Использование нефти в народном хозяйстве. Нефтепродукты и их применение
Переработка нефти представляет собой сложный многоэтапный технологический процесс, в результате которого производится разнообразный спектр товарной номенклатуры продуктов переработки нефти и газа.
Все нефтепродукты по своим свойствам и составу отличаются друг от друга: строением, физико-химическими свойствами, составом и областями применения.
Основу нефтеперерабатывающего предприятия составляют технологические установки по переработке нефти. Для получения нефти, отгрузки нефтепродуктов потребителям, обеспечения технологических установок энергоносителями, обеспечения контроля качества технологических процессов, сырья и готовой продукции, обеспечения всего завода водой, теплом и электроэнергией в состав завода включены объекты общезаводского хозяйства.
Нефтепродукты согласно целевой направленности их технологического процесса делятся на основные (калькулируемые) и попутные .
Основными считаются те нефтепродукты, получение которых является главным назначением технологического процесса. Нефтепродукты, получаемые вместе с основными, относятся к попутным.
Самыми распространенными видами нефтепродуктов, которые широко применяются в России и во всем мире являются бензин и реже - дизельное топливо, или иначе - светлые нефтепродукты. Существуют еще и темные нефтепродукты, которые не применяются для автомобильного топлива, но которые имеют широкое применение в народном хозяйстве - мазут, битум и т.д.
В связи с тем, что строительство нефтеперерабатывающего завода с максимально возможной глубиной переработки нефти при выпуске полного ассортимента моторных топлив высокого качества требует значительных капитальных вложений, нефтеперерабатывающие заводы строятся технологическими очередями. То есть каждая технологическая очередь подразумевает организацию некого законченного производственного цикла, перерабатывать нефть и отгружать потребителям определенный набор нефтепродуктов заданного уровня качества. Так выглядят "технологические очереди":
I технологическая очередь:
Установки: ЭЛОУ-АТ-1, товарно-сырьевой парк 52 000 мЗ. Глубина переработки: 55 %-57%.
Первоначальная производительность по сырью: свыше 400 тыс. тонн в год.
II технологическая очередь:
Установки: ЭЛОУ-АТ-2, блок стабилизации бензинов, товарно-сырьевой парк на 120 000 мЗ (суммарный объем 172 000 мЗ).
Глубина переработки: 55 %-57 %.
Производительность по сырью: 2,75 млн.тн. в год -2010 год. 3,3 млн.тн.в год. (суммарная мощность завода составляет более 3,5 млн.тн в год, - 4,1 млн.тн.).
III технологическая очередь:
Задачи III технологической очереди - доведение мощности завода по первичной переработке нефти до 7 млн. тонн в год с максимальной глубиной переработки нефти и выпуск нефтепродуктов качества Евро-5 .
Технологические установки могут работать на разных режимах, использоваться для получения продукции разного ассортимента (неодновременно) В этом случае их производственная программа рассчитывается по вариантам работы.
Свойства нефтепродуктов по их физическому состоянию имеют следующие характеристики: вязкость, плотность и фракционный состав. Для определения фракционного состава необходимо нефтепродукты перегонять со строго определенной скоростью из колбы стандартных форм и размеров.
Фракционный состав нефтепродуктов представляет собой зависимость между температурой паров нефтепродуктов в колбе и количеством конденсата (т.е.пара, сконденсировавшегося в холодильнике и собранного в приемнике).
Фракционный состав масел определяется при пониженном давлении (в вакууме) для предотвращения разложения высококипящих фракций при температурах их кипения.
От качества очистки нефтепродуктов от смолистых и других окрашенных веществ зависит их цвет, для чего цвет нефтепродуктов сравнивается с цветом специально окрашенных стекол.
Растяжимость, или иначе дуктильность битумов характеризует их способность тянуться и не обрываться в тонкие нити, что можно определить в специальном приборе (дуктилометре) путем растягивания образца битума стандартной формы с определенной скоростью при 25 °С.
К важнейшим химическим свойствам нефтепродуктов относятся также такие свойства, как содержание серы, смол, парафина и некоторые другие показатели.
Наличие в нефтепродуктах таких агрессивных сернистых соединений, как элементной серы и меркаптанов, оценивают по изменению цвета медной пластинки после контакта ее с испытуемым нефтепродуктом. Иногда используют «докторский метод» - суть которого заключается в наблюдении изменения цвета элементной серы под влиянием продуктов взаимодействия с Na2PbO2 меркаптанов и H2S, имеющихся в нефтепродукте .
Величина кислотного числа или кислотности - массе КОН (мг), необходимого для нейтрализации соответственно 1 г или 100 мл нефтепродукта свидетельствует о содержании органических кислот.
Устойчивость к окислению бензинов и некоторых других продуктов характеризуют величиной индукционного периода - интервалом времени, в течение которого испытуемый нефтепродукт, находящийся в атмосфере О2 под давлением 0,7 МПа при 100°С, практически не окисляется.
