Получение резин

Изопреновыи каучук

Производство синтетического каучука и резин

Дивинилстирольный каучук

Сырье: бутадиен СН₂ = СН - СН = СН₂, стирол С₆Н₅ - СН = СН₂.

Вспомогательные материалы: гидроперекись изопропилбензола (инициатор сополимеризации), вода, додецилмеркаптан С₁₂Н₂₅SН (регулятор роста цепи).

Основной химический процесс: водная эмульсия бутадиена (70%) и стирола (30%) в присутствии инициатора при 5°С и 1•10⁵ - 2•10⁵ Па сополимеризуется.

Особенности технологического процесса: эмульсионную сополимеризацию проводят в батарее, состоящей из двенадцати последовательно соединенных полимеризаторов. Это автоклавы, снабженные мешалками и водяными рубашками для регулирования температуры. Реакционная смесь последовательно перетекает из одного аппарата в другой, степень превращения мономеров в сополимер составляет 60-70%. Про­цесс непрерывный.

Основной продукт: каучук.

Сырье: 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен).

Вспомогательные материалы: растворитель - изопентан, катализатор - триизобутилалюминий и хлорид титана (IV).

Основной химический процесс: изопрен в растворе изопентана в присутствии катализатора при 30°С полимеризуется.

Особенности технологического процесса: в растворитель, содержащий катализатор, вводят изопрен, и смесь пропускают через батарею полимеризаторов. Готовый раствор полимера промывают для отделения катализатора и высаживают в горячую воду. Это непрерывный процесс.

Основной продукт: стереорегулярный каучук, содержащий 95-98% цис-формы.

Сырье: каучук.

Вспомогательные материалы: вулканизаторы (сера), наполнители (сажа, «белая сажа» - коллоидная кремниевая кислота), красители, пластификаторы и другие ингредиенты.

Основной химический процесс: смесь каучука, сажи, серы и других компонентов подвергают термической обработке при 130-160°С, при этом происходит сшивание макромолекул атомами серы.

ЛЕКЦИИ 5-6. Схемы и системы водоснабжения промышленных предприятий.

Как было сказано выше (лекция 4) вода - самый доступный и широко применяемый растворитель. В городах и населенных пунктах вода необходима для хозяйственно-питьевых, санитарно-гигиенических и противопожарных целей, а на промышленных предприятиях – для технологических нужд.

Наиболее крупными потребителями воды являются металлургические заводы.

Водоснабжение промышленных предприятий и населенных пунктов регламентируется рядом нормативных актов. Эти акты направлены на предупреждение и ликвидацию загрязнений водных источников, рациональное использование и сохранение водных ресурсов.

На ряде производств для обеспечения технологического процесса требуется подача воды определенного качества. Например, для питания паровых котлов нельзя использовать обычную воду, так как в ней содержится значительное количество механических и химических примесей. Наличие солей кальция и магния, обуславливающих жесткость воды, приводит к образованию накипи на стенках труб и барабанов паровых котлов. Отложившаяся накипь, вследствие её малого коэффициента теплопроводности, увеличивает удельный расход топлива и снижает к.п.д. котельного агрегата. Кроме того, накипь уменьшает проходное сечение труб и увеличивает их гидравлическое сопротивление. Это приводит к уменьшению скорости циркуляции пароводяной смеси в опускных и подъемных трубах паровых котлов, а следовательно, и к снижению их паропроизводительности.

Вода, используемая для хозяйственно-питьевых нужд, должна удовлетворять определенным санитарно-гигиеническим требованиям: быть прозрачной, не иметь запахов и привкусов, не содержать вредных веществ и болезнетворных бактерий. Поэтому системы хозяйственно-питьевого водоснабжения имеют устройства для фильтрации воды и ее обеззараживания.

Схемы и системы водоснабжения промышленных предприятий.

На предприятиях черной металлургии применяют следующие системы водоснабжения: прямоточную, последовательную и оборотную.

