Фізико-хімічні властивості мазуту
Основні експлуатаційні характеристики котельних і важких палив
Хімічне і корозійне дії середовища на матеріал і обладнання
Мазут - рідкий продукт темно-коричневого кольору, фракція, що википає при температурі вище 350 ° С, називається мазутом (залишок після відбору світлих дистилятів).
Фракція (або дистилят) - це частина нафти, що википає в певних температурних межах. Мазут це суміш вуглеводнів, нафтових смол, асфальтенів, карбенів, карбоїдів і органічних сполук, що містять метали. Вихід мазуту складає близько половини початкового об'єму нафти.
Приблизний компонентний склад товарного мазуту може включати в себе: мазут атмосферної перегонки нафти, гудрон, вакуумні газойлі, екстракти масляного виробництва, керосино-газойлеві фракції (первинні і вторинні), важкі газойлі каталітичного крекінгу і коксування, бітуми, залишки вісбрекінгу, важкі смоли піролізу.
Підготовлена на установці зі знесолення і зневоднення нафти (ЕЛОУ) нафта надходить на установки первинної перегонки для поділу на дистиляти фракції і мазут або гудрон. Отримані фракції і залишок, як правило, не відповідають вимогам ГОСТ на товарні нафтопродукти. Тому для їх облагороджування, а також поглиблення переробки нафти продукти, отримані на установках атмосферної і атмосферно-вакуумної перегонки, використовуються в якості сировини вторинних (деструктивних) процесів відповідно до варіанта переробки нафти.
Технологія первинної перегонки нафти має цілий ряд принципових особливостей, зумовлених природою сировини і вимогами до отримуваних продуктів. Нафта як сировина для перегонки має такі властивості: має безперервний характер закипання, невисоку термічну стабільність важких фракцій і залишків, що містять значну кількість складних малолетучих і практично нелетких смолістоасфальтенових і сіро, азот і металлорганических з'єднань, різко погіршують експлуатаційні властивості нафтопродуктів і ускладнюють подальшу їх переробку.
Оскільки температура термічної стабільності важких фракцій приблизно відповідає температурній межі поділу нафти між дизельним паливом і мазутом по кривій ІТК, первинну перегонку нафти до мазуту проводять зазвичай при атмосферному тиску, а перегонку мазуту - в вакуумі. Вибір температурної кордону поділу нафти при атмосферному тиску між дизельним паливом і мазутом визначається не тільки термічною стабільністю важких фракцій нафти, але і техніко-економічними показниками процесу поділу в цілому. У деяких випадках температурна межа поділу нафти визначається вимогами до якості залишку. Так, при перегонці нафти з отриманням котельного палива температурна межа поділу проходить близько 300 0 С, тобто приблизно половина фракції дизельного палива відбирається з мазутом для отримання котельного палива низької в'язкості.
Однак такий варіант в даний час не є основним. В останні роки для розширення ресурсів дизельного палива, а також сировини каталітичного крекінгу-найбільш важливого і освоєного процесу, заглибленого переробку нафти-на установках атмосферної і атмосферно-вакуумної перегонки (АТ і АВТ) здійснюється все більш глибокий відбір дизельної фракції і вакуумного газойля відповідно. Для отримання ж котельного палива заданої в'язкості використовується процес вісбрекінгу важкого залишку вакуумної перегонки.
Таким чином, питання обгрунтування і вибору температурної кордону поділу нафти залежить від варіантів технологічних схем перегонки нафти і мазуту і варіантів переробки нафти в цілому.
Зазвичай перегонку нафти і мазуту ведуть відповідно при атмосферному тиску і у вакуумі при максимальній (без крекінгу) температурі нагріву сировини з відпарюванням легких фракцій водяною парою. Складний склад залишків перегонки вимагає також організації чіткого відокремлення від них фракцій дистилятів, в тому числі і високоефективної сепарації фаз при одноразовому випаровуванні сировини. Для цього встановлюють відбійні елементи, що і дозволяє уникнути виносу крапель паровим потоком.
Залежно від вмісту сірки топковий мазут підрозділяють на низькосірчисті - до 0,5%, малосірчисті - від 0,5% до 1,0%, сірчисті - від 1,0 до 2,0% і високо-сірчисті від 2 , 0 до 3,5%.
