Ім'я файлу: Курс лекцій ОТВГНГ Ч ІІ.doc
Розширення: doc
Розмір: 2992кб.
Дата: 10.02.2023
скачати
Пов'язані файли:
Кабельні лінії.doc
249275.docx
alexi,+Локазюк+В.М..pdf
file_470433.rtf
ФККПІ_2021_122_Кулачинська_А_О.docx
7AF0915D-F3D0-4643-A803-4469A0584A5C.doc
EPA_2010_6.doc
15 Форми в Ms Access.docx
Тема 18 Технології хімічних виробництв Розширення: doc
Розмір: 2992кб.
Дата: 10.02.2023
скачати
Пов'язані файли:
Кабельні лінії.doc
249275.docx
alexi,+Локазюк+В.М..pdf
file_470433.rtf
ФККПІ_2021_122_Кулачинська_А_О.docx
7AF0915D-F3D0-4643-A803-4469A0584A5C.doc
EPA_2010_6.doc
15 Форми в Ms Access.docx
Структура хімічної промисловості України
Хіміко-технологічні процеси (ХТП)
Виробництво основних видів хімічної продукції
Нафтопереробна промисловість
1. Структура хімічної промисловості України
Підприємства хімічного комплексу належать до виробництв, що визначально впливають на розвиток більшості інших галузей: гірничо-хімічної і металургійної промисловості, енергетики і нафтопереробки, агропромислового комплексу, харчової, легкої та фармацевтичної промисловості.
Хімічна технологія – наука про найбільш економічно та екологічно обґрунтовані методи хімічної переробки сировини та напівпродуктів у засоби виробництва і предмети споживання.
Підприємства хімічного комплексу України виробляють понад 130000 різних хімічних продуктів. Хімічна промисловість забезпечує інші галузі напівпродуктами для переробки, а населення – товарами споживання.
Хімічні підприємства виробляють продукцію, що замінює метали, скло, деревину, шкіру. Переробляючи на хімічних підприємствах нафту, газ і вугілля отримують бензини і мастила для двигунів, кокс, пластмаси, гуми і синтетичні каучуки, хімічні волокна і барвники, вибухові речовини, добрива і засоби захисту рослин, парфумерію і фармпрепарати, штучну шкіру і синтетичні миючі засоби, тару і художньо-декоративні вироби, лаки і фарби, будівельні матеріали, клеї та інші продукти. ,
Хімічна промисловість використовує різноманітну сировину: мінеральні й органічні корисні копалини, компоненти флори та фауни, синтетичні напівпродукти і промислові відходи, природні води і повітря.
Для розвитку хімічних виробництв Україна має достатню сировинну базу: вугілля, нафту і газ, кам'яну і калійні солі, сірку і графіт, гіпс, вапняки і доломіти, глини, природні і морські води.
Різноманітність хімічної продукції пояснюється тим, що хімічні технології дають можливість отримати із одного матеріалу кілька різних продуктів, або, навпаки, певний продукт – із різних видів сировини.
Згідно із прийнятою класифікацією продукцію хімічної промисловості поділяють на 7 класів:
• продукція неорганічної хімії і гірничо-хімічна сировина;
• полімери — синтетичні каучуки, пластмаси і хімічні волокна;
• лакофарбні матеріали і продукти;
• синтетичні барвники й органічні напівпродукти;
• продукти органічного синтезу (нафто-, коксо- та лісохімія);
• хімічні реактиви і особливо чисті речовини;
• медикаменти і хіміко-фармацевтична продукція.
Основу хімічної промисловості України становить виробництво неорганічних кислот, соди, глинозему, мінеральних добрив, продуктів нафтоперероблення, полімерів, медикаментів і фармпрепаратів. Витоки хімічних технологій сягають давнини і стосуються, переважно, виробництва ліків та пороху. Одні з перших рецептів чорного пороху були записані не пізніше 1250 р.