Система водоснабжения включает комплекс сооружений и устройств для забора воды из источника водоснабжения, её очистки, хранения, подачи и распределения между потребителями.

Первая система (рис. 1) применяется при наличии мощного источника, расположенного вблизи промышленного предприятии (до 4-5 км). Геодезическая (геометрическая) высота подачи при этом не должна превышать 20-25 м. Отработавшая вода после очистки сбрасывается в водоем.

Последовательное водоснабжение (рис. 2) предусматривает повторное использование отработавшей вода и применяется в целях снижения количества воды, забираемой из источника. Так как при последовательном водоснабжении не предусматривается очистка отработавшей воды, его применяют в тех случаях, когда сточные воды не содержат вредных химических или механических примесей, а только нагреваются в процессе использования.

Рис.1. Схема прямоточного водоснабжения. 1 – водозабор и насосная станция; 2 – водопровод; 3 – промышленное предприятие; 4 – очистные сооружения; 5 – канализация.	Рис.2. Схема последовательного водоснабжения. 1 – водозабор и насосная станция; 2 – водопровод; 3 – производство; 4 – очистные сооружения; 5 – канализация.

При проектировании оборотной системы водоснабжения оборотные циклы группируют по качеству воды с учетом расположения её потребителей. В оборотных циклах водоснабжения обооборотная вода подвергается очистке от взвешенных в ней веществ и охлаждается. Схема системы оборотного водоснабжения показана на рис.3.

Как видно из рисунка, отработавшая вода подается насосной станцией на очистные сооружения. Оттуда очищенную воду насосами направляют к охладителям. После охлаждения насосная станция возвращает воду к агрегату, где она используется на технологические нужды.

При оборотном водоснабжении теряется (испарение, унос) 3-5% общего расхода воды. Для восполнения этих потерь подается «свежая» вода.

Оборотное водоснабжение экономически выгодно применять в том случае, когда промышленное предприятие расположено на значительном расстоянии от источника водоснабжения, так как при этом снижаются затраты электрической энергии на подачу воды потребителю¹. Оборотное водоснабжение используется также в тех случаях, когда объём источника ограничен, а потребность в воде велика, и тогда, когда нельзя загрязнять источник.

Рис.3. Схема оборотного водоснабжения промышленного предприятия. А – агрегат; НС – насосная станция; ОС – очистные сооружения; ОХЛ – охладители; СТ – самотечные трубопроводы; НТ – напорные трубопроводы; СВ – трубопровод «свежей» воды.

Нормы и режимы водопотребления

Проектирование водоснабжения объекта (города, района, промышленного предприятия или их комплекса) начинается с определения количеств потребляемой воды и режима ее расходования на перспективный (расчетный) период. Величина водопотребления объектом определяется в кубических метрах в сутки максимального и в сутки среднего за год потребления воды. Все водопроводные сооружения рассчитываются из условия обеспечения максимального водопотребления в конце расчетного периода, а технико-экономические показатели — из условия среднего за год.

Так как каждый объект, для которого проектируется водоснабжение, включает различные категории потребителей, имеющих свои нормы водопотребления и свои режимы расходования воды, количество ее определяется отдельно для каждой категории потребителей.

В городах водопотребление определяется по следующим категориям:

хозяйственно-питьевое водопотребление населением с учетом нужд в воде общественных зданий;

расход воды на поливку и мойку улиц, площадей и зеленых насаждений;

хозяйственно-питьевое водопотребление рабочими и служащими во время пребывания их на производстве (для предприятий, не имеющих своих обособленных водопроводов);

расход воды на производственные нужды предприятий, получающих ее из городского водопровода;

расход воды на нужды пожаротушения.

Для промышленных объектов водопотребление определяется четырьмя последними категориями с учетом возможности повторного использования воды на технологические нужды.