Устойчивость к окислению некоторых реактивных топлив оценивают по количеству осадка, который образуется при жидкофазном окислении его в специальном приборе в течение 4 ч при 150°С, моторных масел - по изменению механических свойств тонкой пленки масла, которое находится на металлической поверхности в контакте с воздухом при 260°С.
Коррозионную активность масел оценивают по изменению массы (г/м2) металлической пластинки при воздействии на нее в течение 50 ч нагретого до 140°С масла, слой которого периодически соприкасается с кислородом воздуха. Наличие или отсутствие в топливах активных сернистых соединений, устанавливают с помощью медной пластинки, и судят о коррозионных свойствах топлив .
Коксуемость характеризует способность нефтепродукта образовывать углистый остаток (кокс) при испарении нефтепродукта в стандартном приборе и в строго определенных условиях нагрева. Данный показатель определяется в основном для моторных и цилиндровых масел, тяжелых остаточных топлив, 10%-ного остатка от перегонки дизельных топлив, а также для сырья процессов каталитического и термического крекинга, производства нефтяных коксов и битумов и др.
Такой показатель, как высота некоптящего пламени, характеризует осветительную и нагревательную способность светлых нефтепродуктов (осветительных керосинов, реактивных и дизельных топлив) при сжигании их в лампах, нагревательных приборах и т.д. Это свойство зависит от группового химического состава нефтепродуктов и прежде всего от содержания ароматических углеводородов, когда опытный образец сжигают в лампе специальной конструкции и измеряют максимальную высоту некоптящего пламени.
Имеется также ряд показателей, определяющих потребительские свойства нефтепродуктов, к которым относят показатели детонационной стойкости бензинов (октановое число) и воспламеняемости дизельных топлив (цетановое число).
Переработка нефти - сложный многоступенчатый технологический процесс, результатом которого является широкий ассортимент товарных продуктов, отличающихся строением, физико-химическими свойствами, составом и областями применения; на нефтеперерабатывающих заводах после предварительной очистки от механических примесей, обессоливания и обезвоживания нефть поступает на переработку; по одному из вариантов:
- 1) по топливному варианту нефть поступает на атмосферновакуумную перегонку, где после многократной конденсации и испарения на тарелках ректификационной колонны происходит разделение нефти на фракции, после ректификации светлые продукты по-фракционно направляются на гидроочистку или каталитический риформинг, а вакуумный газойль и гудрон - на крекинг; выход светлых нефтепродуктов составляет 85% и выше в зависимости от состава перерабатываемой нефти;
- 2) по масляному варианту после отбора светлых нефтепродуктов, оставшийся после ректификации мазут направляют на глубокую вакуумную перегонку с температурами 350-500оС, где выделяют масляные дистилляты, которые подвергают комплексной очистке и используют для получения товарных масел; по м.в. получают также ряд ценных продуктов для нефтяного синтеза, строительной и химической отраслей промышленности.
Вырабатываемые на нефтеперерабатывающих заводах продукты подразделяют на следующие группы, различающиеся по составу, свойствам и областям применения:
- 1) Асфальт
- 2) Дизельное топливо
- 3) Мазут
- 4) Бензин
- 5) Керосин
- 6) Сжиженный нефтяной газ (СНГ)
- 7) Нефтяные масла
- 8) Парафин
- 9) Смазочные материалы
Асфамльт (от греч. Ьуцблфпт -- горная смола) -- смесь битумов (60-75 % в природном и 13-60 % в искусственном) с минеральными материалами (щебень или гравий, песок и минеральный порошок). Применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев, лаков и др. Асфальт может быть природного и искусственного происхождения. Часто словом асфальт называют асфальтобетон -- искусственный каменный материал, который получается в результате уплотнения асфальтобетонных смесей. Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное вяжущее; ранее использовался дёготь, однако, являясь крайне неэкологичным, он в настоящее время не применяется).
Искусственный асфальт
Искусственный асфальт или асфальтобетонная смесь -- это строительный материал в виде уплотнённой смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. Различают горячий, содержащий вязкий битум, укладываемый и уплотняемый при температуре не ниже 120 °C; тёплый -- с мало-вязким битумом и температурой уплотнения 40-80 °C; холодный -- с жидким битумом, уплотняемый при температуре окружающего воздуха, но не ниже 10 °C. Асфальтобетон применяют для покрытий дорог, аэродромов, площадок и пр.
Димзельное томпливо (соляровое масло, солярка) -- жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания, а также -- и в газодизелях. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.
Применение: Основные потребители дизельного топлива -- железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт и сельскохозяйственная техника. Кроме дизельных и газодизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах при механической и закалочных жидкостях при термической обработке металлов.
Основные характеристики топлива: Различают дистиллятное маловязкое -- для быстроходных, и высоковязкое, остаточное, для тихоходных (тракторных, судовых, стационарных и др.) двигателей. Дистиллятное состоит из гидроочищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойлей каткрекинга и коксования. Вязкое топливо для тихоходных двигателей является смесью мазутов с керосиново-газойлевыми фракциями. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг (10180 ккал/кг).