Початок промислового виробництва основних хімічних продуктів у Європі відноситься до XV ст., коли з'явились дрібні спеціалізовані виробництва кислот, лугів, солей, фармпрепаратів та деяких органічних речовин. В XVI – XVII ст. Росія мала власні хімічні виробництва фарб, селітри, пороху, соди, сірчаної кислоти.
Основними тенденціями сучасного розвитку хімічної промисловості є перехід до безперервних, автоматизованих, безвідходних, енергозберігаючих виробництв з широким використанням біотехнологічних процесів. Сучасні хімічні технології спрямовані, насамперед, на розв'язання глобальних проблем людства: збереження і поповнення продовольчих запасів переробкою нехарчової сировини, енергозбереження і попередження забруднення біосфери.
До провідних напрямів еволюції хімічних технологій належать: створення нових видів хімічної продукції багатоцільового призначення (водню, аміаку, метанолу), поглиблення комплексної переробки мінеральної сировини, нафти і газу, а також створення нових хімічних джерел струму та систем перетворення енергії.
2. Хіміко-технологічні процеси (ХТП)
Хіміко-технологічний процес – сукупність взаємопов'язаних фізичних та хімічних операцій, реалізація яких у певній послідовності дозволяє із вихідної сировини чи напівпродуктів отримати цільовий продукт.
Крім підготовки сировинних компонентів та виділення і очищення цільових продуктів, хіміко-технологічні процеси (ХТП), як правило, включають три стадії: 1) подачу реагуючих компонентів у зону реакції; 2) хімічні реакції; 3) відведення із зони реакції отриманих продуктів.
Хімічні реакції є серцевиною ХТП.
Технологічний режим – це сукупність основних факторів (параметрів), що впливають на швидкість хіміко-технологічних процесів, вихід та якість продукту.
Для більшості ХТП основними параметрами є: температура Т, тиск р, каталізатор і його активність, концентрації взаємодіючих речовин, спосіб і параметри змішування компонентів.
Характер і значення параметрів технологічного режиму покладено в основу класифікації ХТП.
Найпростішою є класифікація ХТП за наступними критеріями: 1) видом вихідної сировини; 2) типом основної хімічної реакції; 3) способом організації процесу; 4) кратністю обробки сировини.
За видом вихідної сировини ХТП поділяють на процеси по переробці мінеральної, рослинної і тваринної сировини.
За типом основної хімічної реакції ХТП поділяють на процеси, ґрунтовані на:
• простих і складних реакціях;
• оборотних і необоротних реакціях;
• гомогенних і гетерогенних реакціях;
• каталітичних реакціях;
• екзотермічних і ендотермічних реакціях;
• електрохімічних реакціях;
• фотохімічних реакціях;
• радіаційно-хімічних реакціях.
Прості реакції є одностадійними, а складні – багатостадійними.
Необоротні та оборотні реакції протікають в одному чи зустрічних напрямках відповідно.
Гомогенні і гетерогенні реакції протікають між речовинами, що знаходяться в одній чи різних фазах відповідно.
Каталітичні реакції протікають за участю каталізаторів.
Екзотермічні та ендотермічні реакції протікають з виділенням та поглинанням тепла відповідно.
Електрохімічні та фотохімічні реакції протікають під дією електроструму та оптичних випромінювань відповідно.
Радіаційно-хімічні реакції протікають під дією іонізуючих випромінювань.
За способом організації процесу ХТП можуть бути періодичними, безперервними і комбінованими.
У періодичних процесах сировину вводять в реактор окремими порціями, а після завершення циклу також дискретно виводять цільовий продукт.
У безперервних процесах сировину вводять в реактор постійним потоком. Після її перетворення в реакторі у цільовий продукт, останній також безперервно виводять з реактора.
Комбіновані процеси можуть характеризуватися різними комбінаціями безперервності та дискретності введення сировини і виведення продукту.
Хімічні перетворення здійснюють у спеціальних реакторах.
