Нафтенові парафіни (циклоалкани), як і парафіни, є основною, а іноді переважаючою складовою частиною нафти. Емпірична формула нафтенових вуглеводнів (нафтенів) С_пН_2п. На відміну від парафінових вуглеводнів, атоми вуглецю у молекулах розмі­щуються у вигляді замкнутого кільця і з’єднані між собою про стим валентним зв’язком. У нафті та нафтопродуктах зустріча­ються, головним чином, циклани, молекули яких включають п’ять або шість атомів вуглецю, що утворюють кільце. Їх називають аливо роздава. Крім моноцикланів, у нафтопродуктах, які одержують з більш важких фракцій нафти, є складні нафтенові вуглеводні, що вміщують в собі два і більше нафтенових кільця, їх називають поліцикланами. Майже всі нафтенові вуглеводні мають бокові парафінові ланцюги.

Нафтенові вуглеводні при низьких і помірних температу­рах за своєю хімічною активністю подібні до н-парафінів, а при високих (до 400 °С і вище) за здатністю окислятись набли­жаються до ізопарафінів.

За антидетонаційними властивостями нафтенові вуглеводні наближаються до ізопарафінів, тому бажані у бензинах. Вони мають низьку температуру застигання, отже є цінним компонен­том дизельних зимових палив.

Присутність аливо р з боковими ланцюгами в оливах ба­жана, бо вони надають їм аливо розда і термічну стійкість, а також поліпшують їх в’язкісно-температурні властивості, знижу­ючи температуру застигання. Нафтенові вуглеводні є основною складовою моторних олив.

Ароматичні вуглеводні (арени) у нафті є в значно меншій кількості, ніж парафінові та нафтенові, хоч в нафтах окремих родовищ вміст ароматичних вуглеводнів (ароматиків) може до­сягати кількох десятків відсотків. Як і нафтени, ароматики ма­ють кільця, але у них одинарні зв’язки чергуються з подвійними. Простим представником цього ряду є бензол, що відповідає загальній емпіричній формулі С_пН_2п6. У звичайних умовах аро­матики характеризуються високою хімічною стійкістю, хоч і по­ступаються перед нафтеновими вуглеводнями. Ароматики стійкі до окислення і при високих температурах. Вони є цінним компо­нентом бензинів, оскільки мають високі антидетонаційні влас­тивості, але при цьому — підвищену схильність до нагароутво-рення, тому в товарних бензинах вміст ароматичних вуглеводнів не повинен перевищувати 40-45 %’. У дизельному паливі арома­тики не бажані, тому що понижують його самозаймистість.

Моноциклічні ароматичні вуглеводні з довгими боковими ланцюгами надають Оливам хороших в’язкісно-температурних властивостей, а без бокових ланцюгів і аливо роздав в цьому відношенні не бажані.

До складу продуктів переробки нафти можуть входити не-насичені вуглеводні. В їх молекулах між атомами вуглецю утво­рюється подвійний або потрійний зв’язки. Ці вуглеводні лег­ко окислюються і осмолюються, позаяк подвійні та потрійні зв’язки нестійкі, здатні до реакцій полімеризації та приєднан­ня. Присутність ненасичених вуглеводнів погіршує стабільність нафтопродуктів при зберіганні. При високих температурах вони гірше окислюються, ніж н-парафіни і тому підвищують анти­детонаційні властивості бензину, але погіршують самозайми­аливо дизельного палива.

До складу Нафти входять не тільки сполуки вуглецю і вод­ню, а також тГ, що містять кисень, сірку і азот. Найчастіше це похідні вуглеводнів.

Кисень з вуглеводнями нафти утворює в основному органічні кислоти і смолисто-асфальтові речовини. Його вміст у нафті складає 0,1 ~ 1,3 %. З органічних (R-GOOH) найчастіше Зустрі­чаються нафтенові кислоти (С_пН_2п,СООН), які зосереджені, головним чином, у легкому і середньому оливних Дистилятах. Нафтенові кислоти викликають корозію кольорових металів і, в першу чергу, свинцю та цинку.

Смолисто-асфальтові речовини — складні сполуки вуглецю, водню і кисню, іноді сірки. Вони надають нафті і нафтопро­дуктам темний колір. Наявність смолисто-асфальтових речо­вин у паливі призводить до підвищеного нагароутворення, а в оливах — до утворення липких осадів на деталях двигунів.

Сірчисті сполуки у нафті та нафтопродуктах погіршують їх якість. Сірчисті сполуки — сірководень H₂S, меркаптани (орга­нічні сполуки загальної формули RSH, де R — вуглеводневий радикал), а також вільна сірка належать до групи активних речо­вин, що викликають корозію металів. Решта сірчистих сполук (сульфіди, дисульфіди) є неактивними, вони складають основну їх частину і менш шкідливі. Присутність окремих з них у транс­місійних оливах підвищує міцність плівки оливи, що сприяє під­вищенню зносостійкості.

Для палива всі сірчисті сполуки є небажаними, позаяк у процесі
згоряння виділяють сірчистий і сірчаний гази, які, реагуючи з
водою, утворюють сильнодіючі кислоти, що викликають корозію
деталей двигуна.

Азотисті сполуки містяться в нафті у невеликій кількості (не більше 0,3 %) найчастіше у вигляді аміаку, як правило, у важких фракціях.

Дата добавления: 2014-01-04