Количество воды, потребляемое каждой категорией потребителей, определяется как произведение числа водопотребителей на норму водопотребления, а суточный расход всего объекта как сумма слагаемых по отдельным категориям потребителей.

Определение расхода воды на промышленные нужды

Расход воды на промышленные нужды определяют двумя методами:

1)в расчете на агрегат;

2)в расчете на единицу продукции.

Первый метод применяется при разработке технических проектов, второй - при составлении технико-экономических обоснований, перспективных и прогнозных разработок по водоснабжению промышленных районов.

Расход воды на агрегат в значительной мере зависит от его конструктивных особенностей. Так, расход воды на мартеновскую печь зависит от того, осуществляется мокрая или сухая очистка уходящих газов. В конвертере расход охлаждающей воды зависит от способа отвода газа – с дожиганием или без дожигания.

Таким образом, производительность металлургического агрегата не всегда может быть единственным критерием, определяющим его водопотребление.

Нормирование расхода воды играет важную роль в вопросе сокращения водопотребления и бережного отношения к воде. Вот средние удельные расходы воды на некоторые виды продукции металлургических комбинатов (таблица 1).

Таблица 1.

Продукт	Расход воды, м^3/т
Сырая руда (обогащенная гравитационно-магнитным способом)	11,75
Агломерат	7,4
Чугун (охлаждение)	18,5-23,0
Сталь мартеновская (испарительное охлаждение)	6,0
Сталь конвертерная (охлаждение)	12,8
Доменный газ (очистка)	11,0
Конвертерный газ (очистка при отводе без дожигания)	10,4
Непрерывная разливка стали	33,8
Прокат: тонколистовой холоднокатаный	36,0 26,8

Известны также среднеотраслевые комплексные удельные расходы воды для основных видов производства черной металлургии (таблица 2).

Таблица 2

Вид производства	Удельный расход воды, м^3/т
Доменное	81,57
Сталеплавильное (конвертерное с НМЛЗ)	69,36
Электросталеплавильное	98,03
Прокатное (горячекатаный лист)	48,95

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления

Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения, м3/сут, определяется в зависимости от расчетного числа жителей и норм водопотребления.

Норму водопотребления определяют по табл. 3 в зависимости от санитарно-технического оборудования зданий, а также от географического месторасположения объекта водоснабжения.

В приведенные нормы включены расходы воды на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды жителей независимо от того, где происходит расходование воды — в жилых домах или общественных зданиях. Большие значения расходов (в пределах указанных норм) следует принимать для южных районов, а меньшие — для северных.

Таблица 3

Степень благоустройства районов жилой застройки	Норма водопотребления на 1 жителя, л/сут	Коэффициент неравномерности водопотребления
среднесуточная за год	в сутки наибольшего водопотребления
Здания, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией:
без ванн,	125-150	140-170	1,5-1,6
с ваннами и местными водонагревателями,	180-230	200-250	1,3-1,25
с ваннами и системой централизованного горячего водоснабжения	275-400	300-420	1,25-1,2
Здания, не оборудованными внутренним водопроводом и канализацией, с водопользованием из водоразборных колонок	30-50	40-60	2,0-1,8

При определении расхода воды для домов отдыха, санаториев, пионерских лагерей и подобных им заведений, если они располагаются на территории населенного пункта, надо учитывать нормы расхода воды для них (таблица 4).

Таблица 4

Водопотребители	Измеритель	Нормы водопотребления, л/сут
Больницы, санатории и дома отдыха общего типа	1 койка	250-300
Санатории и дома отдыха с ваннами во всех жилых комнатах	То же	300—400
Больницы и санатории с грязелечением	-“-	400—500
Пансионаты и гостиницы с общими ваннами,	1 житель	100-120
Пансионаты и гостиницы с ваннами в отдельных номерах	То же	200-400
Школы-интернаты	1 место	200-220
Пионерские лагеря	То же	200—250

Существуют также нормы расхода воды для общественных зданий. Например, для общежитий с душевыми норма максимального водопотребления на одного жителя составляет 75-100 л/сутки, а для учебных заведений – 15-20 л/сутки на 1 студента или преподавателя.