Хімічний реактор – технологічний апарат, в якому здійснюють хіміко-технологічні процеси, що поєднують хімічні реакції з масо переносом (дифузією).
Допоміжні апарати для підготовчих та заключних операцій у технологічних схемах розташовані до та після реактора. Основне призначення апаратів, розташованих перед реактором, – підготовка сировини і реагентів до реакції, а апаратів, розташованих за реактором, – розділення і концентрування продуктів реакції або їх очищення від шкідливих домішок.
3. Виробництво основних видів хімічної продукції
Серед різноманітної продукції хімічної промисловості неорганічні кислоти займають провідне місце як за тонажністю, так і щодо застосування в різних галузях виробництва.
Найбільш широко застосовуються сульфатна (сірчана) кислота (Н2SO4), нітратна (азотна) кислота (НNO3) і хлоридна (соляна) кислота (НСl).
Cірчана кислота (Н2SO4) – безводна сульфатна кислота являє собою важку маслянисту рідину (щільність при 20 °С 1830 кг/м3, температура кипіння при атмосферному тиску 296,2 °С, температура кристалізації – 10,5 °С).
Сульфатна кислота використовується для виробництва добрив, неорганічних і органічних кислот, солей, для одержання штучних і синтетичних волокон, вибухових речовин, отрутохімікатів, барвників, лаків, деяких лікарських речовин, при переробці харчових продуктів.
Як сировину для виробництва сульфатної кислоти використовують самородну сірку і сірчаний колчедан (FеS2), окрім цього, широко використовують промислові відходи, що містять сірку.
Азотна кислота (НNO3) – безводна нітратна кислота – важка безбарвна рідина щільністю 1520 кг/м3 при 15 °С, що димиться на повітрі і замерзає при - 41 °С.
Обсяг виробництва нітратної кислоти менший, ніж сульфатної, по тоннажу вона є другою кислотою після сульфатної. В основному, нітратна кислота витрачається для одержання мінеральних добрив, а також у виробництві барвників, вибухових речовин, у промисловості органічного синтезу, у якості окислювача ракетного палива, у виробництві нітролаків, кіноплівки.
Сучасне виробництво нітратної кислоти засновано на процесах окислення аміаку з наступною переробкою оксидів Нітрогену.
Промисловість випускає розведену, слабку і концентровану нітратну кислоту. Слабка НNO3 (45 – 60 %) зберігається в резервуарах з нержавіючої сталі, невеликі партії в скляних суліях. Концентровану кислоту зберігають у резервуарах, а перевозять у залізничних цистернах з алюмінію.
Хлоридна кислота (НС1) – безбарвна рідина з різким запахом щільністю 1180 кг/м3 (при концентрації 35 % хлористого водню у воді), залежно від способу одержання випускається концентрацією від 19 до 38 %.
Хлоридна кислота використовується для одержання хлористих солей барію, цинку, амонію, у гідрометалургії, у гальванопластиці, для виробництва органічних напівпродуктів і синтетичних барвників, оцтової кислоти, активованого вугілля, при дубінні та фарбуванні шкіри.
Аміак NH3 – Нітроген – один з найважливіших елементів, що забезпечує життєдіяльність організмів. У природі мінеральні сполуки нітрогену зустрічаються досить обмежено у зв'язку з його інертністю як хімічного елемента. Лише в Чилі і Південній Африці знаходяться придатні для використання в промисловості запаси натрієвої селітри NaNO3. Тому для людства життєво важливою проблемою є одержання «зв'язаного азоту» – тобто сполук азоту.
Аміачний метод зв'язування атмосферного азоту – це взаємодія азоту з воднем з одержанням аміаку: N2 + 3Н2 → 2NН3 + Q.
У загальному виробництві азотних сполук понад 90 % припадає на аміак.
При звичайних умовах аміак – безбарвний газ з характерним різким їдким запахом. При охолодженні до - 33 °С він зріджується, а при - 78 °С твердне, утворюючи безбарвну кристалічну масу.