Физические свойства: Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/мі. Температура вспышки: 62 °C. Температура застывания: ?5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180--360 градусов Цельсия. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности.
Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/мі. Температура вспышки: 40 °C. Температура застывания: ?35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180--340 °C. Так же зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавление депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются.
Арктическое дизельное топливо: Плотность: не более 830 кг/мі. Температура вспышки: 35 °C. Температура застывания: ?50 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180--330 градусов Цельсия. Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо -- по сути утяжеленный керосин. Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35-40 и плохие смазывающие свойства (сильный износ ТНВД). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло (лучше тепловозное или камазовское) для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива -- депарафинизация летнего дизельного топлива.
Мазумт (возможно, от арабского мазхулат -- отбросы), жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350--360°С. Мазут это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных смол (с молекулярной массой 500--3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8--80 ммІ/с (при 100 °C), плотность 0,89--1 г/смі (при 20 °C), температура застывания 10--40°С, содержание серы 0,5--3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4--40,7 МДж/моль
Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей (см. Котельные топлива), для производства флотского мазута, тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизелей. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. В связи с необходимостью углубления ее дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты выкипающие в пределах 350--420, 350--460, 350--500 и 420--500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив, в процессах каталитического крекинга, гидрокрекинга, и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум. Основные потребители мазута -- промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство.
Бензин -- смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/смі. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Горючая жидкость. Предназначен для применения в качестве топлива. Получается путём перегонки нефти, гидрокрекингом и, при необходимости дальнейшей ароматизации -- каталитическим крекингом и риформингом. Для специальных бензинов характерна дополнительная очистка от нежелательных компонентов и смешение с полезными добавками.
Применение: В конце 19 века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (бензин продавался в аптеках) и топлива для примусов. Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Хотя по мере более широкого распространения дизельных двигателей на первый план выходит дизельное топливо вследствие более высокого КПД дизельных двигателей. Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).
Керосимн (англ. kerosene от греч. кзсьт -- воск) -- смеси углеводородов (от C12 до C15), выкипающие в интервале температур 150-250 °С, прозрачная, слегка маслянистая на ощупь, горючая жидкость, получаемая путём перегонки или ректификации нефти.
Свойства и состав: Плотность 0,78--0,85 г/смі (при 20 °C), вязкость 1,2 -- 4,5 мм2/с (при 20 °C), температура вспышки 28-72°С, теплота сгорания ок. 43 МДж/кг.
В зависимости от химического состава и способа переработки нефти, из которой получен керосин, в его состав входят:
предельные алифатические углеводороды -- 20-60 %
нафтеновые 20-50 %
бициклические ароматические 5-25 %
непредельные -- до 2 %
примеси сернистых, азотистых или кислородных соединений.
Применение: Керосин применяют как реактивное топливо, горючий компонент жидкого ракетного топлива, горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов, в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например для нанесения пестицидов), сырьё для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, однако необходимо добавить противоизносные и цетаноповышающие присадки цетановое число керосина около 40, ГОСТ требует не менее 45. Для многотопливных двигателей (на основе дизеля) возможно применение чистого керосина и даже бензина АИ-80. Допускается добавление до 20% керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики. А также применяется в народной медицине при ангине. Также керосин -- основное топливо для проведения фаершоу (огненных представлений), из-за хорошей впитываемости и относительно низкой температуры горения. Применяется так же для промывки механизмов, для удаления ржавчины.
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) (англ. Liquefied petroleum gas (LPG)) -- смесь сжатых под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от?50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может существенно различаться, основные компоненты: пропан, пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан и бутилен.
Производится в основном из попутного нефтяного газа. Транспортируется и хранится в баллонах и газгольдерах. Применяется для приготовления пищи, кипячения воды, отопления, используется в зажигалках, в качестве топлива на автотранспорте.
Нефтяные (минеральные) масла -- жидкие смеси высококипящих углеводородов (температура кипения 300--600 °C), главным образом алкилнафтеновых и алкилароматических, получаемые переработкой нефти. По способу производства делятся на дистиллятные, остаточные и компаундированные, получаемые соответственно дистилляцией нефти, удалением нежелательных компонентов из гудронов, депарафинизации, гидрочисткой или смешением дистиллятных и остаточных. В последнее время получил распростанение метод преобразования исходного нефтяного сырья в более ценные продукты гидрокрекингом -- получаемые в таком производстве масла, при значительно более низкой себестоимости, приближаются по свойствам к синтетическим.
По областям применения делятся на смазочные масла, электроизоляционные масла, консервационные масла. Используются также в косметической промышленности.
Для придания необходимых свойств в нефтяные масла часто вводят присадки. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, специальные жидкости, например смазочно-охлаждающие жидкости, гидравлические и т. п.
Парафин -- воскоподобное вещество, смесь предельных углеводородов (алканов) состава от С18Н38 до С35Н72. Название происходит от лат. parum -- «мало» и athnis -- «сродный» из-за его низкой восприимчивости к большинству реагентов. tпл 40-65 °С; плотность 0,880-0,915 г/смі (15 °C). Получают главным образом из нефти.