Заканчивают расчет расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения определением расчетных часовых расходов воды в часы максимального и минимального водопотребления.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды промышленных предприятий. Для расчета расхода воды по этой категории водопотребления прежде всего должно быть установлено по каждому предприятию: количество рабочих, занятых на производстве в максимальную смену, отдельно в «горячих» цехах, и определено в зависимости от группы производственного процесса число душевых сеток, которыми пользуются рабочие в наиболее многочисленную смену. Кроме этого, следует установить число рабочих, пользующихся душем в каждую смену. Только после этого можно приступать к расчету расхода воды на хозяйственнопитьевые нужды по отдельным предприятиям.

Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления и коэффициенты неравномерности расхода воды на промышленных предприятиях принимаются равными: в цехах с тепловыделением более 20 ккал на 1 м³/ч — 45 л на человека в смену с коэффициентом часовой неравномерности 2,5; в остальных цехах 25 л на человека в смену с коэффициентом часовой неравномерности 3.

Часовой расход воды на одну душевую сетку на промышленных предприятиях следует принимать равным 500 л, а продолжительность пользования душем — 45 мин (после окончания смены). Число душевых сеток, которые устанавливаются на предприятии, определяется по количеству человек, пользующихся душем в максимальную смену, и количеству человек, обслуживаемых одной душевой сеткой, в зависимости от группы производственных процессов в соответствии с табл. 5.

Таблица 5

Группа производственных процессов	Санитарные характеристики производственных процессов	Расчетное количество человек на 1 душевую сетку л/сут
I	Не вызывающие загрязнения одежды и рук
II	Вызывающие загрязнения одежды и рук
С применением воды
С выделением больших количеств пыли либо особо загрязняющих веществ

Нормы расхода на нужды пожаротушения

Расчетный расход воды на пожаротушение не входит в расчетную сумму суточного водопотребления города, однако его значение необходимо знать для проверки сети водопровода на пропуск требуемых количеств воды для тушения пожаров.

Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и расчетное число одновременных пожаров при проектировании и реконструкции населенных мест следует принимать по табл. 6.

Таблица 6

Количество жителей в населенном пункте, тыс. чел. (до)	Расчетное число одновременных пожаров	Расход воды на 1 пожар, л/с, для зданий (независимо от степени огнестойкости) высотой
до 2 этажей включительно	3 этажа и более
		-
		-
		-
		-
		-
		-
		-
		-
		-

Расход воды и расчетное количество одновременных пожаров для населенных пунктов с количеством жителей более 2 млн. чел. устанавливается в каждом отдельном случае в задании на проектирование по согласованию с органами Государственного пожарного надзора.

Расход воды на тушение пожаров на территории промышленных предприятий определяют в зависимости от степени огнестойкости здания, категории производства по пожарной опасности и объема здания. Так, для зданий с объемом от 3 до 5 тыс. м³ расчетный расход воды составляет 10л/с на один пожар при первой и второй степени огнестойкости здания и 20 л/с при четвертой и пятой степени огнестойкости здания. А при объеме здания более 400 тыс. м³ расчетный расход воды на 1 пожар не превышает 40 л/с. Причем, здания III, IV и V степеней огнестойкости при таких размерах не строятся.

Расчетное число одновременных пожаров принимают по условию:

1 пожар — при площади территории предприятия менее 150га;

2 пожара — при площади территории предприятия 150 га и более. Расход воды на тушение пожаров на территории предприятий рассчитывается по зданиям, для тушения которых требуется наибольший расход воды.

