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

Рис. I.I3. Зависимость кинематической v и условной

ВУ вязкости топ.1ива от температуры t и давления р

50 100 цМПа

V,mm/C

Рис. 1.14. Номограмма для определения кинематической вязкости V топливных смесей

IV jLf tu JU uu /и OU ус

Массовая доля Волге бязкого компонента, % 104 «Справочник» ---

Достаточно хорошие результаты дает расчет по формуле:

lglg(v„ + 0,8) = xlglg(v, + 0,8) + (1 - x)-lglg(v, + 0,8),

где V, v - кинематическая вязкость компонентов 1, 2 и смеси, ммУс; X - содержание одного из компонентов, %.

Котельные и тяжелые моторные топлива являются структурированными системами. Для их характеристики, особенно при выполнении сливно-наливных операций, по.мимо ньютоновской вязкости необходимо штывать реологические свойства топлив. Вязкость при низких температурах определяют по ГОСТ 1929-87 с по.мошью ротационного вискозиметра «Реотест».

Принцип действия прибора «Реотест» основан на измерении сопротиВ/Зения, которое оказывает испытуемый продукт врашаюшемуся внутреннему цилиндру. Это сопротивление зависит только от внутреннего трения жидкости и прямо пропорционально абсолютной вязкости. По мере того как скорость сдвига увеличивается, вязкость уменьшается. Когда вся структура полностью разрушена, вязкость становится постоянной. Ее называют динамической. Методика позволяет определять как вязкость полностью разрушенной структуры мазута х\, так и начазьное напряжение Тц, являющееся мерой прочности структуры мазута, значение которого необходимо знать при расчете трубопроводов. На рис. 1.15 представлена типичная зависимость динамической вязкости мазута ri и напряжения сдвига т от скорости сдвига г. Продолжение прямолинейного участка реологической кривой до пересечения с осью позволяет получить Ha4aj3bFTOe усилие сдвига т„ Пользуясь такими вискозиметрами, можно рассчитать перепад давлений и объемную скорость потока для ламинарного и турбулентного режимов.

Для всех остаточных топлив характерна aнoмaJия вязкости: после 7,* термической обработки или соответствующего механического воздействия повторно определяемая вязкость при той же температуре оказывается ниже нaчaJьнoй. Объясняется это присутствием в котельных топливах высокомолекулярных парафиновых углеводородов и асфальто-с мол истых веществ: чем их больше в топливе, тем выше вязкость и начальное напряжение сдвига

Рис. 1.15. Зависимость динамической вязкости Т1 и напряжения сдвига т от скорости сдвига г

IgTi,, = 0,0227 ПА.

где Я - содержание парафиновых углеводородов; - содержание асфшгьто-смолистых веществ.

Содержание серы. В остаточных топливах содержание серы зависит ОТ типа перерабатываемой нефти (сернистой или высокосернистой) и технологии получения топлива. Сера в остаточных топливах находится в связанном состоянии (меркаптановая сера, сероводород). Наиболее коррозионно-агрессивных соединений - меркаптановой серы - в остаточных топливах меныпс, чем в среднедистиллятных фракциях. Поэтому коррозионная агрессивность сернистых мазутов ниже, чем сернистых светлых нефтепродуктов.

При сжигании сернистых топлив сера превращается в оксиды - SO, и SO3. Наличие в ды.мовых газах SO, повышает температуру начала конденсации влаги - точку росы. В связи с тем, что температура хвостовых поверхностей котлов (воздухоподогревателей, экономайзеров) близка к точке росы дымовых газов, на этих поверхностях конденсируется серная кислота, которая и вызывает усиленную коррозию металла. На рис. 1.16 показана зависимость точки росы от содержания серы.

Содержание серы в мазутах оказывает значительное влияние на экологическое состояние воздушного бассейна. В ряде ведущих капиталистических стран в последние годы приняты ограничения по содержанию серы в мазутах до уровня 0,5-1,0 %.

Теплота сгорания. Это одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив, применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания. Теплота сгорания зависит от отношения Н/С, а также элементного состава топлива и его зольности. Различают высшую и низшую теплот> сгорания. При определении высшей теплоты сгорания учитывают, что oq часть теала, выделяющегося при сгорании топлива, расходуется на

конденсацию паров воды, образо-

- вавшейся при сгорании водорода в

ТОО -/ топливе. При определении низшей

теплоты сгорания тепло, затра-

io\-1-:-\-1-1-J чиваемое на образование воды, не

s>° учитывается. Стандарты на котельные Рис. 1.16. Зависимость точки росы / топлива регламентируют низшую от массовой доли серы " теплоту сгорания. Для котельных

топлив она находится в пределах 39900-41454 кДж/кг при плотности 940-970 кг/м в то вре.мя, как пля дизельных топлив плотностью 835- 855 кг/м теплота сгорания составляет примерно 42000 Дж/кг. Теплота сгорания высокосернистых топлив всегда ниже, чем сернистых или малосернистых. Зная соотношение углерода и водорода и плотность топлива, по номофамме (рис. 1.17) можно найти низшую теплоту сгорания.

