Главная -> Словарь

Углеродистые отложения

На любом НПЗ при углубленной переработке нефти образуются в больших количествах твердые при комнатной температуре остатки, такие как асфальты деасфальтизации и гудроны глубоковакуумной перегонки, которые до настоящего времени не находят достаточно квалифицированного применения. Применение их, в качестве сырья для получения нетопливных нефтепродуктов таких, как битум, пек, связующее и другие углеродистые материалы, осуществляется в значительно менылих объемах, чем количество образующихся твердых нефтяных остатков.

Изготовленные углеродистые материалы очень часто бывают анизотропными и дают, например, обычно коэффициент расширения 2-10~в в любом направлении.

В процессе контакта свежеобразующихся частиц сажи и нефтяных коксов при прокаливании с активными компонентами дымовых газов на различных участках поверхности углерода вследствие ее неоднородности и неодинакового уровня энергии скорость химических реакций и глубина проникновения компонентов дымовых газов в массу углерода неодинакова, что изменяет рельеф поверхности, обусловливая ее шероховатость и 'повышенную склонность к адсорбционным явлениям. В результате таких процессов на поверхности углерода одновременно присутствуют участки повышенной и пониженной активности, нарушающие непрерывность поверхности. По увеличению отношения активных центров к неактивным в процессе контакта с реакционноспособпыми компонентами дымовых газов углеродистые материалы могут быть расположены в ряд: графит—^анизотропный кокс—^изотропный кокс1—»-сажа, т. е. чем менее упорядочен углерод по Ьс, тем более он склонен к образованию поверхностных комплексов с газами. В таком же порядке увеличивается адсорбционная и каталитическая активность поверхности углеродистых материалов.

Рассмотрим механизм действия пеков на углеродистые материалы и влияние различных факторов на поверхностные явления в углеродистых материалах — основы ряда технологических процессов.

В процессе прокаливания и охлаждения углеродистые материалы, в особенности во вращающихся печах, в значительной степени измельчаются .

Углеродистые материалы, в том числе нефтяные коксы, могут быть использованы при шахтной плавке окисленных никелевых и медных руд, кобальт- и медьсодержащих шлаков и др. Поскольку все эти виды плавок имеют много общего, ниже в качестве примера рассматривается только плавка окисленных никелевых руд.

До недавнего времени в качестве восстановителя использовали углеродистые материалы каменноугольного происхождения.

В ходе процесса облагораживания нефтяной углерод проходит через метастабильные состояния, стремясь к достижению равновесия. Исследованию условий, при которых углеродистые материалы могут переходить самопроизвольно из одного состояния в другое, посвящены работы . В отличие от индивидуальных углеводородов изобарно-изотермный потенциал в процессе облагораживания разновидностей угле-родов изменяется по сложной зависимости из-за структурных превращений, происходящих в их массе при деструкции.

Низкотемпературное обессеривание с применением газов. Обессеривать при низких температурах можно только те углеродистые материалы, которые не прошли предварительную термооб-

Известно, что все углеродистые материалы термодинамически неустойчивы и стремятся перейти в более устойчивое состояние . На кинетику графитации и качество графита влияют природа исходного сырья, температура, время, давление и другие факторы. При высоких температурах преодолевается внутреннее сопротивление нефтяных углеродов, в результате химических изменений вытесняются неуглеродные составляющие кристаллитов, образуются свободные радикалы, обусловливающие склонность углерода к химическим реакциям. Происходит ориентирование кристаллитов относительно друг друга с одновременной укладкой двумерных кристаллитов в трехмерный кристалл, т. е. осуществляется графитация.

Экономически наиболее оправдано и технически целесообразно размещение установок по производству и облагораживанию кокса на одном и том же предприятии или поблизости предприятий, потребляющих облагороженные углеродистые материалы. Экономически целесообразно также производить на одном и том же заводе облагороженные нефтяные коксы и связующие вещества, а затем вблизи НПЗ вырабатывать из этих компонентов анодную массу.