Свойства: Применяют для приготовления парафинистой бумаги, пропитки древесины в спичечном и карандашном производствах, в составе садового вара, для аппретирования тканей, как изоляционный материал, химическое сырье и т. д. В медицине используется для парафинолечения. Парафины представляют собой смесь твёрдых углеводородов метанового ряда преимущественно нормального строения с 18-35 атомами углерода в молекуле и температурой плавления 45-65°С. В парафинах обычно содержится некоторое количество изопарафиновых углеводородов, а также углеводородов с ароматическим или нафтеновым ядром в молекуле.
Парафин -- вещество белого цвета кристаллического строения с молекулярной массой 300--450, в расплавленном состоянии обладает малой вязкостью. Величина и форма кристаллов парафина зависят от условий его выделения: из нефти парафин выделяется в виде мелких тонких кристаллов, а из нефтяных дистиллятов и дистиллятных рафинатов селективной очистки -- в виде крупных кристаллов. При быстром охлаждении выделяемые кристаллы мельче, чем при медленном. Парафины инертны к большинству химических реагентов. Они окисляются азотной кислотой, кислородом воздуха (при 140 °C) и некоторыми другими окислителями с образованием различных жирных кислот, аналогичных жирным кислотам, содержащимся в жирах растительного и животного происхождения. Синтетические жирные кислоты, получаемые окислением парафина, применяют вместо жиров растительного и животного происхождения в парфюмерной промышленности, при производстве смазок, моющих средств и других продуктов.
Парафины могут быть выделены также из других продуктов, напр., из озокерита. В зависимости от фракционного состава, температуры плавления и кристаллической структуры парафины разделяют на жидкие (температура tпл? 27 °C), твердые (tпл = 28 -- 70 °C) и микрокристаллические (tпл >60--80 °C) -- церезины. При одинаковой температуре топ. церезины отличаются от парафинов большей молекулярной массой, густотой и вязкостью. Церезины энергично реагируют с дымящей серной кислотой, с соляной кислотой, в то время как парафины реагируют с ними слабо. При перегонке нефти церезины концентрируются в осадке, а парафин перегоняется с дистиллятом. Церезины, которые концентрируются в остатке после перегонки мазута, представляют собою смесь циклоалканов и в меньшем количестве твердых аренов и алканов. Изоалканов в церезине сравнительно мало. По степени очистки парафины делят на гачи (петролатумы), которые содержат до 30 % (масс.) масел; неочищенные парафины (церезины) с содержанием масел до 6 % (масс.); очищенные и высокоочищенные парафины (церезины). В зависимости от глубины очистки они имеют белый цвет (высокоочищенные и очищенные марки) или слегка желтоватый и от светло-жёлтого к светло-коричневому (неочищенные парафины). Для парафина характерна пластинчатая или ленточная структура кристаллов. Очищенный парафин имеет плотность 881--905 кг/мі. Церезины представляют собой смесь углеводородов с количеством углеродных атомов в молекуле от 36 до 55 (от С36 к С55). Их извлекают из природного сырья (природного озокерита также остатков высокопарафинистых сортов нефти, получаемых при ее переработкке) и производят синтетически из окисла углерода и водорода. В отличие от парафинов, церезины имеют мелкокристаллическое строение. Температура плавления 65--88 °C, молекулярная масса 500--700. Парафины широко используют в электротехнической, пищевой (парафины глубокой очистки; t_плавл = 50--54 °C; содержание масел 0,5--2,3 % по массе), парфюмерной и других отраслях. На основе церезина изготавливают разные композиции в промышленности бытовой химии, вазелины; они используются также как загустители в производстве пластичных смазок, изоляционных материалов в электро- и радиотехнике и восковых смесей.
Неочищенные твёрдые парафины производят методами: 1) обезмасливания гачей и петролатумов -- побочных продуктов производства (депарафинизации) масел с применением растворителей (смеси кетона, бензола и толуола, дихлоретан), получая при этом неочищенные парафины (из гача) и церезины (из петролатума); 2) выделения и обезмасливания парафина из дистиллятов высокопарафинистых нефтей смесью кетона, бензола и толуола; 3) кристаллизации твердых парафинов без применения растворителей (путем охлаждения в кристаллизаторах и фильтропрессованияя). Неочищенные парафины после этого облагораживают (доочищают) с использованием кислотно-щелочного, адсорбционного (контактного или перколяционного) или гидрогенизационного доочищення (для удаления нестабильных веществ, которые окрашивают и имеют запах). Жидкие парафины выделяют из дизельных фракций депарафинизацей с использованием избирательных растворителей (смесь ацетона, бензола и толуола), карбамидной депарафинизации (в производстве низкозастывающего дизельного топлива) и адсорбции на молекулярных ситах (выделение жидких парафинов С10-С18 с помощью пористого синтетического цеолита).