За способом виробництва розрізняють прямогонні мазути і крекінг-мазути.
Прямогінний мазут являє собою суміш важких нафтових залишків прямий перегонки нафти з її маловязкими фракціями. Підмішування дистилятів до важкого залишку необхідно для підтримки в'язкості мазуту в межах вимог стандарту.
Крекінг-мазут є важкий високов'язкий залишок крекінг-процесу.
До котельних палив відносять топковий мазут марок 40 і 100, що виробляються по ГОСТ 10585 - 75 (в М-40 для зниження температури застигання до 10 ° С додають 8 - 15% среднедістіллятних фракцій, в М-100 дизельні фракції не додають), до важких моторних палив - флотський мазут Ф-5 і Ф-12 - по ГОСТ 10585-75, моторні палива ДТ і ДМ - по ГОСТ 1667-68.
До суднових палив відносять дистиллятное паливо ТМС по ТУ 38. 101567-87 і залишкові палива СВТ, СВЛ, СВС по ТУ 38.1011314-90.
Флотський мазут марки Ф-5 отримують змішанням продуктів прямий перегонки нафти: 60-70% прямогонного мазуту і 30-40% дизельного палива з додаванням депрессорной присадки. Допускається використання в його складі до 22% керосиново-газойльових фракцій вторинних процесів, в тому числі легкого газойля каталітичного і термічного крекінгу.
У невеликій кількості в якості рідкого котельного палива використовуються залишки перегонки смол, одержуваних при термічній переробці вугілля і горючих сланців (вугільні і сланцеві мазути).
Крім флотських і топкового мазуту промисловість випускає технологічне паливо по ТУ 38.001361-87. Це паливо виготовляють тільки з продуктів прямої перегонки нафти.
Для суднових енергетичних установок виробляють декілька видів палив, в тому числі моторне паливо по ГОСТ 1667-68, суднове маловязкое паливо по ТУ 38.101567-87 і суднове високов'язкі паливо по ТУ 38.1011314-90.
Пічне побутове паливо призначене для спалювання в опалювальних установках невеликої потужності, розташованих безпосередньо в житлових приміщеннях, а також в теплогенераторах середньої потужності, які використовуються в сільському господарстві для приготування кормів, сушки зерна, фруктів, консервування та інших цілей. За фракційним складом воно може бути трохи важче дизельного палива. У ньому не нормуються цетанове і иодное числа, температура помутніння.
Вихід мазуту складає близько 50% по масі в розрахунку на вихідну нафту. У зв'язку з необхідністю поглиблення її подальшої переробки мазут у все більшому масштабі піддають подальшій переробці, відганяючи під вакуумом дистиляти, википають в межах 350-420, 350-460, 350-500 і 420-500 ° С. Вакуумні дистиляти застосовують як сировина для отримання моторних палив, в процесах каталітичного крекінгу, гідрокрекінгу, дистиляторна мастил. Залишок вакуумної перегонки мазуту використовують для переробки на установках термічного крекінгу і коксування, у виробництві залишкових мастил і гудрону, потім переробляється на бітум. (Малюнок 1. Принципова схема переробки мазуту).
мазут паливо нафту хімічний
Мал. 1. Принципова схема переробки мазуту.
Фізико-хімічні властивості мазуту
Основні експлуатаційні характеристики котельних і важких палив
Експлуатаційні характеристики визначаються поведінкою палива в умовах зберігання, транспортування і експлуатації. Ці показники визначаються наступними фізико-хімічними характеристиками:
1. В'язкість - визначає методи і тривалість зливно-наливних операцій, умови перевезення і перекачування, гідравлічне опір при транспортуванні трубопроводами і ефективність роботи форсунок. Від в'язкості залежатиме здатність відстоювання від води, чим вище в'язкість, тим важче відділяється вода. За хімічним складом все темні палива відрізняються наявністю твердих парафінів, асфальто-смолистих речовин.