Для объединенного (производственного и противопожарного) водопровода расчетное число одновременных пожаров следует принимать: при площади территории предприятия до 150 га и количестве жителей в населенном пункте до 10 тыс. 1 пожар (на предприятии или в населенном пункте — по большему расходу) и 2 пожара (один на предприятии и один в населенном пункте) — при числе жителей в населенном пункте от 10 до 25 тыс.

При площади территории предприятия 150 га и более и количестве жителей населенного пункта до 25 тыс. следует принимать два одновременных пожара (оба на предприятии или оба в населенном пункте — по большему расходу), а при числе жителей населенного пункта более 25 тыс. число пожаров принимается отдельно для населенного пункта по табл. 1.6 и для предприятия.

Расчетная длительность пожара во всех случаях (в населенном пункте или предприятии) принимается равной трем часам. Подача полного расчетного расхода воды на тушение пожара должна быть обеспечена при наибольшем часовом расходе воды на другие нужды. При этом расходы воды на поливку территории, прием душей, мытье полов в производственных зданиях и мойку технологического оборудования не должны учитываться.

Расход воды на тушение пожара внутри зданий, оборудованных внутренними пожарными кранами, спринклерными² и дренчерными³ установками, должен учитываться дополнительно к нормам расхода воды на наружное пожаротушение. Нормы расхода воды на внутреннее пожаротушение в производственных зданиях независимо от их объема и в общественных и жилых зданиях объемом более 25 тыс. м3 следует принимать из расчета двух пожарных струй производительностью не менее 2,5 л/с каждая; во вспомогательных зданиях, в общественных и жилых объемом менее 25 тыс. м³, а также в зданиях, оборудованных средствами автоматического пожаротушения из расчета одной пожарной струи производительностью не менее 2,5 л/с.

Расходы воды на тушение пожара при объединенном водоснабжении для спринклерных установок, внутренних пожарных кранов и наружных гидрантов следует принимать: не менее 15 л/с в течение первых 10 мин (до включения пожарных насосов), из них на питание спринклеров 10 л/с и на питание внутренних пожарных кранов 5 л/с; в течение последующего часа — 30—50 л/с на питание спринклеров, 5 л/с на питание внутренних пожарных кранов и 20—100 л/с на наружное пожаротушение для производственных зданий без фонарей с производствами категорий А, Б и В. Для зданий других типов — на питание спринклеров, согласно гидравлическому расчету спринклерной системы, но не более 30 л/с; на питание гидрантов 20 л/с и на питание внутренних пожарных кранов — 5 л/с.

Системой водоснабжения кроме обеспечения расчетных расходов воды на пожаротушение, должна быть предусмотрена возможность восстановления неприкосновенного противопожарного запаса в течение 24 ч — в населенных местах и на предприятиях с производством категорий А, Б и В и в течение 36 ч — на предприятия с производством категорий Г и Д.

Режим водопотребления

В населенных пунктах и на производственных предприятиях расход воды не бывает равномерный. Отношения максимального суточного расхода Q_maxсут в дни наибольшего водопотребления к среднему суточному расходу Q_ср.сут называют коэффициентом суточной неравномерности.

Колебания водопотребления (разбора воды из водопровода) происходит в очень короткие промежутки времени, измеряемые минутами и даже секундами, однако, при расчетах условно принимают, что в течение 1 часа водопотребление постоянно. Т.е. считают, что суточное водопотребление колеблется только по часам. Отношение Q_maxчас расхода к среднему часовому расходу Q_ср.час называется коэффициентом часовой неравномерности.

Для промышленных предприятий коэффициент часовой неравномерности хозяйственно-питьевого водопотребления принимается равным 3. Этот коэффициент для ТЭЦ-ПВС принимается равным 1; для аглофабрик – 1,1÷1,2; для прокатных станов - 1,15÷1,5 и т.д.

Водопроводные сооружения рассчитываются так, чтобы их пропускная способность и требуемый напор были достаточными в местах разбора.

