Технология переработки нефти и газа. Часть 1. Первичная переработка не

По эксплуатационным свойствам предусмотрено 6 групп масел: А, Б, В, Г, Д, Е. Масла делятся на две подгруппы (дополнительно обо- значаются цифрой 1 – для карбюраторных двигателей, 2 – для ди- зельных двигателей).

Группа А – для нефорсированных карбюраторных и дизельных двигате- лей.

Группа Б – для малофорсированных карбюраторных и дизельных дви- гателей.

Группа В – для среднефорсированных карбюраторных и дизельных дви- гателей.

Группа Г – для высокофорсированных карбюраторных и дизельных дви- гателей.

Группа Д – для высокофорсированных карбюраторных и дизельных дви- гателей, работающих в тяжелых условиях.

Группа Е – для высокофорсированных карбюраторных и дизельных дви- гателей, работающих в более тяжелых условиях, чем для ма- сел группы Д.

Обозначение марки моторного масла включает букву М (мотор- ное масло), цифру – среднюю кинематическую вязкость ν 100 букву с цифрой – группу и подгруппу масла (например, М-10Б2). Ино-

гда обозначение бывает более сложным – М-4З/10В1. В этом случае 4З – класс вязкости (буква З – загущенное (введена загущающая при- садка)), 10 – вязкость ν 100 в мм2/с, В – группа, цифра 1 при букве В – подгруппа.

Масла для карбюраторных и дизельных двигателей выпускают- ся двух видов: летние и зимние. Основой для их производства служат дистиллятные и остаточные базовые масла после процесса селектив- ной очистки.

Авиационные моторные масла в зависимости от объекта приме- нения подразделяются на масла для поршневых двигателей, для тур- бореактивных и турбовинтовых двигателей, для вертолетов, для газо- перекачивающих агрегатов. Их получают из дистиллятных и остаточ- ных фракций нефти после их селективной очистки и депарафинизации. Также предусмотрен выпуск зимних и летних масел.

111

Марки этих масел: МС-14, МС-20 – для поршневых двигателей; МС-8п – для турбореактивных двигателей; МН-7,5у – для турбовин- товых двигателей; СМ-8 – для вертолетов; МГД-14м – для газопере- качивающих агрегатов.

В мировой практике получила широкое распространение амери- канская классификация моторных масел, которая подразделяется на классификацию моторных масел Американского общества автомо- бильных инженеров по вязкости (SAE) и классификацию Американ- ского нефтяного института по эксплуатационным свойствам (API).

По классификации SAE маслу присваивается обозначение в со-

ответствии с его вязкостью при 100 °С и при отрицательной темпера- туре. Летние масла имеют обозначение SAE 20, 30, 40, 50; зимние

SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W; всесезонные SAE 10W/40, SAE 20W/40 и др.

Класс по SAE характеризует только вязкость масла и не несет информации о его назначении.

По классификации API маслам присваиваются категории:

–для бензиновых двигателей присваиваются категории SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH;

–для дизельных двигателей присваиваются категории CA, CB, CC, CD, CE.

Универсальные масла имеют двойное обозначение: SF/CD, CE/SG и др.

В настоящее время действуют следующие категории масел: SG, SH, CD, CE, CF-2, CF-4, DC-6.

3.2.8.2. Индустриальные масла

Эти масла используются для смазки машин и механизмов, при- меняемых в машиностроении и других отраслях промышленности.

В зависимости от области применения их делят на масла общего назначения и специального назначения.

По вязкости их можно подразделить на легкие (ν 50 = 4,8– 11 мм2/с), средние (ν 50 = 10–50 мм2/с) и тяжелые (ν 100 = 10–96 мм2/с).

112

По характеру нефти, из которой получают эти масла – на сернистые и малосернистые. По характеру очистки – на масла на селективной, серно-кислотной, адсорбционной, щелочной очистки.

Однако главными при классификации индустриальных масел являются характеристики, обуславливающие их область применения. В настоящее время действует классификация индустриальных масел по ГОСТ174.4–87 «Масла индустриальные».

