4. Оборудование.
Технологические установки перегонки нефти предназначены для разделения нефти на фракции и последующей переработки или использования их как компонентов товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех нефтеперерабатывающих заводов. На них вырабатываются практически все компоненты моторное топливо, смазочные масла, сырье для вторичных процессов и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент и качество получаемых компонентов, и технико-экономические показатели последующих процессов переработки нефтяного сырья. Процессы перегонки нефти осуществляют на так называемые атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.
Ректификационная колонна — аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри.
Промышленные ректификационные колонны могут достигать 60 метров в высоту и более 6,0 метров в диаметре. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять собой металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы. Конденсация осуществляется на развитой поверхности этих элементов.
5. Готовая продукция.
Нефтеперерабатывающая промышленность вырабатывает исключительно большой ассортимент (более 500 наименований) газообразных, жидких и твердых нефтепродуктов. Требования к ним весьма разнообразны и диктуются постоянно изменяющимися условиями применения или эксплуатации того или иного конкретного нефтепродукта.
Поскольку требования как к объему производства, так и к качеству товаров диктуют их потребители, то принято классифицировать нефтепродукты по их назначению, т. е. по направлению их использования в отраслях народного хозяйства.
В соответствии с этим различают:
1. Моторные топлива.
2. Энергетические топлива.
3. Нефтяные масла.
4. Углеродные и вяжущие материалы.
5. Нефтехимическое сырье.
6. Нефтепродукты специального назначения.
Моторное топливо в зависимости от принципа работы двигателей подразделяют на:
1.1. Бензины (авиационные и автомобильные).
1.2. Реактивное топливо.
1.3. Дизельное топливо.
Энергетические топлива подразделяют на:
2.1. Газотурбинные.
2.2. Котельные и судовые.
Нефтяные масла подразделяют на смазочные и несмазочные.
Смазочные масла подразделяют на:
3.1. Моторные для поршневых и реактивных двигателей.
3.2. Трансмиссионные и осевые, предназначенные для смазки автомобильных и тракторных гипоидных трансмиссий (зубчатых передач различных типов) и шеек осей железнодорожных вагонов и тепловозов.
3.3. Индустриальные масла предназначены для смазки станков, машин и механизмов различного промышленного оборудования, работающих в разнообразных условиях и с различной скоростью и нагрузкой. По значению вязкости их подразделяют на легкие (швейное, сепараторное, вазелиновое, приборное, веретенное, велосит и др.), средние (для средних режимов скоростей и нагрузок) и тяжелые (для смазки кранов, буровых установок, оборудования мартеновских печей, прокатных станов и др.).
3.4. Энергетические масла (турбинные, компрессорные и цилиндровые) — для смазки энергетических установок и машин, работающих в условиях нагрузки, повышенной температуры и воздействия воды, пара и воздуха. Несмазочные (специальные) масла предназначены не для смазки, а для применения в качестве рабочих жидкостей в тормозных системах, в пароструйных насосах и гидравлических устройствах, в трансформаторах, конденсаторах, маслонаполненных электрокабелях в качестве электроизолирующей среды (трансформаторное, конденсаторное, гидравлическое, вакуумное), а также такие как вазелиновое, медицинское, парфюмерное, смазочно-охлаждающие жидкости и др.
Углеродные и вяжущие материалы включают:
4.1. Нефтяные коксы.
4.2. Битумы.
4.3. Нефтяные пеки (связующие, пропитывающие, брикетные, волокнообразующие и специальные).
Нефтехимическое сырье. К этой группе можно отнести:
5.1. Арены (бензол, толуол, ксилолы, нафталин и др.).
5.2. Сырье для пиролиза (нефтезаводские и попутные нефтяные газы, прямогонные бензиновые фракции, алкен содержащие газы и др.).
5.3. Парафины и церезины. Вырабатываются как жидкие (получаемые карбамидной и адсорбционной депарафинизацией нефтяных дистиллятов), так и твердые (получаемые при депарафинизации масел). Жидкие парафины являются сырьем для получения белкововитаминных концентратов, синтетически жирных кислот и поверхностно-активных веществ.