1— реактор; 2—смеси- углеродистые отложения в результате непрерыв-цевоеаЯпространствоГК0/— ного трения зерен катализаторе друг о друга устрой™-"06/—изоляция истираются и удаляются потоком газа. Предпочти -

После индукционного периода начинаются другие, самоускоряющиеся реакции окисления, заметно изменяющие химические и физические свойства масла. Образуются кислоты, смолы, увеличивается вязкость масла. Из смол на нагретых поверхностях образуются углеродистые отложения, нагар, лак, накопление которых может привести к повышенному износу, заклиниванию колец, толкателей и др. Кислые продукты окисления способствуют коррозии деталей двигателя. Кроме того, продукты окисления ускоряют старение резиновых деталей.

Углеродистые отложения в двигателе . На горячих поверхностях деталей двигателя образуются разнообразные углеродистые отложения, состав и строение которых зависят от температуры поверхностей металла и масла. Различают три вида отложений:

Kogc, — адсорбированный на развитой поверхности пористого катализатора тяжелый продукт крекинга с высокдй^^ кондещрапдеи углерода. Элементарный "состав кокса зависит о'г характера сырья и условий процесса, в связи с чем содержание в нем углерода в водорода различно: С — от 88 до 93% вес., Н — от 6 до 11% вес. В значительно меньших количествах в коксе присутствуют сера, азот и другие элементы.

Детергенты — диспергенты впервые были использованы в промышленном масштабе в маслах, предназначенных для легких высокоскоростных дизелей. В таких двигателях использовались смазочные масла из нефтей нафтенового основания, которые оставляют в двигателе мягкие углеродистые отложения. Эти масла быстро окисляются с образованием нерастворимого в масле осадка; задача детергентных присадок как раз и состоит в том, чтобы поддерживать эти осадки во время эксплуатации в суспендированном состоянии. Электронной микрографией установлено, что обычные диспергенты никогда не растворяют продукты старе-

Коррозионную агрессивность масел для авиационных двигателей контролируют по потере массы катализатора при оценке термоокислительной стабильности, а также агрессивность по отношению к меди и серебру при высокой температуре . Для этого тщательно промытые пластинки взвешивают, закрепляют в державках и устанавливают в стаканах, в которых содержится по 200 мл испытуемого масла. Стаканы помещают в термостат и выдерживают 50 ч при 232 °С. По окончании испытаний пластинки снова тщательно промывают. Если после этого на пластинках сохранились углеродистые отложения, то их снимают в электролитической ванне в течение 10 мин при токе 0,5 А, используя пластинки в качестве катода. Коррозию пластинок определяют по разнице масс до и после испытаний.

К числу рекомендованных СЕС к применению методов испытаний масел, включенных в военные спецификации на моторные масла, относятся также методы, основанные на использовании многоцилиндровых четырехтактных бензиновых двигателей: Ford Cortina и Fiat 600D . Испытание на четырехцилиндровом двигателе Ford Cortina 120E проводят для оценки склонности масла вызывать пригорание поршневых колец и образовывать углеродистые отложения при работе на режиме высоких температур; одновременно оценивают противоизпос-ные свойства масла. Условия проведения испытаний следующие:

3.2. С каждого поршневого кольца и верхних поясов гильз цилиндров деревянными или медными скребками удаляют углеродистые отложения после разборки двигателя после испытания.

3.10. С каждого кольца тщательно удаляют углеродистые отложения, для этого кольца погружают в металлическую ванну с раствором, указанным в п. 1.1, и выдерживают в нем при 85—90° С в течение 2—3 ч, после этого отложения очищают хлопчатобумажной тканью.

3.19. Углеродистые отложения удаляют с поршня и поршневых колец по п. 2.15.

3.20. Углеродистые отложения удаляют с поршня и поршневых колец по п. 2.15.