Обозначение индустриальных масел включает в себя целую группу знаков: первая буква – И (индустриальное масло), вторая бук- ва – принадлежность к группе по назначению, третья буква – принад- лежность к подгруппе по эксплуатационным свойствам, цифра – класс по кинематической вязкости. Например: И-Г-С-32 – масло ин- дустриальное, группа Г – гидравлические системы, подгруппа С – масла с противоизносными присадками для оборудования, где есть антифрикционные сплавы цветных металлов и условия работы кото- рых предъявляют повышенные требования к антиокислительным, ан- тифрикционным, антикоррозийным и противоизносным свойствам масел, 32 – класс вязкости (ν 40 = 29–35 мм2/с).

Индустриальные масла общего назначения. Служат для смазки разнообразных пар трения различных механизмов, работающих при невысоких и средних температурах. Используются эти масла в гидро- системах, для технологических целей (при обработке металлов реза- нием и др.).

В зависимости от области применения индустриальные масла общего назначения подразделяют на:

–масла для смазки легконагруженных высокоскоростных ме- ханизмов (текстильных машин, станков, центрифуг, сепарато- ров и др.);

–масла для гидравлических систем промышленного оборудо- вания;

–масла для направляющих скольжения станочного оборудо- вания;

113

– масла для прокатных станов и др.

Индустриальные масла специального назначения. Это группа масел минеральных и синтетических, с присадками, предназначенных для использования в специальных условиях. В зависимости от облас- ти применения делятся на:

–масла для смазки туманом;

–масла для смазки подшипников скольжения;

–вакуумные масла, используемые в качестве рабочих жидко- стей в вакуумных насосах;

–цилиндрованные масла (для смазывания горячих частей паро-

вых машин – Цилиндровое-38, Цилиндровое-52, где цифра обозначает ν 100, мм2/с).

3.2.8.3. Смазочные масла специального назначения

Трансмиссионные и осевые масла. Эти масла используются для смазки автомобильных и тракторных агрегатов трансмиссий и шеек осей железнодорожных вагонов. Они должны обладать высокими противозадирными свойствами. С этой целью в их состав вводят се- ру-, хлор- и фосфорсодержащие присадки.

Марки этих масел: ТАД-17И (трансмиссионное); осевые масла выпускаются трех марок: Л – летнее; З – зимнее (температура засты-

вания не выше минус 40 °С); С – зимнее для холодных районов (тем-

пература застывания не выше минус 55 °С).

Гидравлические масла. Это рабочие жидкости для гидравличе- ских систем. Основная их функция – передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы.

К гидравлическим маслам предъявляется ряд специфических требований: высокая антиокислительная и химическая стабильность, противоизносные свойства, недопустимость пенообразования, огра- ничения по содержанию мехпримесей и воды. Пример гидравличе- ского масла: МГЕ-10А.

114

Турбинные масла. Основное их назначение – смазывание и ох- лаждение подшипников паровых и водяных турбин, генераторов электрического тока. Их вырабатывают из высококачественных па- рафинистых, малосернистых, сернистых и беспарафинистых нефтей с введением присадок. Пример: Тп-30 (цифра обозначает ν 50 в мм2/с).

Компрессорные масла. Эти масла используются для смазки де- талей (цилиндров, клапанов) компрессорных машин, применяются в качестве уплотняющей среды для герметизации камеры сжатия.

Данные масла должны обладать высокими эксплуатационными свойствами: термоокислительной стабильностью, низкой склонно- стью к нагарообразованию, не вызывать коррозии, иметь низкую температуру застывания и т.д.

В зависимости от области применения производят:

а) масла для поршневых и ротационных компрессоров; б) для компрессоров холодильных машин; в) для турбокомпрессорных машин.

Примеры марок данных масел: Kп-8C; K-19 (для поршневых и ротационных компрессоров); XA-30, ХФ-24 (для компрессоров хо- лодильных машин: А – аммиачных, Ф – фреоновых).

Электроизоляционные масла. Эти масла, обладая высокими ди- электрическими характеристиками, должны обеспечивать изоляцию токонесущих частей электрооборудования (конденсаторов, транс- форматоров, выключателей, кабелей и др.), служить теплоотводящей средой, способствовать быстрому гашению электродуги.

Кроме диэлектрических свойств к этим маслам предъявляются высокие требования по стабильности против окисления (так как мас- ла контактируют с цветными металлами – медью, свинцом, являю- щимися катализаторами реакций окисления). Для них должно быть мало значение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ).

Электроизоляционные масла включают в себя: а) трансформаторные (ТКп, ГК, ВГ и др.);

б) конденсаторные (масло серно-кислотной очистки и масло фе- нольной очистки);

115

в) кабельные (КМ-22, МНК-4В).