Рідкий синтетичний аміак випускають трьох сортів: аміак першого сорту призначений для холодильних машин, другого сорту – для одержання нітратної кислоти, добрив і, нарешті, вищого сорту – для синтезу органічних сполук.
Речовини, що містять елементи, необхідні для живлення рослин, і ті, що вносять у ґрунт із метою одержання високих стійких врожаїв, називають мінеральними добривами.
Особливості технологій виробництва азотних добрив
Азотні добрива – це речовини, що містять азот. Найбільше розповсюджені добрива:
безводний аміак;
карбамід (сечовина);
аміачна селітра;
сульфат амонію.
Ці добрива отримують синтетичним шляхом, виходячи з аміаку і нітратноїкислоти.
Фосфорні добрива – мінеральні добрива, що містять фосфор. Фосфор засвоюється рослинами у вигляді Р2О5, стимулюючи в них синтез хлорофілу, жирів і вітамінів.
Сировиною для виробництва фосфорних добрив служать природні апатити і фосфорити. Промисловість випускає простий і подвійний суперфосфат у вигляді гранул або порошку сірувато-білого кольору.
Калійні добрива – калій необхідний для фотосинтезу і росту рослин, формування стебла, забезпечення цукристості м'якоті й аромату плодів.
Як калійні добрива застосовуються хлориди, сульфати, карбонати й інші солі калію. У загальному обсязі їхнього виробництва біля 90 % складає хлорид калію КСl, що одержують із сильвініту (КСl + NаСl).
Полімери – це речовини природного або штучного походження, макромолекули яких складаються з однакових, багаторазово повторюваних груп атомів, що називаються мономерними або елементарними ланками. Число елементарних ланок, що входять до складу макромолекули, може складати від 100 до 1000 і більше.
Властивості полімерів залежать від хімічного складу елементарних ланок і від структури полімерів.
Для проведення процесів синтезу полімерів необхідні різні мономери, що одержують на основі продуктів переробки деревини і паливних копалин: кам'яного вугілля, нафти, природних і нафтових супутніх газів.
Різноманіття продукції промисловості органічного синтезу обумовлює необхідність у досить різноманітних сировинних матеріалах. Так, наприклад, асортимент тільки основних видів пластмас налічує багато десятків найменувань. Сировина для виробництва включає більш як 300 різних хімічних продуктів і напівпродуктів.
Сировину для виробництва полімерів можна умовно розділити на такі групи: коксохімічна – бензол, фенол, ксилоли, крезоли, резорцин, фенантрен, ацетанафтен, етилен, нафталін; нафтохімічна, що одержується при переробці нафти. нафтопродуктів і побічних газів /нафтовидобутку, – етилен, пропілен, бутилен, ацетилен, бензол, фенол, ацетон; сировина, одержувана при переробці природного газу, – ацетилен, метанол; аміак, карбамід; мінеральна сировина – хлор, сірчана кислота, оксид кальцію; рослинна сировина – целюлоза, фурфурол.
Нафтохімічна сировина і продукти переробки природних газів складають 90 – 95 %/ від загального обсягу сировини усіх видів.
З полімеризаційних полімерів широко використовуються поліетилен, полістирол, поліхлорвініл і його сополімери, фторпохідні поліетилену, поліакрилати, поліпропілен, поліізобутилен, полівінілацетат, поліформальдегід.
Серед усіх полімеризаційних полімерів поліетилен є полімером універсального призначення. Він має високу хімічну стійкість, діелектричні властивості, водонепроникність, здатність подовжуватися при витягуванні, в 3 – 5 разів, міцність на удар та при вигинанні. Поліетилен легко переробляється у вироби і напівфабрикати: тонкі плівки, стрічки, аркуші, щітки, прутки, бруски, труби.