Применение: свечи для освещения, смазка для трущихся деревянных деталей (направляющих выдвижных ящиков, пеналов и т. п.), в смеси с бензином -- антикоррозионное покрытие (огнеопасно!), в косметике для производства вазелина, парафины зарегистрированы в качестве пищевых добавок E905х.
Смамзочные материамлы -- твёрдые, пластичные, жидкие и газообразные вещества, используемые в узлах трения автомобильной техники, индустриальных машин и механизмов, а также в быту для снижения износа, вызваного трением.
Назначение и роль смазочных материалов (смазок и масел) в технике: Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т.д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т.д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).
Виды и типы смазочных материалов: В зависимости от характеристик материалов трущейся пары, для смазки могут быть использованы жидкие (например, минеральные, частично синтетические и синтетические масла) и твёрдые (фторопласт, графит, дисульфид молибдена) вещества.
По материалу основы смазки делятся на: 1) минеральные - в их основе лежат углеводороды, продукты переработки нефти 2) синтетические - получаются путем синтеза из органического и неорганического (например, силиконовые смазки) сырья
Классификация: Все жидкие смазочные материалы делятся на классы по вязкости (классификация SAE для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO VG (viscosity grade) для индустриальных масел), и на группы по уровню эксплуатационных свойств (классификации API, ACEA для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO для индустриальных масел.
По агрегатному состоянию делятся на: 1) твёрдые, 2) полутвёрдые, 3) полужидкие, 4) жидкие, 5) газообразные.
По назначению: 1) Моторные масла -- применяемые в двигателях внутреннего сгорания. 2) Трансмиссионные и редукторные масла -- применяемые в различных зубчатых передачах и коробках передач. 3)Гидравлические масла -- применяемые в качестве рабочей жидкости в гидравлических системах. 4) Пищевые масла и жидкости -- применяемые в оборудовании для производства пищи и упаковки, где возможен риск загрязнения продукты смазывающим веществом. 5)Индустриальные масла (текстильные, для прокатных станов, закалочные, электроизоляционные, теплоносители и многие другие) -- применяемые в самых разнообразных машинах и механизмах с целью смазывания, консервации, уплотнения, охлаждения, выноса отходов обработки и др. 6) Электропроводящие смазки (пасты) - применяемые для защиты электрических контактов от коррозии и снижения переходного сопротивления контактов. Электропроводящие смазки изготавливаются консистентными. 7) Консистентные (пластичные) смазки -- применяемые в тех узлах, в которых конструктивно невозможно применение жидких смазочных материалов.
- 56.00 КбНефтепродукты
и область их применения
НЕФТЕПРОДУКТЫ - смеси различных газообразных, жидких и твердых углеводородов, получаемые из нефти и нефтяных попутных газов. Разделяются на следующие основные группы:
Топлива
Нефтяные масла
Нефтяные растворители
Твердые углеводороды
Битумы нефтяные
Прочие нефтепродукты
К топливам относят углеводородные газы, бензины, топливо для воздушно- реактивных двигателей, дизельные топлива, котельные топлива и др.
Нефтяные масла-тяжелые дистиллятные и остаточные фракции нефти, подвергнутые специальной очистке. Подразделяются на смазочные масла и масла спецназначения. Последние используют для технологических целей и при эксплуатации механизмов. К ним относят: электроизоляционные- трансформаторные, конденсаторные, кабельные; для гидравлических систем; для технологических целей - закалочные и поглотители жидкости, смягчители и т.п.; для фармакопеи и парфюмерии (белые масла).
В качестве растворителей используют узкие бензиновые и керосиновые фракции, полученные прямой перегонкой нефти. Растворители применяют в резиновой промышленности, для приготовления клея, экстрагирования масел из семян и жмыхов, изготовления лаков и красок, при получении поливинил-хлорида и т.д. Осветительные керосины -прямогонные керосиновые фракции, применяемые в осветительных и калильных лампах и как бытовое топливо.
К твердым углеводородам относят парафин, церезин и озокерит и их смеси с маслами.
Битумы представляют собой твердые или вязкие жидкие вещества, получаемые из остаточных продуктов нефтепереработки (из остатков после перегонки смолистых нефтей, из гудронов и др.).
Прочие нефтепродукты включают: кокс нефтяной, пластичные смазки, углерод технический, углеводороды (бензол, толуол, ксилолы и др.), а также асидол (в т.ч. мылонафт), различные фракции перегонки нефти и продукты их переработки (в частности, алкилат, нефтяные смолы)и др.
Обычно различают светлые и темные нефтепродукты. К первым относят авиа- и автобензины, бензины-растворители, авиакеросин, керосины, дизельные топлива, к последним -мазут, а также получаемые в результате его перегонки дистиллятные масла и гудрон.
Часть
товарных нефтепродуктов вырабатывают
непосредственно из нефти или различных
нефтяных фракций и остатков; многие нефтепродукты
(напр., авто- и авиабензины, котельные
топлива, масла) получают смешением (компаундированием)
отдельных компонентов-продуктов переработки
нефти. Смешение компонентов позволяет
производить товарный продукт необходимого
качества и при этом рационально использовать
свойства каждого компонента.