Максимальный расход воды определяется умножением нормы расхода воды на коэффициент часовой неравномерности.

¹Более 10% всей потребляемой металлургическим заводом энергии расходуется на перекачку воды.

²Оросительная головка, снабженная тепловым замком – клапаном, закрытым легкоплавким припоем.

³Открытая оросительная головка системы автоматического пожаротушения.

ЛЕКЦИИ 7-8. Химическое производство. Химическая переработка жидкого топлива. Нефть и продукты нефти

К жидким химическим топливам относятся нефть и продукты ее переработки (нефтепродукты), а также продукты гидрирования твердого топлива. В настоящее время практическое значение имеют только нефтепродукты, для производства которых сырьем является нефть.

Нефтью называется жидкое ископаемое топливо, распространенное в осадочной оболочке литосферы Земли. Свое название нефть получила от персидского слова «нафта» — вытекающая, просачивающаяся.

В настоящее время общепринята теория органического (биогенного) происхождения нефти, согласно которой она образовалась в результате воздействия бактериального и геологических факторов на останки низших животных и растительных организмов, обитавших в толще воды (планктон) и на дне водоемов (бентос).

Большинство нефтей представляют маслянистые жидкости от тимно-коричневого до темно-бурого цвета, который зависит от содержания в них окрашенных смолистых веществ. Плотность нефтей составляет 0,82—0,90 т/м³, температура затвердевания лежит в пределах от - 20°С до +20°С. Вязкость нефтей значительно выше вязкости воды. Элементный состав нефтей колеблется в очень незначительных пределах: углерод 14—17%, водород 12—14%, сера 0,1 — 5%, кислород и азот (в сумме) до 1,0%.

В нефти различают углеводородную часть, неуглеводородную часть и минеральные примеси. Углеводородная часть нефти представляет собой раствор газообразных и твердых углеводородов в смеси жидких углеводородов различной природы и сложности. В низкомолекулярной части нефти, перегоняющейся до 350°С, содержатся вещества с молекулярной массой не более 250—300, а именно: алканы, моно-, би- и трициклические нафтены, моно- и бициклические ароматические углеводороды, углеводороды смешанного строения. В состав высокомолекулярной части нефти, перегоняющейся выше 350°С, входят вещества с молекулярной массой от 300 до 1000 — высокомолекулярные алканы, моно- и полициклические нафтены с боковыми цепями, ароматические углеводороды с боковыми цепями, конденсированные многоядерные соединения и полициклические углеводороды смешанного строения.

В зависимости от того, углеводороды какого класса преобладают в составе нефти, они подразделяются на парафиновые, парафино-нафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические, ароматические. Наиболее распространены нефти так называемого смешанного основания, в которых нельзя выделить определенный класс углеводородов. В соответствии с технологической классификацией нефти подразделяются на группы по выходу фракций, выкипающих до 350° С, по потенциальному содержанию масел, по содержанию парафина и др.

В неуглеводородную часть нефти входят разнообразные кислородные (фенолы, нафтеновые кислоты, гетероциклы), азотистые (производные пиридина и хинолина, амины) и сернистые (тиофен, тиоспирты и тиоэфиры) соединения. По содержанию серы нефти делятся на:

—малосернистые (с содержанием до 0,5%),

—сернистые (с содержанием от 0,5 до 2,0%) и

—высокосернистые (с содержанием выше 2,0%).

—Основная масса всех этих соединений концентрируется в

высокомолекулярной части нефти.

Минеральные примеси в нефти составляют различные соли, перешедшие в нее из пластовых вод, механические примеси песка и глины и эмульгированная вода. В нефтях в весьма малых количествах содержатся такие элементы, как ванадий, никель, железо, титан, германий и др.

В природе нефть находится в виде нефтяных залежей, так называемых ловушек, образовавшихся в результате движения нефти и газа по пористым пластам породы под воздействием гравитационного и тектонического факторов. При достаточно большом объеме этих залежей они называются нефтяными месторождениями. В большинстве случаев нефтяные залежи расположены на глубине от 900 до 2300 м.