Застосовується поліетилен у хімічній промисловості як самостійний конструкційний матеріал (труби, шланги, деталі арматури), так і у вигляді різних захисний антикорозійних плівок футерувальних пластин, хімічного лабораторного посуду, а також як гідроізоляційний і пакувальний матеріал. Типова структура споживання поліетилену: понад 50 % – як електроізоляцію проводів і кабелів, близько 20 % – у виробництві труб, 15% – на одержання плівки і листових матеріалів і близько 75 % – на інші потреби.
Пластмаси – матеріали, що одержують на основі природних або синтетичних полімерів, здатні при нагріванні переходити до пластичного стану і під тиском здобувати форму, що стійко зберігається після охолодження або тужавіння і при подальшій експлуатації.
Найважливіші фізико-механічні властивості пластмас – низька щільність, досить високі міцність та електроізоляційна властивість, хімічна стійкість, низька теплопровідність. Крім того, пластмаси можуть бути оптично- і радіопрозорими, пружними або еластичними. З них легко формуються вироби.
Щільність різних пластмас складає 900 – 2500 кг/м3, тобто вони в середньому в 2 рази легші за алюміній, у 5 – 8 разів легші від сталі, міді, свинцю, бронзи.
Механічні властивості пластмас значною мірою залежать від наявності в їхньому складі наповнювачів. Найбільш високу міцність мають пластмаси з волокнистими або шаруватими наповнювачами (азбест, скловолокно, скляна або бавовняна тканина, папір, деревна шпона).
Пластмаси не проводять електричний струм, окремі види їх є найкращими діелектриками в сучасній техніці.
На відміну від металів, більшість пластмас не взаємодіють не тільки з водою, а й з різними кислотами, лугами і без антикорозійного покриття використовуються в хімічному машинобудуванні.
Вироби з пластмас найчастіше одержують методами: гарячого пресування, лиття під тиском, екструзії (видавлювання), видування, обробки різанням.
Пресуванням гарячим способом одержують також шаруваті матеріали, що являють собою тканину, папір або деревну шпону, просочені розчином смоли і спресовані в аркуші, трубки або профілі.
Лиття під тиском найбільш раціональне при використанні термопластичних пластмас як формувального матеріалу. При цьому способі розм'якшена при нагріванні пластмаса видавлюється через ливникові канали в порожнини закритої форми.
Екструзія (видавлювання) є окремим випадком лиття під тиском. Цим способом із пластмас виготовляють труби, прутки, різні профілі, а також наносять ізолюючу оболонку на електропроводи.
Видування застосовується для формування порожніх і відкритих виробів з термопластичних матеріалів.
Каучуки і гума
Каучук і отримана з нього гума – продукти хімічної промисловості, що знаходять різноманітне застосування.
Каучуками прийнято називати полімерні матеріали, що відрізняються високою еластичністю, тобто здатністю до значних деформацій при порівняно невеликих навантаженнях. Еластичність каучуку пояснюється тим, що утворюючі його макромолекули мають лінійну структуру й у звичайних умовах вигнуті або згорнуті в спіралі. При розтяганні каучуку кінці молекули розсовуються і молекули орієнтуються по напрямку сили, що розтягує. При знятті навантаження кінці молекул знову зближуються.
За призначенням каучуки поділяються на дві групи: універсальні загального призначення для виробництва виробів широкого вжитку і спеціального призначення, що використовуються для виробництва виробів з особливими властивостями: хімічно-, тепло-, морозо-, мастильно- і бензостійких.
Перетворення каучуків на гуму здійснюється внаслідок процесу вулканізації. Вулканізація – процес утворення містків між молекулами каучуку і перетворення його в тривимірну просторову молекулярну структуру. Такий каучук характеризується підвищеною термічною стійкістю і міцністю, зниженою розчинністю і хімічною стійкістю.