Белые масла.Эти масла применяют в фармацевтической и пар- фюмерной промышленности для изготовления кремов, помад, мазей и др. Получают их очисткой масляных дистиллятов высококачест- венных нефтей дымящей серной кислотой с последующей нейтрали- зацией и обработкой отбеливающими землями. К белым маслам от-

носятся вазелиновое медицинское и парфюмерное.

3.2.9. Парафины, церезины, вазелины

Парафины. Их получают при депарафинизации дистиллятных масляных фракций, произведенных из парафинистых и высокопара- финистых нефтей (твердые парафины – смесь углеводородов нормаль- ного строения с 18–35 атомами углерода в молекуле) и при депарафи- низации дизельных фракций (мягкие парафины – смесь углеводородов нормального строения с 10–20 атомами углерода в молекуле).

Полученные парафины очищают при помощи кислот, щелочей, отбеливающими землями, селективными растворителями.

Твердый парафин – это вещество белого цвета кристаллического строения. Температура плавления твердого парафина 45–62 °С; моле- кулярная масса 300–450.

Используется парафин в пищевой, электротехнической, парфю- мерной, текстильной промышленности (мягкие парафины), для про- изводства синтетических жирных кислот (СЖК) и др.

Церезины. Исходным сырьем для их получения служит петрола- тум – продукт, производимый при депарафинизации остаточных мас- ляных фракций с помощью селективных растворителей.

Церезины – это смесь парафиновых углеводородов изостроения с 36–55 атомами углерода в молекуле. Молекулярная масса 500–700.

Температура каплепадения 65–85 °С.

Церезины используются для производства смазок, копироваль- ной бумаги, как изоляционный материал в электро- и радиотехнике и в других отраслях.

116

Вазелины. Они представляют собой мазеобразные вещества с температурой каплепадения 37–60 °С и могут состоять из церезина, петролатума, парафина и минерального масла (смесь этих продуктов), очищенных серной кислотой и отбеливающей землей.

Используются вазелины в качестве смазок для защиты от корро- зии, а также как составная часть кремов, мазей, паст и др.

3.2.10. Нефтяные битумы

Это твердые или жидкие водонерастворимые органические ма- териалы, получаемые из остатков перегонки нефти, крекинг-остатков и асфальтосмолистых продуктов, получаемых при очистке масел.

Битум можно получать из нефтей тремя способами: а) глубокой концентрацией нефтяных остатков;

б) выделением асфальто-смолистых соединений при деасфаль- тизации гудронов – остатков вакуумной перегонки мазута;

в) окислением кислородом воздуха при повышенной температу- ре остатков от переработки нефти (гудронов, асфальтов, экс- трактов, крекинг-остатков и др.).

Битумы, получаемые первыми двумя методами, называются ос- таточными, а последним – окисленными.

Качество битумов определяется сочетанием целого ряда показа- телей, таких как пенетрация (глубина проникновения иглы), растя- жимость (дуктильность), температура размягчения по КиШ, темпера- тура хрупкости по Фраасу, вязкость.

В промышленности в зависимости от области применения выра- батывается следующий ассортимент товарных битумов.

Битумы дорожные. Их применяют для строительства дорог и аэродромных покрытий. Различают битумы вязкие и жидкие. Марки вязких битумов – БНД 60/90, БНД 90/130 (цифры обозначают пенетра-

цию (в 0,1 мм) при 25 °С в пределах от 60 до 90 и от 90 до 130 соответ- ственно). Жидкие битумы готовят путем разжижения вязких битумов жидкими нефтепродуктами с добавлением ПАВ. В зависимости от скорости формирования структуры жидкие дорожные битумы под-

117

разделяют на три класса: БГ – быстрогустеющие, СГ – густеющие со средней скоростью, МГ – умеренногустеющие.

Строительные битумы. Используются при производстве гид- ростроительных работ, кровельных материалов, изоляции трубопро- водов и др.

Данные битумы вырабатываются трех типов:

а) строительные (например, БН 50/50, где цифры – температура размягчения и пенетрация при 25 °С соответственно);

б) кровельные (например, БНК 45/180, где цифры – температура и пенетрация при 25 °С соответственно);

в) изоляционные (например, БНИ-3).

Специальные битумы. Используются при изготовлении лако- красочных продуктов, заливочных аккумуляторных мастик, в радио- технической промышленности. Выпускаются двух марок: Б и Г.