Мировые разведанные запасы нефти оцениваются в 90 - 95 млрд т, прогнозируемые ресурсы составляют 250 - 270 млрд т. Распределение нефтяных месторождений по планете неравномерно. Наиболее крупные из них сосредоточены в Саудовской Аравии, Кувейте, Ираке, Венесуэле, Алжире, Иране, Ливии и США, Российской Федерации.

В зависимости от условий залегания и давления в нефтеносном пласте методы извлечения нефти из пробуренных скважин делятся на фонтанный, компрессорный и глубинно-насосный. При высоком давлении нефть поступает из недр земли под собственным давлением и через запорную аппаратуру направляется в сборные емкости (фонтанный метод). При малом давлении нефть извлекают методом газлифта путем накачивания в кольцевое пространство между трубами природного газа под давлением до 5 МПа. В скважине газ смешивается с нефтью, уменьшает ее вязкость и «транспортирует» ее на поверхность (компрессионный метод). При глубоком залегании нефти и низком давлении в пластах нефть извлекают с помощью поршневого насоса, опущенного в скважину, и приводимого в движение балансирным станком-качалкой, который обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжера насоса.

При современном уровне техники и технологии добычи из нефтяных пластов извлекается лишь около 50% содержащейся в них нефти. Увеличение нефтеотдачи пластов до 10—90% может быть достигнуто тепловым воздействием на пласты (закачивание в скважину горячей воды, прогрев пласта сжиганием нефти), введением в скважину ПАВ, гидравлическим разрывом пласта и другими интенсифицирующими извлечение нефти из недр методами.

Нефтепродукты

В настоящее время вся извлекаемая из недр нефть подвергается переработке с целью получения из нее разнообразных нефтепродуктов, которые используют как в качестве целевых продуктов, так и в качестве сырья для дальнейшей переработки. Все нефтепродукты можно разделить на следующие группы.

1. Моторные топлива, в том числе:

—карбюраторное для поршневых двигателей с зажиганием от электрической искры (автомобильные и тракторные бензины);

—дизельное для поршневых дизельных двигателей с воспламенением от сжатия (дизельное топливо).

2.Котельные топлива для топок паровых котлов, генераторных установок, металлургических печей (мазут, гудрон).

3.Реактивное топливо для авиационных реактивных и газотурбинных двигателей (авиокеросины).

4.Смазочные масла для смазки трущихся деталей машин с целью уменьшения трения и отвода тепла (моторное, индустриальное, турбинное, компрессионное, цилиндровое масла).

5.Консистентные смазки для уменьшения трения между деталями, защиты от коррозии, герметизации соединений,

содержащие загустители (мыла, церезин, силикаты).

6.Продукты, используемые для нефтехимического синтеза (мазут, широкая фракция и др.).

Нефтепродукты, используемые в качестве топлив и смазочных материалов, должны удовлетворять определенным требованиям. Так, основными эксплуатационными характеристиками нефтяных смазочных масел являются вязкость, вязкостно-температурные свойства, маслянистость, подвижность при низких температурах, химическая стабильность, защитные свойства. К аналогичным характеристикам топлив для двигателей внутреннего сгорания относятся детонационная стойкость, фракционный состав, химическая стабильность, антикоррозионные свойства, а для дизельных топлив также вязкость, температура застывания и коксуемость. Важнейшей характеристикой моторных топлив является их устойчивость к детонации — детонационная стойкость.

Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания топлива в двигателе, при котором часть топливной смеси, находящаяся перед фронтом пламени, воспламеняется мгновенно, в результате чего скорость распространения пламени достигает 1500—2500 м/с. Это приводит к резкому скачкообразному возрастанию давления в цилиндре и возникновению ударной детонационной волны. На режиме детонации мощность двигателя падает, расход топлива увеличивается и ускоряется износ деталей.

