Развитие нефтеперерабатывающей промышленности в СССР. 14 страница

Д en p есс а то р ы. Для снижения температуры застывания и улучшения прокачиваемое™ при низких температурах нефтяных масел применяются присадки, получившие название депрессоров, или депрессаторов (от слова депрессия — понижение).

Депрессаторы иногда применяются и для реактивных и ди­зельных топлив. Их производство началось около 45 лет назад. В настоящее время в СССР применяются депрессаторы АФК (I), АзНИИ-ЦИАТИМ-1 (II) и ПМА-Д:

R                  R

[If   Ca  1  I
_ЯУ^У^_Я        R^^R

АФК. (алкилфенолят калщия)

О     Ва      О

АзНИИ-ЦИАТИМ-1

Добавка указанных присадок к топливам и маслам позво­ляет снижать их температуры застывания на 20—30 °С, а иногда и больше.

О механизме действия депрессаторов единого мнения не суще­ствует. Вероятно, препятствовать начальной кристаллизации пара­финов они не в состоянии. Видимо, их воздействие в основном заключается в том, что они затрудняют рост кристаллов парафи­на, разрушают структуру кристаллических решеток и тем самым сдвигают температуру потери подвижности в область более низ­ких температур.

Присадки, улучшающие вязкостные свойства масел. Вязкостными присадками называются такие вещества, которые при смешении с маловязкими маслами значительно уве­личивают их вязкость при положительных температурах и не ока­зывают существенного влияния — при отрицательных. Следова­тельно, добавление присадок позволяет получать из маловязких масел высоковязкие, характеризующиеся к тому же пологой тем­пературной кривой вязкости.

В качестве вязкостных присадок используются разнообразные полимеры, обладающие весьма большой вязкостью. Наибольшее распространение получили полиизобутилены (ПИБ).

4*

99

Полиизобутилены, применяемые в качестве присадки, имеют мол. массу от 15 000 до 25000. Причем чем выше молекулярная масса, тем полимеры имеют лучшую растворимость в маслах и большую термическую стабильность.

Строение присадки таково:

СНз   СНз   СН₃ СН₃

I        I        I        I

... —СН,—С—СН₂—С—СН,—С—СНо—С—СН,— ...

I   I   1*1"

СНз   СН₃    СНз   СНз

Наряду с полиизобутиленами хорошими вязкостными присад­ками служат и другие полимерные продукты, например полимеры эфиров метакриловой кислоты СН₂=С(СНз)СООК. Существует много разновидностей полимеров этого типа в зависимости от дли­ны углеродной цепи спиртовой части молекулы R. В Советском Союзе выпускаются полиметакрилаты с мол. массой 2700—3700 (В-1) и 12 000—17 000 (В-2). Эти присадки являются одновремен­но и вязкостными и депрессаторами. Применяются также полиал-килстиролы и другие полимеры.

Недостатком многих полимерных присадок является их незна­чительная термическая и механическая стабильность.

Противоизносные, или противозадирные при­садки. В условиях граничной смазки, когда детали испытывают огромные давления, что повышает опасность быстрого износа и так называемых задиров, необходимо к маслам добавлять специ­альные присадки, повышающие их смазывающую способность. Это особенно важно для трансмиссионных и им подобных масел, пред­назначенных для смазки различных зубчатых, гипоидных и чер­вячных передач, где развиваются давления до 3000 МПа.

В качестве подобного рода присадок предложено очень много различных поверхностно-активных веществ, способных создавать прочный пограничный слой. Нашли распространение высшие жир­ные кислоты — олеиновая, стеариновая и др., естественные жиры и масла, осерненпые масла, а также специальные синтетические присадки. К ним относятся, например, присадки ксантогенатного типа ЛЗ-6/9 — дибутилксантогенат этилена

С₄Н₉0—С^                      ^С—ОС,Н₉

^S—СН₂— СН₂— S'

и Л3-23к — диизопропилксантогенат этилена.

