Файл: Сыркин, А. М. Соединения нефти и методы ее переработки учебное пособие для студентов нехимических специальностей.pdf

ет от подшипников. Существуют и другие условия, при которых невозможно наличие достаточно толстого слоя масла, т. е. усло­ вия для жидкой смазки исчезают. Такие поверхности, которые медленно скользят одна по другой и под высоким давлением, в лучшем случае увлекают с собой очень тонкую масляную плен­ ку. В этом случае имеет место граничная смазка. Трение при этом в несколько раз больше, чем при жидкостной смазке. В за­ висимости от химической природы масла и от его смазывающей способности произойдет смазывание или наступит опасное «су­ хое трение» и механическое истирание и износ металла.

Одним из наиболее важных показателей, позволяющих су­ дить как о качестве смазочных масел, так и об областях их применения, является вязкость. От вязкости масла зависит спо­ собность его удерживаться в виде слоя между трущимися по­ верхностями и обеспечивать режим жидкостного трения.

На практике величину вязкости масел выражают в единицах кинематической вязкости( стоксах и сотых долях стокса — сантистоксах) либо в условных единицах — в градусах Энглера.

Ввиду исключительно большого разнообразия в конструкци­ ях узлов трения, в характере и скорости движения трущихся по­ верхностей, а также в возникающих удельных нагрузках раз­ личные группы масел, а внутри групп отдельные сорта должны отличаться друг от друга по величине вязкости в широком диа­ пазоне. Очевидно, например, что высоконагруженные механизмы требуют масел с высокими значениями вязкости во избежание выдавливания масла из-под трущихся поверхностей и нарушения режима жидкостной смазки. Но не следует применять масло и с чрезмерно высокой вязкостью, так как повышаются энергетиче­ ские затраты на сопротивление движению.

Свойство смазочных масел изменять вязкость при изменении температуры имеет в технике весьма важное значение. Характер вязкости масел при понижении температуры принято определять отношением кинематической вязкости при 50°С к кинематической вязкости при 100°С. Отношение вязкости при двух температурах является приближенной оценкой изменения кривизны вязкост­ ной кривой в заданном интервале температур. Моторные масла должны обладать максимально возможной пологой кривой за­ висимости вязкости от температуры. При высоких температурах эти масла не должны сильно разжижаться, чтобы обеспечить гидродинамический режим смазки, а при низких температурах не терять текучести, чтобы не затруднялся запуск двигателя.

Другим важным качеством смазочных масел является антиокислительная стабильность (термостабильность) при рабочих условиях. Окисление смазочных масел при работе поршневых двигателей приводит к образованию лаковой пленки и нагара и к слипанию поршневых колец. Для определения антиокислительной стабильности существует ряд лабораторных методов, в которых масло подвергается окислению. Однако результаты по­

46

добных лабораторных методов недостаточно надежны. Поэтому для определения этого показателя разработаны моторные испы­ тательные методы. Они позволяют одновременно определять и другие качества масла, например, коррозионные.

Лабораторные методы определения термостабильности при­ годны для трансформаторных, компрессорных, турбинных ма­ сел. Все смазочные масла должны быть в достаточной мере очи­ щены от минеральных примесей и обладать невысоким коксовым числом, определяемым методом Конрадсона. Коксовое число ха­ рактеризует склонность масел к образованию нагара.

Все смазочные масла контролируются и по температуре вспы­ шки. Нормируемый низший предел температуры вспышки характеризует пожарную безопасность масла и лимитирует при­ месь низкокипящих компонентов, которые при эксплуатации ма­ сел будут испаряться.

Для масел, работающих при низких температурах, имеет зна­ чение температура их замерзания. Низкотемпературные свойства отдельных сортов масел оцениваются величиной вязкости при низких температурах.

Смазочные масла с различным химическим составом сильно отличаются по качеству. Так, например, влияние различных видов нефтей на индекс вязкости получаемых из них масел показано в табл. 15.

Для повышения качества масел применяют различные при­ садки. Они преследуют следующие цели: улучшают индекс вяз­ кости; понижают температуру застывания; улучшают термоста­ бильность (ингибиторы); препятствуют коррозии; придают маслам моющие свойства и др.