За призначенням гуми поділяють на такі групи: загального призначення, призначені для експлуатації при температурах від - 50 °С до + 150 °С; теплостійкі, використовувані для виробів, що довгостроково працюють при температурах вище 150 °С; морозостійкі, стійкі при температурах нижче - 50 °С; маслостійкі, що йдуть для виготовлення деталей, які працюють у тривалому контакті з бензином, мастилом, нафтою; стійкі в агресивних середовищах і такі, що використовують для виготовлення виробів, що контактують з кислотами, лугами; електроізоляційні, призначені для ізоляції струмопровідних жил проводів, кабелів; стійкі до дії радіації і такі, що застосовуються для виготовлення деталей рентгенівських апаратів, спеціального захисного одягу; пористі, що застосовують для виготовлення теплоізоляційних прокладок, що амортизують, взуттєвих підошов, сидінь автомобілів і літаків.
4. Нафтопереробна промисловість
У світі пальне роблять з нафти. Нафта – це продукт природного розкладання органічних залишків живих організмів у товщі земної кори. Під дією температури і тиску в присутності каталізаторів органічні речовини перетворилися на суміш рідких вуглеводнів різної будови і їхніх сполук з іншими елементами.
Перший нафтопереробний завод в Україні був побудований у 1816 р. у м. Дрогобичі (Львівська обл.). Цим був розпочатий процес переробки нафти не тільки в Україні, а й у всій Європі.
Склад і класифікація нафти
Нафта являє собою маслянисту рідину від жовтого до чорного кольору зхарактерним запахом і щільністю в межах 780 – 1040 кг/м3.
Нафту щільністю нижче 900 кг/м3 називають легкою, вище 900 кг/м3 –
важкою.
Видобуток і підготовка нафти до переробки
Нафта, просочуючись крізь пористі породи затримується в складках або зрушеннях щільних порід і формується в поклади. Для її видобутку свердлять шпари, глибина яких звичайно досягає 1 – 2 тис. м; глибинне ж свердління проводять на 3 – 4 і навіть 5 тис. м.
Видобуток нафти здійснюється двома способами: фонтанним та глибинно-насосним.
При фонтанному способі видобутку нафта під пластовим тиском до 40 МПа піднімається до гирла шпари і через спеціальну арматуру високого тиску надходить на очищення, а потім у герметизовані ємності або нафтопроводи. Фонтанний спосіб видобутку нафти застосовується тільки в початковий період існування шпар, коли тиск у шарі досить високий. Він продуктивний (20 – 40 т за добу) і дешевий.
При глибинно-насосному способі на дно шпари опускається спеціальний насос, що підкачує нафту до гирла шпари. Одержувана зі шпари нафта містить домішки: воду (10 – 30 %), розчинені в ній солі, частки породи (3 – 5 %), а також газоподібні фракції вуглеводнів – супутніх газів (1 – 4 %).
Класифікація та властивості нафтопродуктів
Після переробки нафти отриману продукцію можна умовно розділити на три групи:
• палива, що одержують з нафти, за призначенням поділяються на зріджені та стиснуті паливні гази, рідкі палива для карбюраторних двигунів (бензин, гас), для двигунів із запаленням від стиску (дизельне паливо), для реактивних двигунів (реактивне паливо), для котельних установок (котельне паливо);
• мастила розділяються на моторні, індустріальні, мастила для роботи при підвищеній температурі, спеціальні мастила;
• інші продукти – це всі продукти нафтопереробки, за винятком тих, котрі використовуються як сировина для подальшої хімічної переробки (розчинники, керосини для освітлення, парафін, вазелін, бітуми нафтові, пек, просочувальні матеріали, електродний кокс та сажа). |
Особливу групу складають продукти, що є сировиною для органічного або нафтохімічного синтезу. До них належать низькомолекулярні насичені вуглеводні (метан, етан, пропан, бутан), низькомолекулярні ненасичені вуглеводні – олефіни (етилен, пропілен, бутилен і ін.), ароматичні вуглеводні і їхні похідні (бензол, толуол, ксилол, нафталін і ін.), сірчисті та сполуки, що містять кисень.
Марки, властивості й основні показники якості більшості нафтопродуктів регламентовані стандартами.