Моющие, ант и нагарные или диспергирующие присадки. Масла для двигателей внутреннего сгорани-я экс­плуатируются в условиях, способствующих их глубокому окисле­нию и термическому разложению, что и конечном итоге приводит к отложениям различного рода осадков, нагаров и образованию лаковых пленок на деталях двигателей.

Многие поверхностно-активные вещества оказались хорошими присадками, снижающими отложения нагаров и лакообразование

100

на поверхности поршней. Такие присадки получили название мою­щих, антинагарных, диспергирующих. Но ни один из этих терминов не отражает правильно действия присадок этого типа. Ни предот­вратить накопление углистых частиц в масле, ни смыть их с ме­таллических поверхностей или размельчить (диспергировать) при­садки не могут. Однако поскольку внешний эффект их действия заключается в том, что поршни двигателей после эксплуатации на масле с моющей присадкой остаются чистыми и поршневые коль­ца вследствие этого не пригорают, в то время как эксплуатация двигателя на том же масле, но без присадки приводит к загрязне­нию поршней, образованию лаковых пленок и пригоранию колец, название моющие укоренилось за этими присадками. О механизме действия моющих присадок имеются различные представления. Одной из главных их функций является диспергирующая способ­ность, состоящая в том, что они сохраняют образующиеся в масле углеродистые частички в мелкодисперсном состоянии. Видимо, укрупнению частичек нагара препятствует адсорбция молекул при­садки на их поверхности. Таким образом, система масло — частич­ки нагара представляет собой стабильную суспензию.

В качестве моющих присадок нашлн применение следующие вещества:

1. Различные соли ароматических сульфокислот — сульфонаты, например, сульфонат бария (RS0₂0)₂Ba, получаемый сульфирова­нием дизельного масла (присадка СБ-3). Новые модификации сульфонатов ССК-1 и ССБ-4, обладающие высокими моющими свойствами, получены синтетическим путем и представляют собой кальциевые или бариевые соли диалкилнафталинсульфокислоты (RaCioH₆SOaO)aMe.

2. Алкилфеноляты бария и кальция, например (RC₆H₄0)₂Ba (присадка ВНИИ НП-350).

3. Бариевая соль продукта конденсации алкилфенола с форм­альдегидом (присадка БФК.):

О  Ва  о

Во всех указанных присадках типа 1—3 алкильные цепи со­держат 8—12 атомов углерода.

4. Алкилсалицилат кальция (присадка АСК):

но                             он

СО   Са   СО

J^y \ / \ /

3 ° °

где R — боковая алкильная цепь См—Ci₈.

101

5. В последние годы завоевали признание новые беззольные сукцинимидные присадки. Это высокомолекулярные синтетические вещества — алкенилсукцинимиды типа:

нс=сн—нс—ен₂
R       0С\ /со

NR'

где R—СН = СН — остаток полиолефина различной молекулярной массы (от 300 до 3000), a R' — остаток полиэтиленполиамина.

Ант и пенные присадки. Стабильные масляные пены мо­гут образоваться как в авиационных двигателях при работе на больших высотах, так и в автомобильных двигателях при очень больших скоростях. Сильное вспенивание масла по ряду техниче­ских причин недопустимо. Для борьбы с этим нежелательным яв­лением применяются антипенные присадки, которые могут не только предупреждать образование пены, но и разрушать эту воз­душно-масляную коллоидную систему. Механизм действия анти­пенных присадок заключается в снижении прочности поверхност­ных масляных пленок вследствие адсорбции на них молекул присадок. Лучшими присадками этого типа являются кремнийор-ганические соединения — силиконы или полисилоксаны. Силиконы представляют собой соединения, в основе которых лежит силокса-новая группировка

II —S i—О— S i—О—S i—О—S i—О—

I     I     I      I

К свободным боковым связям кремния могут быть присоеди­нены различные органические радикалы: чаще всего метил, этил, метилфенил и этилфенил.