Особую группу смазочных масел на нефтяной основе пред­ ставляют консистентные смазки, представляющие собой мазеоб­ разные, иногда почти твердые, пластичные вещества. Они полу­ чаются путем загущения смазочных масел. В качестве загусти­ телей применяют кальциевые, натриевые, литиевые, алюминие­ вые, бариевые и другие соли жирных кислот (мыла), твердые углеводородные продукты (церезин, петролатум, парафин) и различные неорганические вещества (бентонитовые глины, са­ жу, слюду и др.).

47

Г Л A B A III

ПОДГОТОВКА НЕФТИ К ПЕРЕРАБОТКЕ

Поступающие на нефтеперерабатывающие заводы нефти со­ держат воду (до 1% и более) с растворимыми в ней минераль­ ными солями. Прежде чем начать переработку нефти, ее необхо­ димо подвергнуть обезвоживанию и обессоливанию. Это вызвано тем, что вода и соли вызывают коррозию и загрязнение аппара­ туры, вспенивание и выбросы нефги при резком испарении воды.

Обезвоживание и обессоливание нефти производится на уста­ новках ЭЛОУ.

§ 1. Основные факторы процесса

Сырье. Обезвоживание нефтей представляет определенную трудность, т. к. вода с нефтью образует весьма стойкие эмульсии в виде мельчайших капель. Поверхность капель окружена ад­ сорбированными полярными веществами, например, нафтеновы­ ми и асфальтогеновыми кислотами, смолами, асфальтенами, вви­ ду чего эмульсии не разрушаются путем простого отстаивания. Наиболее стойкие эмульсии дают высокосмолистые вязкие неф­ ти, например, арланская, чекмагушевская.

Электрическое поле. Процесс разрушения эмульсии путем слияния капель значительно усиливается в электрическом поле переменной частоты. Под действием электрического поля частицы эмульсии вытягиваются и при столкновении.друг с другом ук­ рупняются, а затем оседают. Напряжение между электродами составляют 15000—33000 в.

Деэмульгатор. Целый ряд поверхностно-активных веществ обладают способностью понижать стойкость водо-нефтяных эмульсий. Наибольшее применение получили деэмульгаторы ОЖК (оксиэтилированные жирные кислоты) и ОП-Ю (окспэтилированные алкилфенолы). Расход деэмульгатора зависит от стойкости эмульсий и требуемой глубины обессоливания и сос-

49

тавляет обычно 10—40 г/г. Деэмульгатор применяют в виде 2—5%-ного водного раствора. Стойкость эмульсии снижается при добавлении чистой воды в количестве до 10% от нефти.

Температура и продолжительность. Частицы эмульсии, имею­ щие достаточно большие размеры (более 0,5 мк), способны осе­ дать и сливаться в сплошной водный слой. Процесс осаждения капель воды в нефти описывают законом Стокса:

Повышение температуры снижает вязкость нефти и поэтому ускоряет процесс осаждения частиц эмульсии. Ограничение верх­ него предела температуры вызвано испарением нефти. Обычнс процесс обессоливания проводят при 80—110°С. В редких слу­ чаях температуру поднимают до 150°С. Продолжительность раз ­ рушения и отстоя эмульсии составляет 2—3 часа.

Н—2, Н—3, Н—4, Н—5 —насосы

По т о к и : I—сырая нефть; II—деэмульгатор; III—щелочь; IV—свежа* вода; V—обессоленная нефть; VI—соленая вода, выделенная из нефти

50

Г Л А В А IV

ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Использование нефти без разделения на фракции нецелесо­ образно. Первичная переработка нефти предназначена для раз­ деления ее на ряд фракций, отличающихся по температурным пределам выкипания и другим физико-химическим свойствам.

Эти фракции подвергают химической переработке, а затем путем компаундирования и добавок различных присадок получа­ ют товарные топлива, масла, битумы, парафины и ряд других нефтепродуктов.

§ 1. Основы ректификации нефти

Ректификация является основным способом разделения неф­ ти на фракции. Ректификация основана на свойстве нефти при нагревании испаряться с образованием пара, по составу отли­ чающегося от жидкого остатка. Между концентрациями компо­ нентов нефти в жидкой и паровой фазе существует определен­ ная зависимость, обычно выражаемая уравнением

52