3. Теплота згоряння - від теплоти згорання залежить витрата палива, виміряного кДж / кг, тобто це виділення тепла на одиницю палива. ГОСТом нормується нижча теплота згоряння - це теплота згоряння, не враховує витрата тепла на конденсацію парів води. Вища теплота згоряння - це теплота згоряння, що враховує витрати тепла на конденсацію води. Теплота згоряння залежить від хімічного складу і від співвідношення вуглець-водень. Крім того, нижча теплота згоряння залежить від змісту сірчистих сполук. Для палив високосірчистих вона нижче, ніж для малосірчистих. Для котельних палив нижча теплота згоряння QH = 39900-41580 дж / кг, при с = 940-970 кг / м 3.
4. Температура застигання - характеризує умови зберігання, зливу і перекачування. Залежить від якості нафти, що переробляється і від способу отримання палива. Для топкового мазуту М-40 і М-100 температура застигання повинна бути до +25 0 С.
5. Температура спалаху для флотського мазуту визначають в закритому тиглі (не нижче 75-80 ° С), для котельних палив визначають у відкритому тиглі (не нижче 90-100 ° С).
Різні марки мазуту мають різну енергетичну цінність. Однак нижчої теплотворної здатністю мазуту є 9000 ккал / кг.
Хімічне і корозійне дії середовища на матеріал і обладнання
Для захисту колонного обладнання від корозії застосовують антикорозійні добавки: інгібітор корозії і нейтралізатор корозії, які вводяться безпосередньо в «шлемова» трубопроводи колон. На старих установках використовують для захисту від корозії 2-4% розчин аміачної води, яку також вводять «шлемова» трубопроводи колон.
Зрозуміло, при підвищенні температури мазуту, в'язкість значно знижується. Саме тому для кращого перекачування і переміщенні палива його температуру штучно підвищують. Крім того, підігрівають мазут і при спалюванні в форсунках. Однак слід враховувати, що в разі, якщо температура мазуту досягне температури спалаху (тобто температури, при якій виділився з мазуту пар, при наявності повітря і при наявності відкритого вогню, можуть спалахнути) це неминуче призведе до пожежі. Тому дуже важливо знати температуру спалаху даної марки мазуту.
Одним із серйозних плюсів мазуту є простота його зберігання. На відміну від бензину і гасу він може зберігатися в негерметичних ємкостях, так як він не володіє високим ступенем випаровування. На відміну від бітуму, мазут не потребує постійному підігріві. Однак при цьому слід пам'ятати, що при тривалому зберіганні мазуту в негерметичних ємкостях, він може вбирати в себе велику кількість води - конденсується вологість. Зрозуміло, домішка води в мазуті дуже небажана, тому, незважаючи на нього не вередливість, варто дотримуватися певних умов зберігання. Найчастіше для його зберігання використовуються величезні залізобетонні або бетонні резервуари.
Зауваження щодо купівлі мазуту. Як уже згадувалося, топковий мазут марки М100 найчастіше знаходить застосування в опалювальних системах, котелень. З цієї причини в літній період ціна на нього дещо зменшується (в більшості регіонів проблема опалення влітку відсутній). З іншого боку, при досить тривалому зберіганні М100 (як і інші мазути) значно погіршує свої характеристики (перш за все, це стосується збільшення масових часток води і механічних домішок або забруднень), тобто, завчасна закупівля великої кількості мазуту навряд чи має сенс. Очевидно, що в світлі цих міркувань, при покупці мазуту потрібно дотримуватися розумного компромісу описаних суперечливих факторів.
Список використаної літератури
Хімія нафти / за редакцією З.І.Скопяева. Л. Хімія, 1984.
Петров А.А. Вуглеводні нафти. М: Хімія, 1984.
Еріх В.М. Расіна М.Г. Рудін М.Г. Хімія і технологія нафти і газу. Л. Наука, 1985.
Переушану В. коробів М. Муска Г. Виробництво і використання вуглеводнів. M. Світ, 1987.
Лебедєв М.М. Хімія і технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу. М. Хімія, 1988.
Хімія нафти і газу / під ред.В.А.Проскурякова і А.Е.Драпкіна. Л. Хімія, 1989.
Нові процеси органічного синтезу. М. Хімія, 1989.
Оглядові і оригінальні статті в журналах «Успіхи хімії», «Нафтохімія", "Прикладна хімія", "Хімічна технологія" та ін.
Електронні ресурси: www.da.ru/books або elibrary.sitecity.ru/index.phtml або chemtox.da.ru/books
Розміщено на Allbest.ru