Нефтепродукты специального назначения подразделяют на:
6.1. Термогазойль (сырье для производства технического углерода).
6.2. Консистентные смазки (антифрикционные, защитные и уплотнительные).
6.3. Осветительный керосин.
6.4. Присадки к топливам и маслам, деэмульгаторы.
6.5. Элементная сера.
6.6. Водород и др.
Подробнее стоит остановиться рассмотреть жидкое топливо. Жидкое топливо, полученное из нефти, в зависимости от его использования делят на:
карбюраторное (авиационные и автомобильные бензины) – для двигателей внутреннего сгорания;
реактивное (керосин) – для реактивных и газотурбинных двигателей;
дизельное (газойль, соляровый дистиллят) – для дизельных двигателей;
котельное (мазут) – для топок паровых котлов, генератора торных установок, металлургических печей.
Топливо для карбюраторных двигателей, должно обладать следующими основными свойствами:
Способностью образовывать однородную топливно-воздушную смесь заданного состава (карбюраторные свойства) (Карбюрационные свойства топлива характеризуются удельным весом, плотностью, испаряемостью, вязкостью и поверхностным натяжением);
Детонационной стойкостью, т. е. способностью сгорания без детонации;
Стабильностью, характеризующей сроки хранения топлива без изменения его первоначальных качеств;
Коррозионными свойствами, определяющими степень корродирующего воздействия на детали двигателя и топливной системы;
Отсутствием примеси воды, смол и механических частиц.
Основные физико-химические свойства карбюраторных топлив (бензина): температура кипения от 30 до 200 °C, плотность около 0,75 г/см³, теплотворная способность примерно 10 500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр), температура замерзания ниже −60 °C в случае использования специальных присадок.
Основные свойства реактивных топлив:
хорошая испаряемость для обеспечения полноты сгорания;
высокие полнота и теплота сгорания, предопределяющие дальность полета самолета;
хорошие прокачиваемость и низкотемпературные свойства для обеспечения подачи топлива в камеру сгорания;
низкая склонность к образованию отложений, характеризуемая высокой химической и термоокислительной стабильностью;
хорошая совместимость с материалами: низкие противокоррозионные свойства по отношению к металлам и отсутствие воздействия на резиновые технические изделия;
хорошие противоизносные свойства, обусловливающие небольшое изнашивание деталей топливной аппаратуры;
антистатические свойства, препятствующие накоплению зарядов статического электричества, что обеспечивает пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.
Основные физико-химические свойства керосина: вязкость при 20 °С - 1,2 — 4,5 мм2/с, плотность при 20 °С - 780 — 850 кг/м3, температура вспышки - 28 — 72 °С, теплота сгорания - 42,9 — 43,1 МДж/кг.
Дизельное топливо (топливо для двигателей с высокой степенью сжатия) должно обладать следующими свойствами:
самовоспламеняемостью и плавностью сгорания рабочей смеси (самовоспламеняемость топлива характеризуется цетановым числом. Цетановое число соответствует процентному содержанию цетана в эталонном топливе, соответствующем по своей воспламеняемости испытываемому топливу);
определенной вязкостью, обеспечивающей хорошее распыление топлива в камере сгорания и бесперебойность подачи по топливопроводящей системе;
способностью не оставлять нагаров и отложений в камере сгорания на других деталях двигателей (пособность топлива к нагарообразованиям оценивается коксовым числом);
низкой коррозирующей способностью;
отсутствием примесей воды и механических частиц.
Физико-химические свойства дизельного топлива: плотность 0,78 — 0,860 г/см3, теплота сгорания в среднем 42,5 МДж/кг. Достаточно высокая теплота сгорания позволяет автомобилям с дизельными двигателями, быть на 25—30% экономичнее бензиновых. Вязкость летнего топлива равна 3,0—6,0, зимнего— 1,8—3,2, арктического — не ниже 1,5 мм2/с.
Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными : вязкость 8—80 мм²/с (при 100 °C), плотность 0,89—1 г/см³ (при 20 °C),температура застывания 10—40°С, содержание серы 0,5—3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4—40,7 МДж/моль.