- •Товароведение химической продукции технического назначения
- •Предисловие
- •Глава 1. Основные понятия химической технологии
- •1 Обще сведения о химико-технологическом процессе
- •1.2 Классификация химико-технологических процессов
- •1.3 Равновесие в химико-технологических процессах
- •1.4 Понятие о скорости химико-технологических процессов
- •1.5 Материальный и энергетический балансы
- •Глава 2. Технология производства и потребительские свойства минеральных кислот
- •2.1 Общие сведения о неорганических кислотах
- •2.2 Технология производства и потребительские свойства серной кислоты
- •2.3 Технология производства и потребительские свойства азотной кислоты
- •2.4 Технология производства и потребительские свойства фосфорной кислоты
- •2.5 Технология производства и потребительские свойства соляной кислоты
- •Глава 3. Технология производства и потребительских свойства минеральных удобрений
- •3.1 Значение минеральных удобрений для нтенсификации сельскохозяйственного производства
- •3.2 Классификация удобрений
- •3.3 Качество минеральных удобрений
- •3.4 Технология производства и потребительские свойства азотных удобрений
- •3.5 Технология производства и потребительские свойства фосфорных удобрений
- •1)Обработка природного фосфата фосфорной кислотой 2) сушка полученной пульны 3) получение пастообразной массы двойного суперфосфатат
- •4)Измельчение двойного муперфосфата 5)классификация двойного суперфосфата
- •3.6 Технология производства и потребительские свойства калийных удобрений
- •1)Измельчение сильвинита 2) обработка сельвинита маточным раствором
- •3) Отделение щелока от осадка NaCl
- •4) Охлаждение щелока 5) выделение кристаллов хлорида калия
- •6) Сушка хлорида калия
- •3.7. Технологии производства и потребительские свойства комплексных удобрений
- •3.7.1. Сложные удобрения.
- •3.8 Упаковка, хранение и транспортировка минеральных удобрений (гост 23954-80)
- •Глава 4. Технология переработки и потребительские свойства продукции топливной промышленности
- •4.1 Общие сведения о топливе, основные характеристики топлива, определяющие его качество
- •4.2 Технология переработки и потребительские свойства продукции переработки твердого топлива
- •4.2.1 Состав, свойства и классификация ископаемых углей
- •4.2.2 Способы переработки твердого топлива
- •4.2.3 Некоторые продукты коксования. Требования к качеству согласно госТам
- •4.2.4 Условия поставки, хранения и транспортировки твердого топлива
- •4.2.5 Перспективы использования твердого топлива
- •4.3 Технология переработки и потребительские свойства продукции переработки жидкого топлива
- •4.3.1 Значение нефти и нефтепродуктов в народном хозяйстве
- •4.3.2 Состав, свойства и классификация нефтей
- •4.3.3 Добыча нефти, подготовка ее к переработке, способы переработки нефти и нефтепродуктов
- •4.3.4 Классификация нефтепродуктов
- •4.3.5 Характеристика моторных топлив. Требования к качеству согласно госТам
- •4.3.6 Котельное топливо. Основные показатели качества согласно госТам
- •4.3.7 Получение товарных бензинов для двигателей внутреннего сгорания
- •4.3.8 Условия поставки, хранения и транспортировки жидкого топлива. Правила безопасности
- •4.3.9 Перспективные виды топлива, альтернативные жидкому
- •4.4 Технология переработки и потребительские свойства газового топлива
- •4.4.1 Состав и свойства газового топлива
- •4.4.2 Правила приема, маркировки, упаковки, транспортировки и хранения газового топлива
- •Глава 5. Основы технологии и потребительские свойства полимерных материалов
- •5.1. Общие сведения о полимерных материалах
- •5.2 Методы синтеза высокомолекулярных соединений.
- •5.3 Технология производства и потребительские свойства пластических масс.
- •5.3.1 Классификация и свойства пластмасс.
- •5.3.2 Полимеризационные пластмассы.
- •5.3.3 Поликонденсационные пластмассы
- •5.4 Технология производства и потребительские свойства каучука и резины.
- •5.4.1 Характеристика важнейших видов каучуков.
- •5.4.2 Резина и изделия на ее основе.
- •5.5 Технология производства и потребительские свойства химических волокон.
- •5.5.1 Полимеризационные волокна.
- •5.5.2 Поликонденсационные волокна.
- •5.6 Области применения полимерных материалов.