Конечные
продукты нефтепереработки
Нефтеперерабатывающие заводы составляют смеси нефтепродуктов, добавляют необходимые присадки, обеспечивают кратковременное хранение и подготавливают их для загрузки на грузовики, баржи, корабли и вагоны.
Газообразное топливо , такое как пропан, загружается и транспортируется к потребителям в жидкой форме под давлением в специализированных вагонах.
Жидкое топливо проходит смешивание (автомобильное и авиационное горючее, керосин, различные виды топлива для авиационных турбин, дизельные топлива получаются путем добавления цветных присадок, детергентов, антидетонационных присадок, оксигенатов и фунгицидных добавок в соответствующих пропорциях). Доставляется на автоцистернах, баржах, поездах и танкерах. Может быть транспортировано к потребителю по трубам, к примеру авиационное топливо в аэропорт или к поставщику в мульти-продуктных трубах.
Смазки (светлые машинные масла, моторные масла и различные смазочные материалы получаются путем добавления стабилизаторов вязкости в необходимых количествах) обычно транспортируются в насыпной форме до прилегающей станции затаривания.
Парафин , используется, наряду с прочим, при упаковке замороженных пищевых продуктов. Может быть доставлен в насыпной форме для дальнейшей упаковки в блоки.
Сера (или серная кислота), побочные продукты очистки нефти, могут содержаться в количестве до нескольких процентов в виде органических серосодержащих включений. Сера и серная кислота - полезные промышленные материалы. Серная кислота обычно транспортируется и поставляется в виде кислотного прекурсора олеум.
Сыпучий дёготь доставляется на упаковочные заводы для дальнейшего использования в многослойной мягкой кровле с верхним покрывным слоем из дёгтебетона и других нужд.
Асфальт - используется как связующее вещество для щебня при изготовлении асфальтобетона, который используется при строительстве дорог, и т. д. Транспортируется и поставляется в сыпучем виде.
Нефтяной кокс , используется в различных углеродных продуктах, таких как некоторые виды электродов и твердое топливо.
Нефтехимикаты
или нефтехимическое сырьё, часто отправляют
на дальнейшую переработку. Нефтехимикаты
могут быть олефинами, их прекурсорами
или различными типами ароматических
нефтехимикатов.
Нефтехимикаты обладают большим спектром применений. Они часто используются в качестве мономеров или сырья для их изготовления. Олефины, такие как альфа-олефины и диены, часто используются как мономеры, ароматические углеводороды так же могут быть использованы как прекурсоры мономеров. Затем мономеры проходят полимеризацию в различные виды полимеров.
Полимерные
материалы могут быть пластмассами,
эластомерами или волокнами. Некоторые
полимеры используются в качестве гелей
и смазок. Нефтехимикаты также
находят применения в качестве растворителей
или сырья для их производства,
прекурсоров для широкого диапазона веществ,
таких как машинные жидкости, ПАВы для
очистителей и т. д.
Физико
– химические свойства
нефтепродуктов
Для оценки качества
нефтепродуктов определяют ряд их физико-химимических
свойств.
К числу важнейших
физ. свойств относят: вязкость, плотность
и фракционный состав. Для установления
последнего нефтепродукты перегоняют
со строго определенной скоростью из колбы
стандартных форм и размеров. Фракционный
состав представляют в виде зависимости
между температурой паров нефтепродуктов
в колбе и количеством конденсата (нефтепродукты,
сконденсировавшегося в холодильнике
и собранного в приемнике). Для бензинов
обычно приводят пять точек: температуру
начала кипения и температуры выкипания
10%, 50%, 90% и 97,5% топлива. Для некоторых других
нефтепродуктов, напр. дизельных топлив,
часто указывают количество вещества,
выкипающего до определенной заданной
температуры, напр. до 360 °С Фракционный
состав масел обычно определяют при пониженном
давлении (в вакууме) во избежание разложения
высококипящих фракций при температурах
их кипения.
Измеряют также
давление (упругость) паров (гл. обр. для
бензинов) в стальной бомбе при
соотношении объемов жидкой и
паровой фаз 1:4 при 38 °С. Обычно в технических
условиях ограничивают верх. значение
давления паров, как меру предотвращения
образования "паровых пробок" в топливной
системе двигателя.
Определяют температуру
помутнения (для моторных топлив), при
которой из топлива начинают выделяться
кристаллы высокоплавких углеводородов
или воды; температуру застывания (для
масел, остаточных котельных топлив, дизельных
и реактивных топлив и авиабензинов), при
которой нефтепродукт в условиях опыта
загустевает настолько, что уровень его
в пробирке остается неподвижным в течение
1 мин при наклоне под углом 45o; температуру
вспышки; температуру воспламенения; температуру
плавления твердых нефтепродуктов (парафина,
озокерита и др.), которая соответствует
моменту полного затвердевания (кристаллизации)
предварительно расплавленного продукта.