Высокоплавкие битумы (рубраксы). Их применяют в резинотех-

нической промышленности и в промышленности заменителей кожи. Эти битумы получают при окислении остатков от переработки нефти, содержащих щелочь. Выпускаются двух марок, различающихся зна- чениями пенетрации.

3.2.11. Нефтяной кокс

Представляет собой пористую твердую массу от темно-серого до черного цвета. Он состоит из высокомолекулярных тугоплавких и высокоароматизированных углеводородов с небольшим содержани- ем водорода и органических солей.

Получают нефтяной кокс при коксовании тяжелых продуктов пиролиза, гудронов и крекинг-остатков.

Важнейшими показателями нефтяного кокса являются: золь- ность, содержание серы, выход летучих, плотность истинная.

Используется нефтяной кокс для производства электродов, в ка- честве конструкционного материала (футеровка реакторов), в абра- зивной промышленности.

118

По способу получения коксы подразделяются на:

–коксы замедленного коксования;

–коксы, получаемые коксованием в обогреваемых кубах.

В соответствии с ГОСТ 22898–78 вырабатывают кокс семи ма- рок. Например: КНПС-СМ – коксование в кубах смолы пиролиза; КЗГ – кокс замедленного коксования с размером кусков 8–250 мм.

3.2.12. Пластичные смазки

Пластичные, или консистентные, смазки представляют собой типичные коллоидные системы, получаемые путем введения в мине- ральные масла или кремнийорганические жидкости различных загус- тителей: твердых углеводородов (парафины и церезины); кальциевых, магниевых, алюминиевых и других мыл (солей высших жирных ки- слот), силикагеля и др.

Встранах СНГ предприятиями нефтепереработки, химической

инефтехимической промышленности, приборостроения, министерст- ва путей сообщения и другими производятся пластичные смазки бо- лее чем двухсот наименований.

Их можно классифицировать, в частности, по консистенции (по- лужидкие, пластичные и твердые), составу, области применения. Они подразделяются на:

а) антифрикционные; б) защитные (консервационные) – для предохранения неокра-

шенных металлических поверхностей от коррозии, кожаных изделий – от высыхания;

в) уплотнительные; г) канатные.

Основные качественные характеристики пластичных смазок:

– эффективная вязкость;

– пенетрация;

– механическая прочность;

– коллоидная стабильность;

– содержание воды, кислот, щелочей, мехпримесей.

119

3.3.Основные направления переработки нефти и газа

Взависимости от уровня потребности региона в тех или иных нефтепродуктах, физико-химических свойств нефти, уровня развития

техники нефть, добываемую в этом регионе или поставляемую по трубопроводу, железной дороге или водным путем, перерабаты- вают по одному из трех вариантов: топливному, топливно-масляному или комплексному (нефтехимическому).

По топливному варианту нефть перерабатывают в основном на моторные и котельные топлива. Этот вариант переработки может быть не глубоким и ограничиваться отбором только потенциального содержания названных продуктов из нефти или глубоким, который ха- рактеризуется высоким выходом светлых нефтепродуктов (температу- ра кипения до 360 °С) и малым выходом котельных топлив. В связи с этим возрастает и число технологических процессов, которые позво- ляют получать из мазутов дополнительное количество светлых нефте- продуктов (каткрекинг, гидрокрекинг, коксование, термокрекинг) или повышать их качественные характеристики (риформинг, изомериза- ция, гидроочистка). Для неглубокой переработки по топливному вари- анту характерно небольшое количество технологических установок.

По топливно-масляному варианту нефть перерабатывается не только в топливо, одновременно с этим из нее получают и мине- ральные масла, в связи с чем возникает необходимость в дополнитель- ных технологических процессах, позволяющих получать из нефти дис- тиллятные и остаточные масляные фракции, проводить их очистку от асфальто-смолистых веществ (фенольная, фурфурольная, N-метил- пирромидольная очистка, деасфальтизация), доочистку масляных фракций и парафинов (очистка отбеливающими землями, гидроочист- ка и др.).

По комплексному (нефтехимическому) варианту из нефти полу-

чают не только топлива и масла, ряд других продуктов нефтеперера- ботки, но и сырье для нефтехимических производств и сами продукты органического синтеза. В связи с этим в составе завода дополнитель- но появляются технологические установки подготовки сырья для

120