Многофункциональные присадки. Как видно из приведенного перечня присадок, для придания нефтяным маслам высоких эксплуатационных свойств к ним надо добавлять целые композиции присадок. Это дорого и неудобно, а кроме того, в ряде случаев действие одних присадок парализуется присутствием дру­гих. Поэтому наибольший интерес представляют многофункцио­нальные присадки, способные одновременно улучшать различные свойства масел.

Многофункциональные присадки могут представлять собой либо смеси присадок различного действия, либо специфические сложные органические соединения, содержащие в своем составе серу, фосфор, металлы, различные полярные функциональные группы.

Многие из выше названных присадок относят также и к группе многофункциональных, учитывая их воздействие на различные экс­плуатационные показатели работы тех или иных групп масел. В основном, это относится к моющим присадкам. Так, присадка СБ-3 не только моющая, но и противоизносная; БФК — антиокис­лительная и антикоррозионная; АСК — антиокислительная. Сук-

1.02

циН'Имидные присадки способны нейтрализовать накапливающиеся в масле кислые соединения, и, кроме того, они улучшают вязкостно-температурные показатели.

Депрессатор АзНИИ-ЦИАТИМ-1 является типичной многофунк­циональной присадкой, так как одновременно обладает и антикор­розионными и моющими свойствами. Нашли широкое применение также многофункциональные присадки ДФ-11 и ЭФО. Противо-износными, моющими, антиокислительнымп и антикоррозийными свойствами обладает присадка ДФ-11 — изобутил-2-этилгексилди-тиофосфат цинка:

С₂Н₅                                                            СН₃

СН₃(СН,)₃СНСН,—О_ч .S         S_% ,0—СН2СНСН3

сн₃(сн₂)₃снсн₂—о/ ^s—zn— s/ V)—сн₂снсн₃

С₂Н₅                                                            СНа

Присадка ЭФО имеет следующее строение

гАг_{ч /}S-         "I

^р'                Zn-BaO

L S^ \эС,Н₉-изо]₂

где Ar — остаток высших ароматических углеводородов из экст­ракта фенольной очистки.

Это соединение имеет противоизносные и антиокислительные свойства.

К многофункциональным присадкам относят также смешанные пли комплексные присадки. Так, присадка ВНИИ НП-360, обла­дающая моющими, противоизносными, антиокислительными и антикоррозионными свойствами, представляет собой смесь алкил-фенолята бария и диалкилфенилдитиофосфата цинка в соотноше­нии 5:2.

§ 19. ПОНЯТИЕ О ХИММОТОЛОГИИ

И МЕТОДАХ ОЦЕНКИ

КАЧЕСТВА ТОПЛИВ И МАСЕЛ

Качество важнейших нефтепродуктов и прежде всего моторных топлив и смазочных материалов в настоящее время является клю­чевой проблемой в нефтеперерабатывающей промышленности. Как было показано в § 15—§ 18, проблема качества нефтепродуктов тесно увязана с условиями их применения и эксплуатации в дви­гателях и машинах.

Выявить и оценить качество того или иного нефтепродукта в его суммарном выражении можно только путем определения или измерения самых разнообразных физических, химических и экс­плуатационных свойств, отражающих их пригодность и эффектив­ность применения данного продукта в определенных конкретных условиях хранения, транспортировки и применения.

103

Изучение .свойств, качества и способов рационального приме­нения топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей (ГСМ) выделилось недавно в новую молодую науку, названную химмотологией *.

Все свойства ГСМ б химмотологии делят на физико-химиче­ские, эксплуатационные и экологические. Очевидно, что физико-химические свойства (плотность, вязкость, теплота сгорания, испа­ряемость, окисляемость, диэлектрическая постоянная и другие) характеризуют непосредственно сам нефтепродукт и его химиче­скую природу.