Мерой детонационной стойкости для карбюраторных двигателей является октановое, а для дизельных двигателей - цетановое числа. В основе их определения лежит принцип сравнения испытуемого топлива со смесями эталонных топлив.

Октановым числом (ОЧ) называется условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная содержанию в объемных процентах изооктана (2,2,4-триметилпентана) в смеси с н-гептаном, которая детонирует при той же степени сжатия в цилиндре карбюраторного двигателя, что и топливо.

При этом октановое число изооктана СН₃-С(СН₃)₂–СН₂-СН(СН₃)-СН₃ принимается равным 100, а н-гептана СН₃-(СН₂)₅-СН₃ равным 0.

Октановое число зависит от класса, молекулярной массы и строения углеводорода, как это видно из нижеприведенных данных.

Октановое число повышается с увеличением молярной массы:

С₂Н₆ С₄Н₁₀ С₆Н₁₄ С₇Н₁₆ ;

0 26 93 125

степени разветвленности углеродной цепи:

СНз-(СН₂)₅-СНз 0

СН₃-С(СНз)2-СН₂-СН₂-СНз 19

СН₃-С(СНз)₂-СН(СНз)-СН₃ 104

и при переходе от алканов к алкенам, нафтенам и ароматическим углеводородам с одинаковым числом углеродных атомов:

С₆Н₁₄ С₆Н₁₂ цикло-С₆Н₁₂ С₆Н₆

26 63 77 106.

Цетановым числом (ЦТ) называется условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная содержанию в объемных процентах цетана (гексадекана) в смеси с

α-метилнафталином, которая детонирует при той же степени сжатия в цилиндре дизеля, что и топливо.

При этом цетановое число цетана С₁₆Н₃₄ принимается равным 100, а α-метилнафталина α-С₁₀Н₇-СН₃ равным нулю.

Общая схема переработки нефти

В общем случае переработка нефти на нефтепродукты включает ее подготовку и процессы первичной и вторичной переработки.

Подготовка извлеченной из недр нефти ставит целью удаление из нее механических примесей, растворенных солей и воды и стабилизацию по составу. Эти операции проводят как непосредственно на нефтяных промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах.

Первичная переработка нефти (первичные процессы) заключается в разделении ее на отдельные фракции (дистилляты), каждая из которых представляет смесь углеводородов. Первичная переработка является физическим процессом и не затрагивает химической природы и строения содержащихся в нефти соединений. Важнейшим из первичных процессов является прямая гонка нефти.

Вторичная нефтепереработка (вторичные процессы) представляет собой разнообразные процессы переработки нефтепродуктов, полученных методом прямой гонки. Эти процессы сопровождаются деструктивными превращениями содержащихся в нефтепродуктах углеводородов и изменением их природы, то есть являются химическими процессами.

Вторичные процессы нефтепереработки весьма многообразны. Они подразделяются:

а) по назначению на:

—процессы, проводимые с целью повышения выхода легкокипящих фракций за счет высококипящих (крекинг);

—процессы, проводимые с целью изменения углеводородного состава сырья (риформинг);

—процессы синтеза индивидуальных углеводородов (алкилирование);

—процессы удаления из нефтепродуктов примесей (гидроочистка);

б) по условиям протекания на:

—термические процессы, протекающие под воздействием высоких температур и давлений;

—каталитические процессы, протекающие под воздействием высоких температур в присутствии катализаторов;

в) по состоянию перерабатываемого сырья на:

—процессы в жидкой фазе;

—процессы в паровой фазе.

Важнейшими из вторичных процессов является термический и каталитический крекинг, риформинг, алкилирование, коксование и гидроочистка нефтепродуктов. На рис. 1.1 представлена общая схема переработки нефти и нефтепродуктов.

Дата добавления: 2014-01-04