4.3.2 Состав, свойства и классификация нефтей
Нефть - это горючая, маслянистая, добываемая из недр земли жидкость, с характерным, в отдельных случаях резким неприятным запахом. Обычно нефть темно-коричневого цвета, реже желтого, но бывает и светлая, почти неокрашенная. Цвет нефти зависит от ее содержания. Углеводороды, входящие в состав нефти, бесцветны. Ту или иную окраску нефти приобретают благодаря присутствию в них смолисто-асфальтовых и сернистых соединений. Известна прозрачная и окрашенная нефть.
Несмотря на огромные успехи современной науки, вопрос о происхождении нефти остается все еще открытым. В науке нет общепринятого мнения о происхождении нефти, сосуществуют три гипотезы, объясняющие происхождение нефти в земных недрах.
Значительное большинство геологов и химиков являются сторонниками теории органического происхождения нефти, в соответствии с которой нефть образовалась из органических остатков растительных организмов и отмерших древних животных (теория И.М. Губкина).
Д.И. Менделеев выдвинул неорганическую теорию происхождения нефти. Он полагал, что образование нефти происходит глубоко в земной коре при высокой температуре и давлении в результате действия воды на карбиды тяжелых металлов. В ходе сложных физико-химических процессов углерод карбидов и водород воды образуют углеводороды, которые при контакте с природными алюмосиликатами образуют залежи нефти и газа.
Отдельные ученые отстаивают точку зрения космического происхождения нефти в момент формирования земной поверхности.
Вопрос о происхождении нефти весьма важен , так как по существу является научной основой для прогнозирования мировых запасов нефти. Прогноз, основанный на органической теории, весьма неутешителен, так как ограничивает продолжительность использования нефти человечеством относительно небольшим отрезком времени (в лучшем случае 100-120 лет).
Неорганическая теория опровергает эти расчеты и утверждает, что запасы нефти на планете практически неисчерпаемы. Необходимо глубокое бурение, и не исключено, что на сравнительно большой глубине имеются залежи нефти, которых хватит человечеству на тысячелетия.
Нефть представляет собой смесь большого количества органических соединений и минеральных примесей. Основными элементами, образующими соединения нефти, являются углерод (84-87 %) и водород (11-14 %). Наряду с ними во всех видах нефти присутствуют сера (0,1-5,5 %), кислород (0,1-1,0 %), азот (0,001-0,3 %). В очень малых количествах в нефти присутствуют и другие элементы, главным образом металлы - ванадий, никель, железо, магний, хром, титан, кобальт, калий, кальций, натрий и др. Обнаружены также фосфор, кремний и германий.
Несмотря на схожесть элементарного состава, физические и химические свойства нефти отдельных месторождений различны. Это объясняется тем, что атомы углерода и водорода способны соединяться между собой в разнообразных формах, образуя различные углеводороды. Именно от строения углеводородов, входящих в состав нефти, зависят свойства получаемых нефтепродуктов.
Органическая масса нефти состоит в основном из углеводородов парафинового, нафтенового и ароматического рядов.
Парафиновые углеводороды (алканы) состава СnН2n+2 присутствуют в нефти в виде газообразных углеводородов (п = 1-4), начиная с метана СН4, в виде жидких углеводородов (п = 5 — 15) или твердых углеводородов (п>15). Их суммарное содержание 10 - 70 %.
Нафтеновые углеводороды (цикланы) являются самым распространенным классом органических соединений во многих видах нефти. Их содержание колеблется от 25 до 75 %. Характерной особенностью этих углеводородов является их циклическое строение, которое обусловливает высокую химическую прочность данных углеводородов. Их представители: циклогентан- C5H10 и циклогексан- C6H12
Ароматические углеводороды (орены) входят в состав нефти в небольших количествах- до 30 %. К этому классу относятся углеводороды, молекула которых содержат бензольное кольцо.
Непредельные углеводороды (олефины) в сырой нефти отсутствуют. Они образуются в процессе ее термической переработки.
Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют другие органические соединения, содержащие О2, N и S. Они образуют группу смолисто-асфальтовых веществ, содержание которых в нефтях не превышает 15 %.
К минеральным примесям нефтей относят твердые частицы песка и глины, водные растворы минеральных солей, воду, сероводород.
Смолисто-асфальтовые вещества и минеральные примеси являются нежелательными примесями, поскольку они снижают качество нефтепродуктов, затрудняют нефтепереработку.