Для бензину найбільш важлива властивість – антидетонаційна стійкість, що визначається октановим числом. Октанове число визначається відсотковим вмістом малосхильного до детонації ізооктану (С8Н18) порівняно з присутнім у паливі нормальним гептаном (С7Н16), що згоряє з вибухом і викликає передчасний знос двигуна. Оскільки детонаційна стійкість ізооктану умовно прийнята за 100 одиниць, а н-гептана за 0, якість палива тим краща, чим більше в ньому ізооктану і, отже, чим вище октанове число. Автомобільні бензини мають октанові числа 66, 72, 76, 93, 95 та 98, авіаційні – 70, 91, 95, 100, тракторний бензин – 40 і 45.
Однією з найважливіших властивостей дизельного палива є його здатність займатись при впирскуванні в камеру згоряння, де знаходиться стиснуте повітря. Займистість дизельного палива оцінюється цетановим числом, що дорівнює об'ємному вмістові цетану (С1бН34) у такій його суміші з метилнафталіном, що при стандартних умовах випробовувань має однакову займистість з досліджуваним паливом. Найбільше цетанове число (до 70 – 80) характерне для парафінових вуглеводнів нормального ряду, найменше – для ароматичних вуглеводнів. Таким чином, чим більше цетанове число, тобто чим більше в паливі парафінів і менше ароматичних сполук, тим вища якість дизельного палива. Для тихохідних двигунів (з числом обертів менше 1000 за хвилину) використовуються солярові масла з цетановим числом від 40 до 50.
Реактивне паливо застосовують у реактивних і газотурбінних двигунах. В основному це керосини, що містять бензинові й важкі фракції і різні присадки, призначення яких збільшити термічну стабільність палива, підсилити мастильні і послабити абразивні властивості продуктів згоряння.
Мастила застосовуються у всіх двигунах, що рухаються, для зменшення тертя і відводу тепла, що досягається завдяки утворенню на поверхні тіл, що труться, масляної плівки. Кращими температурно-в'язкісними властивостями і найбільшою стійкістю характеризуються ароматичні вуглеводні. Для забезпечення необхідного терміну служби мастило повинно бути стійким до окислювання і дії високих температур, мати корозійну стійкість.
Консистентні мастила одержують додаванням до мастил загусників – мила, сульфідів, силікатів тощо і спеціальних присадок, що приводить до поліпшення в'язкісно-температурних властивостей і робить їх придатними до застосування в тих випадках, коли звичайне рідке мастило не може бути використане через особливі умови роботи або конструкції вузла тертя.
Технологічні процеси перероблення нафти
Пряма або фракційна перегонка нафти. Практично вся сира нафта після попереднього очищення піддається перегонці на фракції, фракційна перегонка заснована на різниці в температурі кипіння окремих фракцій вуглеводнів, близьких за фізичними властивостями.
З вихідної суміші одержують три фракції. Одна з них, що залишилася рідкою при кипінні, містить переважно висококиплячі компоненти; друга, що сконденсувалася, має склад, близький до складу вихідної суміші; третя, пароподібна, містить переважно низкокиплячі компоненти.
За рахунок однократних або багаторазових процесів кипіння і конденсації отриманих фракцій можна домогтися досить повного поділу низько- і висококиплячих компонентів. Така перегонка дозволяє розділити нафту на фракції за температурами їхнього кипіння.
Технологічний процес перегонки складається з чотирьох операцій: нагрівання суміші, випаровування, конденсації й охолодження отриманих фракцій.
Нагрівання нафти і нафтопродуктів здійснюються в трубчастих печах, поділ сумішей на фракції проводиться в ректифікаційних колонах.