Эксплуатационные свойства (детонационные, склонность к на-гарообразованию, моющие, коррозионные, противоизносные, пус­ковые и другие) проявляются только при использовании продукта в двигателях, механизмах и в топливных, масляных и гидравличе­ских системах.

Экологические свойства (токсичность, пожаро- и взрывоопас-ность, стабильность при хранении и транспортировке, способность влиять на загрязнение окружающей среды и другие) проявляются при контакте с живыми и растительными организмами, окружаю­щей средой в условиях непосредственного контакта с различными механизмами, при хранении, перекачке и фильтровании ГСМ.

Для оценки качества ГСМ и определения их разнообразных свойств применяются многочисленные физико-химические методы, квалификационные испытания на модельных установках и наконец эксплуатационные испытания на полноразмерных двигателях и машинах.

Большинство физико-химических и некоторые квалификацион­ные методы изучаются в курсе технического анализа нефтепро­дуктов и газа **. Эти методы используются для контроля качества ГСМ и для косвенной оценки их эксплуатационных свойств.

Квалификационные методы испытания, в которых моделируют­ся реальные условия и обстановка использования нефтепродукта, позволяют изучать и фиксировать его поведение в этих условиях. С точки зрения химмотологии эти методы наиболее перспективны. В последнее время они усиленно разрабатываются и успешно при­меняются. С помощью этих методов теперь проводятся и комп­лексные испытания отдельных видов топлив, масел и смазок в целях полной оценки их качества. Заключительным этапом иссле­дования возможности применения новых видов горючего или сма­зочного материала являются длительные эксплуатационные ис­пытания в реальных условиях по специальной программе.

* От слов chemia (гр.) + motor (лат.) + logos (лат.). ** См. Бел я нин Б. В., Эрих В. Н. Технический анализ нефтепродуктов и газа. Изд. 3-е. Л., «Химия», 1975. 336 с.

Глава IV ПОДГОТОВКА НЕФТИ К ПЕРЕРАБОТКЕ

§ 20. СБОР И ПОДГОТОВКА НЕФТИ НА ПРОМЫСЛАХ. СТАБИЛИЗАЦИЯ НЕФТИ

Нефть, добываемая из земных недр, содержит, как правило, газ, называемый попутным, пластовую иоду, минеральные соли, различные механические примеси. На каждую тонну добытой нефти приходится 50—100 м³ попутного (нефтяного) газа, 200— 3Q0 кг воды, в которой растворены соли. Перед транспортировкой и подачей нефти на переработку газ должен быть отделен от нефти. Удаление газа из нефти проводится с помощью сепарации и стабилизации. Нефть также подвергается очистке от механиче­ских примесей, обезвоживанию и частичному обессоливанию.

Системы сбора и транспорта нефти. В условиях нефтяного пласта при высоком давлении газы растворены в нефти. При подъ­еме нефти иа земную поверхность давление падает и растворенный . газ выделяется. Важно в этот момент уловить его. Существуют различные системы промыслового сбора и транспорта нефти, от­личающиеся условиями перемещения нефти и газа, схемой отде­ления газа от нефти.

На рис. 6, а приводится схема самотечной системы сбора нефти, применяющейся на восточных месторождениях.

Газо-нефтяная смесь из скважины поступает в индивидуальную замерно-сепарационную установку, состоящую из вертикальной ем­кости С-1, оборудованной устройствами для предотвращения уноса нефти с газом (трапа) и мерника Е-1. В трапе С-1 осуществляется первая ступень сепарации нефти от газа. Газ по газосборным кол­лекторам передается для дальнейшей переработки на газопере­рабатывающие (газобензиновые) заводы. К коллекторам подклю­чается до ста и более скважин одного или нескольких близлежа­щих нефтяных месторождений.