Температура застывания. Как и вязкость, температура застывания характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Ддя топочных мазутов марок 40 и 100 / находится в пределах 22-25 °С и практически постоянна при хранении топлив. Тяжелые моторные топлива, получаемые смешением остаточных и дистиллятных фракций, довольно не стабильны, их t при хранении может повышаться на 4-15 °С. Явление это присуще только топливам, содержащим остаточные компоненты- такие как флотский мазут Ф-5, моторное топливо ДТ и ДМ и экспортный мазут (табл. 1.38). Полагают, что повышение при хранении (рефессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых

Оц,кДж/кг

42600

42200]-

веществ с образованием более жесткой кристаллической структуры. Это свойство топлив очень затрудняет их применение и не позволяет гарантировать соответствующее качество после хранения и транспортирования.

Большое влияние на оказывают температура нафева, скорость охлаж-

Рис. 1.17. Номограмма для определения низшей теплоты

сгорания топлив в зависимости от плотности

р,5 и соотношения С/Н (цифра у линии - массовая доля серы, %)

1.38. Изменение температуры застывания, С, моторных и котельных топпив при хранении

После термообработки (95-100 -С)

-5 -6 -9 -6 -11 -16 -15 -13 -12 -11

-2 -2 1

-10 О

-6 -8 -11

14 8

20 16 22

34 22 23 24

1 сут.

-4 -1 О -7 -15 -11 -10 -9 -10

2 6 5 -3 -7 6

-4 -8 -9

16 8

22 18 22

34 22 25 26

После хранения в течение

2 нед.

1 мес.

3 мес.

Флотский мазут Ф-5

5 7 7 2 2 2 -1 -1 -1

6 6 6 -5 -5 -5 -13 -13 -13 -7 -5 -5 -4 -2 -2 -1 -1 7 8 -6 -6

Экспортный мазут

8 10 10

10 10 12

7 7 10

1 2 2

-5 -5 -3

6 6 6

Моторное топливо ДТ

-2 -2

-8 -8

-5 -5

Мазут марки 40

16 12 22 18 22

36 22 25 26

18 12 22 18 22

Мазут марки 100

36 22 25 26

108 «Справочник»

18 15 22 18 24

36 22 25 26

6 мес.

9 6 2 16

10 12 10 4

-3 7

-2 -2 -5

18 15 22

36 22 25 26

12 мес.

10 12 12 4 -3 7

18 15 22 18 24

36 22 25

дения, наличие или отсутствие перемешивания и даже диаметр сосуда, в котором она определяется. Для котельных топлив / изменяется в зависимости от условий термической обработки (рис. 1.18). С повышением температуры термообработки до 40-70 °С t, топлива возрастает. Дальнейшее повышение температуры термообработки до 100 °С приводит к резкому ее снижению, что связано с изменением структуры топлива, а именно, с повышением температуры в структуре мазуга, представляющего собой сплошную сетку, составленную из мелких игл с вкраплением в нее крупных кристаллических конгломератов парафинов, последние постепенно исчезают, и структура становится однородно сетчатой. Не менее важна и скорость охлаждения топлив. С увеличением скорости охлаждения как правило, повышается вследствие возникновения бальшого числа центров кристаллизации, равномерно распределенных по всему объему и способствующих созданию прочной структурной решетки парафина.

Рассчитать г или установить ее значение во времени не представляется возможным, так как не удается учесть все факторы, влияющие на эту температуру, - продолжительность хранения, термические изменения, происходящие в процессе хранения.

Учитывая нестабильность t , стандарты на флотский мазут, моторное топливо предусматривают гарантии изготовителя: по истечении

3 мес. хранения температура застывания не должна превышать установ;зенного стандартом значения минус 5 °С - для флотского мазуга и моторного топлива. Срок гарантии установлен, исходя из экспериментальных данных. Как правило, изменение г,,,„ после 3 мес. хранения крайне редко.

Регрессия /. обусловливает необходимость выработки

Рис. 1.18. Зависимость температуры застывания мазута 1 от температуры термической обработки 1:

I - вязкость 5,8 °ВУ при 50°С, = -16°С: 2-9 °ВУ, г,,., = -5 С; J - 86 -ВУ, г,,., = 22 °С