Цвет характеризует
качество очистки нефтепродуктов от
смолистых и других окрашенных веществ;
при этом цвет нефтепродуктов сравнивают
с цветом специально окрашенных стекол.
Дуктильность, или
растяжимость, битумов характеризует
их способность растягиваться, не обрываясь,
в тонкие нити под влиянием приложенной
силы; определяется в спец. приборе (дуктилометре)
путем растягивания образца битума стандартной
формы с определенной скоростью при 25
°С.
К важнейшим
хим. свойствам нефтепродуктов относят:
содержание серы, смол, парафина, др. показатели.
Содержание серы
определяют несколькими способами. Для
светлых нефтепродуктов наиболее распространен
ламповый метод: навеска нефтепродукта
сжигается в лампочке известной массы;
продукты сгорания поглощаются титрованным
раствором NaHCO3, избыток которого оттитровывают
раствором НСl. Метод иногда используют
и для темных нефтепродуктов, которые
предварительно разбавляют каким-либо
легким нефтепродуктом с известным содержанием
серы. Чаще навеску темного нефтепродукта
сжигают в калориметрической бомбе в атмосфере
О2 и количество образовавшихся ионов
SO42- определяют гравиметрически после
осаждения их хлоридом Ва. Присутствие
в нефтепродуктах агрессивных сернистых
соединений, в частности элементной серы
и меркаптанов, обнаруживают по изменению
цвета медной пластинки после контакта
ее с испытуемым нефтепродуктом. Иногда
пользуются так называемой докторской
пробой, когда наблюдают изменение цвета
элементной серы под влиянием продуктов
взаимодействия с Na2PbO2 меркаптанов и H2S,
имеющихся в нефтепродукте.
Содержание смол
устанавливают, выделяя их из нефтепродуктов
адсорбцией на каком-либо твердом адсорбенте
(чаще всего на силика-геле) с последующей
десорбцией подходящим экстрагентом,
смесью этанола с бензолом. В некоторых
маслах и тяжелых остаточных топливах
определяют так называемые акцизные смолы
- вещества, способные реагировать с концентратом
H2SO4 в строго регламентируемых условиях
опыта. В бензинах, реактивных и дизельных
топливах определяют количество фактических
смол, для чего навеску топлива испаряют
в струе воздуха или водяного пара, а остаток
взвешивают.
Содержание парафина
устанавливают следующим образом: навеску
нефтепродукта растворяют в подходящем
растворителе, в бензине, раствор охлаждают
до температуры от - 20 до - 40 °С и осаждают
твердые углеводороды этанолом или пропанолом.
Осадок отделяют на фильтре, охлаждаемом
до заданной температуры, промывают смесью
этанола с бензином для удаления масла
и растворяют в петролейном эфире. Последний
отгоняют и остаток взвешивают.
Устойчивость к
окислению бензинов и некоторых других
продуктов характеризуют величиной индукц.
периода-интервалом времени, в течение
которого испытуемый нефтепродукт, находящийся
в атмосфере О2 под давлением 0,7 МПа при
100 °С, практически не окисляется. Устойчивость
к окислению некоторых реактивных топлив
оценивают по количеству осадка, образующегося
при жидкофазном окислении его в спецприборе
в течение 4 ч при 150°С, моторных масел -по
изменению механгических свойств тонкой
пленки масла, находящегося на металлической
поверхности в контакте с воздухом при
260 °С.
Коррозионную
активность масел оценивают по изменению
массы (г/м2) металлической пластинки при
воздействии на нее в течение 50 ч нагретого
до 140°С испытуемого масла, слой которого
периодически соприкасается с кислородом
воздуха. О коррозионных свойствах топлив
судят обычно по наличию или отсутствию
в них активных сернистых соединений,
что устанавливают с помощью медной пластинки.
Коксуемость
-способность
нефтепродукта образовывать углистый
остаток (кокс) при испарении нефтепродукта
в стандартном приборе и в строго определенных
условиях нагрева; определяется главным
образом для моторных и цилиндровых масел,
тяжелых остаточных топлив, 10%-ного остатка
от перегонки дизельных топлив, а также
для сырья процессов каталитич. и термич.
крекинга, производства нефтяных коксов
и битумов и др.
Высота некоптящего пламени характеризует осветительная и нагревательная способность светлых нефтепродуктов (осветит. керосинов, реактивных и дизельных топлив) при сжигании их в лампах, нагреват. приборах и т.д. Этот показатель зависит от группового химического состава нефтепродуктов и прежде всего от содержания ароматических углеводородов. Испытуемый образец сжигают в лампе спец. конструкции и измеряют максимальную высоту некоптящего пламени.
Имеется также ряд показателей, определяющих потребительные свойства нефтепродуктов. К ним относят, в частности, показатели детонационной стойкости бензинов (октановое число)и воспламеняемости дизельных топлив (цетановое число).
