Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 [ 101 ] 102 103 104 105 106

дородов. Затем вводят в масла высокомолекулярные (полимерные) добавки.

Такие добавки, также как ассоциаты углеводородных молекул, повышают вязкость масел, по в отличие от молекулярных ассоциатов не разрушаются при повышении температуры. Вклад в вязкость масла, связанный с полимерной добавкой, до некоторых пределов стабилизирует вязкость масел при изменении температуры. Наконец, торможение ассоциации молекул и кристаллизации твердых углеводородов повышает подвижность масла при низкой температуре.

3. Мазуты, углемазутные суспензии, битумы

При атмосферном давлении часть нефти не перегоняется без глубоких превращений. Остаточный продукт - мазут - состоит из тяжелых углеводородов и обогащен по сравнению с исходной нефтью смолами, асфальтепами, карбепами и карбоидами. Эти вещества отличаются от углеводородов, составляющих основу нефти и нефтепродуктов, более высокими молекулярной мае-

сои, соотношением атомов углерода и водорода в молекуле, присутствием в них атомов кислорода, а иногда также серы и азота. Они нерастворимы или ограпичеппо растворимы в парафиновых углеводородах и более растворимы в ароматических. Растворимость падает в ряду смолы - асфальтепы - карбепы - карбоиды. Карбепы и особенно карбоиды практически нерастворимы и существуют в виде дисперсных углистых частиц. Растворимость смол и асфальтепов в нефтяных маслах связана со строением их молекул и возрастает с уменьшением молекулярной массы.

Мазут используется как топливо или компонент битумов. Из пего путем дальнейшей перегонки при попижеппом давлении получают масло. Сжигание мазута, в котором содержатся масла и другие цепные компоненты нефти, нерационально, однако оно продолжается по ряду технико-экономических соображений. Более целесообразно использование в качестве топлива углемазутных суспензий - взвесей порошкообразного угля в мазуте. При разгонке мазута под вакуумом получаются масла и в остатке гудрон - продукт с еще более высоким содержанием смол и асфальтепов, к тому же с более высокой молекулярной массой.

При применении мазута в качестве топлива основную роль играет его теплотворная способность. Вязкость и поверхностное

натяжение относятся к числу свойств, косвенно влияющих на полноту использования основного качества мазута. Вязкость создает сопротивление при прокачивании по топливопроводам, а поверхностное натяжение влияет на размер капель мазута при распылении его форсунками топки.

Вязкость мазута высока. Она определяется двумя факторами - вязкостью раствора смол и асфальтенов в масле и ассоциа-

циеи последних.

-а 20-1

q 16

12- "-2-

"Г"

Л 0,

Рис. 4. Зависимость критической концентрации ассоциации (ККА) и эн тальпии (АН) этого процесса от отношения молекулярной массы веще ства к массе кислорода, содержащегося в нем

Как следует из рис. 4, критическая концентрация ассоциации

снижается и энергия взаимодействия возрастает по мере увеличения содержания кислорода в молекуле. Иначе говоря, по мере уменьшения отношения молекулярной массы (М), приходящейся на одну молекулу кислорода (о2), - отношения М/о2. С точки

зрения коллоидной химии этот показатель свойств компонентов остаточных продуктов нефти имеет такое же значение, как показатель С/Н, характеризующий отношение атомов углерода к атомам водорода. Увеличение последнего показателя приводит к снижению растворимости веществ в нефти.

Чем интенсивнее распыляется мазут топочной форсункой, чем меньше его капли, тем быстрее и полнее он будет сгорать. Распыление зависит от конструкции форсунки, скорости выбра-

сывапия струи топлива и поверхпостпого патяжепия мазута. По верхпостпое патяжепие мазута невысокое и колеблется в зави симости от его состава и температуры. Капли мазута па возду хе невелики (порядка 50-100 мкм) и уменьшаются при нагрева

нии.

В качестве топлива используют также углемазутные суспензии. Их изготавливают перемешиванием мазута с порошкообразным углем. Существенный фактор применения таких суспензий - их устойчивость. Кинетическая устойчивость обеспечивается дроблением угля. Иногда приходится прибегать к предварительному отстаиванию суспензии. Все же кинетическая устойчивость

таких суспензии невысока, поскольку невыгодно вовлекать в их изготовление только высокодисперсные частицы. Некоторые топочные устройства, применяющие углемазутные суспензии, снабжены специальными смесителями. Агрегативная устойчивость обеспечивается адсорбцией смол, которые играют роль стабилизаторов. Было предложено введение более эффективных стабилизаторов, но это предложение нашло ограниченное применение, возможно, по экономическим причинам, возможно, и потому, что при низкой кинетической устойчивости агрегативная устойчивость не имеет существенного практического значения.

Битумы - большая группа нефтепродуктов, играющая важную роль в народном хозяйстве, главным образом жилищном и дорожном строительстве, в качестве органического вяжущего и гидроизолирующего материала. Битум встречается в природе, но большая его часть получается промышленным путем; окислением мазута и гудрона. Выпускается несколько марок битума - от высоковязких жидкостей до твердых хрупких тел. Соответственно увеличивается температура плавления битума.

Ценятся адгезионные, реологические и гидрофобные свойства битума. Первые необходимы для того, чтобы при изготовлении битумных материалов, главным образом асфальта, битум хорошо прилипал к наполнителю (щебню), а также для того, чтобы при использовании его в качестве гидроизоляционного материала он прилипал бы к металлам (например, трубам) и материалам кровли зданий (рубероид). Высокая адгезия битума - результат оптимального сочетания двух свойств: смачивания битумом ма-

териалов, с которыми он взаимодействует, и высокой вязкости и эластичности. Такое сочетание свойств в технике носит название

липкости.