Нефть и вода из мерника Е-1 за счет разности уровней посту­пают на сборный пункт, где устанавливается два-три резервуара. Из резервуаров нефть и вода насосом перекачиваются на уста­новки подготовки нефти для обессоливания и обезвоживания.

Описанная схема отличается простотой, но не обеспечивает полноты улавливания попутного газа. После одноступенчатой се­парации в нефти остается до 40—50% попутного газа. Этот газ, попадая вместе с нефтью в мерники Е-1 и резервуары нефтесбор-ных пунктов, в значительной степени улетучивается в,атмосферу.

105

Более эффективны системы высокопапорного герметизирован­ного нефтегазоводосбора с многоступенчатой сепарацией газа (рис. 6,6). Нефть, газ и вода, извлеченные из скважины, под соб-

а

Рис. 6. Схемы самотечного (а) и герметизированного (б) сбора нефти и газа на нефтяных промыслах:

/ — нефть из скважины; // — газ па ГПЗ; /// — нефть на пефтесборные пункты;

IV — нефть на НПЗ; С-1, С-2—сепараторы; Е-1, Е-2—резервуары; Л-1 — автоматизированная груп­повая замерная установка; А-2—автоматизированная установка сдачи товар: ной нефти; Н-1, Н-2, Н-3 — нзсосы.

ственным давлением направляются в групповую замерную уста­новку А-1, а затем в сепараторы первой ступени С-1. Первая сту­пень отделения газа от нефти осуществляется при давлении 0,6— 0,7 МПа, достаточном для бескомпрессорной подачи газа на газо­перерабатывающий завод (ГПЗ). Из С-1 нефть под собственным давлением или с помощью насосов Н-1 транспортируется до цент­рального сборного пункта или центральных промысловых соору­жений.

106

Там за счет дальнейшего снижения давления проводится вто­рая (и третья, если требуется) ступень сепарации газа от нефти. Газ из сепараторов второй и третьей ступени подается «а ГПЗ под собственным давлением или с помощью компрессоров, а нефть — в резервуары установок подготовки.

Преимущества многоступенчатой схемы сепарации — более пол­ное отделение газа от нефти, сокращение уноса капель нефти с га­зом, уменьшение расхода электроэнергии на сжатие газа.

Стабилизация нефти.Даже после многоступенчатой промысло­вой сепарации в нефти остается весьма значительное количество

часть этих углеводородов может Л"

углеводородов Cj—C4. Большая быть потеряна при перекачках из резервуара в резервуар, при хранении и транспортиров­ке нефти. Вместе с газами те­ряются ценные легкие бензи­новые фракции.

стабилизации

Схема

установки нефти: / — нестабильная нефть; // — стабильная нефть: /// — несконденснровавшийся газ; IV — газо­вый конденсат.

Чтобы ликвидировать поте­ри газов и легких бензиновых фракций, предотвратить за­грязнение воздуха, уловить ценные газообразные компо­ненты, необходимо максималь­но извлечь углеводороды Q— С₄ из нефти перед тем, как от­править ее на нефтеперераба­тывающие заводы. Эта зада­ча решается на установках стабилизации нефти, располо­женных обычно в непосред­ственной близости от места ее добычи.

Схема стабилизационной установки приводится на 'рис. 7. Сырье, поступающее с промысловых установок подготовки, прохо­дит через теплообменники Т-1, где подогревается уже стабилизи­рованной нефтью, и паровые подогреватели Т-2. Подогретая нефть поступает в ректификационную колонну стабилизатор К-1. Уходя­щие с верха стабилизатора легкие углеводороды конденсируются в конденсаторе-холодильнике ХК-1 и поступают в емкость Е-1. С верха стабилизатора уходят углеводороды от Ci до Cs включи­тельно. В ХК-1 конденсируется не весь продукт, уходящий с верха К-1, поэтому в Е-1 происходит разделение смеси, поступившей из конденсатора, на газ и жидкость.

---

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 315; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!