Описание работы
НЕФТЕПРОДУКТЫ - смеси различных газообразных, жидких и твердых углеводородов, получаемые из нефти и нефтяных попутных газов. Разделяются на следующие основные группы:
-Топлива
-нефтяные масла
- нефтяные растворители
-твердые углеводороды
Добыча и переработка нефти вот уже на протяжении двух веков занимает значимое место в мировой экономике. Это важная тема, которой интересуются многие. Но не все знают о том, какие сферы и области применения нефти существуют. Об этом мы расскажем в данной статье.
Нефть - черное золото
Нефть, как и многие другие вещества, стала известна человеку много столетий назад. Но именно нефть прозвали «черным золотом» за её неоценимые свойства и способность к переработке. В следствии нефтепереработки получают множество полезных продуктов и материалов, которые нашли свое применение в различных областях. Что же собой представляет это вещество?
Нефть - это горючая жидкость маслянистой структуры. В природе можно встретить нефть различных цветов. Да, в большинстве случаев это темно-коричневая или черная жидкость, но встречается и желтая, зеленая или вообще белая (так называемая «белая нефть»). Состоит данное вещество из жидких углеводородов, азотных элементов, органических кислот и множества других химических соединений.
Сферы и области применения нефти
Практически каждое изделие или продукт, которым мы пользуемся, имеет в своем составе продукты переработки нефти. И, чтобы это доказать, опишем самые популярные сферы и области применения нефти.
- Разные виды топлива - основной продукт нефтепереработки. Нефтепереработка включает в себя множество сложных взаимосвязанных процессов, в следствии которых получают жидкое топливо (бензин, дизельное топливо, керосин и мазут) и сырье для дальнейшей переработки.
- Второе место по праву занимает пластмасса (пластик). Каждый день мы пользуемся пластиковыми контейнерами, различными пакетами и мешками из пластмассы. Все они сделаны из нефти. Пластик очень удобен, так как он легко принимает любую форму и имеет свойства, полезные для производства бытовых предметов.
- Синтетические ткани. На данный момент, существуют разные искусственные волокна (нейлон, акрил, полиэстер) из которых делают одежду. Они имеют прекрасные свойства для производства самой разной одежды, начиная от белья и заканчивая обувью.
- Нефть также используется в сыром, не переработанном виде для строительства трубопроводов и линий электропередач.
- Синтетически каучуки. Продукты переработки нефти служат сырьем для производства и этого вещества. Из каучука в последствии делают шины для различного транспорта.
- Солнечные батареи. Панели, на которые наносят фотоэлементы для преобразования солнечной энергии, производят из нефтепродуктов.
- Пищевые продукты. Из нефти научились производить синтетический белок, который стал более дешевой заменой животному белку. Парафиновые смолы, которые также получают из нефти, используют для производства жевательной резинки.
Применение нефти в медицине и косметологии
Медицина также не может обойтись без нефти. Множество медицинских препаратов изготавливаются из углеводородов - производных нефтепродуктов. К таким препаратам относят аспирин, фенилсалицилат, вазелин, стрептоцид, антибиотики, различные антисептики и противоаллергические вещества.
В косметологических средствах (лаках для ногтей, карандашах для век и губ, губной помаде) содержится пропиленгликоль, минеральные вещества, парабены. Эти вещества являются продуктами переработки нефти. Например, губные помады содержат церезин, жидкие и твердые парафины, которые также являются продуктами нефтепереработки. Их вносят для увлажнения кожи и увеличения срока годности, придания вязкости и нужной консистенции косметическим товарам.
Нефть - востребованный во всем мире ресурс. Как видно, его применяют в самых разных сферах, начиная с топливной промышленности и заканчивая пищевой. Жизнь без нефти уже невозможно представить, и наверняка с развитием науки и технологий сферы и области применения нефти будут расширяться.
Для чего используется нефть, Вы узнаете из этой статьи.
Где используется нефть?
Нефть — очень ценная природная, горючая жидкость, которая нашла свое широкое применение в разнообразных отраслях.
Как используется нефть человеком?
В первую очередь нефть используется для производства жидкого топлива . А именно: бензина, дизтоплива, авиационного керосина и мазута. То есть для всего того, что приводит машины в движение.
Отвечая на вопрос еще в какой промышленности используется нефть, то второе место занимает производство пластмассы. Выпуск готовой продукции в год превышает показатель в 180 млн. тонн. Задумывались ли Вы, что путем переработки продуктов нефти были изготовлены Ваш холодильник, сантехника, кабели, канцтовары и даже детские игрушки. А ведь это действительно так и есть.
В каких отраслях используется нефть?
* В медицине . На основе нефтепродуктов изготавливают такие препараты как: салициловую кислоту, аспирин, парааминосалициловую кислоту, антимикробные средства, противоаллергические препараты и даже антибиотики.
* В косметологии и производстве украшений . Из субпродуктов нефти изготавливают лаки для ногтей, тени, карандаши для бровей и глаз, бижутерию, ароматы и всевозможные красители.
* В производстве синтетических тканей – акрила, нейлона, лайкры и полиэстер. Значить вполне реально, что Вы сейчас одеты в нижнее белье или купальник из нефти, носите из нее же обувь, сумку и колготки.