Вещества, входящие в состав нефти в зависимости от структуры, вида и размера молекул, имеют различные температуры кипения. По температуре кипения нефти делятся на фракции- группы веществ, выкипающих из смеси при определенных температурах. Содержание фракций в данной нефти называется фракционным составом. В нефтях обычно различают светлые, или легкие фракции, выкипающие при температурах до 350 °С, и тяжелые. Обычно содержание легких фракций в нефтях составляет не более 30-50%.
Качество и направление переработки нефти определяется не только ее составом, но и физическими свойствами: плотностью, вязкостью, температурами вспышки, воспламенения и самовоспламенения, температурой застывания, электрическими и оптическими свойствами.
Плотность нефти выражают в относительных единицах, сравнивая ее с плотностью воды при 4°С (d4H2О= 1000 кг/м3). Плотность большинства нефтей составляет 0,78-1,04. При плотности ниже 0,9 нефти называют легкими, выше 0,9- тяжелыми. Значение плотности зависит от содержания в нефти легких и тяжелых фракций, и в первом приближении плотность характеризует состав нефти.
Вязкость, или внутреннее трение, нефти определяет расход энергии для перекачивания нефти по трубопроводам. В зависимости от состава нефти вязкость колеблется в пределах 0,012- 0,55 м2/с (от 1,2 до 55 сантистокс) (одному сантистоксу (1Сст) равна вязкость дистиллированной воды при 20°С). С повышением температуры вязкость нефтей, как и большинства жидкостей, резко уменьшается.
Температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения в общем случае определяют пожароопасность нефтей.
Температура воспламенения - температура, при которой нагреваемая в стандартных условиях жидкость вспыхивает на воздухе при поднесении пламени и горит не менее 5 мин.
Температура самовоспламенения - температура, при которой нагретая жидкость в контакте с воздухом воспламеняется самопроизвольно без внешнего источника пламени.
Температура застывания определяет условия эксплуатации нефтепродуктов и товарно-транспортные операции с нефтью при низких температурах. Для различных нефтей эта температура составляет- 60-+ 20°С и определяет условия, при которых перекачка нефти становится невозможной.
Электрические свойства нефти. Безводные нефти и нефти, не содержащие минеральных примесей, являются диэлектриками. Высокие диэлектрические свойства нефтепродуктов способствуют накоплению на их поверхности зарядов статического электричества, которые при разряде могут вызвать искру, что приводит к пожарам и взрывам. Надежным методом борьбы с накоплением статического электричества является заземление всех металлических частей аппаратуры, насосов, трубопроводов.
Классификация нефтей. Все нефти, использующиеся для получения моторных топлив и масел классифицируют.
По химическому составу нефти делят на шесть групп: парафиновые, нафтеновые, ароматические, парафино-нафтеновые, парафино-ароматические, парафино-нафтено-ароматические.
В зависимости от потенциального содержания топлив (фракций, выкипающих до 350 °С) нефти делятся на три типа: T1- не менее 45 % фракций, выкипающих до 350 °С; Т2- 30-44,9 % фракций, выкипающих до 350 °С; Тз- менее 30 % фракций, выкипающих до 350 °С.
По содержанию серы нефти делятся на три класса: 1-й - малосернистые (не более 0,5 % S); 2-й - сернистые (0,51 -2,0 % S); 3-й - высокосернистые (более 2 % S).
В зависимости от потенциального содержания масляных дистиллятов нефти делятся на четыре группы: M1- не менее 25 % масляных дистиллятов; М2 – 15-25 % масляных дистиллятов; Мз- 5-25 % масляных дистиллятов; М4- менее 30 % масляных дистиллятов. М2 и Мз отличаются друг от друга содержанием серы.
В зависимости от качества масел нефти делятся на две подгруппы: И1- индекс вязкости выше 85; И2- индекс вязкости выше 40-85.
Индекс вязкости - величина, характеризующая изменение вязкости жидкости с повышением температуры. Чем слабее температурная зависимость вязкости, тем выше значение индекса.
В зависимости от содержания парафина нефти делятся на три вида: П1- малопарафиновые (менее 1,5 % парафина); П2- парафиновые (1,51-6,0 % парафина); ПЗ - высокопарафиновые (более 6,0 % парафина).
Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифр технологической характеристики нефти.
Например, шифр HT2M1И1П1- указывает на то, что данная нефть содержит Н- 0,51-2,0 % S; Т2 – 30-45 % фракций, выкипающих до 350 °С; Mi- более 25 % потенциальных масляных дистиллятов; И1- с индексом вязкости выше 85; П1- менее 1,5 % парафина.