Продукти прямої перегонки нафти умовно розділяють на три групи: паливні фракції, масляні дистиляти і гудрон. Найбільш цінна масляна фракція – бензинова (температура кипіння до 180 – 200 °С, С5 – С11). Вихід бензинів при прямій перегонці нафти становить тільки 3 – 15 %. Наступна масляна фракція – лігроїни (температура кипіння 105 – 220 °С, С8 – С12). Звичайно вихід лігроїнової фракції становить 7 – 10 %. Вихід керосинів – ще однієї масляної фракції з температурою кипіння 140 – 330 °С, що містить вуглеводні С9 – С18, – становить 8 – 20 %. Далі відокремлюється газойль (температура кипіння 180 –400 °С, С12 – С24) з виходом 7 –15 % і, нарешті, мазут (температура кипіння вище 300 °С, містить, крім вуглеводнів, парафін, маслянисті і смолисті речовини), вихід якого найбільший – 50 – 60 %.
Масляні дистиляти відокремлюються при температурі 350 – 550 °С. Вихід масляних дистилятів з нафти становить 20 – 25 %.
Гудрон складається зі смолистих речовин, парафінів і важких вуглеводнів циклічної будови, вихід його залежить від повноти відгону мастил і звичайно становить 15 – 30 %.
Таким чином, первинна переробка нафти дає лише грубі фракції порівняно невисокого виходу і низької якості. Тому більшість з цих фракцій піддають додатковій вторинній термічній переробці.
Крекінг нафтопродуктів, термічний і каталітичний
Порівняно малий вихід бензину 3 – 15 % при прямій перегонці нафти обумовив необхідність розробки методу одержання легких фракцій з важких з використанням крекінг-процесу.
Крекінг (розщеплення, руйнування) нафтопродуктів полягає в розщепленні довгих молекул вуглеводнів, що входять у висококиплячі фракції, на більш короткі молекули легких, низькокиплячих продуктів.
Головний фактор, що викликає руйнування молекул, – температура, одночасно великий вплив на хід і напрямок процесу крекінгу мають каталізатори. Розрізняють два види крекінгу: термічний і каталітичний.
Термічний крекінг – найбільш розповсюджений вид переробки нафтопродуктів. Найчастіше його ведуть під високим тиском (температура 450 – 500 °С і тиск 2 – 7 МПа).
Способи очищення нафтопродуктів
Відомі такі способи очищення нафтопродуктів:
• хімічні;
• адсорбційні;
• селективні;
• каталітичні.
Вибір способу очищення залежить від природи домішки і від цільового призначення нафтопродукту.
Хімічні методи очищення полягають в обробці нафтопродуктів хімічними реагентами, найчастіше кислотами (Н2SO4) або лугами (NаОН), що взаємодіють зі смолистими, сірчистими, азотистими речовинами, нафтеновими кислотами, фенолами й ін.
Адсорбційне очищення полягає у використанні адсорбентів, так званих відбілюючих глин.
Домішки адсорбуються на поверхні глин і в такий спосіб видаляються з нафтопродуктів. Адсорбційне очищення, як правило, застосовують на завершальному етапі.
Селективне очищення засноване на вибірковому розчиненні у визначеному розчиннику продукту, що очищається, Цей метод є основним при виробництві високоякісних мастил.
При каталітичних методах очищення використовуються відповідні каталізатори. Один з розповсюджених методів очищення із застосуванням каталізатора – гідроочищення. Продукт, що очищується, обробляється воднем при підвищеному до 5 – 7 МПа тиску і при температурі 250 – 430 °С. Гідроочищенню піддають палива й мастила, що дозволяє майже цілком видалити з нафтопродуктів сірку.
Технологічні схеми сучасних нафтопереробних виробництв
В залежності від видів цільових продуктів розрізняють нафтопереробні заводи трьох основних профілів: паливної, паливно-масляної, глибокої переробки нафти. На заводах першого профілю цільовими продуктами є палива, побічними – гази і нафтовий кокс.
На виробництвах паливно-масляного профілю цільовими продуктами, крім палив, є мастила. Як побічні продукти одержують бітуми, парафін, церезин, нафтові мила.
Продуктом глибокої переробки нафти є сировина для нафтохімічних виробництв. Глибока переробка э основним профілем більшості нафтопереробних заводів.
1 2 3 4 5 6 7 8